低压电力线载波通信技术应用情况分析与思考 电力线载波通信技术，英文简称PLC(Power Line Communication>,是指利用己有的配电网作为传输媒介，实现数据传递和信息交换的一种技术。在低压配电网进行PLC通信，已经成功用于远程抄表、家居自动化和智能小区等领域。随着网络技术和信息技术迅猛发展，国内外利用低压电力线传输速率在1Mbps以上信息的高速电力线载波技术研究不断取得重要进展，该技术在现有电力线上可以实现数据、语音和视频等多业务的承载，未来可以传输数据、语音、视频和电力为一线的“四网合一”，是极富诱惑力、也充满了时代挑战的一种新技术。 低压电力线载波通信目前正处于发展的重要时期，随着关键技术问题的逐步解决以及各种标准规范的建立完善，必然会得到大规模的发展和广泛的推广应用，对此，我们必须高度重视。
一、密切关注低压电力线载波通信应用与发展情况 电力线载波通信技术组网简单、成本低、抗毁性强、易于实现,近几年发展很快。可以乐观地预见，低压电力线载波通信技术必将成为未来几年数字通信领域的研究热点，引起IT行业的广泛关注。 载波通信技术加快发展。低压电力线载波通信的核心问题是载波信号的调制率、传送数据量、抗干扰能力都得到了很大的提高，为电力线载波通信市场化奠定了重要的物质基础。 传输可靠性明显提高。对于低压配电网来说，许多新兴的数字技术，例如扩频通信技术、数字信号处理技术和计算机控制技术等得到了综合应用，有效提高和改善了低压配电网电力线载波通信的可用性和可靠性，使电力线载波通信技术具有更为广阔的应用前景。 行业标准逐步制定。美国联邦通信委员会FCC规定了电力线频带宽度为100～450kHz；欧洲电气标准委员会
载波频带为3～148.5kHz；我国国家能源局DL/T698.1规定电力行业载波频带为3～500kHz。这些标准的建立为电力载波技术的发展做出了显著贡献。
一是技术问题没有全面解决。目前，电力线载波通信技术仍然没有得到大规模的使用，这与自身技术不完善有很大的关系。众所周知，现有的电力线主要是用来传输电能的。在线路上电压高、电流大、噪声杂、负载种类多，要在电力线上传输信号，就是对技术设备抗干扰性和稳定性提出的挑战。电力线信道噪声是电力线通信发展的主要障碍，如何解决这个问题成为电力线载波通信发展的关键。 二是标准、协议等不够完善。随着电力线载波通信应用领域的推广和扩大，低压配电网电力线载波通信标准问题、协议问题、安全问题等一系列问题还需要不断研究、实验确定。客观地说，这些问题的存在，一定程度上制约了电力线载波通信市场的快速增长，延缓了不同用户对低压电力线载波通信技术的认同和接受。 三是施工、组网和运营模式等不够规范。到目前为止，还没有制定完善的PLC通信工程设计、建设、测试和运营管理等法律法规文件；还没有配套形成在不同配电网结构中，PLC产品的施工方法、耦合方式和组网模式；还没有建立健全行业规范，对不同产品进行测试，验证不同制式设备的兼容性和稳定性。 作为电力部门特有的通信资源，电力传输线路具有机械强度高、不易受外力破坏的特点，它在电力生产中所发挥的强大而独特作用是不可替代的，尤其在抵御台风、洪涝等自然灾害方面，电力线载波通信的优越性和有效性是其它通信手段无可比拟的。电力线载波作为电力通信网中一种强有力的手段，有其适应的生存和发展的环境和空间，有着雄厚的发展基础和广阔市场。每一种通信手段都有其适用范围和环境。低压电力线载波通信就目前技术条件情况看，比较适合于电力电表抄收、配电网运行控制、智能家居、小区安全监控和电器遥控等信息需求量较小的应用领域，以及在其它埸合作为可靠的备用通信手段。在覆盖范围大而通信容量需求有限的情况下，电力线载波比使用其它任何传输介质费用都要低，而且不需专门施工布线，便于实现。 电力线载波通信同其它通信技术一样，也是不断发展和完善的。对于其固有的弱点和不足，科研工作者一直在不断研究出新的技术方法去改进提高。科学的发展无止境，电力线载波通信技术作为一门科学也必将会更加完善、实用。事实上从出现到现在，电力线载波通信技术也是一直在不断发展进步的。 随着技术的不断突破和应用的深入发展，电力线载波通信在满足现代电力系统运行控制、保护信息传输的实时性、快速性和可靠性，以及满足大容量信息传输等方面，将会取得长足的进步，以适应全球通信发展的大趋势，使电力线载波通信向高速率、宽频带、大容量方向发展，成为一种十分重要和先进的通信手段。
二、 深入研究与其它通信的关系问题 在现代社会中，对于任何一个通信系统来说，是不可能孤立存在的，必然会和其它通信系统有着千丝万缕的联系和影响，就PLC通信而言，今后一段时间最重要的是与互联网和物联网的联系，它们将相互渗透,相得益彰，共同发展，推动世界通信事业不断迈向新的高地。 广阔的舞台。 勿容置疑，电力网是提供经济社会发展的最大能源动脉，互联网是遍布全球连接千家万户的最大通信网路，它们几乎在世界上无所不在，和人们的工作生活息息相关。电力网除了供电以外，却又是一种重要的通信资源。依托电力网的PLC可以非常简单地构建通信网络，同时，由于受到电力网物理环境等的制约，PLC的通信能力总是有限的，最重要的就是通信速率有限，这和信息社会信息传输量的大幅度上升需求是矛盾的，就传输能力来说，它永远代替不了互联网。 互联网是目前最为有效而广泛的通信手段，由于大规模采用光纤传输技术，其通信容量和性能是有充分保证的，特别是在发达或较发达地区推广光纤入户以后，可以很方便地实现话音、数据和视频“三网合一”，服务质量有了大幅提升，但是，因为必须先专门投资(布线或建基站等>，才能开通通信，互联网不可能到达社会家庭的每一个角落，所以，就传输范围来说，它也永远代替不了PLC。 由此可见，未来PLC和互联网必将长期共存，PLC可以作为互联网的延伸，到达城市和乡村，到达家庭的每一个角落；互联网可以为PLC提供远程传输服务，将PLC特有的对信息末端的监测和控制功能扩展到世界的任何地方。电力网是全球最大、覆盖范围最广泛的网络资源，电力网上加载的终端数量远远超过无线和有线的终端。洗衣机、电视机、空调、冰箱等电力网的终端都可以通过PLC纳入互联网，实现信息的交换、通信和控制管理。 带来无限的空间。 物联网是由自我标识、感知和智能的物理实体基于通信技术相互连接形成的网络，这些物理设备可以在无需人工干预的条件下实现协同和互动，为人们提供智慧和集约的服务。物联网的核心在于互联，是在互联网的基础上进行包括物体与物体之间的信息交换和通信，目前主要是采用无线传感网或铺设专线以及无线射频标识来进行信息传输。传感网是指各种感知能力，如摄像头、GPS、传感器和M2M终端，传感器网络、传感器网关等等，用来采集和捕获包括交通、气象、电力、家居、农业、水利、环境等实际场景所产生的信息。无线射频标识不少盲点，由于无线的覆盖密度、组网方式会受到建筑密度的影响，随着障碍物的增加，铺设的成本也会越来越高。而对于专线，由于专线是低电压，所以信号可能比较弱，不方便进行数据控制，要进行控制，就需要在终端进行加压处理，从而增加了成本。 显而易见，有物联网终端的地方，电力网无所不在，PLC通信可以很方便地作为无线传感网的补充，或者可以直接代替后者，完成物联网现场信息的传输交换。只需在现有电路上采用智能嫁接技术，省去专线架设的麻烦和开销，将无线传感网和PLC进行融合，与互联网实现远程连接，通过物联网综合处理平台与行业、专业应用结合，就可以对世界上最多的终端进行监测和控制。 总之，PLC技术的不断完善进步，为物联网的全面市场化提供了重要的通信支撑，而物联网的兴起也为PLC的发展提供了无限空间。
三、积极跟踪关键技术发展动态 实现低压配电网电力线载波可靠通信，需要很多新技术来支撑，以下是笔者认为较为重要的几项技术。
正交频分复用带数字调制技术，采用一组相互正交的子载波构成信道来传输数据流，这些载波在频率上等间隔地分布，载波间隔一般取码元周期的倒数。它采用并行调制技术、长码元周期、FFT/ IFFT调制与解调技术，使OFDM具有频带利用率高、抗噪声干扰能力强、抗信道衰落好、易实现等一系列优点；由于OFDM通过动态选择子载波，可以减少窄带干扰和频率谷点的影响；即便是在配电网受到严重干扰的情况下，OFDM也可提供高带宽并且保证带宽传输效率，而且通过适当的纠错技术可以确保数据可靠传输。OFDM是目前电力载波宽带通信的首选技术。尽管OFDM具有很多优点，但是，它也存在一定的缺点：①对频偏和相位噪声比较敏感，1％的频偏会使信噪比下降30dB。②功率峰值与均值I：L
同时对瞬间干扰敏感。此外，对于电力线载波通信的安全性方面没有任何措施。
跳频号的载波频率按照预定规律化，通信中使用的载波频率受伪随机码的控制而随机跳变。从通信技术的实现方式来说，跳频是一种用码序列进行多频频移键控的通信方式；从时域上来看，跳频信号是一个多频率的频移键控信号；从频域上来看，跳频信号是一个在很宽频带上以不等间隔随机跳变的信号。因此，跳频通信在某一特定频点上仍为普通调制技术。 跳频通信在电力载波通信中应用具有很强的适用性：一是适应电力线的强干扰环境。低压配电网噪声干扰强，并且噪声不是分布在所有频段内，可用信道是变化的，跳频技术恰好可以满足这一需要。二是适应低压配电网频率选择性衰减。低压配电网负载复杂，且具有时变性，各种干扰和信道特性均无法“长期”预测。跳频系统则可以根据预设跳频图案，自动切换载波频率，避开干扰源频点，同时也可以根据信道估计的结果，通过自适应跳频，选择适宜信道，实现可靠通信。 跳频技术在低压配电网电力线载波通信中的应用不仅是新的技术增长点，而且在网络安全日益重要的今天，该技术将起到不可替代的作用。
条件高度敏感中蕴含着有序”的道理。由于初始值间任意小的差别在迭代中将被指数放大，使得混沌序列具有很强的多址性能。同时，混沌的长期行为还表现出明显的随机性和不可预测性，它的引入为改善跳频通信系统性能提供了一个新的途径。由于混沌系统对初始条件和混沌参数非常敏感，能够产生大量、非相关、类随机但为确定性和可再生的非周期性信号等特点，使其非常适合用作抗干扰和保密通信的伪随机码序列。此外，混沌同步驱动也将大大改进通信的安全性。目前混沌序列是保密通信中的研究热点。
且逻辑拓扑随信道质量而变化，因此，电力载波通信在多点组成网络时，具有与无线移动通信相类似的特征。自组能够实现自治运行的无线多跳网络。在无线Ad—Hoe网中，每个节点既是主机或终端，又可以是路由器。因此，在低压配电网电力线载波通信中采用网络自组与重构技术，具有独特的优点：一是可以根据电力线信道质量变化，自动侦测可通信逻辑节点，动态调整路由配置，在网络链路层保持可靠连接。二是可以自动探测最佳中继节点，动态配置中继信息，自动识别节点投入或切除。可见，采用这种网络自组与重构技术，可以实现低压配电网中点到点、点到多点的可靠通信。