电力线上网（PLC）在宽带接入中的运用实例浅析

电力线上网宽带工程运用实例浅析戴毅鸣（中国移动通信集团福建有限公司漳州分公司，福建漳州363000）摘要：针对电力线上网产品的特点，借助其在小区及酒店两种运用环境下的实例，对PLC产品的使用性能、工程成本、商业运营模式、网速、传输距离等进行了分析和讨论，指出PLC将有更加广阔的运用前景。关键词：电力线上网；宽带接入；使用性能；工程成本；商业运营模式中图分类号：TN915.853文章标识码：A文章编号：K124（2008）01-0013-04电力线上网PLC（PowerLineCommunication）又称电力猫上网，是一种借助电力线传输高频数字信号的技术。电力线上网一直存在稳定性这一技术瓶颈，主要是电网负荷多变以及其它电磁信号和数据传输信号之间互相干扰的问题。2001年6月，基于Interlon的PowerPacket技术，利用4.5-20MHZ的频带，采用正交频分复用（OFDM）数字调制技术，解决了电磁兼容等方面的难题，采用这种技术的产品正逐步趋于成熟并得到应用。本文以福建省电力试验研究院电力通讯工程研究所自行研制开发的PLC产品为例，主要针对PLC产品在小区及酒店两种应用环境下的产品性能、工程应用、商业运营模式等3方面进行研究和探讨。1电力线上网（PLC）技术从目前来看，基于Ethernet技术的宽带接入仍然是主流技术，但随着电力网络的完善和终端产品的价格降低，电力线上网模式将有更广泛的应用前景，也就是电力线上网“1110m”的新模式。“1000m”指接入干线，从骨干网到大楼的距离，一般就是FTTB；“100m”指到房间的距离，是每栋大楼都已经现成的电力网；“10m”指从墙壁到计算机的距离，由电力猫实现传输。电力路由器或电力桥集器位居“1000m”和“100m”之间；电力猫位居“100m”和“10m”之间。从“1110m”的模式中我们可以看出，“100m”是现成的，不需要任何投资；“10m”就是电力猫，由制造商提供，获得和安装相当便捷；“1000m”由ISP提供。在其他上网方式中，“100m”不可避免，而且是投资最大、实施难度最大的部位。而电力线上网不需要这部分投资，不对住宅进行大量干扰性的施工。而且在大楼中，只要电力线一处网络接通，整栋大楼即刻数字化，变成处处可以上网的大楼。电力线上网最大的好处就是有效避免了“100m”段的投资和施工，简单便捷一通百通[1]。1.1主要性能特点1）具有即插即用的特点；2）作为布线、无线等接入方式以外的新选择,具有应用范围广泛、不受条件限制、快速灵活组网的特点；3）应用于住宅小区居民上网和商务写字楼的局域网等施工环境，不需布线到各户，不必破坏室内原有装修，可按用户需求量逐户接通，可大大降低初期投资成本；4)操作简单，运行稳定可靠，具有很好的容错能力；5)设备体积小，重量轻，性能价格比高；6）起点高，技术新，网络延伸广，具有广阔的市场前景。收稿日期：2007-11-08作者简介：戴毅鸣（1968-），男，福建漳州人，工程师，研究方向：数据综合接入应用。1.2技术参数工作电压：220V±10%，50Hz；110V±10%，60Hz；信号注入：单相电源注入、三相电源注入、直接注入、耦合注入等方式接口标准：FPR-10M型电力路由器采用RJ45接口；FPC-10MA型电力桥集器采用RJ45接口；FPM-10MA型电力调制解调器采用USB接口；传输范围：水平电网覆盖约1500㎡，垂直传输约40m，直线传输约250m(视电网环境，可有变化)。通信速率：10Mbpsmax；加载噪声15dB时，大于5Mbps；网络速度：每个局端下，不小于15个终端数分别可达512Kbps；网络覆盖：每个局端下，电源插座的信息覆盖率不小于80%；频率范围：4.3MHz～20.9MHz；环境温度：终端，0～50℃；局端，-10～55℃。2电力线上网运用实例分析2.1宽带接入的运用实例2.1.1小区宽带接入实例以漳浦龙湖小区为例，整个小区有8个单元，每单元5层共10户；其电力宽带网络拓扑图如图1所示。在住宅小区用户不用破坏室内装修的条件下，通过户内电力线即可在室内实现局部移动宽带上网。配电要求：小区内部配电结构及电力配线应满足一户一表、电度表集中安装.目前小区基本能满足这个条件。网络连接：光纤接入小区经光电转换后接到网络交换机，经交换机连接出5条超五类双绞线，分别引到1至8单元的用户电表箱附近的5个电力桥集器，并接入桥接器的网络口。桥集器的RJ11口连接信号线至用户电表箱，信号线通过耦合器将桥集器调制的信号耦合进电表的输出（2，4）端。在当前接入用户少的情况下，采用E1专线/网桥方式接入到Internet交换机，今后可以考虑采用光猫直联Internet交换机。图1小区宽带接入网络示意图2.1.2酒店宽带接入实例某酒店5层，每层有20间客房。在1楼、2楼和3楼的配电房内分别安装2台FPR-10M电力调制解调器局端设备，该设备的广域网接口（RJ45）与超五类缆线连接，另一端的电源线插入220V市电插座即可。这样，信号就可通过电力线覆盖整座酒店，如图2所示。Internet连接：用户根据需求，网络运营商提供FTTB宽带到楼方式连接到互联网，目前接入用户少的情况下，采用E1专线/网桥方式接入到Internet交换机。图图2酒店宽带接入网络示意图2.2电力线上网宽带工程应用分析2.2.1工程实施成本分析2.2.1.1小区宽带接入成本评估以漳浦龙湖小区为例，一次性工程投入到每个住宅单元，每户都具备申请安装条件，共计80户。该项目工程投入主要包括：终端产品成本、以太网交换机及五类线等材料费用，设备成本：调制解调器80部按照500元/部计，桥集器4部按照800元/部计，以太网交换机1台按照2000元/台计，加上其它材料费用总投资在6万元左右，平均每户成本在750元左右。2.2.1.2酒店宽带接入成本评估根据酒店的需求进行工程部署，主要包括每个客房、酒店办公室、会议厅等应用场所，也是工程建设一次投入，该项目工程投入主要包括：终端设备、以太网交换机及五类线等材料费用，设备成本调制解调器20部按照500元/部计，桥集器3台按照800元/部计，以太网交换机1台按照2千元/台计，加上其它材料费用总投资在4万元左右，平均每户成本在2千元左右。2.2.2商业运营模式分析2.2.2.1小区宽带接入投资效益评估如果每个单元的用户实装率达到50%以上，项目实装用户40户，平均每户的装机成本在1千元左右。如果按照表1资费方案计算，每户年平均收入720元，年总收入2.88万左右，在2年半左右可以收回投资成本。由于存在多种市场竞争因素，目前小区的实际装机率仅在30%，项目的投资期延长到三年，如果实际装机用户达到80%，每户的装机成本可以达到600元左右，在一年半左右项目可以收回投资成本。表1电力猫宽带互联网业务资费方案2.2.2.2酒店宽带接入投资效益评估按照酒店客房实际需要，预计同时使用用户20户，如果按照表1计算，酒店资费方案采用包月费1500元，首付一年使用费，预计在2年半内可以收回投资成本。提供的20个电力猫终端供其使用，酒店除了自用以外，还可以采用出租给房客获得一定收益。2.3.网速测试比较经过对华商酒店现场测试结果的比较，以FTP格式传送同样大小的文件，PLC接入传输的速度是100M以太网连接速度的1/8，这符合PLC产品速率特性。如表2所示。表2实际测试网速记录表项目时间地点网卡文件大小速度历时ftp:10.50.21.24910:303楼电力modem160M129.79k/s1225sftp:10.50.21.24910:103楼普通100M网卡160M981.46k/s168.89sping10.50.21.254-l100009:503楼电力modem200time300(ms)ping10.50.21.254-l1000010:003楼普通100M网卡15time32ftp:10.50.21.24911:334楼电力modem152M61.3k/s2602.73sftp:10.50.21.24912:204楼普通100M网卡152M802.39k/s198sping10.50.21.254-l1000011:304楼电力modem250time400ping10.50.21.254-l1000012:254楼普通100M网卡20time302.4传输距离（信号覆盖范围）测试比较经过对华商酒店现场测试结果的比较，虽然在四楼、五楼未单独部署桥集器，但信号仍然可以部分覆盖，PLC的接入端在四楼仍然可以使用，然而由于距离延长信号衰减快，应用端在四楼比在三楼传输速率下降一半，说明PLC的性能受线路长度和覆盖范围的影响是十分明显的，这是在酒店等高层建筑组网时必须注意的问题。类型设备使用费包月费优惠方案1优惠方案2优惠方案3备注个人客户200元/户（提供1只电力猫终端）88元/月一次性缴半年的包月费528元，免收设备使用费。实际优惠200元/户。一次性缴一年的包月费720元，免收设备使用费。实际优惠536元/户。集团统一安装50户以上，一次预缴一年包月费600元，免收设备使用费。实际优惠656元/户客户每增加1个终端包月费增加30元/月。单位客户350元/户（提供2只电力猫终端）188元/月一次性缴半年的包月费1128元/半年，免收设备使用费。实际优惠350元/户。一次性缴一年的包月费1800元/年，免收设备使用费。实际优惠806元/户。无3存在主要问题及解决方法3.1信息安全问题电力猫终端设备必须采用设备和网络加密技术防止外部入侵，目前网络终端设备采用MAC地址识别技术来解决。因为共享机制的原因，在同一电力接入点下所有电力猫用户的计算机间可以互相访问，所以安全性只能在单机上进行设定，其中涉及的安全问题还有待解决。3.2终端设备成本问题现有终端设备调制解调器的成本在500-550元/部，价格还比较高，是制约产品应用的主要因素之一.随着产品的不断更新换代，终端产品的单价格基本上按照每年100元在下降，如果价格下降到200-250元/部，这种运作的成本将减少到原来的一半。3.3速度问题由于受终端设备本身带宽的限制，PLC终端的最高传输速率只能达到1.5Mbit/s,虽然对一般用户可以满足要求，但对于具有较高速率要求的应用显然仍无法满足，据了解具有更高速率（14－100Mbit/s）的终端产品已经出现，传输速率的问题已经可以根本解决。4综合效果评估综合PLC产品的应用情况，通过与其它几种宽带接入方式相比(详见表3),可以看出传输速率和安全性方面PLC的产品应用还有待提高和改进，但在使用方便性、终端成本和工程建设难度等方面，具有比较明显的优势，这也是PLC产品得到更广应用的主要动力[2]。表3几种宽带接入技术应用的比较表技术运用使用难易度安全性传输速率传输范围终端成本组网难易度Ethernet高速宽带难高10～100Mbit/s100m高难WLAN数据/多媒体易好11Mbit/s20-500m高易HomePNA数据/多媒体易好1～10Mbit/s300m低易HomePlug数据/多媒体易好1～1.5Mbit/s100m中等易5结语PLC产品的应用主要特点在于即插即用、灵活方便、组网容易、设备稳定等，随着网络终端设备成本的下降和产品质量的改进，商业应用模式的推广，客户对产品的认知度将不断提高，相信PLC将有更加广泛的运用前景。参考文献：[1]齐淑清.电力线通信(PLC)技术与应用[M].北京：中国电力出版社，2005:[2]李瑞,柯熙政.电力载波扩频通信技术研究进展[J]．自动化博览，2003(3):91-94.