利用PLC技術構建農(nóng)村小學校園網(wǎng)

摘 要：PLC（Power Line Communication電力線通信）是利用普通電力線作為載體，通過PLC Modem將網(wǎng)絡信號輸入電力線以及從電力線中提取網(wǎng)絡信號的一種網(wǎng)絡傳輸方式。該文以小規(guī)模農(nóng)村小學校園局域網(wǎng)為例，通過對傳統(tǒng)雙絞線布線、無線寬帶路由器組網(wǎng)、PLC電力線組網(wǎng)三種方式進行對比分析，說明了在接入點稀疏分散、接入點之間有樓層及墻體等明顯隔離物的環(huán)境中，PLC比傳統(tǒng)雙絞線布線和無線寬帶路由器組網(wǎng)方式有著顯著的優(yōu)勢。

關鍵詞：PLC技術 電力貓 農(nóng)村小學 校園網(wǎng)

中圖分類號：TN915.8 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（b）-0076-02

Abstract：PLC （Power Line Communication） is a kind of communication technology that transmits data through existing power cables system. A PLC modem， named sender， modulates the data to be sent and injects it into power cables， and another PLC modem， named receiver， de-modulates the data extracted from power cables to read it. In this paper traditional UTP cable， wireless router， PLC modem systems in small rural primary school network engineering environment are compared carefully. The result is PLC technology has distinct advantage when the access points are distributed sparsely and separated by walls and floors.

Key Word：PLC Technology； PLC MODEM； Rural Primary School； Campus Network

PLC（Power Line Communication電力線通信）是利用普通電力線作為載體，傳輸網(wǎng)絡信號的技術方式。它通過被稱為電力貓的設備將正常的網(wǎng)絡信號調(diào)制到電力線中，以及從電力線中解調(diào)出正常的網(wǎng)絡信號。由于PLC技術屬于有線傳輸（介質(zhì)是電力線），因此不存在輻射問題。經(jīng)過近幾年的發(fā)展PLC技術的傳輸距離已經(jīng)達到了300米完全滿足別墅性質(zhì)的建筑環(huán)境對傳輸長度的要求，傳輸速率達到了500Mbps不但不會造成上網(wǎng)沖浪的瓶頸而且還可以提供高速LAN環(huán)境，同時還支持128-bit AES加密保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴Ｓ捎陔娏ω埣床寮从茫恍枰佋O額外的網(wǎng)絡通信線路，因此在沒有前期綜合布線設計的場所（例如古建筑）、別墅等無線信號存在死角的家庭環(huán)境、信息點非常分散的企業(yè)監(jiān)控場所中，PLC就成了優(yōu)勢明顯的組網(wǎng)方案。下面以一個網(wǎng)絡搭建的具體實例進行說明。

2015年春節(jié)期間，任小學校長的啟蒙老師請我為母校的局域網(wǎng)設計提出規(guī)劃方案。我在實地考察和了解現(xiàn)有網(wǎng)絡條件和網(wǎng)絡需求后最終決定采用PLC技術，并在一天時間內(nèi)為母校搭建了造價低廉、穩(wěn)定可靠的校園局域網(wǎng)。

本小學為一棟二層樓，其中有4個辦公室（每層2個，每個辦公室設計容量為4位老師）、8個教室（目前2個空閑）、1個離教學樓50米遠的大門值班室。現(xiàn)有網(wǎng)絡條件為只有一樓的校長辦公室有4Mbps的ADSL寬帶，其它房間都沒有網(wǎng)絡而且樓房設計時墻壁內(nèi)沒有為網(wǎng)線預留管線，每個教室內(nèi)有一臺計算機，門衛(wèi)室有一臺安裝有1個監(jiān)控攝像頭的計算機。

網(wǎng)絡的設計目標為將其他3個辦公室、8個教室、門衛(wèi)室內(nèi)的計算機聯(lián)網(wǎng)；使所有計算機都可以訪問位于校長辦公室里的打印服務器同時提供Internet訪問功能。目前可以采取的技術方案大致有傳統(tǒng)的雙絞線布線、無線路由器組網(wǎng)、PLC電力線組網(wǎng)三種。

1 雙絞線布線

由于教學樓設計時沒有預留綜合布線的預埋管線，因此需要在墻壁和樓板上打孔，利用PVC走線槽以明線方式布線。由于大家共享同一個ADSL連接（設計網(wǎng)絡結點為24個，實際同時上網(wǎng)的結點最多不超過10個），因此需要一臺性能穩(wěn)定的寬帶路由器。由于各結點相對分散，因此采用門衛(wèi)室和各教室的計算機直接連接到同一臺交換機的方案，這樣就需要一臺性能可靠的16口二層交換機。由于各辦公室內(nèi)的計算機相對集中，因此采取每個辦公室內(nèi)設置一個墻壁信息點附加一臺SOHO低端交換機的方式。

該方案的優(yōu)點是信號穩(wěn)定，維護簡單。缺點是施工復雜、工期長、造價高。成本預算如表1所示。

2 無線路由器組網(wǎng)

無線網(wǎng)絡雖然可以減少布線的工作量，提高終端移動的靈活性。但是本例中結點分散于不同教室中，容易出現(xiàn)信號死角，因此考慮在每個樓層架設兩臺無線路由器，放置于走廊兩端各1/4位置處（每個辦公室門口走廊內(nèi)側）。無線路由器和校長辦公室內(nèi)中心交換機間采用有線連接，鋪設方法同上。由于本例中所有計算機均為無集成無線網(wǎng)卡的臺式機，因此需要為每臺計算機加配一塊無線網(wǎng)卡。由于門衛(wèi)室距離教學樓較遠，無線信號太差，因此門衛(wèi)室仍采用正常的有線連接。

該方案的優(yōu)點是布線工作量相對較少，施工速度較為迅速。缺點是易出現(xiàn)信號覆蓋死角，存在輻射，日后出現(xiàn)問題時維護困難，費用高。成本預算如表2所示。

3 PLC電力線組網(wǎng)

由于PLC技術通過電力線傳輸網(wǎng)絡信號，因此不需要額外布線。只需要在校長辦公室內(nèi)的寬帶路由器后面通過電力貓將網(wǎng)絡信號調(diào)制到電力線中，為每臺計算機配備一個同樣的電力貓將電力網(wǎng)中的網(wǎng)絡信號解調(diào)出來就可以了。局域網(wǎng)內(nèi)部的網(wǎng)速為500Mbps，網(wǎng)絡直徑可達300m。

該方案的優(yōu)點是無需布線，沒有輻射，配置簡單，維護簡單，施工速度快。缺點是對電力線的設計有要求，容易受到其他電器的干擾。成本預算如表3所示。

通過以上方案對比分析，PLC電力線組網(wǎng)方式在本小學的具體環(huán)境下是最佳方案，費用最低、施工速度最快，易于后期增加終端。網(wǎng)絡結構示意圖如圖1所示。其實除了本例中的小學外，面積大于130平的住宅尤其是躍層住宅中，PLC也同樣是優(yōu)秀的組網(wǎng)選擇方案。

當然PLC組網(wǎng)方案也不是萬能的，首先所有的計算機必須位于同一個兩相的電表之下，其次插入電力貓的插排既不能用質(zhì)量太次的產(chǎn)品也不能用帶有濾波功能的高端產(chǎn)品，另外家用電器（冰箱、電視等）的電源適配器對電力貓也會產(chǎn)生干擾，尤其是充電器（例如手機充電器）在工作時產(chǎn)生的電磁波對電力貓的性能影響非常大。建議電力貓插在獨立的插座（或插排）上。如果學校規(guī)模再大一些，電力供應通常都是三相四線的，此時使用PLC技術就需要采用跨電表方案或者對這三相電力線按照功率進行合理分配，例如將需要連網(wǎng)的電腦電路和照明等其他電路進行分離處理。

參考文獻

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