電力線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)技術(shù)在弱電工程中的實(shí)踐探析

姚皓

（身份證號(hào)：6301211989xxxx2012）

（ID Number: 6301211989xxxx2012）

（青海省綠色發(fā)電集團(tuán)股份有限公司）

1 電力線局域網(wǎng)通信數(shù)據(jù)技術(shù)概述

1.1 電力線路局域網(wǎng)通信數(shù)據(jù)技術(shù)概念

電力線路局域網(wǎng)通信數(shù)據(jù)技術(shù)，屬于是電力載波通信（PLC）的一種，主要是利用電線這個(gè)傳輸媒介，將高頻信號(hào)傳輸出去，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。

在2010年，美國電氣和電子工程師協(xié)會(huì)就正式發(fā)布了電力網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，即IEEE1901。該協(xié)議與之前的PLC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有所不同，從理論上來講，EEE1901的通信傳輸速率達(dá)到了500Mb/s，屬于高速網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。它是針對(duì)電力線通信和解決多媒體家庭聯(lián)網(wǎng)、音頻和視頻傳輸，以及智能電網(wǎng)等多種應(yīng)用推出的第一項(xiàng)全球標(biāo)準(zhǔn)[1]。

1.2 電力線路局域網(wǎng)通信數(shù)據(jù)技術(shù)原理

電力線局域網(wǎng)通信數(shù)據(jù)技術(shù)在工作時(shí)，其基本的工作原理是：通過現(xiàn)有的電力線網(wǎng)絡(luò)，將高頻信號(hào)傳輸出去，并通過電力線網(wǎng)絡(luò)調(diào)制器，將有待傳輸信息的高頻信號(hào)與電流相互結(jié)合，然后再通過電線網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)傳送到調(diào)制器。

可以說，在電力線路局域網(wǎng)通信數(shù)據(jù)技術(shù)過程中，調(diào)制器是整個(gè)電力線網(wǎng)的核心。在電力網(wǎng)整個(gè)系統(tǒng)中，調(diào)制器負(fù)責(zé)接收信息，并負(fù)責(zé)把接收到的信號(hào)和傳送它的電流相互分開，之后再將純粹的信號(hào)進(jìn)行傳輸，使其到達(dá)計(jì)算機(jī)或者其他的信號(hào)接收設(shè)備上，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信[2]，保證上網(wǎng)、監(jiān)控、打電話等活動(dòng)正常進(jìn)行。

2 電力線局域網(wǎng)通信數(shù)據(jù)設(shè)備

利用電力線路局域網(wǎng)通信數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，比傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)電纜具有很大的優(yōu)點(diǎn)，例如不會(huì)受到各種電氣設(shè)備的干擾，影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。但是很容易受到普通電器設(shè)備因素的干擾，例如冰箱、空調(diào)等電器設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生一定的噪音，影響電力線路局域網(wǎng)信號(hào)的傳輸質(zhì)量。

因此，在電力線路局域網(wǎng)進(jìn)行信息傳輸過程中，為了盡量減少這種不良效果帶來的負(fù)面影響，可以采用OFDM、DMT等特殊的技術(shù)手段，對(duì)電力線路局域網(wǎng)進(jìn)行不斷的完善，以有效減少信號(hào)在傳播過程中的干擾。

通常，電力線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)通信設(shè)備主要由電力網(wǎng)橋、網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)、終端用戶三個(gè)部分組成。

1)電力網(wǎng)橋

是電力線局域網(wǎng)端設(shè)備，主要負(fù)責(zé)電力線路網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的有效覆蓋，并且對(duì)信號(hào)的傳遞也有重要的作用。其主要是利用太網(wǎng)設(shè)備與電力網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，將普通的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槊裼秒娏€上的傳輸高頻信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)加載和傳輸。

2)網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)

為最終用戶PC或者其他終端設(shè)備提供適當(dāng)?shù)慕涌凇Ｔ陔娏€局域網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)設(shè)備主要功能是：利用電線將電力線路上的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信號(hào)分解出來，從而確保用戶通過電力線路與太網(wǎng)絡(luò)連接起來，實(shí)現(xiàn)普通用戶利用電力線路完成上網(wǎng)工作。

3)終端用戶

包含的范圍十分廣泛，主要指一切接受能通過電線進(jìn)行傳輸?shù)男畔⒃O(shè)備，如計(jì)算機(jī)、電視機(jī)機(jī)頂盒、以及新型的家用電器等。總之，通過電力線局域網(wǎng)，可以輕松地將各臺(tái)設(shè)備統(tǒng)一在一個(gè)局域網(wǎng)之中。并且在終端用戶在使用的過程中也非常簡(jiǎn)單，只要房間內(nèi)擁有電源插座，就可以隨意進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。

3 電力線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)技術(shù)在弱電工程中的應(yīng)用

電力線局域網(wǎng)的主要功能就是在較小的范圍內(nèi)，通過電力線局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與其他終端設(shè)備的有效連接，從而實(shí)現(xiàn)彼此的相互通信。在使用的時(shí)候，只需要在終端設(shè)備的所在地方，如家里、辦公室，只要布置好了電源線，把高速電力線通信調(diào)制解調(diào)器連接上電源插銷板，就可通過以太網(wǎng)線或者USB接口線，將計(jì)算機(jī)終端設(shè)備與調(diào)制解調(diào)器連接上，然后再配合合適的IP地址，就可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的相互通信。

至此，一個(gè)完整的電力線局域網(wǎng)就已經(jīng)構(gòu)建完畢。但是需要注意的是，在構(gòu)建電力線局域網(wǎng)時(shí)，如果使用的是USB接口，必須要在計(jì)算機(jī)上安裝驅(qū)動(dòng)程序；但是如果使用的是以太網(wǎng)接口，在構(gòu)建局域網(wǎng)時(shí)，就無需安裝驅(qū)動(dòng)程序。

3.1 電力線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)技術(shù)的構(gòu)建

近年，電力線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)技術(shù)在弱電工程中的應(yīng)用和普及得到了快速的發(fā)展，這主要得益于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為其提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。事實(shí)上，在很早之前，就開始加強(qiáng)對(duì)電力線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)通信技術(shù)的研究，但是由于當(dāng)時(shí)研制出來的產(chǎn)品受到寬帶的限制，無法滿足用戶的需求，導(dǎo)致其在應(yīng)用時(shí)只能進(jìn)行基本的網(wǎng)絡(luò)通信。

但是今年，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸理論上已達(dá)到了500Mb/s的寬帶，這基本上滿足了大多數(shù)現(xiàn)代人對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的要求，從而使得這項(xiàng)技術(shù)與以往的以太網(wǎng)絡(luò)相比，變得更加有競(jìng)爭(zhēng)力。

通常在弱電工程中構(gòu)建電力線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)技術(shù)時(shí)，基本上可以參照傳統(tǒng)的以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，只是電力線局域網(wǎng)在構(gòu)建時(shí)，需要將原本通信電纜轉(zhuǎn)變?yōu)榧扔械碾娏€路。與此同時(shí)，還要增加電力網(wǎng)絡(luò)橋接設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的轉(zhuǎn)化和加載。

在利用電力線路傳輸網(wǎng)絡(luò)信號(hào)時(shí)，其有效的信號(hào)傳輸距離可以達(dá)到200m，比之前的太網(wǎng)傳輸距離要長，并且覆蓋面要廣。尤其是在當(dāng)今，隨著高層建筑的不斷發(fā)展，電力線局域網(wǎng)在運(yùn)用的過程中，只需要在底層設(shè)置一套網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，即可滿足整棟建筑物居民對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的需求（如圖1所示）。

通常，在電力線局域網(wǎng)中，一根電力線路就可以實(shí)現(xiàn)16個(gè)用戶的網(wǎng)絡(luò)使用，并且電力線路局域網(wǎng)的信號(hào)無法跨越電表，因此構(gòu)建電力線路網(wǎng)絡(luò)過程中，可以先將每一戶的電力局域網(wǎng)線路分別接入電表[3]。如此一來，單根線路上的用戶，在同時(shí)使用連接局域網(wǎng)絡(luò)時(shí)，具有一定相對(duì)獨(dú)立，而不會(huì)影響其他用戶的使用。

3.2 電力線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用中的安全性

圖1 高層住宅電力線局域網(wǎng)構(gòu)架圖

在電力線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用過程中，要充分考慮電力線局域網(wǎng)的安全性。通常，電力線局域網(wǎng)構(gòu)建時(shí)，采用的都是56位加密，以達(dá)到對(duì)信息的保密效果。與此同時(shí)，在電力線局域網(wǎng)數(shù)據(jù)技術(shù)在使用中，每一臺(tái)設(shè)備都有機(jī)械密碼，并配合相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軟件，設(shè)置不同的工作組，從而有效隔離非法用戶，以保證信息的安全。

而從電氣安全性上來說，電力線局域網(wǎng)通信技術(shù)屬于一種寬頻的電力線載波新技術(shù)，實(shí)際上利用線圈的耦合原理，在電力線路上加載高頻信號(hào)。實(shí)際上，電力線路并不會(huì)直接與數(shù)據(jù)傳輸線路向相連接，因此在使用過程中杜絕了觸電的問題。

在電力線局域網(wǎng)構(gòu)建和使用過程中，還要通過強(qiáng)弱電路進(jìn)行分開設(shè)置，保證電力線路信號(hào)線路中電壓的穩(wěn)定。此外，在電力線局域網(wǎng)構(gòu)建過程中，還要對(duì)電路設(shè)置保護(hù)裝置，從而有效避免因感應(yīng)或者短路問題而引發(fā)的安全，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)和用戶信息的有效保護(hù)。

4 結(jié)束語

總而言之，電力線的局域網(wǎng)技術(shù)利用了傳統(tǒng)的以太網(wǎng)技術(shù)，并對(duì)其進(jìn)行了有效的改進(jìn)。通過電力局域網(wǎng)，不僅提升了信號(hào)傳輸?shù)木嚯x，擴(kuò)大了信號(hào)的覆蓋面，并且在使用的過程中，對(duì)用戶的信息實(shí)現(xiàn)了有效的保護(hù)。并且電力線的局域網(wǎng)數(shù)據(jù)技術(shù)在應(yīng)用的過程中，不需要額外敷設(shè)線路，也不需要預(yù)留網(wǎng)絡(luò)插座等，非常使用當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)育不充分的環(huán)境，具有非常廣闊的發(fā)展空間。

[1]黃舟.電力線局域網(wǎng)通信技術(shù)及其在弱電工程中的應(yīng)用[J].四川建材,2012,38(6):196-197.

[2]王曉虹.電力線局域網(wǎng)通信技術(shù)及其在弱電工程中的應(yīng)用[J].大科技,2017(26).[3]俞雅婷.電力線局域網(wǎng)通信技術(shù)及其在弱電工程中的應(yīng)用[J].工程技術(shù):全文版,2016(11):00251-00251.