电力线信道容量分析的意义在于了解信道的基本特性和信道传输能力。配电网的高速数据传输容量，主要受配电网拓扑结构、线路条件、噪声、EMC限制等条件的影响。电力线的信道容量主要利用信道传播模型、噪声模型以及“注水”理论进行计算。计算结果表明，一般情况下，大约1．6 km的电力线信道容量超过250 Mbit／s，但电力线分支的增多将会导致信道容量的降低，负载阻抗的减小、容性负载的增大也会导致信道容量的降低。
2．2 调制技术
目前，有多种高速数据通信技术可以用于电力线通信，如扩频通信、多载波通信等。选择何种调制技术[2,3]，需要综合考虑抗干扰能力、带宽利用率以及实现的复杂程度等多种因索。由于OFDM能够有效消除多径干扰、脉冲干扰，以及具有较高的带宽利用率，因此在PLC系统中得到广泛应用，并且逐渐成为PLC的标准调制技术。OFDM通过把电力线分为许多窄带子信道，使得各个子信道呈现相对线性和平坦特性，不仅消除了由于电力线的低通效应和传递函数的剧烈波动而引起的失真，而且无需复杂的信道均衡系统，实现比较简单，成本也比较低廉。OFDM通过在传输的数据块之间插入一个大于信道脉冲响应时间的保护间隔，消除了由于多径时延扩展引起的符号间干扰(ISI)。OFDM还可以根据信道情况，采用子载波功率和比特位优化分配算法自动控制各个子载波的使用，有效避开噪声干扰以及频率选择性对数据传输可靠性的影响，实现对信道的自适应性。通过软件编程，OFDM可以有选择地屏蔽某些子载波，实现对民用或军用重要频点的保护。OFDM的子载波优化分配算法，主要有Huges―Hartogs、Piazzo、FischerHuber等提出的3种算法。
2．3 MAC层协议
按照OSI的七层分类，PLC产品属于两层网络设备，即只有物理层和MAC层。MAC层协议 主要用于PLC系统不同服务之间、不同用户之间信道分配和再分配的管理、协调和控制。
在PLC中应用的MAC协议，必须能够满足提供不同服务的要求。PLC网络的MAC层协议考虑的服务包括：
(1)面向连接的服务，如电话和其他CBR(恒速传输业务)；
(2)无需QoS保证的无连接服务；
(3)专门的PLC服务(控制、安全防卫等)；
(4)需要QoS保障的数据传输(如VBR，可变速率传输)。
在PLC中应用的信道复用机制主要有FDMA、TDMA、CDMA、TDMA／CDMA、TDMA／FDMA。多路接入方案可按固定接入、动态接入、预留接入区分。
动态接入协议包括：
(1)ALOHA一预先分配时间片；
(2)CSMA／CA(载波侦听／冲突避免)；
(3)令牌传递(令牌环，令牌总线)；
(4)轮循。
采用的主要纠错技术为FEC(前向纠错)+ARQ(自动请求重发)。
由于篇幅所限，对PLC其他方面的技术不再赘述。
3 我国电力线高速数据通信技术的研究及应用
3．1 基本情况
国外在电力线载波通信技术方面的进展，特别是英国试验的成功引起了国家电网公司的高度重视和科研单位的密切关注。国家电网公司先后8次立项，由中国电力科学研究院、国电通信中心等单位承担了电力线高速数据通信技术研究，研制了一系列的产品和系统，并在北京等地建立了一定规模的试验小区，申报了20余项发明及实用的新型专利。此外，清华大学、西安交通大学、华北电力大学等对电力线信道模型、信道测试等方面也进行了探讨，国家自然科学基金2003年、2004年还资助了多个电力线通信课题，进行电力线通信机理的研究。
3．2 机理研究及产品开发
由于我国低压配电网的网络结构、负荷特
性、供电方式与国外有很大的不同，国外已有的理论研究成果和开发的系统不能完全适应我国的实际。我国科技工作者在中国低压配电网高频信号传播特性、电力线高速数据通信机理、应用产品开发等方面进行了大量的研究工作[10-13]，主要包括以下几方面。
(1)通过大量的实际测试，获取了我国低压配电网的高频衰减特性、噪声分布特性、阻抗特性等实际数据，结合理论分析，得出了相应的高频信号传播模型，为产品设计及研究提供了第一手资料和理论基础。
(2)深人研究了电力线高速数据传输系统的技术体制、最佳使用频段、信道容量预测及优化、适宜的调制技术、信道编码及纠错、MAC层协议、耦合方式、电磁辐射、组网优化技术、信道测试技术、网络管理技术、计费系统等PLC关键技术问题。
(3)研制了速率为2―200 Mbit／s的系列化产品。
(4)根据应用的实际提出了电感耦合和电容耦合相结合的耦合技术，扩展了应用范围，增强了不同应用场合的适应性，极大地方便了施工，加快了PLC的应用步伐。
(5)提出了信道优化技术，研制了相应的产品，有效地改善了电力线高频信号传输环境，提高了系统的传输速率、稳定性和可靠性。
(6)提出了实现全电力线接入的混合组网技术，改善了系统的整体性能，提高了系统的可靠性、稳定性和有效性。
(7)提出并应用了具有我国特色的多种宽带接人模式和应用模式。
(8)开展了PLC相关应用的研究，开发了基于PLC的宽带抄表系统、智能家居系统、ADSL、无线局域网、电话线与PLC相混合的应用系统等。
(9)研究了PLC的测试技术、实用化工程技术、性能测试方法、技术标准等。
(10)开展了中压PLC的研究及试验，包括在农村电信服务方面的应用研究。
(11)开展了PLC电磁兼容特性的研究和测试。参照国际和国家标准，制定了测试方法和测试大纲，分别在国家权威检测实验室和现场环境进行了电磁骚扰和电气性能测试。对PLC的网络性能也进行了相应测试。
3．3 实际应用
中国电力科学研究院和辽宁电力公司、沈阳供电公司于2001年在沈阳建立了中国第一个高速PLC试验网络[11-14] 。2001年，http://blog.sina.com.cn/s/blog_b2fa630301016qag.html，国电通信中心开始组织实施低压配电网电力线宽带接人技术的实验及推广应用，成为中国PLC试验和运营的核心推动者。国电通信中心成立了PLC领导小组，下设PLC推进办公室，确立了推动电力线通信技术研究、试验及推广应用的模式和总体安排，引进了国内外多家企业的产品在北京进行实验。在短短的3年多时间内，国电通信中心组织研究开发单位、产品试验单位以及网络运营单位进行了大量的实验、电磁兼容特性测试、网络性能测试和工程探索，提出并应用了具有中国特色的电力线通信技术应用模式，建立了世界上最大的电力线宽带接人试验运行网络，为电力线宽带接人技术在中国的商业化运行以及大规模推广应用奠定了扎实的基础。国电通信中心的大规模试验也极大地推动了电力线宽带接人技术的研究进程，缩短了国内研究开发机构研究成果的产品化转化过程，促进了PLC技术的进步和发展。到2005年7月为止，由国电通信中心组织、中电飞华公司实施的北京电力线宽带接入试验网接入用户超过30万户，开通用户37 000余户，接通率超过11％，建立了北京城域数据网、电力线宽带接入网络管理中心和计费系统。
3．4 技术标准的进展
我国在电力线高速通信技术标准化方面的研究[18]，还处于起步阶段。由于没有现成的国际或国家标准，大部分厂家将中国强制认证的CCC标准作为产品标准。CCC认证涉及到电气安全GB4943《信息技术设备的安全》(等同于IEC60950)，电磁兼容GB9254(信息技术设备无线电骚扰限值和测量方法》(等同于CISPR22)，防雷YD／T993《电信终端设备防雷技术要求和试验方法》。现有的CCC标准，没有对电源端子和电信网络端口共用的情况进行专门的考虑，也没有涉及传输性能、网络性能等方面的规定，因此存在局限性。
由于我国拥有目前全世界最大规模的电力线宽带接入实验网，实现电力线高速通信技术的标准化已经十分迫切，国家电网公司充分认识到了这一点，已经立项准备制定国家电网公司企业标准。
3．5 基本评价
通过6年多的努力，中国科技工作者针对我国配电网的实际，在信道特性、通信机理、组网技术、试验网络、产品设计方法、PLC应用技术、工程技术、测试技术、PLC支撑系统等方面取得了丰富的研究成果，许多工作属于我国率先提出并得到推广应用。但应当指出的是在芯片技术、系统设计技术、基础理论等方面，欧美处于领先位置，我国还有待努力。
大量的试验证明，目前国内使用的主流PLC宽带接入系统(第2代产品)，在传输速率、数据吞吐量、丢包率、响应速度、接入稳定性等方面，已经能够满足用户对Internet高速接入的要求。虽然用电高峰时的数据吞吐量会有所下降，但下降幅度普遍能够控制在许可范围内，且能满足用户基本的带宽要求，用户满意度是比较高的。个别质量较差的照明设备以及某些具有开关电源的设备，可能会产生较强的高频干扰，影响PLC系统的正常使用，此时需要使用可抑制高频噪声的信道优化装置或阻波器。经实际环境测试，并未发现PLC对电气设备、电表及抄表系统的精度、短波收音机、环境等有实质性影响，试验室测试的PLC产品及系统的电磁骚扰、网络性能、电气性能等也能够满足现有可参照的国家标准的要求，因此可以说，PLC已经具备了大规模推广应用的条件。对于未来用户需求的实时性更强的业务(如VolP)，则目前的PLC系统需要完善，同时PLC宽带接入系统也会逐渐从目前的第2代过渡到具有完整QoS保障机制、强大网络管理的第3代产品。
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本文关键字：通信技术 规程标准，plc技术 - 规程标准
