电力线局域网通信技术及其在弱电工程中的应用

徐文杰

摘 要：当前网络技术发达，入户网络线缆也越来越多，利用电力线局域网技术可实现区域内网络线缆敷设简化，不但为用户带来福祉，也实现了电力企业技术优化，节约通信系统建设运营成本。本文以电力线局域网通信技术为例，主要介绍了它在弱电工程中的通信设备应用与技术应用。

关键词：电力线局域网通信技术；弱电工程；局域网构架图；安全性

中图分类号：TN913.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）17-0125-02

电力线局域网诞生于上世纪90年代，它是对电力线路通信理论的技术性诠释，但是由于早年受到带宽等技术限制，所以当时无法实现大流量数据传输，随着通信及电力技术的全面进步与极大丰富，电力线局域网通信技术也拥有了大幅度进化的发展契机，像目前的“电力猫”就通过自身良好的通信调制解调功能为用户提供了非常便捷的电力线路局域网服务。而在弱电工程领域也有它的用武之地。

1 电力线局域网通信技术的基本理论

1.1 基本概念

电力线局域网通信技术又被称之为“电力网络通信”，从技术范畴讲它归属于电力载波通信领域（Power Line Communication，PLC）。目前的PLC技术主打50Hz/60Hz的低频信号，通过电力线路专门传送宽带网络信号，该技术在海外发达国家已经被研究数十年并拥有了研究成果突破。2010年，美国电气和电子工程协会IEEE就正式发布了基于这一电力网络通信概念的相关技术协议标准（IEEE1901）。从该标准的技术内涵来看，它主要面向电力线通信内容，旨在解决当前所存在的视频音频数据传输、多媒体家庭联网、智能电网甚至是智能能源等等问题，作为电力网络通信的全球位移标准存在。而且该电力线路网络通信技术在技术标准上能满足设备传输理论速率500Mbps的高速运转要求，具有极为可观的发展前景。当前，像日本的索尼、松下、美国的FCC联邦通讯委员会都在大力研发和推广电力网络通信技术，他们对未来电力通信网络取代传统通信网络很有信心。

1.2 基本原理

电力线局域网通信技术合理利用了电力网络通信功能，主要利用到电线传送高频信号，同时它还配备了专门的“电力猫”，利用自身的高频信号加载电流可完成电线传输，将高频信号从电流中完全分解出来，最终传送到计算机终端设备中，完成基础布线。利用电力网络通信功能就能实现诸如视频监控、移动电话通信、网络电视等等生活化功能内容，其功能应用具有一定的普适性。

另一方面，电力线路本身可连接网络数据传输媒介，可以设备任意接入电网重新加载电力线路宽带数据，如此操作可有效克服各种生活中设备干扰（如空调、电视、电冰箱干扰），实现更多的电力网络通信技术优化，例如DMT多载波调制、OFDM正交频分复用、FSK频移键控等等，基于此做法满足当前的电力网络通信高速率数据传输要求。从技术角度讲，电力线路的每一个独立子信道都会承载一个子载波，配合電力猫进行有效调制，它的各个子载波都是具有并行传输能力的。由于信道本身是非平坦结构，但是没个子信道都能完成窄带传输过程，所以这就可有效消除信号波形间所产生的干扰问题[1]。

1.3 基本设备

结合上述电力线局域网通信技术的基本原理，其电力线局域网通信技术体系中就拥有以下几大通信设备。首先是电力网桥设备，它就是参考了PLC局域网端的电力网络通信设备，专门负责覆盖电力线路网络信号，可用于以太网设备以实现与电力网络设备的有效协议转换过程。网络数据转换过程中，电力网桥设备会运用到民用电力县传输设备中的高频信号内容，可配合耦合器将耦合信号传输到电力线路之中，满足信号加载与传输基本要求。

另外还有上文所提到的“电力猫”，它就是网络调制解调设备。电力猫本身能与PC终端相连接，它会为PC终端提供接口，例如USB接口，将电力网络通信信号直接传输到电力猫总，保证电力网络通信线路能够与以太网顺利连接。

上述技术完成衔接并稳定运行后，其受益方就是用户，终端用户采用电力线配合局域网通信终端展开通信，通信设备可以是路由器也可以是电视机顶盒，亦或是家中的智能家电通信设备，比如智能电视、电脑等等。目前许多家庭的网络电源插座旁会配备网络连接接口，如此设置就可不用再额外敷设网线，方便用户应用[2]。

2 电力线局域网通信技术在弱电工程中的实践应用

2.1 电力线局域网通信技术实践应用的基本思路

在电力线局域网通信技术体系中，主要围绕电力线路本身来实现通信数据传输，满足小范围用户需求。为了扩大用户辐射群，近年来电力上网技术在研发应用方面也得到技术改善优化，例如它就已经拥有了理论最大500Mbps带宽，全面提升了网络数据传输速度，与以太网相比毫不逊色，大大增加了自身在网络市场中的竞争力。

2.2 电力线局域网通信技术的构基本构建流程

在电力线局域网够安静过程中，主要大量采用到了网络交换设备，从技术本质上它与传统以太网络不尽相同，其网络数据信号的传输载体主要为电力线路，因此在构建通信技术体系过程中需要增加电力网络桥连接设备，并专门将网络信号全部加载到电力线路上，增加电力线路的网络信号传输距离（最大可增加到200）。实际上这种信号覆盖率是远远无法与以太网相媲美的，但对于普通高层建筑中的普通用户来说，可以基于这一技术实现电力网络通信体系优化。即要在建筑底层设置一套专门的网络交换设备，满足整栋高层建筑的无线网络通信要求，即采用电力线路局域网的网络架构进行建筑内无线信号传输，如图1。

如图1，像高层住宅中搭建电力线路通信局域网络还是比较常见的，该高层中的网络交换设备组成相对复杂，但能覆盖范围非常广泛，通过网络交换设备就实现了高层中各个楼层房间的网络干线优化，例如分支出多个普通电力线路，分别为不同用户提供局域网络服务。在设计过程中，可保证最大接入户16户的局域网络连接设计。配合这种布线方式，就基本能够实现每户用户室内电源网络随意接入网络，完成整栋建筑内的弱电工程电力通信网络连接。

2.3 电力线局域网通信技术的网络安全性与电气安全性问题

在弱电工程应用设计的网络安全性与电气安全性问题方面，电力线局域网通信技术也要做到注意某些技术优化。比如在网络安全性维护方面，则主要通过电力线局域网设备设置至少56位的加密方式确保网络信息绝对安全，并保证每一台电力设备都拥有自己相对独立的密保设施与密码。也可采用驱动软件设置来阻隔非法网络用户，保证弱电工程技术应用过程安全有效。

另外看电气安全性方面，则主要基于电力线局域网通信技术体系设置宽频电力线，并融入新载波技术，主要是运用到线圈耦合原理对高频信号进行耦合处理，将高频信号融入到电力线中，在此时数据信号传输线路与电力传输线路不能直接连接，这是为了避免触电事故发生。在电力线局域网设备的电路设计方面，则主要要设置类似于计算机主板系统的强弱电路隔离设置，确保弱电线路中不会出现高于220V的电压，保证电路过压保护装置安全，规避感应电路短路情况的发生。

结合上述电力线局域网通信技术在弱电工程中的诸多技术应用可以看出，新一代电力线局域网通信技术所倡导的电力网络通信实际上借助了传统以太网络技术本质的，它对传统以太網技术进行了大幅度改进，解决了传统线路信号传输距离不足的缺陷问题，令网络线路单独敷设成为可能。这一技术的出现也是在鼓励无线网络能够尽早代替有效网络，从未来发展前景来看它是具有极大发展空间的。

在实际的弱电工程中，电力线局域网通信技术还会利用到已有的以太网设备及电力线路，并整合已有的各方信号内容，为光纤入户设置创造条件，最终达成数据网络、语音网络和有线电视网络三网合一技术要求。这种基于电力网络通信技术的全新电力线局域网通信手段实际上是一种技术过渡，它为用户房间入网实现智能化，满足了网络应用的人性化需求，值得被广泛推广应用[3]。

2.4 案例简析

个人家庭中的电力线局域网通信技术体系，运用了电力网络通信技术内容。在家庭的室外设置了数据网以及语音网，有线电视等等，即他们斗鱼外部电力线路相连共同接线入户。而房间中的网络设置则不需要繁琐，它通过家用电器设备可直接配置多个线路，由设备连接线衔接到其它普通家用电器中，实现电力线路联网。只要拥有电力插座的位置就能实现网络设备有效连接，满足用户在房间中各个角落对网络设备的现实需求。当然，可为用户设置电力局域网，满足他们对全房间中电力设备的统一技术管理与动态信息数据传输监控过程，实现对房间内电力设备的智能化全程控制。在设计过程中可应用到线圈耦合基本原理，在电力线路上追加加载高频信号的基本要求，保证数据传输线路的有效对接，杜绝触电问题的发生[4]。

3 结语

综上所述，电力线局域网通信技术可基于传统以太网技术应用的基础之上实现技术有效改造，结合电力局域网保证信号传输高质量，同时有效提升信号传输实际距离，满足信号广范围传输的传输规模扩大现实需求。另外，它也能有效保护用户信息，简化电力通信网络敷线设计，为无线网络健康发育提供高质量技术环境。

参考文献

[1]丛静.浅析应用电力线通信技术构建局域网原理[J].通信世界，2015，（7）：107-107，108.

[2]孙国冉.利用高速电力线通信技术快速构建局域网[J].中国数据通信，2004，（10）：41-43.

[3]王晓虹.电力线局域网通信技术及其在弱电工程中的应用[J].大科技，2017，（26）：292-293.

[4]姚皓.电力线局域网数据技术在弱电工程中的实践探析[J].智能建筑与智慧城市，2018，（1）：39-41.