走入家庭的第三條寬帶線——電力線

2019-11-04 22:48:07

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供稿：網友

　　一、引言
　　
　　目前，作為走入家庭的第三條寬帶線，即寬帶電力線(BPL)通信正在悄然興起。BPL是指通過低壓電力線向住宅用戶和企業用戶提供數據和話音業務，而不是指以前的電力線載波通信。這是由于現今在許多國家，尤其在發達國家，廣域高速光纖骨干網已經四通八達，容量也非常充裕，故對電力線而言，不必再考慮如何利用其長途輸電部分，只需考慮其配電部分，尤其是低壓線路即可。
　　
　　二、第三寬帶線
　　由于高速上網現在變得越來越重要，尤其對許多家庭和辦公室來說，如何利用已經入戶的線路來提供互聯網高速接入已經成為非常切合實際和日益迫切的需求。我們知道，在世界各地，能夠入戶的線路，除了電話線和有線電視電纜以外，就數電力線了。而電力線是其中普及最廣的線路，遍布家家戶戶，甚至一個樓里的每間房間都有電源插座，電力線網基本上是一個現存的局域網。整個低壓配電網的結構(包括戶外電纜)非常適合互聯網接入，可以提供最后1公里的解決方案，與其它網絡進行競爭。況且，在一些不發達國家，許多住家目前還沒有電話線和有線電視電纜，電力線成了惟一可選的通信媒體。因此，作為又一種寬帶接入手段，寬帶電力線(BPL)近幾年引起了人們極大的關注。歐、美一些國家正在進行較大規模的現場試驗，BPL正在成為走入家庭的第三條寬帶線。
　　
　　另外，對于家庭聯網而言，連接信息家電的基礎設施必須易于安置，且安裝和維護費用低廉，性能良好。戶主往往不是網絡專家，典型的高性能網絡對日常生活而言顯然過于復雜。目前，已有多種聯網技術可用于家庭聯網，例如以太網，可以在住家內敷設UTP-5類線進行聯網。此外，還有各種無線網也可用于家庭聯網，如802.11x，藍牙和HomeRF等，只要在住家內安裝多個互聯的無線接入點(WAP)和基站即可。但是，它們的安裝麻煩，需要花錢請外部人員來建網。雖然用電話線也可建網，如HomePNA等，但因受電話線插口的限制而失去移動性。因此，直接使用住家內電力線與插座作為數據通信媒介將使BPL發揮用武之地。
　　
　　三、美國處于領先地位
　　BPL技術最先是由瑞士Ascom公司提出的，利用類似Cable Modem方式在電力線上提供寬帶數據業務。電力公司可建立一些由多個用戶共享的寬帶連接節點。所不同的是，BPL技術使用的是直接與插座相連的現有電力線，不需要電話線，只要用一個BPL適配器插入插座即可。
　　
　　迄今，全世界已有若干種BPL系統在進行現場試驗。在歐洲，例如在德國、西班牙、法國、奧地利和瑞士等都已開始大規模現場鋪設。在亞洲，試驗剛剛開始。2002年8月，香港PowerCom Network公司(是Cheung Kong EnterPRises與中國CLP TeleCom的合資公司)成立，與Hutchison Global Crossing合作開發專有的BPL服務。在新加坡，一家地區ISP公司Pacific Internet與SP Telecom合作，于2002年10月底完成了BPL演示，但何時商用尚未定。目前，走在較前面的是美國。
　　
　　只有接入網的帶寬瓶頸被打開，各種寬帶服務與應用才能開展起來，網絡容量的潛力才能真正發揮出來，故美國現正向實現更高的普遍服務目標努力，以加速普及寬帶接入。為此，美國FCC一直在鼓勵啟用新的基于設施的寬帶平臺，以促進美國的寬帶業務。美國FCC主席Michael Powell于2003年6月在視察了馬里蘭郊區的一個演示BPL技術的住家之后明確表示，FCC對BPL技術將采取鼓勵的政策。視察時，Powel通過現有的電力線和標準電源插座傳送了電子郵件，Web網頁以及話音和其它數據。在起居室，Powell一邊聽著互聯網的無線電廣播，一邊在電視機上看著從幾英里外一臺計算機傳來的電影“Ice Age”。在書房，Powell一邊在一部互聯網電話機上收聽話音郵件，一邊看著由門口監視攝像機拍攝之圖片的打印輸出。Powell對BPL表示出極大愛好，認為“BPL確實具備向美國大多數農村提供寬帶接入的莫大潛力”。
　　
　　為了推動電力線寬帶業務的發展，FCC對某些技術規則提出了修改，并于2004年2月發出《通告》，征求意見。所作的修改主要是為了確保寬帶電力線系統在運行時不會對公共安全部門和業余無線電使用者等現有用戶造成有害的干擾。《通告》要求BPL設備采用自適應干擾降低技術。這些技術可使BPL設備完全停止工作，動態地降低傳送功率和(或)避免工作在特定頻率上，以防止產生有害干擾。同時，建議開發一個包含諸如BPL設備位置、工作頻率、調制類型等信息的公共數據庫，以便及時協調解決干擾問題，并提出了射頻測試導則、射頻干擾測試方法和具體的干擾降低要求。
　　
　　目前，美國不少電力公司在全國各地開展BPL試驗，有的已經商用，見圖1。圖中，藍色圓點表示試驗，棕色圓點表示商用。這些公司多數想與ISP，電話公司和其它公共事業部門合作，借鑒電信公司過去的經驗，提出新的商業模式。例如，把它們的基礎設施以批發模式租給合作方，自己也直接提供寬帶業務。IDACOMM(能源公司IDACORP的一家經營光纖網的子公司)就向ISP和長途電話公司開放寬帶市場。自2003年9月以來，它一直在進行試驗，試驗速率為1Mbit/s到4.5Mbit/s。該公司擬在博伊西開展大規模的現場試驗(覆蓋2500個住家，速率為4.5Mbit/s)。
　　走入家庭的第三條寬帶線——電力線

　　2004年3月，位于辛辛那提的美國電力公司Cinergy Corp與BPL設備制造商Current Communications成立合資企業，投入7000萬美元在大辛辛那提區提供寬帶電力線業務，并預備在今后3年內向肯塔基、俄亥俄和印第安那州擴展。它們欲將寬帶技術賣給各地市政府擁有的電力公司和農村電力合作社，把目標瞄準覆蓋大約2400萬住家的公共事業部門。Cinergy先在兩個街區開放了業務，向用戶免費提供新的插入式Modem(批發價約30美元)。服務價格低于DSL或Cable.Modem，但速度更高。公司預備在年底向6萬住家提供業務，價格在每月30至40美元之間，視連接速度而定。
　　
　　美國另一家從事多種經營的能源公司，Progress Energy與Earthlink聯手通過現有電力線向北卡州若干小區的500多個家庭提供寬帶互聯網業務。與其它在全國范圍內試驗BPL的公司不同，Progress Energy則是利用所謂的接入BPL(access BPL)技術。該技術是在中壓電力線上傳送寬帶信號，由裝在電線桿上的WLAN把寬帶信號直接廣播到住家或企業。此無線方案由Amperion公司開發，利用光纖與電力線的組合把信號傳送到每一小區的中繼點。Progress Energy認為，無線方案比要把Modem插入電源插口的傳統電力線方案更安全，更經濟，對用戶也更方便。傳統的室內BPL方案雖然能把寬帶信號一直引至電源插口，但這會造成對家里其它電器的干擾。
　　
　　Progress Energy方案中的一個無線設備通常可傳輸約800英尺，覆蓋三個住家，傳送速率上行為1.3Mbit/s，下行為2.5Mbit/s。無論在室內和室外，只要在無線信號覆蓋范圍內都可進行通信。無線通信基本不受云、溫度變化或降雨的影響。閃電雷擊可能導致無線設備遭到破壞，但可很快替換，恢復通信。這種無線系統的弱點是偏遠地區的密集叢林或山地可能阻擋發射天線，使信號變壞或被阻斷。
　　
　　Progress Energy的寬帶服務費用為前三個月每月為$19.95，以后每月為$39.95。無線設備是免費提供，用戶可通過無線設備從家里和四周地區接入網絡。由于用戶反應良好，公司決定2004年年底正式投入商用。目前已有一些原來使用DSL和Cable Modem的用戶改用了該公司的寬帶電力線。
　　
　　四、存在的問題與爭議
　　用電力線作為網絡基礎設施相對于其它技術具有不需另外布線、可同時支持寬帶接入和家庭聯網及成本低的優點。但是，任何電力電纜都是為50Hz或60Hz低損耗輸電而設計的。當把它們用于BPL時，意味著必須傳送9kHz到30MHz頻率之間的信號。在這些頻率，電力電纜可能有泄漏，也就是說，部分高頻信號功率將以電磁波的形式輻射出去。故電力電纜相當于低效率的線性天線，電力線信道似乎一個開放的無線信道，要蒙受噪聲、衰落、多徑和干擾，同時也會干擾他人。當BPL系統得到廣泛使用時，除了將引起使用相同頻率的相鄰BPL系統之間的干擾(小區間干擾)和保密問題之外，還會對其它無線電通信造成干擾。因此，BPL系統除應克服自身的信道缺陷等設計問題外，EMC是它能否推廣應用的至關緊要的一個問題。
　　
　　無論何時，只要BPL信號頻率與正常無線電通信的頻率重疊，干擾就將發生。干擾的大小跟發送功率、距離以及布線的具體情況十分相關。譬如，離電力電纜很近的收音機很可能受到干擾，但離開幾米遠就可能感覺不到干擾，因為受BPL系統輻射影響較大的主要是短波無線電通信，包括業余無線電和軍用無線電。
　　
　　目前，對BPL的爭議主要圍繞兩個問題。一個是上述干擾問題，有人擔心BPL的推廣使用會對其它無線電通信造成干擾，但這一問題從管制和技術兩方面采取措施是可以得到解決的。另一個問題來自管制方面，有些管制部門和電信主管人員看好電力線通信，認為這是通往住家的第三條寬帶線，要避免對BPL管制太嚴，非凡在其早期發展階段，否則將疏遠投資者。但有些主管人員認為，寬帶電力線系統帶來了一些管制難題。例如，假如管制放松，那么如何處理競爭以及電力與通信部門之間的交叉補貼問題。
　　
　　五、前景與市場
　　雖然寬帶電力線技術已經得到改善，成本也在降低，市場開始起步，有些管制部門(如美國FCC)對BPL采取了更為積極的鼓勵措施，但人們對BPL的前景仍有不同的看法。例如，美國AT&T把電力線看作另一種接入技術，認為這對于其突破寬帶接入瓶頸十分重要，現正與一家電力公司合作進行試驗，演示了利用電力線提供Voip業務的情況。而MCI則采取了較為謹慎的做法，一方面在積極開發這一技術，另一方面在研究它的潛力和經濟性，至今未進行現場試驗。MCI認為，謀求第三條線并不單單依靠能源公司，除了BPL外，還會考慮其它下一代寬帶接入技術，包括無線接入。一些吃過泡沫經濟虧的大型電力公司現在對BPL也比較謹慎。

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