電力線通信技術(shù)性能論文
時(shí)間:2022-10-09 08:41:00
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摘要:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以說(shuō)是當(dāng)前業(yè)界最為熱門的技術(shù)之一,我們可以把網(wǎng)絡(luò)劃分為兩個(gè)部分:骨干網(wǎng)和接入網(wǎng)。接入網(wǎng)即是終端用戶和骨干網(wǎng)絡(luò)之間的連接部分。隨著骨干網(wǎng)速度的快速提升,接入技術(shù)也有了很大的發(fā)展。本文綜述了三種目前熱門的寬帶接入技術(shù):電力線通信、IEEE802.11和藍(lán)牙技術(shù),以期對(duì)小區(qū)通信和辦公通信的規(guī)劃設(shè)計(jì)有所借鑒。
關(guān)鍵詞:寬帶接入網(wǎng)電力線通信技術(shù)無(wú)線寬帶接入技術(shù)
一、引言
隨著電子政府、電子商務(wù)、電子社區(qū)以及各類Ieternet相關(guān)應(yīng)用的飛速發(fā)展,應(yīng)用對(duì)帶寬的需求越來(lái)越大,網(wǎng)上流量每6~9個(gè)月就翻一番。再加上由單一信息形式、單一業(yè)務(wù)向數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像“三合一”多媒體信息形式以及綜合業(yè)務(wù)方向發(fā)展,也即所謂交互式多媒體信息時(shí)代的到來(lái),對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量提出了越來(lái)越高的要求。目前骨干網(wǎng)速度已經(jīng)達(dá)到了上百Gbps,并且在很多城市已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了光纖到大樓、小區(qū)。
如何使千家萬(wàn)戶上網(wǎng),便是大家都在談?wù)摰乃^“最后一公里”的接入問題。接入網(wǎng)建設(shè)投資約占信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施總投資的一半以上,可以說(shuō)這是寬帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的瓶頸、熱點(diǎn)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前,各種寬帶接入技術(shù)的發(fā)展正方興未艾,競(jìng)爭(zhēng)激烈。
目前國(guó)際上主流并且比較成熟的技術(shù)包括xDSL技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)、光纖接入技術(shù)、Cable技術(shù)、電力線通信技術(shù)以及無(wú)線接寬帶接入技術(shù)等。但xDSL技術(shù)覆蓋面有限(只能在短距離內(nèi)提供高速數(shù)據(jù)傳輸),并且一般高速傳輸數(shù)據(jù)是非對(duì)稱的,僅僅能單向高速傳輸數(shù)據(jù)(通常是網(wǎng)絡(luò)的下行方向)。因此xDSL技術(shù)只適合一部分應(yīng)用。此外,xDSL技術(shù)對(duì)銅纜用戶線路的質(zhì)量也有一定要求,因此實(shí)踐中實(shí)施起來(lái)有一定難度。以太網(wǎng)的帶寬管理能力先天不足,光纖接入技術(shù)的價(jià)格昂貴,Cable技術(shù)在實(shí)現(xiàn)雙向傳輸上面臨大幅度的改造,并且這三種技術(shù)在設(shè)置終端接口時(shí)都存在極大的不便,必須給各個(gè)終端預(yù)留相應(yīng)的接口,這樣每個(gè)房間都必須預(yù)埋線路,對(duì)于未預(yù)埋線路的樓房來(lái)說(shuō)線路改造工程浩大。
最近幾年出現(xiàn)了電力線通信和無(wú)線寬帶接入技術(shù),其中無(wú)線部分包括IEEE8002.11和藍(lán)牙技術(shù)。與上述幾種技術(shù)比較,它們具有易建設(shè)、見效快等優(yōu)勢(shì),下文將詳細(xì)介紹這三種技術(shù)。
二、電力線通信技術(shù)
電力線通信PowerLineCommunication技術(shù)簡(jiǎn)稱為PLC技術(shù),是利用配電網(wǎng)低壓線路傳輸高速數(shù)據(jù)、話音、圖像等多媒體業(yè)務(wù)信號(hào)的一種通信方式。因?yàn)樗哂袩o(wú)需新線、覆蓋范圍廣、連接方便的顯著特點(diǎn),被認(rèn)為是提供“最后一公里”解決方案最具競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)之一。
其接入方法十分簡(jiǎn)單,用戶通過特定的PLCModem聯(lián)結(jié)到戶內(nèi)電源插座,通過電力線進(jìn)行互連或者接入相應(yīng)的PLC主控設(shè)備,然后連接到網(wǎng)絡(luò)。用戶只需裝設(shè)一臺(tái)PLC-Modem,不用撥號(hào),就能在線地接收和發(fā)送Internet信息。PLC調(diào)制解調(diào)器主要由接口、調(diào)制解調(diào)和耦合等三部分組成。接口部分是指電力線調(diào)制解調(diào)器同用戶設(shè)備間的雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕涌?,這些接口包括同智能設(shè)備之間的RS-232接口、同計(jì)算機(jī)之間的RJ-45以太網(wǎng)接口或USB接口、同模擬電話之間的RJ-11接口。
采用高速的PLC技術(shù)具有很多的優(yōu)點(diǎn):
首先,PLC充分利用現(xiàn)有的低壓配電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,無(wú)需任何布線,是一種無(wú)需布置新線路的技術(shù),節(jié)約了資源。無(wú)需挖溝和穿墻打洞,避免了對(duì)建筑物和公用設(shè)備的破壞,同時(shí)也節(jié)省了人力。
PLC可以為用戶提供高速因特網(wǎng)訪問服務(wù)、話音服務(wù),從而為用戶上網(wǎng)和打電話增加了新的選擇:另外,PLC對(duì)家庭聯(lián)網(wǎng)也提供支持,使人們可以盡享由PLC技術(shù)帶來(lái)的家庭音、視頻網(wǎng)絡(luò),多人對(duì)抗游戲等娛樂。
同時(shí),PLC技術(shù)是家居自動(dòng)化的生力軍,通過遍布各個(gè)房間的墻上插座將智能家電聯(lián)網(wǎng),提前享用數(shù)字化家庭和舒適和便利;利用PLC技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)讀出水、電、氣表數(shù)據(jù),可以用一張收費(fèi)單解決用戶生活的所有收費(fèi)項(xiàng)目,節(jié)省大量人力、物力,也極大地方便了用戶;并且,可以為電力公司提供負(fù)荷控制、需求側(cè)管理的新手段,提高電力公司管理水平。
為此,國(guó)際上有眾多的公司先后投資這個(gè)領(lǐng)域,如美國(guó)的Intellon、InariIntelogis、ITRAN等公司,韓國(guó)的Xeline公司,歐洲的ASCOM、Poly、trax等公司,PLC芯片的傳輸速率從1Mbps發(fā)展到2Mbps、14Mbps、45Mbps。目前PLC技術(shù)已經(jīng)形成兩種發(fā)展模式:其一為以美國(guó)為代表的家庭聯(lián)網(wǎng)模式,這種模式的PLC只提供家庭內(nèi)部聯(lián)網(wǎng),戶外訪問使用其它傳統(tǒng)的通信方式,支持該模式的國(guó)際組織為Home-Plug,是一個(gè)為高速家用電力線通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和服務(wù)提供開放規(guī)模而成立的論壇。另一種模式是面向歐洲和亞洲市場(chǎng)的,提供自配電變壓器或樓邊至用戶家庭的全面PLC解決方案。該模式的國(guó)際組織為國(guó)際電力線通信論壇。2000年3月23-24日,在瑞士的Interlaken召開了國(guó)際電力線通信技術(shù)論壇成立大會(huì),該論壇著重制定了與PLC有關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、討論并解決相關(guān)問題,以促進(jìn)PLC技術(shù)的發(fā)展,來(lái)自17個(gè)國(guó)家和51個(gè)廠商、用戶、投資者成為論壇成員,其中包括北電網(wǎng)絡(luò)、思科系統(tǒng)等IT行業(yè)的巨頭。目前在北京的華景園小區(qū)和廣華軒小區(qū)都已經(jīng)采用了第二種方式。
專用線纜和連接器,通過藍(lán)牙遙控裝置可以形成一點(diǎn)到多點(diǎn)的連接,即在該裝置周圍組成一個(gè)“微網(wǎng)”,網(wǎng)內(nèi)任何藍(lán)牙收發(fā)器都可與該裝置互通信號(hào)。而且,這種連接無(wú)需復(fù)雜的軟件支持。藍(lán)牙收發(fā)器的一般有效通信范圍為10米,強(qiáng)的可達(dá)到100米左右。正如愛立信藍(lán)牙組負(fù)責(zé)人所說(shuō),設(shè)計(jì)藍(lán)牙的最初想法是“結(jié)束線纜噩夢(mèng)”。
對(duì)于802.11來(lái)說(shuō),藍(lán)牙的出現(xiàn)不是為了競(jìng)爭(zhēng)而是相互補(bǔ)充。由于它和IEEE802.11b采用相同的工作頻率,造成了相互之間的干擾,并且由于其芯片價(jià)格相對(duì)昂貴,所以在藍(lán)牙技術(shù)發(fā)展的初期,其前景并不光明。隨著技術(shù)的發(fā)展,一種新設(shè)置的芯片和編制的軟件可以讓藍(lán)牙無(wú)線網(wǎng)絡(luò)避免與其他使用相同頻率的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)生干涉,而且在802.11a(工作在5GHz)迅速發(fā)展的情況下,藍(lán)牙技術(shù)又重新獲得了新生。
三、IEEE802.11和藍(lán)牙技術(shù)
無(wú)線接入技術(shù)(WirelessAccessTechnology)也稱無(wú)線接續(xù)技術(shù),或稱無(wú)線本地環(huán)路(WirelessLocalLoop),主要功能是以無(wú)線技術(shù)(大部分是移動(dòng)通信技術(shù))為傳輸媒介向用戶提供固定的或移動(dòng)的終端用戶。無(wú)線用戶環(huán)路的宗旨和目標(biāo)是提供與有線接入網(wǎng)相同的業(yè)務(wù)種類和更廣泛的服務(wù)范圍,無(wú)線用戶環(huán)路由于具有應(yīng)用靈活,安裝快捷等特點(diǎn),目前已也是接入技術(shù)中熱門的話題。IEEE802.11和藍(lán)牙技術(shù)是針對(duì)小的或者更小(微)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)而發(fā)展的技術(shù)。
802.11是IEEE最初制定的一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),主要用于解決辦公室局域網(wǎng)和校園網(wǎng)中,用戶與用戶終端的無(wú)線接入,業(yè)務(wù)主要限于數(shù)據(jù)存取,速率最高只能達(dá)到2Mbps。目前,3Com等公司都有基于該標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)卡。
由于802.11在速率和傳輸距離上都不能滿足人們的需要,因此,802.11工作組相繼推出了802.11b和802.11a兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。802.11b規(guī)范指定在2.4GHz通信頻帶,物理層采用高速直接序列擴(kuò)頻技術(shù)(HR-DSSS),保持與最初802.11DSSS標(biāo)準(zhǔn)的兼容性。調(diào)制方式有兩種:第一種是高效率的“補(bǔ)碼鍵控”(CCK)調(diào)制方案,從而達(dá)到了11Mbps的頂端數(shù)據(jù)速率。第二種調(diào)制方案是“信息包二進(jìn)制回旋式編碼”(PBCCTM),憑借其能夠提供3dB的編碼增益,延伸了通信的距離。因此作為在5.5和11Mbps速率的范圍內(nèi)獲得更高性能的一個(gè)選擇。802.11a工作在5GHzU-NⅡ頻帶,并被指定高達(dá)54Mbps的數(shù)據(jù)速率。與單個(gè)載波系統(tǒng)載波調(diào)制技術(shù)。由于802.11a運(yùn)用5GHz射頻頻譜,因此它與802.11b或最初的802.11WLAN標(biāo)準(zhǔn)均不能進(jìn)行互操作。
為了提高802.11b的性能,802.11工作組進(jìn)而提出了802.11g標(biāo)準(zhǔn),這一初步標(biāo)準(zhǔn)是T1公司、美國(guó)Intersil等數(shù)家公司提出的妥協(xié)方案,在確保與IEEE802.11b相互兼容的情況下,實(shí)現(xiàn)2.4GHz頻帶下的多種數(shù)據(jù)傳輸速度(最大54Mbps)。調(diào)制方式遵循CCK-OFDM與T1公司的“PBCC-22”,PBCC-22技術(shù)使得22Mbps與現(xiàn)有支持11Mbps的IEEE802.11b產(chǎn)品間相互兼容。公務(wù)員之家
藍(lán)牙(IEEE802.15)取自10世紀(jì)丹麥國(guó)王哈拉爾德的別名。藍(lán)牙技術(shù)是一種用于替代便攜或固定電子設(shè)備上使用的電纜或連線的短距離無(wú)線連接技術(shù)。其設(shè)備使用全球通行的、無(wú)需申請(qǐng)?jiān)S可的2.4GHz頻段,可實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)和語(yǔ)音傳輸,傳輸速率可達(dá)到10Mbps,在支持3個(gè)話音頻道的同時(shí)還支持高達(dá)723.2Kbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。也就是說(shuō),在辦公室、家庭和旅途中,無(wú)需在任何電子設(shè)備間布設(shè)。
四、結(jié)束語(yǔ)
由于各種接入技術(shù)都有各自的優(yōu)劣勢(shì),在最終光纖入戶一統(tǒng)天下之前相當(dāng)?shù)囊欢螘r(shí)期內(nèi),接入網(wǎng)將會(huì)是一個(gè)多元、互補(bǔ)的局面??傊?,無(wú)論采用何種接入技術(shù),只有最大程度地滿足用戶的需求,才能有效占領(lǐng)市場(chǎng)。