据介绍,世界“低压配电网数据传输”技术已开始由实验阶段进入商用阶段,电力线数据通讯这一革命性技术突破将影响正在发展的宽带网技术。
自2001年初中国电力系统向信息产业部正式申请了牌照――国电通信中心。早在计划经济时代,中国电力干线系统就建成了以数字微波为干线的全国电力通信网络,自1978年国家批准建设电力专用通信网以来,我国电力通信事业伴随着电网的迅猛发展,其卫星通信、光纤通信、移动通信、数字程控交换以及数字数据网等新兴的通信技术在电力通信网中已大量应用。
目前,全国电力专用通信网已建成数字微波通信电路64000公里,电力线载波65万话路公里,光纤通信6000公里,卫星通信地球站36座,交换机总容量约60万门,几十个城市建成了800MHZ集群移动通信系统以及大量城市电缆和寻呼系统。按电力系统“十五”通信规划,到2005年,电力通信网将贯穿全国30个省市,250个省辖市和2500个县。
中国电通即将横空问世,它是继电信、移动、联通、网通、吉通、铁通、广电之后的第8家电信运营商,它将改变中国供电系统和百姓未来的用电方式。
据悉,国内电力线数据传输技术远远落后于世界先进国家,“国电”正引进韩国的相关技术,开始在国内的小区进行实验。
*国外动向*
■ 哥斯达黎加试用电力输电网发展因特网业务
哥斯达黎加电力协会主席巴勃罗.科波日前宣布,在成功地推出电话线和有线电视因特网业务之后,哥网络专家正在试验利用电力供电网开展因特网业务,已取得初步成功并在小范围内应用试验。
科波介绍,与电话网和有线电视网相比,电力网络覆盖的范围更广,成本更低,速度更快,可使因特网上网人数大幅度增加,前景非常光明。
以哥斯达黎加为例,有线电视网目前只能在部分城市发展,电话网的全国覆盖面为54.3%,而电力供电网的覆盖面达96.6%。这意味着,如果利用电网上网,网民可以陡增42.3%。
■ 韩国将从2002年起进入电力线通信实用推广阶段
据悉,韩国信息产业资源部已于2001年3月14日在汉城某大厦进行了一次成功的电线通信因特网试验。该部一位官员事后自称:“这一技术目前尚属实验阶段,但已实现了利用电力线的通讯,如果能在2001年成功实现互联网示范服务,那么,韩国将有可能在该领域领导世界市场。”
据分析,韩国的电力通信网技术到2002年初,信息传送速度可望达到10兆bps。
从理论上讲,这种技术不需要外置电话线、光纤通信电缆,而直接使用现有的电力输送网即可实现数据网络传输。
又据悉,韩国正在与德国进行这方面的密切合作,并将在德国的一个小区进行实验,以与德国的电力线数据传输技术进行比较、互补。
■ 电力线载波与双向数据传输
电力线载波技术可广泛应用于同一变压器供电范围内各种自动控制系统,即利用普通220V市电电力线来发送和接收数据信号。
一、电力线载波具有巨大的技术开发潜力和广阔的应用前景。
1、它利用现成的工业区域和社会生活电力线网络传输各种数据信号,可大大节省网络资源,无需另外架设线路。
2、可利用区间变压器在可供电范围内进行局域性的双向数据传输,尤其适合在受控点经常变化、难以架设线路的边远地区。
利用电力线载波进行远距离控制以及双向数据传输的优势在于资源省、成本低、灵敏度高、抗干扰性强、输出功率大、载波频率宽,具有广泛的应用基础。
3、电力线载波网络是目前世界上最大的有线数据传输网,具有取代目前所有局域通信、光纤网的巨大潜力。
二、电力线载波的工作原理
三、电力配电网双向通信的两种技术
一般来说,电力线网络数据传输的双向通信有两种方案:
一是电力载波法(PLC);二是双向工频自动通信系统(TWACS)
1、载波法
载波法通信是电力系统一种必不可少的通信手段,在电力调配等方面起到了重要作用,多年来,一直是电力系统通信和主要手段。载波法包括以下两种。
(1)常规载波法。常规载波法与无线通信方法类似,是在电力线路上利用调频或调相等方法进行中高频率的信号传输。通道两端由发射机和接收机分别进行调制和解调,在传输通道上要设置阻波器和滤波器设备及中继设施,经过变压器时要增设转接设备,以便使高频信号通过变压器。
(2)扩频载波法。电力配电网络上的线路不仅高频通道特性差异很大,而且,噪声功率亦较其他线路要大,这使得为电力传输而设置的电容器组等设备对干扰很大。在这样的通道上实现常规的窄带载波通信是困难的。扩频技术是目前电力配电网络信息传输中利用法可靠通信的主要手段。扩频载波技术采用边疆相位调制技术、自适应均衡技术和、前向纠错等技术,有效地克服了各种恶劣的通道特性,提高了通信的可靠性。
2、双向工频通信法
双向工频通信法,是近年来由美国和加拿大的几位科学家提出的新型通信技术,其产品在国外从20世纪90年代初期开始进入实用阶段。目前从加拿大西北部直到美国佛罗里达的许多地区,安装了大约7.5万台相关设备。在我国尚未有关具体应用的报道。双向工频通信的传播通道分成两个部分:由子站向用户传输数据的输出信号通道和由用户向子站传输数据的输入信号通道。实现双工通信和设备包括子站端调制解调设备和用户端调制解调设备,在传输通道上无需任何附加设备。其工作原理就是利用工频电压基波过零调制的方法,实现信号的调制和解调。输出通道利用电压波形调制来传送信息,输入通道利用调制电流基波波形的方法来传送信息。调制信号由于本身的频率很低,只是工频的3~7倍,因此,可以直接通过变压器,实现跨台区通信,直接传输到远程用户处,不需要中继环节,没有驻波和盲区现象。
■ 电力输电线载波传输正从理论走向现实(9.5)
利用电力传输网络进行数据信息的传输是上个世纪中期以来人们经60余年研究未果的梦想。但此技术自1998年美国数家公司又重新相继开发此项研究以来,仍未见有大的突破。然而这并不影响当今信息技术产业的一些研究者的信心,他们认为:电力线数据传输技术是未来信息新技术的一个潮流。
目前这一技术已见曙光。信息技术的发展和信息理论的进步,使得这项研究最近取得的重大突破应归功于飞速发展的信息技术。由于计算机芯片能调整处理各种数据与信息,因而成功地解决了交流电的电流振荡对数字信息的干扰这一复杂的技术问题。功能强大的计算机芯片能迅速测量交流电的电流振荡,根据计算的结果能随时调节数字信号的传输方式,使交流电与数字信号在同一条电线上传输,互不干扰。安装在输电线高压变压器中的专用配接器,使交流电与数字信息的传输实现有效的兼容。这种专用的配接器将文字、声音和图象的数字信号转换成电子信号,并通过电线传输到用户家中,从而将输电线与电信网合二为一。在理想的情况下,它能达到2兆位/秒的传输速度,比目前使用的ISDN(综合服务数字通信网)快30多倍,插座板可同时用于供电和上互联网,两者之间互不干扰。
■ 电力载波技术发展前景广阔
电力载波技术的诱人前景:想象一下这个场面,不久的将来,电话、视频图象和电子邮件能通过电线直接传输到你家的PC机、传真机甚至电视机上,墙壁上的每个电源插座都变成了进入互联网这个巨大信息库的入口,那将是一件多么美妙的事情!
由于输电线比电话线、闭路电视、光缆等其他网线更为普及,几乎早已进入每个家庭,因此在传输互联网信息方面具有独特的优势。
未来,遍及全球的亿万网虫将会涌上这条传输互联网信息的又一条康庄大道。随着电缆传输数字信息技术的不断发展,大量的网上信息将会通过电线进入千家万户,在电线这块以前专门用于输电而从未用于传输数字信号的荒漠上,必将绽放出绚丽多彩的信息之花。
■ 国外电力载波技术进入实验试运行阶段
国外电子数据传输技术研究已久,目前已进入试验应用阶段。
以色列主体网络(Main.net)公司和美国因铁农公司目前在这项技术的研究上处于领先地位。主体网络公司正在6个欧洲国家开展实验。其中最大的实验工程在德国本南部城市曼海姆进行。现在这个城市已有200多户家庭使用当地电力公司的输电线打电话和上互联网。美国因铁农公司试图制造价格低廉的家用配接器,人们只需将电话线播头插入家用配接器,然后再将家用配接器的插头插入电源插座,就能直接通过输电线打电话、上互联网。
其他的许多大公司也同样看好这项技术的发展前景,美国一个名叫"家庭插座"的大工业组织已得到了像英特尔、康柏等计算机业巨头的全力支持,投入巨额资金,同时聘用大量的专家,对这项技术进行深入的研究。
■ 电力线载波(传输数据)正在从理想变为现实(2001-9.12)
美国:较早从事该项研究,20世纪中期投入开发,但因技术障碍中断,1998年,Media fusion公司重新投入开发。该公司研究用从微小到红外线的电磁频谱技术,以解决变压器导致的噪声等问题。
Nortel Networks(北电网络)公司1997年开始研究,该公司采用类似 调制解调器的通讯插件板在内的复合装置,重点放在局域网(LAN)。而Ambient公司则从商业利润出发提出电力线网传输电话、流式视频、家庭联网、负荷管理及自动读表服务。
目前美国只在小范围内在受变压器限制的数字家庭社区中试验。
德国:2001年3月,德国最大的电力供应商莱茵――威斯特伐里亚发电厂宣布,该公司正在研究开发通过电力线路来传输互联网数据的项目。
韩国:2001年5月提出电力线上网研究项目启动,但承认电力线上网在技术上并末取得重大突破,而且研究试验成本太高。
日本:2000年底日本总务省宣布日本计划在2002年实现电源线上网,使家庭都配备上可接拨互联网/交流电的"万能插头"。
以色列:以色列主本网站(Main.net)与美国因特农公司正在欧洲几个国家进行区域实验。目前已计划在每个家庭配置配接器,每台约100美元。
■ 电力线载波的技术障碍(9.12)
电力线载波技术在理论上已被人们接受,但运行技术中的问题主要是:
1、需要提出有关使用解频技术的规章和适用于电信业务的规则。
2、交流变压器的噪声及交互影响。
3、断电状态下的信号传输。
■ 中国:电力线载波与OPGW
中国电通一直希望以独立运行的网络通讯挤入国内电信市场,以分得一杯羹。然而最大"技术瓶颈"则是解决电力线载波的问题。此项研究在国内还几乎是空白。
可喜的是,电力系统的OPGW(光纤复合架空地线)技术却相对成熟,而且是随电网建设同步进行的独有的优势。这种技术是将光纤单位复合于送电线路的地线内,随高压输电线路一起架设。可以做到"凡有电力线的地方,就有电力通信网。"
国家电力公司计划在2015年建成全国统一的联合电网,其前景极其可观。
但是,更大的优势还在"电力线载波",这一技术屏障一旦突破,其革命性意义将远远超过目前的有线电视、光纤通讯等有网络的意义,其全球性统一的电力网将成倍地迅速扩展,成为人类网络连接的主要方式。
● "中视联"试点北京经济技术开发区
有新泰克投资有限公司,成都前锋数字视听设备有限公司加盟的中视联数字系统有限公司,在北京经济技术开发区进行的数字电视广播系统工程历时一年余,开通后可进行各种数字电视节目实时广播,可接入高速因特网服务,可进行数据信息广播。换成电子信号,并通过电线传输到用户家中,从而将输电线与电信网合二为一。在理想的情况下,它能达到2兆位/秒的传输速度,比目前使用的ISDN(综合服务数字通信网)快30多倍,插座板可同时用于供电和上互联网,两者之间互不干扰。