HomePlug BPL(Broadband over Powerline)宽带电力线接入,是一种连接到家庭的宽带接入技术,它利用现有交流配电网的中、低压电力线路,传输和接入因特网的宽带数据业务。2004年上半年,HomePlug宣布了开发电力线宽带接入规范的意向,并向全球范围内的电力公司、服务提供商和PLC组织发出了参与邀请。10~11月,HomePlug BPL工作组成立,共有包括EDF、Intellon、Conexant、SPiDCOM、Current、Sharp等12家公司和PUA、UPLC等2个组织加入。HomePlug BPL工作组专门负责研究HomePlug BPL接入规范的市场需求文件(MRD)和相关标准,且得到了公用供电局、ISP因特网业务提供商及其它BPL工业团体的协作和支持。事实上全世界的公用供电局、ISP和各国的政府部门,都对利用无处不在的电力基础设施进行宽带接入传输的潜力颇感兴趣。作为一种传统接入技术的成功替代方案,BPL市场正在迅速增长。2004年12月~2005年2月开发了HomePlug BPL的市场需求文件,并于3月向成员发布征求意见,同年5月该文件获得理事会批准。
HomePlug BPL市场需求文件的主要内容包括,文件的目的和意图、市场概览、BPL系统描述、BPL规范要求。BPL市场需求文件的主旨是追求最高的性能以及同HomePlug AV的协同工作和无缝连接。
HomePlug BPL接入需要开发出中压线路和低压线路的技术规格。总的要求是BPL规格的范围要复盖MAC层、PHY层、AFE模拟前端和耦合器的相关构成部分及网元管理,但是并不包括耦合设备的物理执行层或者与安全施工相关的安装程序。
该规范还要求注意中压(MV)和低压(LV)的用法, HomePlug BPL接入的市场需求文件(MRD)描述了工作在低压和中压两种线路的技术规范要求。HomePlug BPL接入工作组还在进行低压和中压两种环境下的BPL接入和HomePlug AV 规格要求的“差距分析”。
低压BPL(LV BPL)是利用电力分配网的低压线段在附近区域传送宽带数据。BPL信号通过配电变压器的低压线路段,以及杆线或地下线路直达家中。家中的任何电源插座都可以用来连接到BPL网络并接入因特网。安装BPL时需要采用BPL网关/桥接器、中继器,以及家中的CPE设备。配电变压器的骨干连接线路则可采用光纤、无线或中压BPL设备。
中压BPL(MV BPL)则是通过中压线路传送宽带数据信号到多个邻近区域。从中压线段到家中的宽带连接由低压BPL或无线接入提供。如果使用LV BPL,安装电极或地下配送变压器会阻挡BPL信号通过,而无法到达低压区域。这样,就要采用专门的耦合器以让数据通过MV线路到达LV段。
由上图可以看出,HomePlug BPL标准主要用于中压和低压线路的接入与分配,而HomePlug AV和HomePlug 1.0主要用于家庭网络。
HomePlug BPL的主要特点包括:
· 基于HomePlug AV技术的200Mbps物理层
· 在高噪音的电力线信道上进行接近物理层极限容量的可靠通信
· 具有交流电工频同步功能的TDMA和CSMA高效的MAC层协议
· 服务质量(QoS)保障
· 支持多种网络部署结构
· 高级网络管理功能,支持即插即用,可由用户或服务提供商安装和配置网络
· 在HomePlug AV中为实现同BPL有效协同的“相邻网络”设计
· 基于128位AES的严格安全保障
· 共存模式支持多个户内网络和接入网络间实现高效的带宽共享
· 同HomePlug 1.0共存,两者互通可选
HomePlug BPL的应用分为以电力公司为主的服务和以用户为主的服务。以电力公司为主的服务如远程抄表、负荷控制、服务的远程启动/停止、窃电检测、动态和汇总数据分析、电能质量监测、安全监视、停电通知、设备监视、配网自动化、分布式发电的监控等;以用户为主的服务包括有因特网宽带接入、VoIP、视频传输、安全服务、家庭病毒防御、远程网络管理和故障诊断等。
HomePlug1.HomePlug概述HomePlug(HomePlug Powerline Alliance)是家庭插电联盟(HomePlug Powerline Alliance,Inc.)成立于2000年,在全球拥有75个成员,是领先的开发全球互联电力线通讯规格的开放标准组织。该组织自成立以来陆续制定了一系列的PLC技术规范,包括HomePlug 1.0、HomePlug 1.0-Turbo、HomePlug AV、HomePlug BPL、HomePlug Command&Control,形成了一套完整的PLC技术标准体系,基本上覆盖了所有电力通信技术的应用领域。其中HomePlug的支持者包括:思科、Comcast、通用电气的子公司通用电气安全公司(GE Security, Inc.)、英特尔、LG电子、摩托罗拉、RadioShack、三星电子、夏普美国实验室、TCL集团和德州仪器(TI)。
HomePlug 支持术能实现在电力线、电话线、以及同轴电缆上数据传输。目前已将该类技术移植到同轴电缆,采用OFDM 正交频分多路复用技术,工作频率为2-28MHz,PHY 速率可达72Mbps。由于HomePlug 技术是基于电力线传输基础上发展的,考虑到电力线应用的恶劣环境,其协议中关于纠错方面考虑较多,在一定程度影响了其传输时有效数据载荷的效率。2.HomePlug 1.0HomePlug 1.0是第一个HomePlug 的标准。 在2001 年得到批准,理论数据率最高达14 Mbps。2004 年推出了HomePlug 1.0 Turbo 版,最大理论数据率提高到85 Mbps。但由于HomePlug 1.0标准的PLC很容易受到其它电器干扰,特别是在用电高峰易出现信号波动等等。与RJ45双绞线相比,家用电力线上一般会接入很多电器设备,这些设备插入或断开、开机或关闭电源,都可能导致电力线的电流和电压不断地变化,造成上网速度的减慢,如有时打开电视后你会发现上网速度从2M一下跌到64K甚至更低,就如墙壁对无线信号的影响一样。3.HomePlug AVHomePlug AV是目前正在研制的一种新技术,它是一种利用电力线传送高速数据的电力线网络系统;是PLC有关音频/视频宽带家庭网络的技术规范,它支持多个数据和视频流的分配,包括遍布整个家庭的高清晰度电视(HDTV)和标准清晰度电视(SDTV),支持家庭娱乐应用,包括HDTV和家庭影院。
根据HomePlug AV标准,实际应用中,数据每秒的传输速度可过70-100MB。HomePlug AV标准还对QoS技术进行了规定,以便它能确保128位的AES编码的视频和音频能正常传输。而且其安全性远超过HomePlug 1.0所规定的56位的DES编码标准。HomePlug AV支持术能实现在同轴电缆、电话线、以及电力线上数据传输。
HomePlug AV采用的基本技术特征是:HomePlug AV的物理层采用的是具有高级前向纠错、通道预估和自适应能力的OFDMOFDM调制方式,而在MAC层则综合使用具有QoS保证的TDMA时分多址有序接入和CSMA竞争接入两种方式,并通过快速自动重发请求(ARQ)可靠传送。HomePlug AV支持TDMA和FDMA,即兼容时分多址和频分多址,以便兼容BPL宽带接入。HomePlug AV前向兼容HomePlug 1.0。HomePlug AV协议栈支持多种上层协议,如802.3、IP 和UPNP。
此外,更关键的是HomePlug AV含有先进的噪声处理技术,能够消除噪声。在实际测试中,即使电线陈旧,也没发现HomePlug AV的性能下降。而且HomePlug AV的算法在双绞线电话接线和同轴电缆上的表现同样出色。