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【摘 要】 随着宽带网络应用的发展，宽带接入技术正朝着更高速、更稳定的方向发展。但一些老旧居民小区的线路老化已经严重影响了网络数据的传输，成为网络提速的制约瓶颈。本文介绍了一种通过覆盖率最广的220V低压电力线进行小区宽带网建设的方案，可以广泛用于各种居民小区、写字楼和酒店的网络架设或旧网改造。
【关键词】 PLC；电力桥；电力猫
引言：
在现代居民建筑日益精品化的趋势下，宽带网已经成为居民日常不可或缺的一部分，光纤环网入驻小区，使家庭网络带宽从过去的十兆一跃发展为现在的百兆甚至千兆。但对于很多老旧小区或建筑而言，由于在初始设计时，光纤宽带并不普及，因而并没有预留光纤线路，重新架设光纤也由于各种线路的复杂条件限制而变得不现实。如何在不改动原有线路的情况下，改良老旧小区用户宽带网络体验，成为需要解决的问题。
1 背景技术
电力线通信技术简称PLC（PowerLine Communication），是指利用电力线传输数据的一种通信方式，迄今已有几十年的发展历史。发展到今天，PLC技术已经应用于不同的领域，分为窄带和宽带PLC。窄带PLC已经被广泛应用于路灯控制、电力抄表等领域，宽带PLC则大多应用于宽带网络传输领域。现阶段，宽带PLC技术在低压配电网上的传输速率已经提升到200Mbps以上，甚至在线路情况较理想的情况下，其传输速率最高可达500Mbps，传输距离也可以在没有中继的情况下达到500米之远，随着技术的发展，宽带PLC已经被认为是最具有发展前景的宽带接入技术。通过广泛覆盖的低压电力线这个基础网络，宽带PLC技术可广泛应用于小区、写字楼和酒店等环境中的用户接入场景，且建设成本低廉，网络部署迅速。
2 PLC系统的组成
PLC小区网络由由 PLC 局端设备（电力桥） 、PLC 设备（电力猫） 、集中式网管系统以及系列专用配套材料组成。整体解决方案的拓扑结构图如图1：
图 1 整体解决方案的拓扑结构
2.1 电力桥
电力桥（PLC局端）： 电力桥 （或者称头端） 是具备宽带数据接入功能的EOP（ETHERNET OVER POWERLINE）设备（Master） ，可以将IP数据信号混合调制输出到220V电力电缆网络，实现IP数据传输。电力桥逻辑上位于 EOP 网络的顶端，物理上可安装于所管理电力网络的任何位置，可下挂多达 253 台 PLC终端单元设备，为用户提供语音、视频、数据等多种业务。吞吐量性能可支持物理通信带宽200Mbps/500Mbps，MAC层带宽100Mbps/350Mbps。电力桥支持远程网管，通过WEB/SNMP/TELNET等方式可登录。登录后，可对其下挂的PLC终端进行集中管理操作，例如 QoS 设置、加密设置、统计和状态信息查询以及软件升级等。
2.2 电力猫
电力猫（PLC终端）：电力猫是EOP终端设备（Slave） ，可以配合电力桥组网使用，通过 220V 电力电缆构建二层以太网传输网络。电力猫可以提供 WIFI接口，支持带宽控制，每台电力猫最大上行带宽均可进行设置，防止用户侧的其它网络设备出现异常或者人为攻击的时候对整个传输网络造成冲击。 支持加密传输，满足高可靠性业务需求。
2.3网管系统平台
网管系统平台，可以对整个系统的局端/终端设备进行监测控制，可以在机房监测整个系统的工作状态。系统维护、终端设备管控、参数修改等，不需要到现场，通过软件远程操作即可实现。网管系统平台软件在采用标准SNMP三层协议的同时，并在此基础上可以加入专有的二层网络管理协议，从而可实现跨厂商设备的统一管理。网管系统平台软件有许多功能，主要功能包括：
●可用多种设备发现方式，二层和三层网络协议均可使用
●可自动发现网路中的局端设备和终端设备，并可添加删除
●电力桥局端设备和电力猫终端设备配置的批量下发
●图形化显示局端设备和终端设备的链路连接状态
●可实现对终端的端口的统一管理控制
●可设置不同级别的账户权限管理
●可实时查询设备的相关信息和终端用户信息
通过局端设备，可以方便的对实现局端对终端设备进行远程管理：主要包含局端设备配置管理、终端设备配置管理、性能统计、故障管理、安全管理、查询等内容。网管系统平台在实现标准的SNMP三层协议的同时，增加了专有的二层网络管理协议，可以自适应各种复杂的网络环境，实现对设备的完全管理。
3 方案介绍
国内的低压配电网络结构复杂，不同楼层、不同建筑时期的楼宇配电网结构都不相同，接入方案尚无法统一。 PLC网络结构灵活，可根据用户数的数量做出相应的改变。 根据配电网线路、楼宇结构和用户的特点，方案可分为高层住宅楼、低层住宅楼和商业写字楼三种情况考虑：
3.1 低层住宅
低层住宅的楼宇结构特点是：住宅楼每栋在 10 层以下，分为多个单元，每个单元有独立的楼梯，每层 2～6 户。楼中通常有 60～80 住户，大一些的可达100户。
其低压配电网结构的特点是：一台配电变压器负责 5～6 栋楼，每单元有一条电力线从底层一直到达顶层，一层有单元所有用户的总电表。
组网方案：以配电网物理网络划分为基础，一个单元放置一台 PLC 局端设备，用户共享电力线。用户较少时，可以扩大共享范围，几个单元甚至几栋楼实现共享。当用户增多时，再根据用户的分布，适当增加局端设备，灵活划分共享范围。该方案针对用户相对集中、上网需求一般的住宅楼。如下图所示：
图2 低层住宅网络接入方案
3.2 高层住宅
高层住宅的楼宇结构特点是：新建的高层住宅楼高度为十几到二十几层，住户密度大且集中，每栋楼内大约有150到200 户。其低压配电网结构是：楼内地下室通常有独立的配电间，一台配电变压器将10KV 电压转变为 220V 民用电压。楼内有多条电力线通向住户，每条电力线为一层或相邻几层的住户输电。电力线三相负载基本平均，楼层的竖井有配电箱，箱内有楼层总电表和各户的分电表。
组网方案：接入采用光纤到小区或者光纤到楼，楼内采用 PLC 接入，以配电网物理网络为基础，将配电网分为不同的用户接入共享区域。PLC局端设备放在配电间内，使用同一条电力线的一层或相邻几层用户作为一共享区域，共用一台PLC局端设备。一个局端设备只负责本层以及本层附近的几层用户，如下图所示：
图3 高层住宅网络接入方案
3.3商业写字楼
商业写字楼内主要是指中小型企业、公共办公区域和开放式区域等场所，这类用户适合采用：FTTB+以太网+PLC的方案。光纤到楼，安装一台交换机或集线器，作为楼宇的核心交换设备，在楼层做以太网的综合布线，保证100M带宽到楼层。在楼层配电间安装PLC局端设备，每个 PLC 局端设备可以负责覆盖临近的一层或几层区域，这样不需在室内作布线，利用电力线就可实现高速上网。如下图所示：
图4 商业写字楼网络接入方案
4 结语
PLC技术经过数年发展，克服了种种困难，优化了调制方式，提升了数据带宽，应用在老旧小区、建筑物的网络改造中，有其他方法不克比拟的优势。随着中国电信事业的发展，必然会推动更多的用户对网络带宽有了更高的要求，我们相信PLC宽带网络接入方案在国内会得到广泛的采用。
参考文献：
[1] 聂祥.探讨宽带接入技术的应用现状与发展[J].江西通信科技.2005（03）
[2] 韦乐平.宽带光纤接入网的发展与技术选择[J].现代电信科技.2004（10）
[3] 赵煜.基于GPON技术的接入网络应用研究[D].北京邮电大学 2010
[4] 胡云堂.宽带接入网规划和宽带小区建设[D].合肥工业大学 2006
[5] 吴承治.浅析下一代家庭有线网络技术[J].现代传输.2012（01）
【关键词】 PLC；电力桥；电力猫
引言：
在现代居民建筑日益精品化的趋势下，宽带网已经成为居民日常不可或缺的一部分，光纤环网入驻小区，使家庭网络带宽从过去的十兆一跃发展为现在的百兆甚至千兆。但对于很多老旧小区或建筑而言，由于在初始设计时，光纤宽带并不普及，因而并没有预留光纤线路，重新架设光纤也由于各种线路的复杂条件限制而变得不现实。如何在不改动原有线路的情况下，改良老旧小区用户宽带网络体验，成为需要解决的问题。
1 背景技术
电力线通信技术简称PLC（PowerLine Communication），是指利用电力线传输数据的一种通信方式，迄今已有几十年的发展历史。发展到今天，PLC技术已经应用于不同的领域，分为窄带和宽带PLC。窄带PLC已经被广泛应用于路灯控制、电力抄表等领域，宽带PLC则大多应用于宽带网络传输领域。现阶段，宽带PLC技术在低压配电网上的传输速率已经提升到200Mbps以上，甚至在线路情况较理想的情况下，其传输速率最高可达500Mbps，传输距离也可以在没有中继的情况下达到500米之远，随着技术的发展，宽带PLC已经被认为是最具有发展前景的宽带接入技术。通过广泛覆盖的低压电力线这个基础网络，宽带PLC技术可广泛应用于小区、写字楼和酒店等环境中的用户接入场景，且建设成本低廉，网络部署迅速。
2 PLC系统的组成
PLC小区网络由由 PLC 局端设备（电力桥） 、PLC 设备（电力猫） 、集中式网管系统以及系列专用配套材料组成。整体解决方案的拓扑结构图如图1：
图 1 整体解决方案的拓扑结构
2.1 电力桥
电力桥（PLC局端）： 电力桥 （或者称头端） 是具备宽带数据接入功能的EOP（ETHERNET OVER POWERLINE）设备（Master） ，可以将IP数据信号混合调制输出到220V电力电缆网络，实现IP数据传输。电力桥逻辑上位于 EOP 网络的顶端，物理上可安装于所管理电力网络的任何位置，可下挂多达 253 台 PLC终端单元设备，为用户提供语音、视频、数据等多种业务。吞吐量性能可支持物理通信带宽200Mbps/500Mbps，MAC层带宽100Mbps/350Mbps。电力桥支持远程网管，通过WEB/SNMP/TELNET等方式可登录。登录后，可对其下挂的PLC终端进行集中管理操作，例如 QoS 设置、加密设置、统计和状态信息查询以及软件升级等。
2.2 电力猫
电力猫（PLC终端）：电力猫是EOP终端设备（Slave） ，可以配合电力桥组网使用，通过 220V 电力电缆构建二层以太网传输网络。电力猫可以提供 WIFI接口，支持带宽控制，每台电力猫最大上行带宽均可进行设置，防止用户侧的其它网络设备出现异常或者人为攻击的时候对整个传输网络造成冲击。 支持加密传输，满足高可靠性业务需求。
2.3网管系统平台
网管系统平台，可以对整个系统的局端/终端设备进行监测控制，可以在机房监测整个系统的工作状态。系统维护、终端设备管控、参数修改等，不需要到现场，通过软件远程操作即可实现。网管系统平台软件在采用标准SNMP三层协议的同时，并在此基础上可以加入专有的二层网络管理协议，从而可实现跨厂商设备的统一管理。网管系统平台软件有许多功能，主要功能包括：
●可用多种设备发现方式，二层和三层网络协议均可使用
●可自动发现网路中的局端设备和终端设备，并可添加删除
●电力桥局端设备和电力猫终端设备配置的批量下发
●图形化显示局端设备和终端设备的链路连接状态
●可实现对终端的端口的统一管理控制
●可设置不同级别的账户权限管理
●可实时查询设备的相关信息和终端用户信息
通过局端设备，可以方便的对实现局端对终端设备进行远程管理：主要包含局端设备配置管理、终端设备配置管理、性能统计、故障管理、安全管理、查询等内容。网管系统平台在实现标准的SNMP三层协议的同时，增加了专有的二层网络管理协议，可以自适应各种复杂的网络环境，实现对设备的完全管理。
3 方案介绍
国内的低压配电网络结构复杂，不同楼层、不同建筑时期的楼宇配电网结构都不相同，接入方案尚无法统一。 PLC网络结构灵活，可根据用户数的数量做出相应的改变。 根据配电网线路、楼宇结构和用户的特点，方案可分为高层住宅楼、低层住宅楼和商业写字楼三种情况考虑：
3.1 低层住宅
低层住宅的楼宇结构特点是：住宅楼每栋在 10 层以下，分为多个单元，每个单元有独立的楼梯，每层 2～6 户。楼中通常有 60～80 住户，大一些的可达100户。
其低压配电网结构的特点是：一台配电变压器负责 5～6 栋楼，每单元有一条电力线从底层一直到达顶层，一层有单元所有用户的总电表。
组网方案：以配电网物理网络划分为基础，一个单元放置一台 PLC 局端设备，用户共享电力线。用户较少时，可以扩大共享范围，几个单元甚至几栋楼实现共享。当用户增多时，再根据用户的分布，适当增加局端设备，灵活划分共享范围。该方案针对用户相对集中、上网需求一般的住宅楼。如下图所示：
图2 低层住宅网络接入方案
3.2 高层住宅
高层住宅的楼宇结构特点是：新建的高层住宅楼高度为十几到二十几层，住户密度大且集中，每栋楼内大约有150到200 户。其低压配电网结构是：楼内地下室通常有独立的配电间，一台配电变压器将10KV 电压转变为 220V 民用电压。楼内有多条电力线通向住户，每条电力线为一层或相邻几层的住户输电。电力线三相负载基本平均，楼层的竖井有配电箱，箱内有楼层总电表和各户的分电表。
组网方案：接入采用光纤到小区或者光纤到楼，楼内采用 PLC 接入，以配电网物理网络为基础，将配电网分为不同的用户接入共享区域。PLC局端设备放在配电间内，使用同一条电力线的一层或相邻几层用户作为一共享区域，共用一台PLC局端设备。一个局端设备只负责本层以及本层附近的几层用户，如下图所示：
图3 高层住宅网络接入方案
3.3商业写字楼
商业写字楼内主要是指中小型企业、公共办公区域和开放式区域等场所，这类用户适合采用：FTTB+以太网+PLC的方案。光纤到楼，安装一台交换机或集线器，作为楼宇的核心交换设备，在楼层做以太网的综合布线，保证100M带宽到楼层。在楼层配电间安装PLC局端设备，每个 PLC 局端设备可以负责覆盖临近的一层或几层区域，这样不需在室内作布线，利用电力线就可实现高速上网。如下图所示：
图4 商业写字楼网络接入方案
4 结语
PLC技术经过数年发展，克服了种种困难，优化了调制方式，提升了数据带宽，应用在老旧小区、建筑物的网络改造中，有其他方法不克比拟的优势。随着中国电信事业的发展，必然会推动更多的用户对网络带宽有了更高的要求，我们相信PLC宽带网络接入方案在国内会得到广泛的采用。
参考文献：
[1] 聂祥.探讨宽带接入技术的应用现状与发展[J].江西通信科技.2005（03）
[2] 韦乐平.宽带光纤接入网的发展与技术选择[J].现代电信科技.2004（10）
[3] 赵煜.基于GPON技术的接入网络应用研究[D].北京邮电大学 2010
[4] 胡云堂.宽带接入网规划和宽带小区建设[D].合肥工业大学 2006
[5] 吴承治.浅析下一代家庭有线网络技术[J].现代传输.2012（01）