電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）PLC（Power Line Communication，電力線(xiàn)通信技術(shù)）在近兩年突然火了起來(lái)，這項(xiàng)原本被應(yīng)用在電話(huà)中的技術(shù)，卻發(fā)現(xiàn)在智能家居、樓宇自動(dòng)化、電動(dòng)汽車(chē)充電站、太陽(yáng)能和智能電網(wǎng)也有廣泛的應(yīng)用空間。

從電話(huà)到智能家居，PLC技術(shù)的變遷

盡管PLC在近幾年才開(kāi)始廣泛應(yīng)用于智能家居領(lǐng)域，但這項(xiàng)技術(shù)其實(shí)早在一個(gè)世紀(jì)之前便已經(jīng)被發(fā)明。20世紀(jì)20年代，PLC技術(shù)便已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)，最早這項(xiàng)技術(shù)被應(yīng)用于電力線(xiàn)電話(huà)，它的應(yīng)用范圍是在同一個(gè)變壓器的供電線(xiàn)路內(nèi)將電信號(hào)從電力線(xiàn)上濾下來(lái)。

而在中國(guó)，20世紀(jì)40年代已有的載波機(jī)在東北運(yùn)行，作為長(zhǎng)距離調(diào)度的通信手段。所謂載波機(jī)，就是一種能在一對(duì)或兩對(duì)線(xiàn)上傳輸多路電話(huà)的傳輸設(shè)備，應(yīng)用頻分多路復(fù)用原理。

其工作原理是利用電網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，采用明線(xiàn)作為傳輸媒介。載波模塊則是單相電力線(xiàn)通信調(diào)制解調(diào)器，利用電網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，適用于一般環(huán)境下將電力載波信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS232或RS485接口。

電力載波和電力線(xiàn)通信技術(shù)都是利用電力線(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)，但是它們的應(yīng)用場(chǎng)景不同。電力載波技術(shù)是一種將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并通過(guò)電力線(xiàn)進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)。而電力線(xiàn)通信技術(shù)則是指利用高壓電力線(xiàn)、中壓電力線(xiàn)或低壓配電線(xiàn)作為信息傳輸媒介進(jìn)行語(yǔ)音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N特殊通信。

到了1991年，美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)確認(rèn)了三種家庭總線(xiàn)，電力線(xiàn)是其中一種。1997年10月，Northern Telecom公司宣布進(jìn)行數(shù)字電力線(xiàn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，這項(xiàng)技術(shù)將使電力公司能夠在電力線(xiàn)上以1Mbps的速度傳送數(shù)據(jù)和話(huà)音業(yè)務(wù)。

隨著技術(shù)的成熟，由思科、英特爾、惠普、松下和夏普等13家公司成立“家庭插電聯(lián)盟”（HomePlugPowerline Alliance），致力于創(chuàng)造共同的家用電線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

國(guó)內(nèi)從1999年起，中國(guó)電科院就開(kāi)始對(duì)高速PLC進(jìn)行研究，并在2001年8月，在沈陽(yáng)建立了第一個(gè)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。又從2001年12月起，國(guó)電通信中心開(kāi)始組織國(guó)內(nèi)外廠(chǎng)商在北京居民區(qū)開(kāi)展PLC應(yīng)用試驗(yàn)。

因此從早期的應(yīng)用來(lái)看，可以將PLC看做是銅纜寬帶。但其實(shí)國(guó)內(nèi)大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)通信用的仍然是網(wǎng)線(xiàn)，近幾年開(kāi)始全面普及光纖，PLC并未被作為民用通信技術(shù)。原因很簡(jiǎn)單，家居場(chǎng)景中，干擾因素太多，抗干擾能力較弱成為PLC的一大痛點(diǎn)。

但隨著AI技術(shù)的迅速發(fā)展，讓PLC進(jìn)入到普通家庭，實(shí)現(xiàn)智能家居控制提供了可能。并且PLC想要真正應(yīng)用在家庭環(huán)境中，其核心便是PLC芯片，已經(jīng)有不少?gòu)S商透露，其PLC芯片具備抗干擾能力，助力PLC應(yīng)用在智能家居領(lǐng)域。

PLC在智能家居中的優(yōu)勢(shì)

如今的智能家居大多數(shù)仍然使用Wi-Fi、藍(lán)牙等無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)，但PLC這種依靠有線(xiàn)的技術(shù)卻依然占據(jù)了一定的市場(chǎng)份額。這與PLC本身的優(yōu)勢(shì)分不開(kāi)，比如PLC能夠在裝修前便實(shí)現(xiàn)安裝，利用現(xiàn)有的電力線(xiàn)，不用架設(shè)網(wǎng)絡(luò)就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

簡(jiǎn)而言之，PLC可以充分利用現(xiàn)有的電力網(wǎng)，便能簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)家居智能化的改造。并且PLC能夠讓家庭中的多個(gè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)快速組網(wǎng)，單節(jié)點(diǎn)上電毫秒級(jí)入網(wǎng)，適用于單節(jié)點(diǎn)設(shè)備上下電、更換、插拔等場(chǎng)景，還支持動(dòng)態(tài)路由、多路徑尋址等功能。

相比無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，PLC在穩(wěn)定性上具有顯著優(yōu)勢(shì)，其PLC芯片本身的核心競(jìng)爭(zhēng)力便是噪聲與衰減問(wèn)題，來(lái)保證通訊穩(wěn)定。比如華為海思建有最全的電力線(xiàn)噪聲數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)電力線(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真建模，并回放到實(shí)驗(yàn)室電力線(xiàn)環(huán)境中進(jìn)行通訊測(cè)試，在一些模擬極端惡劣環(huán)境下，已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行4年以上。

除了穩(wěn)定性以外，PLC穿墻能力也非常優(yōu)秀，只要有電力線(xiàn)，即便拉距達(dá)到1000米，也可以控制，不受戶(hù)型限制。同時(shí)還擁有低時(shí)延、響應(yīng)快、通信可靠等優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)然，雖然有了這么多優(yōu)勢(shì)，但最難解決的仍然是干擾問(wèn)題。電線(xiàn)本身其實(shí)非常容易受到外界干擾，也不是一個(gè)很理想的信號(hào)載體。而家庭電壓為220V，但在實(shí)際場(chǎng)景中，并不是穩(wěn)定的，并且家用電器的使用也會(huì)影響到電流的穩(wěn)定性，甚至并列的電線(xiàn)也可能會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)，從而造成干擾。

這也是為什么基本上所有的家用電器幾乎都裝有濾波模塊，就是為了得到一個(gè)純凈的家用交流電。那么解決PLC面臨的干擾問(wèn)題呢？要知道在家居環(huán)境中，變頻器諧波、線(xiàn)纜和強(qiáng)電磁干擾最常見(jiàn)。而且電力線(xiàn)上的設(shè)備越多，干擾就會(huì)越復(fù)雜。

這里主要有三個(gè)方法，分別是保持良好接地、改造成屏蔽型線(xiàn)纜、加入信號(hào)隔離器。但問(wèn)題是，由于家居場(chǎng)景的復(fù)雜性以及隨機(jī)性，即便這幾個(gè)方法都完美實(shí)現(xiàn)，也無(wú)法保證信號(hào)就可以不受任何干擾。

好在，隨著芯片技術(shù)的進(jìn)步，以及AI算法的快速發(fā)展，可以通過(guò)智能調(diào)制，通過(guò)AI來(lái)排除可能存在的噪聲，讓電力線(xiàn)的信號(hào)盡可能純凈，但這對(duì)于廠(chǎng)商設(shè)計(jì)濾波器提出了更高的要求。

目前已經(jīng)有部分廠(chǎng)商能夠針對(duì)性解決PLC面臨的噪聲問(wèn)題，這也是PLC能夠在智能家居領(lǐng)域中快速發(fā)展的重要原因。畢竟基于PLC的路由器，是一個(gè)很好的組網(wǎng)選擇，子路由也不需要依賴(lài)網(wǎng)線(xiàn)，部署非常靈活。

小結(jié)

相比目前被廣泛使用的無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)，PLC具有高穩(wěn)定性、部署成本低、低時(shí)延等優(yōu)勢(shì)，但復(fù)雜的家庭電磁環(huán)境，一直是阻礙PLC用于智能家居領(lǐng)域的重要原因。好在已經(jīng)有部分廠(chǎng)商給出了解決電力線(xiàn)受干擾的方案，加入AI技術(shù)來(lái)輔助進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，從而使PLC進(jìn)入到家庭場(chǎng)景中成為可能。