電子發(fā)燒友網報道（文/黃山明）PLC（Power Line Communication，電力線通信技術）在近兩年突然火了起來，這項原本被應用在電話中的技術，卻發(fā)現(xiàn)在智能家居、樓宇自動化、電動汽車充電站、太陽能和智能電網也有廣泛的應用空間。

從電話到智能家居，PLC技術的變遷

盡管PLC在近幾年才開始廣泛應用于智能家居領域，但這項技術其實早在一個世紀之前便已經被發(fā)明。20世紀20年代，PLC技術便已經開始出現(xiàn)，最早這項技術被應用于電力線電話，它的應用范圍是在同一個變壓器的供電線路內將電信號從電力線上濾下來。

而在中國，20世紀40年代已有的載波機在東北運行，作為長距離調度的通信手段。所謂載波機，就是一種能在一對或兩對線上傳輸多路電話的傳輸設備，應用頻分多路復用原理。

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

電力載波和電力線通信技術都是利用電力線進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g，但是它們的應用場景不同。電力載波技術是一種將模擬信號轉換為數(shù)字信號，并通過電力線進行傳輸?shù)募夹g。而電力線通信技術則是指利用高壓電力線、中壓電力線或低壓配電線作為信息傳輸媒介進行語音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N特殊通信。

到了1991年，美國電子工業(yè)協(xié)會確認了三種家庭總線，電力線是其中一種。1997年10月，Northern Telecom公司宣布進行數(shù)字電力線技術的開發(fā)，這項技術將使電力公司能夠在電力線上以1Mbps的速度傳送數(shù)據(jù)和話音業(yè)務。

隨著技術的成熟，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)造共同的家用電線網絡通訊技術標準。

國內從1999年起，中國電科院就開始對高速PLC進行研究，并在2001年8月，在沈陽建立了第一個實驗網絡。又從2001年12月起，國電通信中心開始組織國內外廠商在北京居民區(qū)開展PLC應用試驗。

因此從早期的應用來看，可以將PLC看做是銅纜寬帶。但其實國內大多數(shù)的網絡通信用的仍然是網線，近幾年開始全面普及光纖，PLC并未被作為民用通信技術。原因很簡單，家居場景中，干擾因素太多，抗干擾能力較弱成為PLC的一大痛點。

但隨著AI技術的迅速發(fā)展，讓PLC進入到普通家庭，實現(xiàn)智能家居控制提供了可能。并且PLC想要真正應用在家庭環(huán)境中，其核心便是PLC芯片，已經有不少廠商透露，其PLC芯片具備抗干擾能力，助力PLC應用在智能家居領域。

PLC在智能家居中的優(yōu)勢

如今的智能家居大多數(shù)仍然使用Wi-Fi、藍牙等無線連接技術，但PLC這種依靠有線的技術卻依然占據(jù)了一定的市場份額。這與PLC本身的優(yōu)勢分不開，比如PLC能夠在裝修前便實現(xiàn)安裝，利用現(xiàn)有的電力線，不用架設網絡就能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

簡而言之，PLC可以充分利用現(xiàn)有的電力網，便能簡單地實現(xiàn)家居智能化的改造。并且PLC能夠讓家庭中的多個設備實現(xiàn)自動快速組網，單節(jié)點上電毫秒級入網，適用于單節(jié)點設備上下電、更換、插拔等場景，還支持動態(tài)路由、多路徑尋址等功能。

相比無線網絡，PLC在穩(wěn)定性上具有顯著優(yōu)勢，其PLC芯片本身的核心競爭力便是噪聲與衰減問題，來保證通訊穩(wěn)定。比如華為海思建有最全的電力線噪聲數(shù)據(jù)庫，根據(jù)電力線數(shù)據(jù)進行仿真建模，并回放到實驗室電力線環(huán)境中進行通訊測試，在一些模擬極端惡劣環(huán)境下，已經穩(wěn)定運行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，即便拉距達到1000米，也可以控制，不受戶型限制。同時還擁有低時延、響應快、通信可靠等優(yōu)勢。

當然，雖然有了這么多優(yōu)勢，但最難解決的仍然是干擾問題。電線本身其實非常容易受到外界干擾，也不是一個很理想的信號載體。而家庭電壓為220V，但在實際場景中，并不是穩(wěn)定的，并且家用電器的使用也會影響到電流的穩(wěn)定性，甚至并列的電線也可能會產生感應，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，就是為了得到一個純凈的家用交流電。那么解決PLC面臨的干擾問題呢？要知道在家居環(huán)境中，變頻器諧波、線纜和強電磁干擾最常見。而且電力線上的設備越多，干擾就會越復雜。

這里主要有三個方法，分別是保持良好接地、改造成屏蔽型線纜、加入信號隔離器。但問題是，由于家居場景的復雜性以及隨機性，即便這幾個方法都完美實現(xiàn)，也無法保證信號就可以不受任何干擾。

好在，隨著芯片技術的進步，以及AI算法的快速發(fā)展，可以通過智能調制，通過AI來排除可能存在的噪聲，讓電力線的信號盡可能純凈，但這對于廠商設計濾波器提出了更高的要求。

目前已經有部分廠商能夠針對性解決PLC面臨的噪聲問題，這也是PLC能夠在智能家居領域中快速發(fā)展的重要原因。畢竟基于PLC的路由器，是一個很好的組網選擇，子路由也不需要依賴網線，部署非常靈活。

小結

相比目前被廣泛使用的無線連接技術，PLC具有高穩(wěn)定性、部署成本低、低時延等優(yōu)勢，但復雜的家庭電磁環(huán)境，一直是阻礙PLC用于智能家居領域的重要原因。好在已經有部分廠商給出了解決電力線受干擾的方案，加入AI技術來輔助進行動態(tài)調節(jié)，從而使PLC進入到家庭場景中成為可能。