關(guān)鍵詞 寬帶通信 BPL 接入技術(shù)
一、引言
目前，作為走入家庭的第三條寬帶線，即寬帶電力線(BPL)通信正在悄然興起。BPL是指通過低壓電力線向住宅用戶和企業(yè)用戶提供數(shù)據(jù)和話音業(yè)務(wù)，而不是指以前的電力線載波通信。這是由于現(xiàn)今在許多國家，尤其在發(fā)達國家，廣域高速光纖骨干網(wǎng)已經(jīng)四通八達，容量也非常充裕，故對電力線而言，不必再考慮如何利用其長途輸電部分，只需考慮其配電部分，尤其是低壓線路即可。
二、第三寬帶線
由于高速上網(wǎng)現(xiàn)在變得越來越重要，尤其對許多家庭和辦公室來說，如何利用已經(jīng)入戶的線路來提供互聯(lián)網(wǎng)高速接入已經(jīng)成為非常切合實際和日益迫切的需求。我們知道，在世界各地，能夠入戶的線路，除了電話線和有線電視電纜以外，就數(shù)電力線了。而電力線是其中普及最廣的線路，遍布家家戶戶，甚至一個樓里的每間房間都有電源插座，電力線網(wǎng)基本上是一個現(xiàn)存的局域網(wǎng)。整個低壓配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)(包括戶外電纜)非常適合互聯(lián)網(wǎng)接入，可以提供最后1公里的解決方案，與其它網(wǎng)絡(luò)進行競爭。況且，在一些不發(fā)達國家，許多住家目前還沒有電話線和有線電視電纜，電力線成了惟一可選的通信媒體。因此，作為又一種寬帶接入手段，寬帶電力線(BPL)近幾年引起了人們極大的關(guān)注。歐、美一些國家正在進行較大規(guī)模的現(xiàn)場試驗，BPL正在成為走入家庭的第三條寬帶線。
另外，對于家庭聯(lián)網(wǎng)而言，連接信息家電的基礎(chǔ)設(shè)施必須易于安置，且安裝和維護費用低廉，性能良好。戶主往往不是網(wǎng)絡(luò)專家，典型的高性能網(wǎng)絡(luò)對日常生活而言顯然過于復(fù)雜。目前，已有多種聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可用于家庭聯(lián)網(wǎng)，例如以太網(wǎng)，可以在住家內(nèi)敷設(shè)UTP-5類線進行聯(lián)網(wǎng)。此外，還有各種無線網(wǎng)也可用于家庭聯(lián)網(wǎng)，如802.11x，藍牙和HomeRF等，只要在住家內(nèi)安裝多個互聯(lián)的無線接入點(WAP)和基站即可。但是，它們的安裝麻煩，需要花錢請外部人員來建網(wǎng)。雖然用電話線也可建網(wǎng)，如HomePNA等，但因受電話線插口的限制而失去移動性。因此，直接使用住家內(nèi)電力線與插座作為數(shù)據(jù)通信媒介將使BPL發(fā)揮用武之地。
三、美國處于領(lǐng)先地位
BPL技術(shù)最先是由瑞士Ascom公司提出的，利用類似Cable Modem方式在電力線上提供寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。電力公司可建立一些由多個用戶共享的寬帶連接節(jié)點。所不同的是，BPL技術(shù)使用的是直接與插座相連的現(xiàn)有電力線，不需要電話線，只要用一個BPL適配器插入插座即可。
迄今，全世界已有若干種BPL系統(tǒng)在進行現(xiàn)場試驗。在歐洲，例如在德國、西班牙、法國、奧地利和瑞士等都已開始大規(guī)模現(xiàn)場鋪設(shè)。在亞洲，試驗剛剛開始。2002年8月，香港PowerCom Network公司(是Cheung Kong Enterprises與中國CLP TeleCom的合資公司)成立，與Hutchison Global Crossing合作開發(fā)專有的BPL服務(wù)。在新加坡，一家地區(qū)ISP公司Pacific Internet與SP Telecom合作，于2002年10月底完成了BPL演示，但何時商用尚未定。目前，走在較前面的是美國。
只有接入網(wǎng)的帶寬瓶頸被打開，各種寬帶服務(wù)與應(yīng)用才能開展起來，網(wǎng)絡(luò)容量的潛力才能真正發(fā)揮出來，故美國現(xiàn)正向?qū)崿F(xiàn)更高的普遍服務(wù)目標努力，以加速普及寬帶接入。為此，美國FCC一直在鼓勵啟用新的基于設(shè)施的寬帶平臺，以促進美國的寬帶業(yè)務(wù)。美國FCC主席Michael Powell于2003年6月在視察了馬里蘭郊區(qū)的一個演示BPL技術(shù)的住家之后明確表示，F(xiàn)CC對BPL技術(shù)將采取鼓勵的政策。視察時，Powel通過現(xiàn)有的電力線和標準電源插座傳送了電子郵件，Web網(wǎng)頁以及話音和其它數(shù)據(jù)。在起居室，Powell一邊聽著互聯(lián)網(wǎng)的無線電廣播，一邊在電視機上看著從幾英里外一臺計算機傳來的電影“Ice Age”。在書房，Powell一邊在一部互聯(lián)網(wǎng)電話機上收聽話音郵件，一邊看著由門口監(jiān)視攝像機拍攝之圖片的打印輸出。Powell對BPL表示出極大興趣，認為“BPL確實具備向美國大多數(shù)農(nóng)村提供寬帶接入的莫大潛力”。
為了推動電力線寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展，F(xiàn)CC對某些技術(shù)規(guī)則提出了修改，并于2004年2月發(fā)出《通告》，征求意見。所作的修改主要是為了確保寬帶電力線系統(tǒng)在運行時不會對公共安全部門和業(yè)余無線電使用者等現(xiàn)有用戶造成有害的干擾。《通告》要求BPL設(shè)備采用自適應(yīng)干擾降低技術(shù)。這些技術(shù)可使BPL設(shè)備完全停止工作，動態(tài)地降低傳送功率和(或)避免工作在特定頻率上，以防止產(chǎn)生有害干擾。同時，建議開發(fā)一個包含諸如BPL設(shè)備位置、工作頻率、調(diào)制類型等信息的公共數(shù)據(jù)庫，以便及時協(xié)調(diào)解決干擾問題，并提出了射頻測試導(dǎo)則、射頻干擾測試方法和詳細的干擾降低要求。
目前，美國不少電力公司在全國各地開展BPL試驗，有的已經(jīng)商用，見圖1。圖中，藍色圓點表示試驗，棕色圓點表示商用。這些公司多數(shù)想與ISP，電話公司和其它公共事業(yè)部門合作，借鑒電信公司過去的經(jīng)驗，提出新的商業(yè)模式。例如，把它們的基礎(chǔ)設(shè)施以批發(fā)模式租給合作方，自己也直接提供寬帶業(yè)務(wù)。IDACOMM(能源公司IDACORP的一家經(jīng)營光纖網(wǎng)的子公司)就向ISP和長途電話公司開放寬帶市場。自2003年9月以來，它一直在進行試驗，試驗速率為1Mbit/s到4.5Mbit/s。該公司擬在博伊西開展大規(guī)模的現(xiàn)場試驗(覆蓋2500個住家，速率為4.5Mbit/s)。
圖1 美國電力公司在全國各地開展的BPL試驗
2004年3月，位于辛辛那提的美國電力公司Cinergy Corp與BPL設(shè)備制造商Current Communications成立合資企業(yè)，投入7000萬美元在大辛辛那提區(qū)提供寬帶電力線業(yè)務(wù)，并準備在今后3年內(nèi)向肯塔基、俄亥俄和印第安那州擴展。它們欲將寬帶技術(shù)賣給各地市政府擁有的電力公司和農(nóng)村電力合作社，把目標瞄準覆蓋大約2400萬住家的公共事業(yè)部門。Cinergy先在兩個街區(qū)開放了業(yè)務(wù)，向用戶免費提供新的插入式Modem(批發(fā)價約30美元)。服務(wù)價格低于DSL或Cable.Modem，但速度更高。公司準備在年底向6萬住家提供業(yè)務(wù)，價格在每月30至40美元之間，視連接速度而定。
美國另一家從事多種經(jīng)營的能源公司，Progress Energy與Earthlink聯(lián)手通過現(xiàn)有電力線向北卡州若干小區(qū)的500多個家庭提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。與其它在全國范圍內(nèi)試驗BPL的公司不同，Progress Energy則是利用所謂的接入BPL(Access BPL)技術(shù)。該技術(shù)是在中壓電力線上傳送寬帶信號，由裝在電線桿上的WLAN把寬帶信號直接廣播到住家或企業(yè)。此無線方案由Amperion公司開發(fā)，利用光纖與電力線的組合把信號傳送到每一小區(qū)的中繼點。Progress Energy認為，無線方案比要把Modem插入電源插口的傳統(tǒng)電力線方案更安全，更經(jīng)濟，對用戶也更方便。傳統(tǒng)的室內(nèi)BPL方案雖然能把寬帶信號一直引至電源插口，但這會造成對家里其它電器的干擾。
Progress Energy方案中的一個無線設(shè)備通常可傳輸約800英尺，覆蓋三個住家，傳送速率上行為1.3Mbit/s，下行為2.5Mbit/s。無論在室內(nèi)和室外，只要在無線信號覆蓋范圍內(nèi)都可進行通信。無線通信基本不受云、溫度變化或降雨的影響。閃電雷擊可能導(dǎo)致無線設(shè)備遭到破壞，但可很快替換，恢復(fù)通信。這種無線系統(tǒng)的弱點是偏遠地區(qū)的密集叢林或山地可能阻擋發(fā)射天線，使信號變壞或被阻斷。
Progress Energy的寬帶服務(wù)費用為前三個月每月為$19.95，以后每月為$39.95。無線設(shè)備是免費提供，用戶可通過無線設(shè)備從家里和周圍地區(qū)接入網(wǎng)絡(luò)。由于用戶反應(yīng)良好，公司決定2004年年底正式投入商用。目前已有一些原來使用DSL和Cable Modem的用戶改用了該公司的寬帶電力線。
四、存在的問題與爭議
用電力線作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施相對于其它技術(shù)具有不需另外布線、可同時支持寬帶接入和家庭聯(lián)網(wǎng)及成本低的優(yōu)點。但是，任何電力電纜都是為50Hz或60Hz低損耗輸電而設(shè)計的。當把它們用于BPL時，意味著必須傳送9kHz到30MHz頻率之間的信號。在這些頻率，電力電纜可能有泄漏，也就是說，部分高頻信號功率將以電磁波的形式輻射出去。故電力電纜相當于低效率的線性天線，電力線信道好像一個開放的無線信道，要蒙受噪聲、衰落、多徑和干擾，同時也會干擾他人。當BPL系統(tǒng)得到廣泛使用時，除了將引起使用相同頻率的相鄰BPL系統(tǒng)之間的干擾(小區(qū)間干擾)和保密問題之外，還會對其它無線電通信造成干擾。因此，BPL系統(tǒng)除應(yīng)克服自身的信道缺陷等設(shè)計問題外，EMC是它能否推廣應(yīng)用的至關(guān)緊要的一個問題。
無論何時，只要BPL信號頻率與正常無線電通信的頻率重疊，干擾就將發(fā)生。干擾的大小跟發(fā)送功率、距離以及布線的具體情況十分相關(guān)。譬如，離電力電纜很近的收音機很可能受到干擾，但離開幾米遠就可能感覺不到干擾，因為受BPL系統(tǒng)輻射影響較大的主要是短波無線電通信，包括業(yè)余無線電和軍用無線電。
目前，對BPL的爭議主要圍繞兩個問題。一個是上述干擾問題，有人擔心BPL的推廣使用會對其它無線電通信造成干擾，但這一問題從管制和技術(shù)兩方面采取措施是可以得到解決的。另一個問題來自管制方面，有些管制部門和電信主管人員看好電力線通信，認為這是通往住家的第三條寬帶線，要避免對BPL管制太嚴，特別在其早期發(fā)展階段，否則將疏遠投資者。但有些主管人員認為，寬帶電力線系統(tǒng)帶來了一些管制難題。例如，如果管制放松，那么如何處理競爭以及電力與通信部門之間的交叉補貼問題。
五、前景與市場
雖然寬帶電力線技術(shù)已經(jīng)得到改善，成本也在降低，市場開始起步，有些管制部門(如美國FCC)對BPL采取了更為積極的鼓勵措施，但人們對BPL的前景仍有不同的看法。例如，美國AT&T把電力線看作另一種接入技術(shù)，認為這對于其突破寬帶接入瓶頸十分重要，現(xiàn)正與一家電力公司合作進行試驗，演示了利用電力線提供VoIP業(yè)務(wù)的情況。而MCI則采取了較為謹慎的做法，一方面在積極開發(fā)這一技術(shù)，另一方面在研究它的潛力和經(jīng)濟性，至今未進行現(xiàn)場試驗。MCI認為，謀求第三條線并不單單依靠能源公司，除了BPL外，還會考慮其它下一代寬帶接入技術(shù)，包括無線接入。一些吃過泡沫經(jīng)濟虧的大型電力公司現(xiàn)在對BPL也比較謹慎。如美國電力公司(AEP)，雖然是BPL設(shè)備制造商Amperion的投資者之一，但它并不想直接提供寬帶業(yè)務(wù)。它認為，自己不是電信公司，而是電力公司，寧可把電信業(yè)務(wù)讓給其他人去做。
