张林山 杨 晴 崔玉峰 王 骏

(云南电力试验研究院 (集团)有限公司电力研究院，云南 昆明 650217)

1 前言

全球主要国家逐步实现有线电视网、电信网和因特网等三网的相互融合，使得信息网络进入一个新的网络时代，在更先进、更广泛的平台上开展技术和应用创新。

对于我国来说， “三网融合”面临着政策、技术、市场和机制创新的全面挑战，因此三网融合是一个复杂的系统工程。低压光纤复合电缆技术、电力线通信技术等低压配网通信技术的不断发展，成为智能电网切入“三网融合”、支持“三网融合”发展的突破口。

“三网融合”是为了实现网络资源的共享，避免低水平的重复建设，形成适应性广、容易维护、费用低的高速宽带的多媒体基础平台。即电信网、广播电视网、互联网分别在向下一代电信网、下一代广播电视网、下一代互联网的发展和演进过程中，网络的功能趋于一致、业务范围趋于相同，都可以为用户提供打电话、上网和看电视等多种服务。

三网融合的阶段性目标为:2010年至2012年重点开展广电和电信业务双向进入试点，探索形成保障三网融合规范有序开展的政策体系和体制机制。2013年至2015年，总结推广试点经验，全面实现三网融合发展，普及应用融合业务，基本形成适度竞争的网络产业格局，基本建立适应三网融合的体制机制和职责清晰、协调顺畅、决策科学、管理高效的新型监管体系。

2 电力线通信技术

目前上网有多种技术，第一种是电话线的拨号 (即xDSL方式)，第二种是有线电视线路的Cable Modem方式，第三种是双绞线的以太网方式，第四种是电力线上网 (Power Line Communication，PLC)，即电力线通信。

2.1 PLC的接入原理

PLC技术主要包括以下几个部分组成:

1)电力线网络单元 (PNU)，它负责控制电力线网络并从单元配电网集成话务。通过适当的电信干线接口，PNU再将话务传至馈电网络。根据馈电网络中使用的不同介质，PNU也可转换来自低压配电网的数据话务。

2)电源线网络终端 (PNT)，它为最终用户PC或其它用户提供适当的接口，如以太网或是USB。为了降低成本，这一独立设备能够和PC或其它设备相集成。

3)耦合设备 (Coupling Unit)，将信号传入线路并过滤噪音。目前它还是一个插销插入电插座的相对独立的设备，今后它可能会和PLC调制解调器集成于一体。PLC调制解调器和PC内的耦合设备的集合体有一天将使PC可以直接在网上运行。

配电网是一种共享介质，即所有与之相连的用户都共享同一“电缆”。在典型的城市配置中，它则可视为与一个变压器相连的大约100到200个用户。采用电力通信技术，把载有信息的高频信号加载于电流，然后用电线传输，接收信息的调制解调器把高频信号从电流中分离出来，并传送到计算机或电话等，以实现信息传递。用户通过PLC Modem联结到户内电源插座，通过电力线联接楼宇配电变压器端的PLC主控设备，完成接入。用户只需装设一台PLC－Modem，不用拨号，就能在线地接收和发送Internet信息。

2.2 PLC的关键技术

电力线不同于普通的数据通信线路，当作为一种数据传输的媒介时，遇到许多干扰:首先，电力线上有许多不可预料的噪声和干扰源。其次，电力线通讯具有时间上不可控、不恒定的特点。与信号洁净、特性恒定的Ethernet电缆相比，电力线上接入了很多电器、音响设备，这些设备任何时候都可以插入或断开、开机或关闭电源，因而导致电力线的特性不断地变化。为了克服各种干扰，电力线通信系统采用的调制技术主要是OFDM(正交频分复用)、DMT(多载波调制)、扩频及常规的QPSK，FSK等，为适应高速率的传输要求，多载波正交频分复用将是解决传输频带利用的有效方法。

OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输，这样，尽管总的信道是非平坦的，也就是具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，并且在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。OFDM技术有三个优点:

1)可以有效地对抗信号波形间的干扰，适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输。当信道中因为多径传输而出现频率选择性衰落时，只有落在频带凹陷处的子载波以及其携带的信息受影响，其他的子载波未受损害，因此系统总的误码率性能要好得多。

2)通过各子载波的联合编码，具有很强的抗衰落能力。OFDM技术本身已经利用了信道的频率分集，如果衰落不是特别严重，就没有必要再加时域均衡器。通过将各个信道联合编码，则可以使系统性能得到提高。

3)OFDM技术抗窄带干扰性很强，因为这些干扰仅仅影响到很小一部分的子信道。

2.3 PLC的优缺点

用电力线作家庭总线有其显著的优点:成本低、施工方便、一线两用，价格低廉，延伸方便。由于电力线无所不在，该项技术充分利用现有的低压配电网络基础设施，是一种“No New Wires”技术，节约了资源。一个民用220V线路的变压器只覆盖一定范围内的用户，所以在同一条电力线上的资源不会因为用户太多而降低效率。

电力线传输所存在明显的缺点就是噪声大和安全性低的问题。尽管电力线可以作为高速通信的一种备选介质，但电力系统的基础设施并不具备提供高质量数据传输服务的功能，而且，使用电力线来进行通信经常会发生一些不可预知的错误。家庭电器产生的电磁波会对通信产生干扰，这种联网方式也会影响短波收音机等。另外，供电网上网服务，是一种“共享带宽” (Shared Bandwidth)的技术，用户上网时的速度，取决于当时会有多少用户上网。如果很多用户同时上网，传输速度相对就较慢。

2.4 电力线通信技术的发展趋势

电力线上网技术具有广阔的发展前景，它为家用电器的智能化奠定了基础，是电网智能化的组成部分。基于OFDM调制方式的电力线宽带通信最高通信速率可以达到200Mbps，具有较强的信道自适应能力和抗干扰能力。目前电力线宽带通信已在国内许多用电信息采集系统中试点应用。

3 低压光纤复合电缆技术

3.1 OPLC概述

低压通信接入网具有点数多、范围广、信息量庞大、实时性要求高等特点，需要一个深入到千家万户的高带宽、高可靠性的网络，解决智能电网终端用户接入和大量用电信息交互的问题。光纤通信高速、稳定可靠、抗干扰能力强，已经成为势不可挡的发展趋势。

光纤复合低压电缆 (Optical Fiber Composite Low－Voltage Cable，OPLC)是一种将光单元复合在低压电力电缆内，具有电力传输和光通信传输能力的电缆。采用光纤复合低压电缆 (OPLC)技术可实现电力光纤到户。目前，随着国家电网和南方电网加大对智能电网的建设，除了主干网大力建设高压、超高压大容量输电线路外，还在用户端力推电力光纤到户 (PFTTH)，即在低压通信接入网中采用光纤复合低压电缆，将光纤随低压电力线敷设，实现到表到户，配合无源光网络技术，承载用电信息采集、智能用电双向交互、三网融合等业务。

如果把传输数据信息的金属媒质与电力线护套放在一起是不行的。当电力线流过工频电流时，就会对与护套在一起的其他金属导线产生严重的电磁干扰，信息网络将无法正常工作。那么，而光纤的传输容量大、质量轻、体积小、成本低、抗腐蚀、没有电磁辐射、不被电磁干扰、传输衰耗小、雷电危害少等特性是金属导线无法相比的。而且，光纤通信增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境条件和供电等的要求，简化了安装和维护工作。同时，光传输和电能传输属于不同类型的传输方式，相互没有电磁干扰。同样，光纤和电力线属于不同类型的材料，复合在一起无需考虑相互的电气绝缘问题。因此，只有光纤才能与电力线复合成新的网络传输材料。

图1为一种单相二线四芯光纤复合低压电缆结构示意图，也可以根据电网要求，采用三相四线、三相五线等光纤复合低压电缆，它为OLT、EONB、EONT、配电机房或者配电变压器之间提供电能和光信号传输的物理链路。

图1 OPLC结构示意图

采用光纤复合电缆和基于EPON(以太网方式的无源光网络)技术建设居住区低压电力通信网络。即在居住区的配电室部署EPON局端设备(OLT);在居住区分布式电源、电动汽车充电桩和居民计量表计处，以及居民家庭内部部署EPON终端设备 (ONU);EPON局端设备与终端设备之间通过光纤复合低压电缆中光纤进行连接。在一般的光纤入户应用中，光缆按工作环境可分为室外光缆、室内光缆和室内室外光缆。按照使用位置可分为馈线光缆、配线光缆和入户线光缆。

基于光纤复合低压电缆的电力光纤到户在技术上实现了只需一次施工、一个通道、一次性解决线缆入户的问题，可取代以往电线、网线、电话线、有线电视线等多条线路的多次施工，大大节约线缆资源和管道资源，是目前性价比最高的光纤入户“最后一公里”方案。采用OPLC与分别敷设光缆和电缆相比，能较大幅度降低建设成本，还避免了二次施工造成的资源浪费，是低压通信接入网目前集成度高、节省资源的优选技术。

3.2 OPLC的应用现状与趋势

国家电网已完成电力光纤入户的相关准备工作:确定基于OPLC中国电缆网版权所有的技术方案;颁布了《智能电网关键设备研制规划》和《智能电网技术标准体系规划》;与中国科学院、上海电缆研究所等科研单位签署战略合作协议;选定亨通光电、中天科技等公司作为OPLC的供应商。国家电网计划在2010年内，将在14个省公司的20个城市进行电力光纤试点首批小区试点建设，共覆盖约4.7万用户。首批电力光纤试点小区已经在河南、重庆和沈阳开工，沈阳的首批81套住宅全部接入电力光纤入户系统。试点成功后，将大面积推广，今后新建小区的电力接入都将采用电力光纤入户。

据悉，包含《光纤复合低压电缆技术规范》在内的国家电网的用电侧通信技术规范系列标准将在2010年制定完成。

4 结束语

“三用融合”是一个长期的过程，是一个系统工程，智能电网的兴起将进一步推动“三网融合”的发展。光纤复合低压电缆配合目前国内外普遍采用的基于以太网方式的无源光网络(EPON)进行光纤入户的建设，是今后的发展方向。电力线宽带技术可定位于用电信息采集，或在户内作为光纤复合低压电缆的延伸和补充使用，以充分发挥两者的优势。

［1］乔维德.对电力线上网技术的应用研究及分析 ［J］.江苏电器，2006(2).

［2］宋健，赵丙镇，李晓.宽带电力线通信网设计［M］:人民邮电出版社，2008.

［3］王德清.电力光纤复合型网络的建设探讨 ［J］.电力系统通信，2007(10).