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(guò)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(guó)家，尤其在發(fā)達(dá)國(guó)家，廣域高速光纖骨干網(wǎng)已經(jīng)四通八達(dá)，容量也非常充裕，故對(duì)電力線而言，不必再考慮如何利用其長(zhǎng)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(lái)越重要，尤其對(duì)許多家庭和辦公室來(lái)說(shuō)，如何利用已經(jīng)入戶的線路來(lái)提供互聯(lián)網(wǎng)高速接入已經(jīng)成為非常切合實(shí)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(gè)樓里的每間房間都有電源插座，電力線網(wǎng)基本上是一個(gè)現(xiàn)存的局域網(wǎng)。整個(gè)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(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。況且，在一些不發(fā)達(dá)國(guó)家，許多住家目前還沒(méi)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(guó)家正在進(jìn)行較大規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，BPL正在成為走入家庭的第三條寬帶線。
另外，對(duì)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(hù)費(fèi)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(duì)日常生活而言顯然過(guò)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(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。此外，還有各種無(wú)線網(wǎng)也可用于家庭聯(lián)網(wǎng)，如802.11x，藍(lán)牙和HomeRF等，只要在住家內(nèi)安裝多個(gè)互聯(lián)的無(wú)線接入點(diǎn)(WAP)和基站即可。但是，它們的安裝麻煩，需要花錢請(qǐng)外部人員來(lái)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(dòng)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(guó)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(gè)用戶共享的寬帶連接節(jié)點(diǎn)。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(gè)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(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。在歐洲，例如在德國(guó)、西班牙、法國(guó)、奧地利和瑞士等都已開(kāi)始大規(guī)�，F(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)。在亞洲，試驗(yàn)剛剛開(kāi)始。2002年8月，香港PowerCom Network公司(是Cheung Kong Enterprises與中國(guó)CLP TeleCom的合資公司)成立，與Hutchison Global Crossing合作開(kāi)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(shí)商用尚未定。目前，走在較前面的是美國(guó)。 只有接入網(wǎng)的帶寬瓶頸被打開(kāi)，各種寬帶服務(wù)與應(yīng)用才能開(kāi)展起來(lái)，網(wǎng)絡(luò)容量的潛力才能真正發(fā)揮出來(lái)，故美國(guó)現(xiàn)正向?qū)崿F(xiàn)更高的普遍服務(wù)目標(biāo)努力，以加速普及寬帶接入。為此，美國(guó)FCC一直在鼓勵(lì)啟用新的基于設(shè)施的寬帶平臺(tái)，以促進(jìn)美國(guó)的寬帶業(yè)務(wù)。美國(guó)FCC主席Michael Powell于2003年6月在視察了馬里蘭郊區(qū)的一個(gè)演示BPL技術(shù)的住家之后明確表示，F(xiàn)CC對(duì)BPL技術(shù)將采取鼓勵(lì)的政策。視察時(shí)，Powel通過(guò)現(xiàn)有的電力線和標(biāo)準(zhǔn)電源插座傳送了電子郵件，Web網(wǎng)頁(yè)以及話音和其它數(shù)據(jù)。在起居室，Powell一邊聽(tīng)著互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線電廣播，一邊在電視機(jī)上看著從幾英里外一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳來(lái)的電影“Ice Age”。在書(shū)房，Powell一邊在一部互聯(lián)網(wǎng)電話機(jī)上收聽(tīng)話音郵件，一邊看著由門口監(jiān)視攝像機(jī)拍攝之圖片的打印輸出。Powell對(duì)BPL表示出極大興趣，認(rèn)為“BPL確實(shí)具備向美國(guó)大多數(shù)農(nóng)村提供寬帶接入的莫大潛力”。
為了推動(dòng)電力線寬帶業(yè)務(wù)的發(fā)展，F(xiàn)CC對(duì)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(jiàn)。所作的修改主要是為了確保寬帶電力線系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)不會(huì)對(duì)公共安全部門和業(yè)余無(wú)線電使用者等現(xiàn)有用戶造成有害的干擾�！锻ǜ妗芬驜PL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(dòng)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(shí)，建議開(kāi)發(fā)一個(gè)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(kù)，以便及時(shí)協(xié)調(diào)解決干擾問(wèn)題，并提出了射頻測(cè)試導(dǎo)則、射頻干擾測(cè)試方法和詳細(xì)的干擾降低要求。
目前，美國(guó)不少電力公司在全國(guó)各地開(kāi)展BPL試驗(yàn)，有的已經(jīng)商用，見(jiàn)圖1。圖中，藍(lán)色圓點(diǎn)表示試驗(yàn)，棕色圓點(diǎn)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(guò)去的經(jīng)驗(yàn)，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(yíng)光纖網(wǎng)的子公司)就向ISP和長(zhǎng)途電話公司開(kāi)放寬帶市場(chǎng)。自2003年9月以來(lái)，它一直在進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)速率為1Mbit/s到4.5Mbit/s。該公司擬在博伊西開(kāi)展大規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)(覆蓋2500個(gè)住家，速率為4.5Mbit/s)。
2004年3月，位于辛辛那提的美國(guó)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(wàn)美元在大辛辛那提區(qū)提供寬帶電力線業(yè)務(wù)，并準(zhǔn)備在今后3年內(nèi)向肯塔基、俄亥俄和印第安那州擴(kuò)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(biāo)瞄準(zhǔn)覆蓋大約2400萬(wàn)住家的公共事業(yè)部門。Cinergy先在兩個(gè)街區(qū)開(kāi)放了業(yè)務(wù)，向用戶免費(fèi)提供新的插入式Modem(批發(fā)價(jià)約30美元)。服務(wù)價(jià)格低于DSL或Cable.Modem，但速度更高。公司準(zhǔn)備在年底向6萬(wàn)住家提供業(yè)務(wù)，價(jià)格在每月30至40美元之間，視連接速度而定。
美國(guó)另一家從事多種經(jīng)營(yíng)的能源公司，Progress Energy與Earthlink聯(lián)手通過(guò)現(xiàn)有電力線向北卡州若干小區(qū)的500多個(gè)家庭提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。與其它在全國(guó)范圍內(nèi)試驗(yàn)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(hào)，由裝在電線桿上的WLAN把寬帶信號(hào)直接廣播到住家或企業(yè)。此無(wú)線方案由Amperion公司開(kāi)發(fā)，利用光纖與電力線的組合把信號(hào)傳送到每一小區(qū)的中繼點(diǎn)。Progress Energy認(rèn)為，無(wú)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(jì)，對(duì)用戶也更方便。傳統(tǒng)的室內(nèi)BPL方案雖然能把寬帶信號(hào)一直引至電源插口，但這會(huì)造成對(duì)家里其它電器的干擾。
Progress Energy方案中的一個(gè)無(wú)線設(shè)備通�？蓚鬏敿s800英尺，覆蓋三個(gè)住家，傳送速率上行為1.3Mbit/s，下行為2.5Mbit/s。無(wú)論在室內(nèi)和室外，只要在無(wú)線信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)都可進(jìn)行通信。無(wú)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(wú)線設(shè)備遭到破壞，但可很快替換，恢復(fù)通信。這種無(wú)線系統(tǒng)的弱點(diǎn)是偏遠(yuǎn)地區(qū)的密集叢林或山地可能阻擋發(fā)射天線，使信號(hào)變壞或被阻斷。
Progress Energy的寬帶服務(wù)費(fèi)用為前三個(gè)月每月為$19.95，以后每月為$39.95。無(wú)線設(shè)備是免費(fèi)提供，用戶可通過(guò)無(wú)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(lái)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(wèn)題與爭(zhēng)議
用電力線作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)于其它技術(shù)具有不需另外布線、可同時(shí)支持寬帶接入和家庭聯(lián)網(wǎng)及成本低的優(yōu)點(diǎn)。但是，任何電力電纜都是為50Hz或60Hz低損耗輸電而設(shè)計(jì)的。當(dāng)把它們用于BPL時(shí)，意味著必須傳送9kHz到30MHz頻率之間的信號(hào)。在這些頻率，電力電纜可能有泄漏，也就是說(shuō)，部分高頻信號(hào)功率將以電磁波的形式輻射出去。故電力電纜相當(dāng)于低效率的線性天線，電力線信道好像一個(gè)開(kāi)放的無(wú)線信道，要蒙受噪聲、衰落、多徑和干擾，同時(shí)也會(huì)干擾他人。當(dāng)BPL系統(tǒng)得到廣泛使用時(shí)，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(wèn)題之外，還會(huì)對(duì)其它無(wú)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(jì)問(wèn)題外，EMC是它能否推廣應(yīng)用的至關(guān)緊要的一個(gè)問(wèn)題。
無(wú)論何時(shí)，只要BPL信號(hào)頻率與正常無(wú)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(jī)很可能受到干擾，但離開(kāi)幾米遠(yuǎn)就可能感覺(jué)不到干擾，因?yàn)槭蹷PL系統(tǒng)輻射影響較大的主要是短波無(wú)線電通信，包括業(yè)余無(wú)線電和軍用無(wú)線電。
目前，對(duì)BPL的爭(zhēng)議主要圍繞兩個(gè)問(wèn)題。一個(gè)是上述干擾問(wèn)題，有人擔(dān)心BPL的推廣使用會(huì)對(duì)其它無(wú)線電通信造成干擾，但這一問(wèn)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(gè)問(wèn)題來(lái)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(rèn)為這是通往住家的第三條寬帶線，要避免對(duì)BPL管制太嚴(yán)，特別在其早期發(fā)展階段，否則將疏遠(yuǎn)投資者。但有些主管人員認(rèn)為，寬帶電力線系統(tǒng)帶來(lái)了一些管制難題。例如，如果管制放松，那么如何處理競(jìng)爭(zhēng)以及電力與通信部門之間的交叉補(bǔ)貼問(wèn)題。
五、前景與市場(chǎng)
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(chǎng)開(kāi)始起步，有些管制部門(如美國(guó)FCC)對(duì)BPL采取了更為積極的鼓勵(lì)措施，但人們對(duì)BPL的前景仍有不同的看法。例如，美國(guó)AT&T把電力線看作另一種接入技術(shù)，認(rèn)為這對(duì)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(jìn)行試驗(yàn)，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(jǐn)慎的做法，一方面在積極開(kāi)發(fā)這一技術(shù)，另一方面在研究它的潛力和經(jīng)濟(jì)性，至今未進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。MCI認(rèn)為，謀求第三條線并不單單依靠能源公司，除了BPL外，還會(huì)考慮其它下一代寬帶接入技術(shù)，包括無(wú)線接入。一些吃過(guò)泡沫經(jīng)濟(jì)虧的大型電力公司現(xiàn)在對(duì)BPL也比較謹(jǐn)慎。如美國(guó)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(rèn)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。
我國(guó)國(guó)家電力通信中心自2001年12月開(kāi)始也在進(jìn)行電力線上網(wǎng)的小規(guī)模試驗(yàn)工作，所用的設(shè)備是由福建電力試驗(yàn)研究院提供的。該研究院研制的BPL設(shè)備最高可達(dá)到10Mit/s的傳輸速率，現(xiàn)階段上網(wǎng)速度為512k，已可與目前的電信寬帶網(wǎng)速率相媲美。最近有網(wǎng)站報(bào)道，中電飛華公司已在北京、上海、天津等地利用BPL技術(shù)提供高速上網(wǎng)業(yè)務(wù)，包月費(fèi)只有100元。在北京，中電飛華已經(jīng)在四環(huán)路內(nèi)的幾十個(gè)居民小區(qū)以及清河等處擁有至少數(shù)千用戶，并正在迅速擴(kuò)大。
現(xiàn)在看來(lái)，電力公司進(jìn)入寬帶市場(chǎng)晚了一些。BPL當(dāng)前處于DSL和Cable Modem大約1997年時(shí)的相似地位，再過(guò)5年有可能上升到相當(dāng)于目前DSL和Cable Modem的地位。它們面臨DSL和Cable Modem提供商的強(qiáng)勁競(jìng)爭(zhēng)，后者可能通過(guò)捆綁方式向用戶提供更加便宜的業(yè)務(wù)。電力公司必須利用技術(shù)和價(jià)格的優(yōu)勢(shì)來(lái)分割市場(chǎng)，通過(guò)提供捆綁業(yè)務(wù)和實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，才能更好地成長(zhǎng)起來(lái)。
不管怎樣，BPL早晚要走向市場(chǎng)，因?yàn)榘央娏�這一網(wǎng)絡(luò)資源充分利用起來(lái)，是一件利國(guó)利民的事情。為了應(yīng)對(duì)人類所面臨的消除數(shù)字鴻溝這一巨大挑戰(zhàn)，BPL應(yīng)有它的用武之地，一定會(huì)有比較可觀的潛在市場(chǎng)。
