简介

Home Plug 相关标准

Home Plug发展方向

Home Plug的可行性研究

Home Plug的下一步任务

简介

Home Plug

全称Home Plug PowerLine Alliance，译为家庭插电联盟(全称为家庭插座电力线联盟)。

Home Plug是一个非盈利的组织。该联盟由松下、英特尔、惠普、夏普等13家公司于2000年3月成立，现已发展成为由90家公司组成的企业联盟。其宗旨是联合包括应用电子、消费电子、软件、硬件、零售等行业的著名公司，致力于为各种信息家电产品建立开放的电力线互联网络接入规范。

其未来目标是，只需在事先安装好的万能插座上插入电源插头即可构筑起局域网。新技术运用普通的电力线可以传输因特网的资料，所有电话、传真机、电脑及电视、摄像机等家用电器将来都可以直接用墙壁的电线插座互联在一起。其实早在1991年美国电子工业协会的Cebus研究会已经把电力线作为了三种家庭总线中的一种，致力于创造共同的家用电线网络通讯技术标准。

Home Plug是电力线通信标准制订成果最多的主要PLC国际联盟，其成立之初，重点在于PLC家庭网络技术规范的制定，近年来，主要进行中、低压PLC宽带接入标准的制订。

Home Plug 相关标准

从2000年成立以来，Home Plug陆续制订了一系列的PLC技术规范，包括HomePlug 1.0、HomePlug 1.0-Turbo、HomePlug AV、HomePlug BPL、HomePlug Command& Control，形成了一套完整的PLC技术标准体系，基本上覆盖了所有电力通信技术的应用领域。

①Home Plug 1.0技术规范

这是家庭插电联盟HomePlug在2001年6月宣布的第一代高速电力线网络的技术规范，是全球第一个PLC技术标准。HomePlug 1.0版本发布前， 在美国和加拿大进行了500多个家庭、近10000线的现场试验。现场试验证明，该技术规范满足HomePlug制定的市场需求文件（MRD）所规定的各项性能要求，包括：调整、互操作、性能、抗干扰、可靠性、可量测性、维护和故障诊断等。该现场试验是在基于HomePlug技术规范的产品和业务的基础上进行的，并且作了节点到节点的文件传送，多节点文件传送，VoIP及流媒体试验。

HomePlug 1.0 是一种通过家中的电力线完成设备互连的技术规格。HomePlug 1.0的产品为消费者提供一种不需要增加任何新线路就能简便组成家庭网络的解决方案，这些产品包括HomePlug桥接器、 HomePlug适配器以及内置有HomePlug技术的网桥和适配器，它们采用以太网、USB、802.11 Wi-Fi 接口将PC机或其它设备与电力线相连接，数据速率为14Mbps。

HomePlug 1.0技术规范的要点为：

综合的物理层（PHY）和媒介接入控制层（MAC）

数据速率：高达14Mbps

频带宽度： 4.3 MHz - 20.9 MHz

正交频分复用（OFDM）符号调制

84个载频

频道自适应

前向纠错（FEC）

载波调制方法支持：DQPSK, DBPSK, ROBO

接入方法支持：CSMA/CA

满足FCC第15部分辐射标准

安全通信

CMOS处理机运行频率：100MHz

②增强型HomePlug 1.0技术规范（HomePlug 1.0-Turbo）

这是在HomePlug 1.0的基础上进一步提高速率的技术规范，其数据速率可达85Mbps，因而可用于快速电力线通信和宽带接入。

HomePlug 1.0-Turbo的主要应用目标是：

标准电视（SDTV）分配

网络电视（IPTV）

高数据速率的宽带共享

共享的宽带因特网接入

视频、音频流及其转发

无线LAN网的覆盖扩展

VoIP呼叫

PC文件和应用共享

打印机和外设的共享

网络和在线游戏

监视摄像

③下一代PLC宽带家庭网络技术规范：HomePlug AV

HomePlug AV是PLC有关音频-视频宽带家庭网络的技术规范，它支持多个数据和视频流的分配，包括遍布整个家庭的高清晰度电视(HDTV)和标准清晰度电视(SDTV)，支持家庭娱乐应用，包括HDTV和家庭影院。

HomePlug AV能提供一种方便且低成本的方法，不用重新布线就能在家庭中分配HDTV。HomePlug AV 规格的目标包括提供高质量视频分配的最佳解决方案，并具有安全可靠的连接和内部的服务质量（QoS）保证，以确保广大用户体验到与其它家庭网络相比的价格竞争力。 HomePlugAV 兼容HomePlug 1.0。

HomePlug AV的设计满足更高的带宽和更低的时延需求，以支持几个同时并发的HDTV和VoIP流，并且能同时使用家中90%的电源插座。其应用目标是家庭影院和数据网络环境下的家庭音-视频分配。为此， HomePlug AV在给定的频率范围内把香农定律用到了极限，它能在PHY层提供200Mbps等级的服务，考虑开销后，MAC层也能支持100Mbps以上的速率。

HomePlug AV采用的基本技术特征在于：

HomePlug AV在物理层采用具有高级前向纠错、通道预估和自适应能力的OFDM

而在MAC层则综合使用具有QoS保证的TDMA时分多址有序接入和CSMA竞争接入两种方式，并通过快速自动重发请求（ARQ）可靠传送

HomePlug AV支持TDMA和FDMA，即兼容时分多址和频分多址，以便兼容BPL宽带接入

HomePlug AV协议栈支持多种上层协议，如802.3、 IP and UPNP

HomePlug AV的主要应用目标在于：

分配高清晰度电视（HDTV）和标准清晰度电视（SDTV）

交互式电视（IPTV）

WiFi，UWB 和 无线 USB 的干线传送

宽带高速率数据分配

共享宽带因特网接入

音频和视频流及其传送

扩充无线LAN网的覆盖

网络电话VoIP

PC文件和应用共享

打印机和外设共享

网络和在线游戏

保安监视 ④PLC宽带接入技术规范：HomePlug BPL　HomePlug BPL（Broadband over Powerline）宽带电力线接入，是一种连接到家庭的宽带接入技术，它利用现有交流配电网的中、低压电力线路，传输和接入因特网的宽带数据业务。

HomePlug联盟成立了BPL接入工作组，专门负责研究HomePlug BPL接入规范的市场需求文件（MRD）和相关标准，得到了公用供电局、ISP因特网业务提供商及其它BPL工业团体的协作和支持。事实上全世界的公用供电局、ISP和各国的政府部门，都对利用无处不在的电力基础设施进行宽带接入传输的潜力颇感兴趣。作为一种传统接入技术的成功替代方案，BPL市场正在迅速增长。

家庭插电联盟选择了HomePlug AV的媒体访问控制层（MAC）和物理层（PHY）技术作为其BPL新技术规范的基础，以确保它与家中的HomePlug AV网络高性能地协同工作。

HomePlug BPL接入需要开发出中压线路和低压线路的技术规格。总的要求是BPL规格的范围要覆盖MAC层、PHY层、AFE模拟前端和耦合器的相关构成部分及网元管理，但是并不包括耦合设备的物理执行层或者与安全施工相关的安装程序。

该规范还要求注意中压（MV）和低压（LV）的用法， HomePlug BPL接入的市场需求文件（MRD）描述了工作在低压和中压两种线路的技术规范要求。HomePlug BPL接入工作组还在进行低压和中压两种环境下的BPL接入和HomePlug AV 规格要求的“差距分析”。

低压BPL（LV BPL）是利用电力分配网的低压线段在附近区域传送宽带数据。BPL信号通过配电变压器的低压线路段，以及杆线或地下线路直达家中。家中的任何电源插座都可以用来连接到BPL网络并接入因特网。安装BPL时需要采用BPL网关/桥接器、中继器，以及家中的CPE设备。配电变压器的骨干连接线路则可采用光纤、无线或中压BPL设备。

中压BPL（MV BPL）则是通过中压线路传送宽带数据信号到多个邻近区域。从中压线段到家中的宽带连接由低压BPL或无线接入提供。如果使用LV BPL，安装电极或地下配送变压器会阻挡BPL信号通过，而无法到达低压区域。这样，就要采用专门的耦合器以让数据通过MV线路到达LV段。

⑤PLC控制与指令技术规范：HomePlug HPCC

家庭插座联盟即将批准一种先进的PLC控制及指令系统的技术规范，称作HomePlug HPCC （HomePlug Command& Control）。 HomePlug控制及指令系统是一种成本很低的低速电力线通信技术，用以补充联盟的高速电力线通信。该技术规范可提供整个住宅内的照明、电器、空调、保安以及其它设备的先进的控制系统标准。

Home Plug发展方向

Home Plug代表了电力线通信在智能家居的发展方向，而就其本身而言，其发展方向如下：

（1）Home Plug产品应有竞争性的价格。

（2）采用现有的家庭电力线网络作为通信媒介。

（3）提供以太网速率的高速互联。

（4）允许消费者在家庭的任何一个插座输出将计算机及其它设备方便地连接起来。

（5）Home Plug规范与现有的以电力线路为通信媒介的其它协议不能冲突，其中包括X-10，CEBus，LonWorks。

Home Plug的目标是让消费者通过该技术，使家庭的计算机、摄像机、音响、电话等设备以电力线共享高速的互联网连接。

Home Plug的可行性研究

在推出“Home Plug 1.0”之间，2001年2月至2001年5月Home Plug主要成员在美国和加拿大的许多地方选择了不同环境的500多个家庭进行现场试验。试验的电力线路超过10，000条，现场试验的数据分析文件超过25，000个。试验项目主要集中在电力线通信速率、信号抗干扰能力、与其它电力线通信协议的兼容性及数据传输的安全性等方面。参加现场试验的公司有：Broadcom，Cisco,Cogency，ConEdison，Conexant，Enikia，Intel，Intellon，Motorola，Panasonic，RadioShack，Sharp，SON-Icblue,Telewise,Valence。

Home Plug采用正交频分多路复用技术（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM技术），OFDM可以提高电力线网络传输质量。它是一种多载波调制技术。传输质量的不稳定意味着电力线网络不能保证如语音和视频流这样的实时应用程序的传输质量。然而对于传输突发性Internet数据流它却是不理想的网络。即便是在配电网受到严重干扰的情况下，OFDM也可提供高带宽并且保证带宽传输效率，而且适当的纠错技术可确保可靠的数据传输。

Home Plug的下一步任务

Home Plug的下一步工作是提供符合“Home Plug 1.0”要求的产品，让消费者利用家庭电源插头上网美梦成真。同时，家庭插电联盟要进行Home Plug的资格认证。对大众的Home Plug知识培训是一项非常重要的工作，目的是让大家知道利用电力线上网，实现家用电器的电力线互联的时代即将到来。

虽然Home Plug成立时间不长，而且家用电器上网目前还有一些技术上的问题急需解决，但Home Plug联盟阵容强大，并且涉及行业很多。对我国的电力行业而言，加入Home Plug目前无疑是个非常好的机会。