摘要： 本文介绍了电力线上网的优缺点、原理。并探讨了基于电力线网络的信息安全及密码更改方法。

　　关键词： 电力调制解调；电力线通讯；ofdm；数字家庭

数字家庭网络传输媒体的选择

　　在数字家庭的网络解决方案中，有多种传输媒介可以选择。包括以太网、电话线、同轴电缆、无线和电力线。在这些方案中，电力线作为数字家庭的骨干网络有着它自身的优势。

•电力线传输的优点

　　电力线遍布城市和乡村，其覆盖面是任何网络无法比拟的，有利于电力线通信(plc)网络的推广。plc通过电力线传输数据，不需要增设更多的线路及设备，只需将调制解调器插入电力插座就可以通信，使用简单，成本低廉，有利于信息资源共享和家电上网。

　　plc除了施工中的明显优势之外，在总体价格上也存在优势。随着市场的发展，以前相对比较高的电力线上网ic价格在逐步的下降，目前plc在单线成本上与xdsl、电缆调制解调器相当了。

　　在速率上，电力线上网经过14mbps、85mbps，目前已经迎来了200mbps的时代。200mbps的带宽足以满足以后数字家庭的安全、教育、娱乐等要求，是数字家庭理想的骨干网络。

•电力线传输需要解决的问题

　　因为电力线网络设计的目的是为了传输电能,只是因近些年来市场的需求才作为家庭网络的信息接入方式之一。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备并不具备提供高质量数据传输服务的功能,家庭电器产生的电磁波会对通信产生干扰。另外,采用电力线上网服务,是一种共享带宽的技术,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。

　　对于高速plc技术的快速发展，各国反应不一致。欧盟和美国政府已明确表示支持高速plc技术的应用，把plc跟其它通信技术同等对待。日本要求高于10khz频段的plc设备必须得到许可，在10khz至450khz频段范围内的plc设备无需获得许可，但需要进行公告。目前我国信息产业部还没有制定plc规范合颁发运营许可证。

基于电力线传输的原理

　　电力线信道有点像无线信道：两者都易受到噪声、衰落、多径和干扰的影响。为了应对这些问题，必须要有相应的调制技术和编码技术。在homeplug电力线联盟中应采用正交频分复用(ofdm)，因为ofdm使用多载波调制，对抗噪声和干扰特别有效。

　　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。ofdm每个载波所使用的调制方法可以不同。各个载波能够根据信道状况的不同选择不同的调制方式，比如bpsk、qpsk、8psk、16qam、64qam等等，以频谱利用率和误码率之间的最佳平衡为原则。

　　在homeplug 1.0标准中载波的频率范围是4.5mhz到21mhz。在homeplug av标准中载波的频率范围是2mhz到28mhz。当载波的频率范围内，某一个频段受到了干扰，只影响到频段中的子信道，并不影响到未受干扰频段中的子信道。因此，在复杂的电力线的环境下，电力线的传输速率能维持相对的稳定，满足客户对于带宽的需求。

　　intellon公司的powerpacket技术是ofdm技术的改进版。其格式如图1所示。

　　在plc家庭网络中，电力线可以被多个设备同时接入。为了决定哪个设备有权发送数据，需要mac层协议。最常用的有线ｍａｃ协议—载波检测多址/碰撞检测(csma/cd)，虽然也可用于电力线网络，但是由于电力线中的噪声变动很大，使碰撞检测变得非常困难。所以人们在电力线网络上使用更有效的csma/ca协议。

　　电力线网络的保密问题对其实用性是十分重要的。像无线网一样，电力线网络的信道是开放的，像所有开放信道一样，没有任何手段能阻止设备信号被接收。为了提供安全的网络环境，homeplug电力线联盟定义了一种56bit的数据加密标准(des)加密机制。一旦信号被加密，采用不同密钥的设备无法对它解密，从而得到保密。在homeplug av中采用128bit的数据高级加密标准(aes)，使保密性更加可靠。

基于plc解决方案硬件架构

　　本设计的核心思想是：构建以网络为基础的视频监控系统，网络信号的传输采用电力线的方式来实现。以便家庭用户使用监控产品没有任何的工程量，相对目前市场上的网络视频监控方案来说，实现一种真正的即插即用。

　　本系统中，我们使用华邦公司的arm7芯片w90n740为主cpu。此cpu的工作频率为80mhz。有两个介质无关接口(mii)，一个mii接口和plc的模块相连，一个和以太网的phy相连。w90n740通过usb2.0和ov公司的ov519或者和中星微公司的301p相连。这种dsp芯片处理cmos传感器传过来的图像信息。dsp把传过来的图像信息压缩为jpeg模式，通过usb接口传到cpu中。在svga格式时为20fps，vga、cif格式时为30fps。arm cpu内部构建一个web服务器，用户可以通过电