PLC电力载波通讯技术在武警遂行任务现场通信中的应用

武警部队遂行任务现场通讯系统是武警部队一体化作战平台的重要组成部分，是武警部队指挥信息化的核心要素之一，其主要任务是在遂行任务环境下完成指挥机构和各作战单元之间情报传送、作战指挥。战斗协同、数据交互等任务，使一线部队和前指连成一个统一的整体。武警部队基于信息系统的通讯需求也由传统的语音通讯向集成视频、图像、语音、数据以及地理信息系统（SIG）于一体的数据通信方向发展，这不仅为未来实现任务过程数字化奠定了基础，同时也对武警任务现场通信网络的传输带宽、网络容量、组网的快捷性都提出了更高的要求。将Power Line CarrierCommunication (PLC,俗称“电力猫”技术应用到武警任务现场通信中，将会简单快捷地构建一个安全、稳定、高效、快速的网络网络传输平台，轻松实现数据、语音、视频以及电力于一体的“四网合一”，从而进一步提高以卫星、光纤为主干的武警综合指挥平台“最后一公里”网络信息保障能力。

1、PLC电力载波通信

1.1PLC电力载波通讯技术概述

PLC的专业名称为：“电力载波器”、“电力线网络桥接器”、“电力网络路由器””电力调制解调器“”等等。电力线载波通讯是利用电力线这种介质和PLC设备进行载波传输的一种通信方式，电力线载波通信作为一种“无新线”（国际称为（No New Wire）技术，利用现有的电力网作为信道，实现数据传递和信息交换。这种通讯方式是根据电力系统的特定条件发展而成，具有良好的经济性、便捷性和可靠性。电力线载波在原理上与通讯线路载波相同，只是电力线不同于通信线路，它专为传输50Hz工频电流而架设，利用它实现载波通信有不少独特之处。目前，国际上高速电力线载波通讯采用的主要调制技术有三类：单载波类、扩展频谱类和OFDM(下交频分复用)调制技术。用户通过PLC调制解调器（电力猫），把电话、网络、IPTV等信息终端连接到电力线上，同其他用户互联互通，然后用其他桥接技术手段和互联网连接，从而实现整体通讯。

1.2 PLC网络构成

电力线载波通讯系统由电力线载波设备和高频通道所组成，也可以结合无线路由或AP进一步拓展网络。网络传输方式采用多载波调制正交频分复用技术（OrthogonalFrequency Division Multiplexing ,OFDM）、跳频（PH）以及混沌（Chaos）等。在指定的频段内选取若干个子载，将信息符号调制在多个子载波上同时发送，每一个子载波相当于一个窄带传输，可根据信道质量情况采取BPSK、QPSK、4QAM、16QAM等调制方式。同时OFDM系统还可以使用频域自适应技术，在子载波数量、调制及编码方式上可根据信道的变化动态调整，适用于恶劣信道环境下的高速数据传输，从而克服解决电力线信道的时变问题。

1.3PLC网络自组与重构

由于低压电网物理网络拓扑结构会时常发生变化，且逻辑拓扑随信道质量而变化，因此，电力载波通讯在多点组成网络时，具有与无线移动通信相类似的特征。自组(AD Hoc)网是一种不需要固定路由器就能够实现自治运行的无线多跳网络。在无线Ad Hoc网中，每个节点既是主机，又可以是路由器。因此，在低压配电网电力线载波通信中采用网络自组与重构技术，具有一下优点：一是可以根据电力线信道质量变化，自动侦测可通讯逻辑节点，动态调整路由配置，在网络链路层保持可靠连接。二是自动探测最佳中继节点，动态配置中继信息，自动识别节点投入或切除。采用PLC网络自组与重构技术可以实现低配压电网中点到点、点到多点的可靠通信。

2、PLC武警遂行任务现场通信中应用的可行性

2.1网络组建的简易性完全适应武警部队遂行任务现场“快”的需求

PLC技术是将通信线路和电力线路合为一体，不另设专用通讯线路。武警部队遂行任务往往具有多发性、突发性、复杂性、发生地点的广域性、特殊性等特点。遂行任务现场的通信保障条件比较简陋，特别是指挥所的网络保障更是时间紧、范围广，但是基本的电力保障都能满足。因此，应用PLC技术和现有的电力线路，不需要架设专用的网络线路，不需要专业人员安装，即插即用操作简单，无需安装软件与驱动。只要连接到同一变压器下的任何电源插座上，不需要拨号便可以快速组建任务现场指挥所通信宽带达200Mbit/s高速宽带网络线路，远远高于拨号上网、ISDN和ADSL。单个节点的传输距离可高达300m，在可支持同时连接数数十台网络设备，实现跨机拨号。加上PLC内置的Multicast（多点广播）和Qos 功能，可以使这一网络具备实现数据、语音、视频以及电力于一体的“四网合一”功能。

2.2数据调制的多重性完全胜任武警部队遂行任务现场对“密”的要求。

保密就是保生命、保胜利。随着信息技术的发展，西方反华势力与国内的一些闹事分子内外勾结，利用各种手段加紧对我遂行任务现场各种信息的收集，对任务现场的信息保密工作提出了更高的要求。PLC系统采用了正交频分复用技术以及目前军事通信领域最先进的PH（跳频）和Chaos(混沌)传输技术。跳频是收发双方传输信号的载波频率按照预定规律（一组伪随机码PN，Pseudo-Noise）进行离散变化，通信中使用的载波频率受伪随机码的控制而随机跳变和自适应

跳频，进一步提高抗截获和抗干扰目的。混沌则是目前更难截获的一种新的载波方式，是目前保密通信中的研究热点，它是由于初始值间任意小的差别在迭代中将被指数放大，使得混沌序列具有很强的多址性能。同时，混沌的长期行为还表现出明显的随机性和不可预测性，它的引入为改善跳频通信系统性能提供了一个新的途径。由于混沌系统对初始条件和混沌参数非常敏感，能够产生大量、非相关、类随机但为确定性和可再生的非周期性信号等特点，使其非常适合用作抗干扰和保密通信的伪随机码序列。PLC系统还具备128-bitDES (Data Encryption Securi-ty )数据加密保护功能。这两种载波方式和128-bit DES数据加密在PLC中的使用将大大改进通信的安全性，保密性，完全胜任武警部队任务现场对“密”的要求。

2.3数据调制的多重性完全胜任武警部队遂行任务现场对“兼”的要求

武警部队遂行任务现场的通信保障越来越呈现多元化的趋势，从以光纤、卫星微波为主干的传输网络拓展到有线网络、无线网络、短波通信等多种数据制式和标准的信息接口，因此对PLC的点=电磁兼容、技术体制、准入标准、通信可靠性等诸多方面提出了较高飞要求。PLC使用G .hn设备连接功能，完全可以胜任武警部队任务现场对各种不同标准、接口兼容的要求，且接入方式灵活，可与现有任何网络兼容。我国于2007年制定了《低压电力线宽带接入系统技术测试规

范》，其完全与目前国际G.hn标准兼容。G.hn标准是关于电源线、电话线和同轴电缆的一套协议规范，于2010年6月获得了ITU的191个成员国（含中国）的支持。该标准可以把现有的

双绞线、同轴电缆以及电源线进行资源整合，实现统一的传输，解决了基于现有网络信息资源提供高带宽、多业务的联网技术，其数据传输速率最高可达1Gbit/s。以G.hn标准构建的PLC网络完全可以将任务现场联指、公安、情报以及其他民用通信终端的各种通信信息结合起来，为指挥机关提供完整可靠的情报及指挥信息提供安全、稳定、高速的信息网络平台。

2.4数据调制的多重性完全胜任武警部队遂行任务现场对“扩”的需求

武警部队现装备的一些信息通信终端设备在遂行任务现场由于电磁环境复杂，建筑物等地形地物对电磁信号的遮挡，使设备的正常使用受到影响。我们可使用PLC高扩展性对有通信信息终端设备进行有效接力，比如目前装备的单位手持短波电台，在建筑物遮挡严重的情况下通信效果比较差，有时甚至中断。电力网络是目前国家最基础的网络，它的规模之大，是任何其他网络不可比拟的。那么，可以利用任务现场的路灯等电力线路安装临时的PLC设备，利用PLC网络组成短波电台转播基站，增强事发现场手持短波电台收发信号的稳定性，使指挥信息流的末端传输更加流畅。由于从基站到指挥中心是利用网络传播，因此其抗干扰性、保密性、安全性和稳定性更高。同时，还可以利用这一网络平台将任务现场的图形、图像实时传回指挥中心，为指挥机关定下处置决心提供第一手的情报资料，为实施精细化指挥提供可靠的依据。PLC的高扩展性能够最大程度地利用任务现场已有的各种电力线缆，在遂行任务现场的通信网络覆盖及终端接入层面上提供现实的实体支撑。

3、PLC武警遂行任务现场通信中应用中应注意的问题

电力线本身是个输送电力的线路，而非专用通信线路，因此电力线通信与其他专用通信电路有着更多的复杂性和不确定性。因此，在构建使用PLC系统是应当扬长避短。

3.1主义克服噪音和其他频率对PLC系统的干扰

PLC系统内的干扰主要来自于低压电网相连的负载，以及无线电的干扰。可以分为具有单一频点或多频点的周期性全时域或某一时域内的噪声（如：开关电源、白炽灯），以及高能量、全频段的瞬间冲噪音（如：电气设备的瞬间启动和关闭）。随着信息化时代的到来，在城市电力线路上的用电终端越来越多，质量参差不齐，对电力网的通信环境“污染”严重，在这样恶劣的的电力线通信环境下，很难保证数据传输的质量，并且电力线通信的噪音和信号衰减是随着时间而变化，很难找到其变化的规律。当然还有全频域、全频段的白噪声尤其能量较小，对通信影响不大，所以在构建PLC系统的通信影响基本上可以不计。但是还应该注意避开电力网已有的通信频率，如电力网内部的设备调度指挥的通信频率，150khz以上的广播AM长波通信频率等。如果有条件的话可以对电力频率环境进行一定的净化处理，并贯穿从信号发送到接受的全过程。我们在构建PLC系统时应当在3K~95kHZ频带内进行通信，以克服其他通信频率和噪声对PLC系统通信频

率的影响，保证通信数据的正确率。

3.2 注意克服电力网络阻抗PLC系统的影响

产生阻抗的因素有很多，比如电表、空气开关、接触不良的节点等。另外，各种电器接入电网，也会对电网的特性产生影响，产生潜在的阻抗，从而影响PLC信号的传输质量。如果各个用户端的电网阻抗不一致，势必会影响到信号的均衡分布，阻抗大的用户端电网PLC信号就无法达到。因此，有必要保证各个用户端电网的阻抗是相近的，即阻抗匹配。由于电网的复杂特性，影响电网阻抗的因素众多，应尽量绕过这些阻抗大的的设备（如电表）进行PLC信号接入。如果在同一

电表下组网尽量选用同一厂家相同规格、质量较好的电源插座，如果有墙插就尽量不用带电源线的插座。不同电表或变压器下的PLC网络在相互组网时，应在局端使用大功率的桥集器，以减少传输的瓶颈，增大传输的效率。

3.3 注意加强PLC系统本身对数据安全的影响

PLC系统虽然采用了正交频分复用、跳频、混沌以及128-bit DES数据加密等数据安全防范措施，但是由于电力网使用的是非屏蔽线，用它来传输数据不可避免地会形成电磁辐射，影响数据的保密性，信息安全性能存在许多或以攻击的薄弱环节。因此，应加强各种技术手段，提高人防意识，确保武警部队遂行任务现场各种信息的绝对安全。