在全球各地，中壓（MV）電力傳輸網（1–35kV）覆蓋了絕大多數區域。特別是在中國，這種電力傳輸網所覆蓋的范圍甚至超過無線通信。在地理區域上的覆蓋面如此廣闊，讓人們想象到，中壓電力傳輸網可以成為非常有價值的通信媒介。可是，目前中壓電力傳輸網最初根本就不是以數據傳輸為目的而建設的，其中存在著非常劇烈的噪聲、頻率選擇性衰減和干擾，并且各種狀況隨著時間的不同而差異很大，因而很難在其中實現數據通信。盡管如此，近期的技術進步已經使得中壓電力傳輸網中的數據傳輸變得更加可靠、靈活，并且可以在更長的距離中實現。

　　中壓電力線數據通信有很多不同的應用，其中最重要的是遠程監控，包括故障探測與控制，特別是遠程自動抄表（Automatic Meter Reading， AMR）。理論上，簡單的監控活動并不需要很高的數據傳輸速率，但實際上常見的情況是必須以重復傳輸的方式來提高遠距離通信的可靠性。重復傳輸就會降低實際可用的數據傳輸速率。

　　在北美、日本和中國，規定用于電力線通信的傳輸頻率是500kHz 以下（低于無線AM），這基本上是合理可用的通信頻段。本文就是討論在這個頻段上的電力線通信——窄帶電力線通信（NB PLC）。

　　電力線通信的技術挑戰

　　目前，在中壓電力傳輸網中使用的窄帶通信技術主要有三種：

　　* 單載波調制，例如二進制相移鍵控（BPSK）和頻率鍵控（FSK）

　　* 正交頻分復用（OFDM）

　　* 直序擴頻通信（DSSS）配合碼分多址（CDMA）

　　單載波調制電力線通信系統看上去很適合用來實現遠程自動抄表（AMR），因為它本身具有的低成本優勢。但是，在噪聲和信號傳輸等問題沒有得到解決之前，該技術很難實用化。可靠性問題主要是由于信道中的信號衰減和窄帶干擾源引起。電力線通道中的情況極為復雜，為數據通信帶來非常多困難。不幸的是，簡單性是一般的窄帶通信技術的固有特點，而這意味在復雜環境的通信信道中其總會顯得十分脆弱。最近發展起來的技術，例如正交頻分復用（OFDM）和直序擴頻通信（DSSS）對于抵抗窄帶干擾和多徑效應十分有效，因而成為高速數據通信的理想方式。盡管OFDM已經在寬帶通信領域應用很久，但直到最近才逐漸用于窄帶的電力線網絡中。這種技術在穩定性方面的特色也使其成為遠程自動抄表網絡的不錯方案。

　　在一個特定的智能電網中，設計通信方案要考慮的問題很多，并且各不相同。其中最關鍵的問題通常是網絡拓樸結構和通信負載量。這也意味著，沒有任何兩個中壓電力網完全相同。圖1（a）和圖1（b）分別呈現了中國河北省某個區域平常的典型狀況和最壞的狀況。為了提高在中壓電力網中數據傳輸的可靠性，必須采用更先進的通信策略，以便克服噪音干擾以及某個頻帶臨時性或者永久性阻塞。

　　OFDMA在智能電網中的妙用

　　要在電力線這種高噪聲信道中傳輸大量數據，正交頻分復用（OFDM）是一種不錯的方法。這種技術之所以有效，是因為它把信號分割成很多子信號并以多個不同的（正交）頻率傳送出去。每個更小的數據流被分配到單個的子載波上，并以某種相鍵控（PSK）或者正交幅度QAM進行調制。除了具有很高的頻率利用率，OFDM還可以減少數據傳輸過程中的握手信號，從而抵抗干擾和多通道中易發生的頻率選擇性衰減。

　　盡管OFDM比較適合用于智能電網中的高噪聲環境，但是在極端惡劣的高噪聲環境中，它還是不足以解決所有問題。為了進一步提升OFDM方法的可靠性，可以把它們組合成多路訪問陣列，這就是OFDMA。

　　OFDMA（正交頻分多路訪問）是一種多用戶版本的OFDM。多路訪問是通過把子載波分組指定給單個數據流來實現的，這就允許同時傳送好幾個單數據流。OFDMA進一步提升了OFDM克服衰減的穩健性，但更重要的是，單個數據流既可以用于多個節點（電表）的同時通信，也可以用來實現冗余以改善系統的可靠性。

　　圖2呈現的，是采用OFDMA的冗余策略。與現有電力線通信方案相比，這種方法抵抗噪聲的能力提高了18db。從圖2可以看出，盡管有一半通道因為噪聲而阻塞，但仍有另一半數量的通道可以正常工作，從而保證了100%的數據傳輸抵達率。所以，OFDMA可以顯著地提高數據吞吐量，同時也可以顯著提高可靠性。

　　Semitech半導體已經推出了業界首款基于OFDMA技術的電力線路通信收發器SM2200。這款新一代OFDMA電力線通信收發器專門針對雜訊嚴重的電力網環境而設計，并且面向特定的網絡通信應用。SM2200能提供最高可靠性級別的供電線路通信，同時重點引入了高級電表架構（AMI）和自動抄表系統等應用，充分滿足了用戶對低成本和高性能的要求。

　　SM2200不僅解決了速率的自適應調整問題，還能夠實現“頻率捷變”（frequency agile），從而實現高度穩定可靠的通信。SM2200能夠根據不同的噪聲環境，自動選擇最高效率的傳輸頻率。它還采用了多址（Multi Access）架構設計，提供更高的穩定性，實現多節點并發通信。

　　面向SM2200的應用包括高級電表架構與自動抄表系統、路燈控制系統、智能化家庭電力管理、家庭自動化、樓宇自動化以及其他各類需要利用供電線路進行通信的應用部署。目前，SM2200所采用的技術已經在中國地區2000多個節點上成功地完成了測試和部署，取得了包括上述圖表在內的大量珍貴實驗數據，為今后的大面積普及應用奠定了獨一無二的堅實基礎。