网络双向化改造技术之三HomePlug技术

2008 年12 月4日，科技部与广电总局共同签署《国家高性能宽带信息网暨中国下一代广播电视网（NGB ）自主创新合作协议书》，一期共同投入1000 亿人民币支持NGB 升级改造，将在10 年内改造2亿有线电视网络用户。中国下一代广播电视网（NGB）将以有线电视网数字化整体转换和移动多媒体广播 CMMB 的成果 为基础，以“高性能宽带信息网（3TNet）”自主创新的核心技术为支撑，创新有线无线相结合的网络技 术体系，扩展和提升 3TNet 核心技术的应用范围，形成 NGB 的技术体制。NGB 核心传输带宽将超过 1 万兆 bit/s，每户接入带宽超过 60Mb/s。NGB 将以 3TNet 为基础，支持高速宽带、双向交互、全程全网、可管可控。

2009 年7 月31 日，科技部、广电总局与上海市政府正式签署中国下一代广播电视网(NGB) 建设示范合作协议，上海将在2010 年前完成50 万户NGB 示范网络建设，开展基于NGB 的交互式高清晰度电视、医疗、教育等服务应用，每户独立带宽不少于30M/s 。2009 年，包括上海、江苏、浙江、青岛等地已率先启动下一代广播电视网建设。

随着国家信息化建设总体要求和广电总局科技发展的统一部署以及用户对交互电视业务的需求日益增加，构建以广播电视网络为基础满足“三网融合”要求的下一代数字电视网是有线电视网络发展的必然要求。充分利用现有庞大的 HFC 基础网络来拓展双向传输业务，面临很多技术上的选择，包括 MoCA、EoC、Wi-Fi 、HomePNA/Plug AV/BPL以及 DOCSIS 等用户接入技术。面对多种的技术选择，DVBCN将陆续与各位网友介绍在HFC网络上各种主流的用户接入技术。

前两期DVBCN小编给大家分别介绍HFC网络用户接入技术之MoCA技术和HomePNA技术,本期给大家介绍HFC网络用户接入技术之三HomePlug。

一、HomePlug概述

HomePlug(HomePlug Powerline Alliance)是家庭插电联盟(HomePlug Powerline Alliance,Inc.)成立于2000年，在全球拥有75个成员，是领先的开发全球互联电力线通讯规格的开放标准组织。该组织自成立以来陆续制定了一系列的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。其中HomePlug的支持者包括：思科、Comcast、通用电气的子公司通用电气安全公司（GE Security, Inc.）、英特尔、LG电子、摩托罗拉、RadioShack、三星电子、夏普美国实验室、TCL集团和德州仪器（TI）。

HomePlug 支持术能实现在电力线、电话线、以及同轴电缆上数据传输。目前已将该类技术移植到同轴电缆，采用OFDM 正交频分多路复用技术，工作频率为2-28MHz,PHY 速率可达72Mbps。由于HomePlug 技术是基于电力线传输基础上发展的，考虑到电力线应用的恶劣环境，其协议中关于纠错方面考虑较多，在一定程度影响了其传输时有效数据载荷的效率。

二、HomePlug 1.0

HomePlug 1.0是第一个HomePlug 的标准。 在2001 年得到批准，理论数据率最高达14 Mbps。2004 年推出了HomePlug 1.0 Turbo 版，最大理论数据率提高到85 Mbps。但由于HomePlug 1.0标准的PLC很容易受到其它电器干扰，特别是在用电高峰易出现信号波动等等。与RJ45双绞线相比，家用电力线上一般会接入很多电器设备，这些设备插入或断开、开机或关闭电源，都可能导致电力线的电流和电压不断地变化，造成上网速度的减慢，如有时打开电视后你会发现上网速度从2M一下跌到64K甚至更低，就如墙壁对无线信号的影响一样。

三、HomePlug AV

HomePlug AV是目前正在研制的一种新技术,它是一种利用电力线传送高速数据的电力线网络系统；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。

根据HomePlug AV标准，实际应用中，数据每秒的传输速度可过70-100MB。HomePlug AV标准还对QoS技术进行了规定，以便它能确保128位的AES编码的视频和音频能正常传输。而且其安全性远超过HomePlug 1.0所规定的56位的DES编码标准。HomePlug AV支持术能实现在同轴电缆、电话线、以及电力线上数据传输。

HomePlug AV采用的基本技术特征是：HomePlug AV的物理层采用的是具有高级前向纠错、通道预估和自适应能力的OFDMOFDM调制方式，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前向兼容HomePlug 1.0。HomePlug AV协议栈支持多种上层协议，如802.3、IP 和UPNP。

此外，更关键的是HomePlug AV含有先进的噪声处理技术，能够消除噪声。在实际测试中，即使电线陈旧，也没发现HomePlug AV的性能下降。而且HomePlug AV的算法在双绞线电话接线和同轴电缆上的表现同样出色。在同轴电缆上采用HomePlug AV技术[FS:Page]可以获得与MoCA技术大致相同的性能。在测试中，HomePlug联盟发现，HomePlug AV在80%的电线插座中净数据率至少为50-55Mbps。当利用同轴电缆进行测试时，HomePlug AV的数据率约为110Mbps。因为当初设计HomePlug AV的时候就是要保证它能在恶劣环境中正常运行，在同轴电缆上运行时性能更好。

四、HomePlug BPL

BPL的北美标准化工作：HomePlug联盟于2001年推出了速率为14 Mbit/s的1.0版本技术规范，随后在此基础上加以改进，推出了HomePlug 1.0 Turbo规范，只涉及家庭内部联网。2005年推出速率为200 Mbit/s的AV版技术规范，主要用于家庭内部大量音视频数据的联网。计划2008年底前推出的HomePlug BPL技术规范涵盖了宽带接入和家庭联网，但多次延迟，至今尚未出台。

BPL的欧洲标准化工作：欧洲电工标准化委员CENELEC会侧重于电力通信的电磁兼容问题。欧洲电信标准组织ETSI制订的技术标准范围较宽，包括家庭联网、宽带接入、两者之间的相互共存、功率谱密度的可编程、电磁兼容等。欧盟设立了开放电力线通信研究联盟OPERA（Open PLC European Reserch Alliance），2005年底完成了大部分接入标准的制订。以西班牙DS2公司的技术为基础，经过两年努力，2006年正式批准全球第一个开放式接入技术规范。

BPL的国际标准化工作：国际电信联盟ITU正在制定采用家庭同轴电缆、电话线和电力线等三种有线介质联网的统一标准G.hn。2008年12月ITU批准了一个关键的标准部分ITU-T G.9960，定义了物理层（PHY），物理层传输速率能达到Gbit/s，在电力线上的速率能达到400 Mbit/s。与此相关的介质访问控制层（MAC）规范将在2009年9月以固件的形式定义完成。

2005年7月，电气和电子工程师学会IEEE成立P1901工作组，致力于统一电力线宽带通信的技术标准。内容涵盖电力线宽带通信的室内联网和室外宽带接入，以及两者的互操作性三部分。2008年12月IEEE P1901通过了电力线宽带通信的物理层（PHY）和介质访问控制层（MAC）的技术标准提案。提案包括三个可选项，基于HomePlug电力线联盟的HomePlug AV技术、基于松下公司的HDPLC技术和ITU-T G.hn的物理层规范。该提案还需要在2009年2月的小组会议上投票，如果一切顺利，到2009年11月将会完成最初草案。

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