淺談電力線通信G.hn

最近華為路由Q2開始預售，內置PLC（電力線通訊）模塊，小白用戶就是一頭霧水，電力線上網？哇，好神奇。也有些貌似懂技術的用戶有些不屑，電力線，呵呵，不考慮。可以想象，孩子，你都經歷了什麼。

對於所有的通信信道，阻抗、信號衰減和干擾是決定其性能的基本參數。阻抗和信號衰減問題不是本文討論的重點，感興趣可以找度娘求助。咱重點分析一下容易引起用戶吐槽的干擾問題。

電力線的干擾主要是由噪聲引起的。真像差不多是這樣的，一個字亂！

干擾來源於非人為干擾和人為干擾。前者指一些自然現象如雷電在電力線上引起的干擾。後者是由連接在電力線上的用電設備產生的，對數據通信影響更嚴重。通常情況下，電力線上的噪聲主要來自週期性連續干擾和週期性脈衝干擾。既然談到週期性，我們把信噪比圖加上時間維度， 3D圖像應該是這樣的。兩個字，更亂！

為什麼電力線傳輸環境這麼差？無需抱怨，因為電力線本來就不是為傳輸信號而生的。PLC技術發展經歷了各種陣營的爭鬥，目前市面上大部分PLC使用的技術標準叫HomePlug，而華為路由Q2採用的是牛逼哄哄的G.hn標準（華為自研的首款千兆PLC芯片 —— 凌霄5630）。

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HomePlug

G.hn標準支持三種家庭有線介質

HomePlug專為電力線而生

G.hn速率高達1 Gbit/s

HomePlug AV2速率600MHz

嚴格遵循ITU-T G.9960，兼容性強、抗干擾能力強

HomePlug各廠商標準不一，相互干擾嚴重

統一調度，低延遲並且穩定

無統一調度，延遲不可控

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G.hn抗干擾的主要技術手段：

1、G.hn協議物理層傳輸使用LDPC糾錯算法，能更好地對傳輸過程中的噪聲、失真進行有效的糾錯。

2、G.hn的信道估計能快速響應信道突變，通過碼率、能量、糾錯力度等手段保證不同條件下的最佳傳輸。

下圖以碼率為例。大部分家電的噪聲（藍色圖形）與交流電的週期50Hz強相關。G.hn將一個週期切分為4個時間窗，根據每個窗口噪聲的規律，調節碼率，保證最佳傳輸。

3、鄰間干擾處理

一般來說，同相位火線供電的鄰居之間（下圖相同顏色的樓層就是我們常說的3相交流供電的同相位）、以及同電錶箱的用戶之間相互干擾比較明顯。

G.hn的處理手段如下：

• 自適應發射能量控制（干擾小）——辦公室裡太吵的時候，要求大家自覺小聲點兒，小範圍內能聽見就行了。

• 正交前導碼（干擾小-中）——給自己的行李上綁上有特色的綵帶，到機場傳送帶，老遠就能認出自己的行李，不容易拿錯。

• MAC發送週期同步和域間協調NDIM（干擾大）——大家都實在太吵了，沒辦法，互相取證，最後去物業或者居委會統一協調。

• 鄰居域之間互換管理信息、各節點干擾程度的統計信息

• 根據實際組網共同協調最優傳輸策略，最大化利用時間窗

  華為實際測試效果如下：

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4K高清視頻

流量吞吐（TCP）

兩戶鄰居干擾

G.HN技術

6戶共存OK，穩定承載

6戶共存，單戶內網口速率75-95Mbps

下降約15%

HPAV

2戶勉強OK，3戶無法承載

2戶共存，單戶內網口速率30-45Mbps

下降約65%

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OK，通過對G.hn抗干擾能力的分析，你是不是很想盡快來一套華為路由Q2來體驗一下G.hn PLC組網帶來的超高速、超穩定的暢快感覺？