電力公司面臨著極具挑戰(zhàn)性的任務，即以固定的供電電量滿足高度可變的需求。高峰期間，電力需求可能是平常的數(shù)倍，資本高度密集的發(fā)電廠很難完全滿足這種電力需求。為消費者提供激勵性的分時電價或對高消費設備的用電時間進行遠程管理是更有效可控的平衡電力供需的方式。要提供分時電價，電力公司必須清楚了解用戶消耗電力的時間情況，也就是說，必須有連接電力公司和用戶電表的通信路徑。

　　為何不使用無線網絡？

　　顯然，無線標準可以用于電力公司電表通信，但有些問題。有人建議使用基于 ZigBee 的 2.4 GHz 技術，但在實踐中，在20-50米的短距離范圍內，它們都無法經濟高效地將信息反饋給電力公司。添加網狀網絡可以擴展 Zigbee 網絡的范圍，然而，在農村和城市郊區(qū)以及干擾較大的建筑結構中，電表之間的距離更大，為 ISM2.4GHz 頻段的無線通信帶來了挑戰(zhàn)。例如，一幢擁擠的多層公寓大樓會有復雜的覆蓋和連接問題，安裝和維護無線網絡的費用高昂。最新的 IEEE 802.15.4g 智能電力公司網絡（SUN）標準旨在利用各種頻段應對這些挑戰(zhàn)，但還未做好大規(guī)模部署準備。無線網絡最大的缺陷是需要使用稀缺而寶貴的頻譜，這可能是非常昂貴而且/或者并非隨時可用。

　　電線通信

　　最顯而易見的通信路徑就是電線通信，為何不在供應電力時捎帶一個信號呢？

　　長期以來，電力公司一直使用電線與發(fā)電設備進行通信并提供子站之間的語音通信，包括在高壓線上添加一個信號。這些信號通常采用振幅調制或頻移鍵控，平均速率為1 kb /s或更低，低數(shù)據(jù)傳輸速率可以實現(xiàn)信號的長距離傳送。這項技術被用來切入切出配電單元、檢查電網的完整性并為遠程發(fā)電和子站提供基本的語音通信。然而電表的數(shù)量要比配電單元多上數(shù)千個，這種方法無法有效擴展用于電力公司電表鏈接。

　　為了實現(xiàn)與電表的通信，需要更高的數(shù)據(jù)速率和一項可以在靈活的半自治通信網絡中支持多用戶的技術。G3-PLC 窄帶正交頻域復用（OFDM）電線通信標準專為此而設計，提供克服特殊電線通信挑戰(zhàn)的能力。該標準借鑒了多項無線技術，例如OFDM通信、Reed‐Solomon等前向糾錯機制、Viterbi 卷積解碼以及時間和頻域交織技術等等。

　　電線本身極具挑戰(zhàn)性，在許多方面比無線信道還要嘈雜。電線上的噪聲是高度非平穩(wěn)的，配備一個Gaussian組件（類似于無線），另配備一個非 Gaussian 脈沖噪聲分量（與無線非常不同），可以是周期性的或非周期性的（圖1）。電線上的干擾可以來自網絡上的其他設備或其他通信網絡，分為窄帶干擾或寬帶干擾。例如，工業(yè)機械、洗衣機、冰箱等使用的感應電動機經常有許多循環(huán)式平穩(wěn)噪聲。廣泛應用于手機和筆記本電腦充電器的開關模式電源也有噪聲。因為電線是物理媒介，它們會受到分支影響; 即使在同一所房子里，網絡中某一個點的阻抗也會和其他地方的阻抗相當不同。接通、關斷設備可以瞬間改變網絡中某一個點的阻抗。通常情況下，電線阻抗的范圍為 0.1 至 200Ω。總而言之，電線信道是復雜和嘈雜的。圖1和圖2例舉了 G3-PLC 調制解調器在時域和時間-頻率域必須承受的電線噪聲。

　　圖1：對工業(yè)建筑中典型電線噪聲的時域捕獲（a）原電線噪聲樣本，（b） G3-PLC調制解調器的 Cenelec‐A頻段電線噪聲

　　圖2：（a）原電線噪聲的時間頻率攝譜儀顯示了電線噪聲的復雜結構。注意各種循環(huán)平穩(wěn)噪聲成分及其光譜內容；（b） G3-PLC 調制解調器所見的 Cenelec‐A頻段內的電線噪聲。注意在62至72kHz的頻率范圍內120/240Hz噪聲分量強50dB。