爱华网先为长文恐惧者提供结论：1.电力猫是WI-FI穿墙利器；2.可以穿电子式电表实现隔户覆盖；3.不能穿电力变压器；4.信号能沿电力线传百十米；5.应有线路干扰自动诊断功能；6.不要与洗衣机吸尘器电冰箱等间断启动型电器共用插排。
穿墙还需“电力猫”
路由器已成为家庭上网的必备品，给手机、平板电脑、电视盒等设备提供双向的WI-FI信号，缺了它真不行，但有了它也未必一定行，问题就出在路由器的穿墙能力上。
路由器所使用的WI-FI，是一种典型的短距高速无线通信技术，同类的还有蓝牙技术，应用有蓝牙耳机，红外线通信技术，应用有电视遥控器，WI-FI与它们相比通信距离算长的，但也不过几十米，而且这还是在空旷环境下的能力。
室里有墙体隔离，信号穿墙必然会造成能量的大幅度衰减，隔墙后手机等移动无线设备上不了网是很正常的情况，这也成为了家庭上网用户的最大困扰。
为了将穿墙问题搞透彻，除了对多款路由器进行测试外，我专门查询了科技文献，在中国知网和维普资讯上搜索“路由器+穿墙”，发现了13篇中文文献，但均无数据支撑，基本都是不靠谱的说法和软广告。在国外的IEEE、FCC、ARRL等权威机构和组织的网站查询，发现了大量资料，我吃惊地发现，美国早在10多年前就大力研究发展电力猫，并制定了相关的技术标准。
跟随着美国的节奏，中国约10年前也搞了相关研究并抓了试点，国家电网公司《低压电力线高速数据通信技术标准》的研究8年前就完成了，但因电磁兼容性等原因未能作为标准颁布。通过中美情况的对比、中外文献的研究、多款路由器的试用，现分6个层面对此专题的研究做一个总结。
1、无线穿墙方法分析
电磁波有五种基本的传播机制，分别是直射、反射、绕射、散射、透射，所谓的穿墙指的就是透射。透射后信号能量衰减是显而易见的，不同材质墙体的衰减程度会非常不同，房间的格局和路由器的位置也都会对信号有影响，因此很难预估效果。同一款路由器在张三家穿了三堵墙后信号还行，在李四家穿一堵墙后就没信号了，这种情况很正常。
路由器的WI-FI信号作用距离很短，不存在手机信号的远近场效应。路由器使用的是2.4GHz和5GHz两种频率，前者是主流，穿墙能力主要取决于信号功率，但路由器的发射功率是有《电磁辐射标准》等规范限定的，并不能随意加大。
很多网友没有意识到，WI-FI通信是双向的，即使违规加大路由器的发射功率，信号穿透多堵墙到达了手机，但手机的微弱信号穿不回去也是白搭。有的厂家声称采用了高增益天线，实际上这种短距微波天线的性能很一般，某个厂家宣称使用的好天线，别的厂家当然也能采购到，并不存在独特的优势。
使用多根天线的分集技术提高穿墙能力，这种说法很常见，甚至成为了某些路由器厂家宣传的卖点。我曾向厂家和专业人士要过具体的对比性测试报告，但没有得到过一份。路由器对微弱信号进行降速处理，从而得到更高的信噪比，可变相地提高穿墙能力，这是WI-FI所遵循的802.11协议中所明确规定的，理论成立而且技术可行，有的国内路由器厂家在这方面进行了研究并做了相关设计，但这种效能的提升并不很显著。
路由器穿墙效果不理想的根源在于WI-FI的技术体制，WI-FI并不是为穿墙而生的，解决穿墙问题最可靠的办法就是布网线，如果不愿意在墙壁上打孔抠槽，电力猫就是替代性的最佳选择。
2、PLC与电力猫
电力线通信（PLC）是个很宏大的概念，初期只是承载一些电力控制信号，例如自动抄表和数据上传等。随着各国智能电网的发展，电力线通信的内容越来越丰富，例如对智能家电的远程控制就是一种应用。将来可能会出现这样的场景，你注册了一个冰箱服务，冰箱服务中心就通过电力线给你家冰箱发信号，实现最优化的冷藏冷冻控制。还有微波炉的远种遥控烹饪，洗衣机的智能洗衣等等，也都可以依托智能电网进行管理。
电力网是个连通性非常好的铜线网络，依托电力网进行通信是一个在全球范围内研究了80多年的老课题，它包括高压线路、中压线路、低压线路等三种不同线路上的载波通信。其中低压线路指的是220V和380V的电力线路，其英文简写是LPLC，主要用于楼宇自动化、保安监控、办公自动化、远程抄表等。
但是，由于电力线信道的时变性、频率选择性、线路的反射效应和多峰抵消等等，严重影响着LPLC的可靠性，所采用的频段越高、传输距离越远，信号的衰减就越大。
电力猫指的是“宽带电力线通信调制解调器”，英文简写是BPL，其功能是把上网信号通过母机处理后送到电力线上，利用电力线互通的特性，将上网信号传到各个房间，再用子机将信号提取出来，并制作成新的WI-FI热点，从而实现上网信号的穿墙覆盖。
说到电力猫，一般网友的印象就是电力线干扰大信号不好，这其中有对PLC与电力猫两个不同概念的混淆。前面分析过，PLC是个宏大的概念，由于超远距离的传输，其干扰的累加会比较严重，这也是电力线载波通信最令人头痛的地方。但是，电力猫只是PLC这个大概念下的低压线路分支，属于LPLC的一种小空间应用，即使400平米的别墅也就20米见方，电力线远距离传输导致的种种干扰和衰减在房屋范围内并不严重，在室内环境使用没必要担心远距PLC的干扰问题。
3、电磁兼容性分析
电磁兼容性是个术语，指的是电子设备与其它电子设备在电磁环境方面互不影响共同工作的性能，它有两个方面的要求，一是不能对相邻设备有大的干扰，二是要对相邻设备的干扰有抵抗力。
家用电力猫所受到的干扰，主要来自其它家用电器，特别是同一个插排上的多个大功率电器，电器开关等会导致供电电流的波动，而电力猫的信号就加载在供电电流上，电流本身的波动肯定会影响到对信号的提取。
国外专业机构对电力猫的干扰问题很多研究，重点研究的不是电力线路对电力猫信号的干扰，而是电力猫信号对外界的电磁环境污染。电力猫信号的载波频率范围通常是2～30MHz，这正好是短波通信的频段，而电力线又没有屏蔽层，墙壁中几米到几十米长的电力线还与短波波长匹配，这简直成为了良好的短波天线，电力猫会把2～30MHz的短波信号向空中辐射，并对这个频段的无线电接收设备造成直接干扰。
最讨厌这种干扰的是业余无线电爱好者，他们肯定不会用电力猫，但如果邻居家用了电力猫，也会对他在家里架设的短波电台造成全频段的干扰。当然，如果你不玩短波电台，家里也没有对此频段敏感的电子设备，那电力猫的短波辐射就对你没有影响。也根本不必担心这种辐射影响人体健康，其功率远远低于全世界最严格的辐射限值标准。
4、电力猫的技术标准
家庭插电联盟（HomePlug PowerlineAlliance, Inc.）于2000年成立，在全球拥有75个成员，包括思科、通用电子、英特尔、LG电子、三星电子、德州仪器等，是引领全球互联电力线通信规范的开放性标准组织，并颁布了一系列PLC技术规范，形成了一整套完整的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。
IEEE的权威地位不必赘述，该组织在HomePlugAV的基础上正式发布了P1901标准，规范了未来电力线通信的标准，增强了各个厂家之间的兼容性和产品的演进性。例如，遵循这个标准的电力猫，可以通过同样遵循此标准的电力桥实现大跨距的通信。
Intellon是HomoPlug芯片的主要提供商，其HomePlugAV标准芯片的用户超过4千万，全球PLC份额超过60%，前几年被WIFI芯片大厂Atheros收购了，而Atheros在2011年又被高通收购，现在的芯片是QualcommAtheros，中文叫高通创锐讯。
5、穿表与穿变压器
电力猫信号不能穿表，这是一个非常普遍的说法，经研究后发现这个说法并不确切。应该说电力猫不能穿老式机械式电表，原因是这种电表的感性很强，频率极低的50Hz工频电流通过没问题，而对调制在电力线上的高频信号的阻抗会很大，因此电力猫信号不能穿老式机械电表，信号只能在一户内的电力线路里存在。这也未必一定是坏事，起码邻居之间的电力猫信号不会相互干扰。
新式的数字式电表的原理与老式电表不同，相当于在线路上串联了一个微小电阻，然后用高精度运放和AD采样来进行精确计量，因此对电力猫信号的阻隔非常小，信号穿表毫无压力。
电力猫信号可以在同相电中传输，但不能穿变压器，因为变压器好像一个大电感，会把电力猫信号阻隔掉。众所周知，同一个变压器所供电的家庭有不少，按照上述理解，电力猫信号会穿过电表传播到邻居家的电力线上去，如果邻居也使用电力猫，那岂不会相互干扰？
相互干扰有两重含义，其一是直接沟通通信，比如张三家的子机直接与李四家的母机连上了，这种情况可通过厂家的不同ID设置或者用户自己配对来避免；其二是相互的噪音干扰，深圳海亿康的答复是他们给用户提供了专门的滤波插座来进行规避，但实际应用中，因为不同家庭之间距离较远，彼此的电力猫形成的噪音影响非常小，专门的滤波插座也可不用。
厂家称他们在深圳的绿景蓝湾小区做过推广试用，覆盖1000户左右，各家之前不存在相互干扰问题，对此我没有核实，有兴趣的网友可去了解。不过，如果您个人购买电力猫，则完全不必考虑这些，电力猫毕竟还是小众产品，你所在的单元楼里估计只有你一家在用。
6、电力猫的最大问题
电力猫在欧美西方发达国家使用比较普遍，而研发生产电力猫的厂家其实基本都是大陆和台湾的企业，为什么墙内开花墙外香？国内的电力猫为啥没推广起来呢？随着对电力猫问题研究的深入，这个问题也就浮现出来。
我与厂商和使用过电力猫的用户进行了沟通，发现普遍反映电力猫性能不稳定，信号时断时续时快时慢，出现这些问题时用户束手无策，令人非常无奈和难受。
为啥国外使用情况好国内使用情况差？究其原因，不稳定的根源应该出自国内的家庭电源插座，与欧美国家不同，国内家庭住宅装修时普遍不重视源插座的电气性能规划，线路乱接乱搭，经常会引入各种干扰噪音，最典型就是喜欢使用插排来扩展插头数量，电器插头密集地在插排上进行使用。
中学课本中的电路原理都是理想情况的，一根线路上的各处电位是一样的，但实际中的干扰影响却非常不同，特别是密集排列的电器之间的干扰会更大。例如电暖气等大功率电器在开关时，电灯会忽闪一下，这就是电力线上的干扰。为什么电视机等却看不出影响能？这是因为大多数电器都会有个电源变压器，将220V的电转换为低压直流电来给后端的电路供电，而电源变压器会将电源波动给隔离掉。
电力猫信号是加载到电力线上的220V电流上的，电力线载波通信所做的工作，就是要在强度很高的电源信号上去捕获寄生在上面的非常弱的通信信号，对电源信号来说非常小的波动，对通信信号的影响都会非常大，这就是用户感受到电力猫信号不稳定的原因所在。
如果是长时间稳定供电的设备倒不要紧，最有影响的是间断用电的设备，例如电冰箱、吸尘器、洗衣机等，这些电器的电机频繁启动和关机，会令电力猫的信号时快时慢甚至断断续续。
用户应该注意的是，要将电力猫插到相对独立的插座中，不要与其它电器共用一个插排，特别是不能与间断启动的电器共用一个插排。有的高级插排还有稳压滤波功能，这对电器来说是好事，但却是电力猫的毒药，若无针对电力猫的专门设计，那就很可能把寄生在电源上的上网信号给滤掉。总之一句话，电力猫要插在墙壁的插座上，不要使用插排。
7、轻巢电力猫
自从我在微博上表示要研究电力猫后，深圳海亿康科技有限公司给我送了一对电力猫，我业余做研究没有专项经费，自然不可能把市面上所有的电力猫都自费买来测试，因此只能针对这款轻巢电力猫进行研究，并试图通过解剖这一只麻雀，探索电力猫的一般性使用问题。
轻巢电力猫遵循的是HomePlug AV/IEEEP1901标准，属于国际主流产品，其占用带宽和传输速率有两个档次，2-30MHz带宽的WI-FI速率为200Mbps，2-65MHz带宽的WI-FI速率为500Mbps，我试用的轻巢电力猫速率是500Mbps的。
提高速率的代价就是占用更大的带宽，而IEEE1901标准中带宽应在100MHz以下，65MHz已经快接近规范的上限了，属新型主流产品。据查询发现，1000Mbps的电力猫芯片还未成熟，上市可能要等到明年。
其实，200Mbps的速率对于家庭上网来说足够了，入口窄出口宽没有意义，好比是入户的自来水是4分管，你在浴室里安装个胳膊粗的水龙头，那也不会增加水流量。虽然如此，我还是要推荐选择500Mbps，这对于内部大文件传输是有利的，例如你从书房给卧室传部电影，500Mbps的优势就体现出来了。
家庭路由器已经进入到智能时代，配置一定要傻瓜化，一股脑列出几十项参数要用户选择，这是令人摸不到头脑的愚蠢设计。在软件的贴心引导下，用户输入上网帐号和密码，再设好自家的WI-FI名称和密码就OK了，这才是正确的设计思路。对于复杂的专业配置，玩家可以通过高级设置去自行捣鼓。手机APP是必须的，用手机监视使用WI-FI的设备情况，选择分配速率，踢人和拉黑......对设备的所有管理都应该可以依托手机轻松完成。
以上两点是我对当前家里路由器的普遍要求，经试用发现轻巢电力猫在这两方面是与时俱进的，配置非常简单，同时通过APP可以实现一键式的傻瓜化网络配置，当母猫连接上外网后，自动检查上网模式，如果是DHCP则完全免配置，如果是需要输入账号密码的PPPOE方式的话，则用户也只需要配置自己的账号密码，就可以上网了,子猫不需要做任何的配置,最大限度地降低了小白用户们的使用难度。
我觉得这款产品最大的亮点，就是线路自动诊断功能，厂家针对线路干扰情况，收集量化了大量的工程数据，总结出了一套完整的噪音和信噪比对设备性能影响的模型，在设备软件里嵌入了智能诊断的功能，并通过APP傻瓜化地呈现给用户。
当电力猫之间出现噪音和大的衰减时，APP的界面会即时上报链路通信质量，用户可以在智能网络诊断界面进行链路诊断，并根据诊断后系统给出的建议，快速简单地了解问题，同时找到指引，从而获得良好的使用体验。
经过测试，发现插在不同插座上，效果非常地不同，若没插也会有提示，的确具有很强的指引作用。
说个插曲，同事们都知道我家路由器多，有位同事家里的普通路由器穿墙不力，经我介绍后决定使用电力猫，但又不敢贸然下手，我就把赠送的这款电力猫借给她试用，可写文章时发觉需要补充测试，既不要意思要回，又不好意思再向厂家伸手，于是自己淘宝了一对，才发现要300多块，比通常百元的普通路由器要贵。
电力猫为什么要比普通路由器贵？原因在于不同的技术体制，普通路由器就一个主机，而电力猫的最简配置是一个母机加一个子机，硬件成本就已经翻倍了。电力猫本身就具有普通无线路由器的Wi-Fi接入功能，而且还增加了普通路由器所不具备的电力线载波通信功能，成本自然要高出许多。
8、选购与使用建议
如果不存在穿墙后信号变弱甚至不可用的问题，那没必要专门购买电力猫。例如我本人所住的校园老式公寓楼，一共就三间屋，路由器放在当中的房间里，家里各处的信号都刚刚的，连楼下都有信号，回家时距离楼门很远的地方手机就自动连上家里的路由器了，这就不必专门购买电力猫。
如果家里的承重墙多，或是自建的多层小楼等情况，当普通路由器的穿墙不给力时，那就不必再试其它款的路由器了，即使别款路由器的无线性能有改善，那效果也不会有厂家宣传的那样显著，这是WI-FI技术体制本身所决定的。想彻底解决问题就要布网线，如果不愿意在墙上打孔抠槽，电力猫就是最佳的替代性选择。
测试发现，老旧房子的使用效果不如新建楼房，我理解是新房子的电力线布局更加合理，线路也更加稳定。
利用电力猫可在同相电传输上百米的特性，可以有许多独特的用法，例如大学宿舍楼里一排十几个房间，普通路由器穿墙肯定是不行的。在入网的那个房间把母机插到电源插座上，参与集资的其它同学房间就可以通过子机把WI-FI信号取出来，这会非常方便。
城市住宅区的一个变压器通常能为30-50户供电，电力猫可以在这些同相电的电力线中穿户，IEEEP1901规范中上千米的通信距离只是理论值，实际中应该达不到，但我琢磨着在电力线路良好的情况下，通百十米应该问题不大。如果您的宽带资源有富裕，可以把子机插在邻居朋友家的插座里，给他家开一个WI-FI热点，可以收取点费用，如果多开几家，可能就把您的上网费用摊没了。
电力猫应遵循三类标准，选购时应加以关注。第一类是电力线通信部分，应符合HomePlug AV/IEEE P1901标准，或UPADHS（DigitalHome Standard）/G.hn标准，符合国际主流标准的产品才能保证后续的兼容性和扩展性；第二类是WI-FI部分，应符合802.11相关标准；第三类是制造标准，据查发现国内CCC认证尚无PLC相关设备的分类，有的厂家获得了打入欧美市场所必须的CE和FCC认证，有这种认证当然比没有的要好。
电力猫的最大问题说是信号不稳定，其根源在于电力线路上电流的波动，而这种波动是难以完全避免的，因此产品应有专项手段，例如针对电流波动的自动诊断功能。当信号不好时，使用自动诊断功能可以隔离问题，区分到底是通信公司入户的宽带信号问题，还是自家电力线路干扰问题，从而可以进行针对性处理，不至于束手无策。
电力猫的应用场景非常丰富，但用户面临的情况是多种多样，一般情况应该没问题，但也不能打保票说一定行，因此有一个给电力猫厂家的建议：选择电力猫的用户多是为了隔离房间信号覆盖的，要允许用户购买后试用，若效果不好的话，在规定的时间内可以退货，从而打消用户的顾虑。厂家也应该有信心，无论理论还是技术上，电力猫都是替代网线的最优选择。
【后记】
感谢众多网友在“电力猫”问题上的指教，特别是@BA4RF网友提醒了我电力猫对外辐射的电磁兼容性的问题，经查果然在美国很有争议。
感谢深圳海亿康科技有限公司，电力猫试用品本身并不很值钱，但在我的质询下，该公司陆续给我提供了很多份内部技术资料，包括属于商业机密的测试数据，这种信任很令我感动，我当然会恪守保密承诺。
写完后再次查询了国内的公开科技文献和资料，感觉到在电力猫方面，这篇文章的内容可能是最全面的。但限于本人水平，有些说法可能不妥甚至错误，请内行网友公开批评指正，我会正面回应，谢谢大家。
参考文献：
1. IEEE Standard for Broadband over Power LineNetworks: Medium Access Control and Physical LayerSpecifications
2. HomePlug AV SpecificationVersion 1.1 May 21,2007
3. Why Amateur Radio is Concernedabout Its Deployment, ARRL组织网站
4. City of Manassas to End BPLService, ARRL组织网站
5. IEEE EMC Society StandardsDevelopment Committee Withdraws as Cosponsor of IEEE BPL MECStandard, ARRL组织网站
6. Contribution to IEEE BPL StudyGroup White Paper Compatibility with Radio Services,IEEE组织网站
7. IEEE1901标准的及时批准对智能电网的意义，IEEE组织网站
8.BPL Measurements in theNetherlands (Vereniging voor Experimenteel Radio Onderzoek inNederland), ARRL组织网站
9. 宽带电力线通信的电磁兼容探讨，《无线通信技术》
10.电力线宽带通信的关键技术及发展前景，《华东电力》
11.智能配电网通信组网技术研究及应用，《中国电力》
12. HomePlug AV电力线调制解调器设计与实现，《电子产品世界》
13.“I-HOUSE”无线智能家居DEMO方案，深圳海亿康科技有限公司
14.电力线WIFI接入（WOP）技术解决方案，深圳海亿康科技有限公司
15.轻巢WI-FI路由器使用说明书，深圳海亿康科技有限公司
注：此项业余研究得到了少许资助，所以网友不必打赏，选择了博客而非长微博的方式，也就不会有打赏按钮。这是篇严肃实用的科普文，并不是软文，所有内容观点都经过了我的认真调研核查，真实性科学性并以我的诚言背书，请网友们放心！
