电力线通信(Power Line Communication, PLC)作为智能电网的关键技术,相对于其它最后一跳的接入技术,有着天然的优势。电力线网络铺设范围广、成本低廉,借助现有的电力网络进行通信,无需重新布线。但是电力线信道条件十分恶劣,曾被认为是载波通信的禁区。随着通信技术的发展,正交频分复用、多载波码分多址、自动中继等技术被引入到PLC领域,PLC的可靠性和有效性都得到了很大程度的提高。本文借鉴PLC领域现有标准电力线智能抄表(Power Line Intelligent Metering Evolution, PRIME)协议和家用影音插电(Home Plug AV, HPAV)协议,提出新的媒体接入控制(Media Access Control, MAC)协议,力求进一步提高宽带PLC的可靠性和有效传输速率。本文基于节点对信道条件的认知能力,提出了一种适用于室内电力线通信场景的分布式资源分配算法,算法可划分为载波资源分配和功率加载两个步骤。载波资源分配过程需遵循新定义的MAC帧结构,节点在同步期以载波监听多路访问/碰撞避免(Collision Sense Multiple Access with Collision Avoidance, CSMA/CA)的方式占用空闲子载波,并以请求发送(Request To Send, RTS)/允许发送(Clear To Send, CTS)消息的方式完成握手过程,同时避兔了隐藏终端的问题；功率加载算法以数据结构中的堆排序为基础,以较低的时间复杂度获得了最佳的功率加载结果。仿真结果表明,算法的性能在同等条件下优于Home Plug AV协议和认知电力线通信(Cognitive Power Line Communication, CPLC)协议中的相关算法。基于第三版网络模拟器(Network Simulator version3, NS-3)开发环境,本文搭建了PLC系统级仿真平台。PLC仿真平台核心模块包括PLC协议各层实体、网络设备实体、信道模型等,PLC协议网络层及以上部分使用了NS-3的自带模块,数据链路层及以下部分用C++语言自主开发,重点实现MAC层协议实体的功能。本文在PLC仿真平台中实现了新的跨频带多频率通信MAC协议,该协议将时域周期性地划分为同步期和数据期。在同步期,完成时间同步和频率同步,解决多频率通信中最重要的频率协商问题,利用前导码的高鲁棒性完成频率认知过程和选频过程,再配合设计好的控制信息交互过程,通信双方完成对选频结果的确认；数据期分为多个数据时隙,可分配给不同的节点使用,由通信主站统一进行调度,可采用多种调度算法。其中,仿真平台为频率选择策略、多用户调度策略等重点研究问题预留了接口。提出的协议根据是否考虑中继,又可分为有中继和无中继两个版本,自动中继方式的引入给协议的制定带来了更高的复杂度,两个版本在细节上有较大不同。PLC仿真平台具有高兼容性、高可扩展性、高易用性,而且成功实现了可视化运行功能。PLC多频率通信MAC协议借助该平台,进行了不同选频策略、有无中继等条件下的网络性能对比,顺利完成了相关仿真验证任务。