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舊 2006-07-15, 10:37 PM   #1
逍遙秋水任風愁
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Exclamation 討論 - [轉載]PLC電力線網路技術介紹

過去,一直有許多因素使電力線(power line)技術無法普及。其中最讓人猜疑的是:在110V或220V的電源線上,真的能傳輸IP封包嗎?不會有電磁干擾(EMI)的問題嗎?愈來愈多的數位電子裝置是為家庭或客廳設計的,因為消費者喜歡將影音檔案從電腦複製到家庭娛樂系統中。這就加速了電腦與電視的整合,以及對電力線通訊(Power Line Communication;PLC)的需求。

目前PLC技術領先全球的有兩大陣營:一是HomePlug電力線聯盟(powerline alliance)、另一是環球電力線協會(Universal Powerline Association;UPA)。此外,還有IEEE-P1901標準(Broadband Over Power Line),但上述兩個陣營都有加入IEEE-P1901小組,所以目前還很難看出哪一個陣營會在市場上佔據優勢。

目前PLC實體層傳輸速率最快可達200Mbps,而應用層大約是130 Mbps。ePlug AV標準或DS2公司專屬的(proprietary)PLC技術都可以達到這樣的效能。DS2的PLC晶片是採用具有1536個載波的OFDM調變技術,以及分時雙工(TDD)或分頻雙工(FDD)的頻道擷取方法。DS2晶片可以在1~34MHz之間工作,提供較寬鬆的動態工作範圍(90dB),具有分頻和分時的中繼(repeating)能力。由於這些特性,可以使用DS2晶片來實現服務品質(quality of service;QoS)和服務類別(class of service;CoS)的功能。

簡言之,QoS就是保證能優先提供較大的頻寬給影音資訊傳輸使用。而CoS就是指IEEE 802.1P標準,它可以讓用戶在ISO的第二層(Layer 2)上,根據需要對不同的通訊協定(protocol)設定個別的傳輸優先順序。QoS或CoS對多媒體傳輸是非常重要的,尤其是在頻寬非常有限的通訊網路中。

就整體PLC應用技術而言,主要包含如下:

■PLC/xDSL閘道器
它對外要能夠連接纜線數據機(cable modem)、ADSL、FTTx、WiMAX,對內要連上家庭的電力線。所以設計比較複雜,單價也比較高。和一般的網路閘道器一樣,網路處理器和通訊軟體是關鍵技術。如果無法掌握到這兩個關鍵技術,那就只能從事全段代工(turn key)製造了。

■PLC數據機(VoIP+data)
這種數據機類似整合型擷取裝置(Intergrated Access Device;IAD),可以讓用戶傳收資料和電話,而且都是透過網際網路,所以通訊費用比較低廉。電腦和一般的室內電話都可以與它連接。當然,VoIP技術是其關鍵技術。和一般的VoIP閘道器之最大差別在於:它可以使用電力線經PLC/xDSL閘道器以電話線對外通訊,也可以完全使用電力線對外通訊(如果輸配電網路有支援廣域通訊的話)。

■數位媒體接收器(digital media receiver)
這就是一台數位式機頂盒(DSTB)。可以將視訊轉換成電視或電腦、LCD螢幕可用的訊號。

■PLC 802.11x無線橋接器
它的功能和無線區域網路橋接器(WLAN access point)一樣。

■PLC電話
具有兩種通訊埠,一種是電話線、另一種是電力線(就是電源線)。電話埠可以和PLC數據機連接;電力埠可以直接與電源插座連接。

■家庭音響和劇院系統
將PLC模組嵌入至MP3播放機、家庭劇院系統等設備中,就可以將電腦、電視、音響、電話,甚至其它家電連接在一起。這正符合數位家庭的概念。

■PLC-PCI介面卡
供給具有PCI匯流排的電腦使用。它的一端是PCI介面,另一端是PLC介面。

■PLC網路配接器(adapter)
依照功能,大概可以區分為中繼器(repeater)、或具有TCP/IP軟體的路由器(router)。相較之下,前者不需要複雜的軟體,是屬於ISO第二層的架構,用於延伸PLC網路的距離,因此是屬於頭端(head end)設備。而後者又可區分為:戶內擷取(in-home access)與對等(peer-to-peer)裝置。戶內擷取裝置就是類似ADSL數據機的用戶端設備(CPE),負責對外通訊,所以它是主控裝置(master),而和它連接的就是從屬(slave)裝置;而對等裝置是指在戶內互相通訊的裝置,譬如:兩台室內電腦透過PLC網路互相傳輸資料。

PLC的網路架構。它可以區分成三大部份,由下而上分別是:實體層、資料鏈結(data link)層、網路層。實體層包含OFDM實體層、乙太實體層和乙太MAC層。其主要工作是通道的估算、傳收資料、錯誤修正。

資料鏈結層包含基本的MAC層、QoS的MAC層、邏輯鏈結控制(LLC)。基本的MAC層之任務是執行基本的通道資源分配和匯流仲裁。QoS的MAC層之任務是請求和分配資源、傳輸優先等級的管理。邏輯鏈結控制之任務是組裝和拆解封包、邏輯鏈結的確認。網路層的功能是建立或發現隨意型的(ad hoc)PLC網路、轉送資料(data forwarding)。

在技術上,PLC具有下列幾項優點:它在較低頻段(1~34MHz)工作,所以不會受微波爐、手機射頻訊號的干擾;在一般情況下,它適合在惡劣的電力線環境中傳輸訊號。譬如:具有多路徑衰減(multipath fade)效應、阻抗不斷變化、阻抗不匹配的電力線環境;它使用既有的家用輸配電網路系統傳輸訊號即可。不同大樓和樓層之間,可以利用電感感應的方法將訊號耦合過去,如(圖七),所以訊號傳輸不會受到空間的限制。

但是,PLC也不是完全無懈可擊,目前它至少還有以下幾項缺點尚待克服:如果舊有的輸配電網路系統的用電效率不彰的話,則必須更換電力基礎設備,其成本將非常高昂。這包含電力公司的變壓器、高壓輸配線,以及用戶室內的配電盤、配電線路;如果採用OFDM調變技術,則訊號容易產生抖動(jitter)和頻率偏移;由於PLC實體層最多只能支援200Mbps的速率,所以廣播或一對多播放的通道總數仍然受到極大的限制。例如:使用PLC網路播放MPEG-2影片時,在同一條PLC網路主幹(backbone)上,最多只能容納10位用戶同時觀看。因為連同應用層,一個MPEG-2視訊IP鏈結總共需要20Mbps的頻寬。所以,經由PLC網路對眾多用戶同時廣播時,使用MPEG-4或H.264視訊是比較實用些,因為這種視訊的每個IP鏈結大概只需要1Mbps的頻寬。

其實,由於無線區域網路無法穿透大樓的上下各樓層,所以PLC才有存在的價值。但是,PLC仍然得面對802.11g、802.11n、802.16(WiMax)的威脅。尤其許多大廠紛紛投入WiMax陣營,對PLC而言,這勢必會造成資源排擠的作用。
雖然PLC產品目前僅佔全球家庭網路市場約5%而已,但是國外分析家樂觀預估到2008年,它的總產值將成長到1000萬美元。這似乎仍然偏低,但當人們習慣於使用乙太和WLAN網路時,PLC將成為另一種大家想要使用的替代技術。
逍遙秋水任風愁 目前離線  
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舊 2006-07-17, 11:17 AM   #2 (permalink)
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一次要買二組才能用,比一個普通的hub還貴很多
也沒有比普通的ap加無線網卡便宜
不過有夢最美
didi 目前離線  
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舊 2006-07-18, 04:24 PM   #3 (permalink)
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應該等台灣電力公司民營化,應該就會有相關的產品在台灣出現!
至於變壓器的問題,應該可以利用光纖轉換器進入你家~
那你就不用更換現有的網路設備~
而輸電線路的規劃應用會出現在目前的二次變電所完成,所以敬請期待!
只是200MB的速度來當骨幹還是太小,未來如果可以上看10GB的空間,應該可以普及化了!
kenzen 目前離線  
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