應用于智能電網(wǎng)的PLC通信標準

無(wú)所不在的高速通信

因為芯片制程技術(shù)進(jìn)步及新調變技術(shù)表現優(yōu)異，PLC通信的速度成功突破瓶頸，2006年，新的HomePlugAV規范使速度達到189M(bps)。自此，PLC通信技術(shù)不再被局限只能用于自動(dòng)控制，而是真正進(jìn)入高速信息通信的殿堂。

目前，HomePlug聯(lián)盟正積極制定下一代新的通信標準HomePlugAV2，預期傳輸速率可達1G(bps)，且支持多重串流的1080p高畫(huà)質(zhì)影音、3D影音等等主流應用，預期在今年第3季問(wèn)世。此外，在智能家庭方面，該組織日前擬定的HomePlugGreenPHY(GP)窄頻標準已獲選為美國家電制造商協(xié)會(huì )(AHAM)智能電網(wǎng)產(chǎn)品的主要通信協(xié)議，使得未來(lái)家庭電網(wǎng)的兼容性又大大提升。

目前PLC業(yè)界有3個(gè)比較大的標準組織，分別是HomePlug、UPA及CEPCA。HomePlug是由HomePlugPowerAlliance業(yè)界標準組織制定，主要成員是由美國PLC制造業(yè)者組成。UPA，全名UniversalPowerlineAssociation，是另一個(gè)寬帶電力線(xiàn)通信標準，由西班牙DS2公司為中心所成立的業(yè)界標準組織。CEPCA消費電子電力線(xiàn)通信聯(lián)盟，Panasonic為主的業(yè)界聯(lián)盟組織，使用WaveletOFDM調變技術(shù)是與前兩者最大的不同之處。上述三個(gè)寬帶電力線(xiàn)規范以市場(chǎng)分布及聯(lián)盟成員來(lái)區別大致可以分成HomePlug(美規)、UPA(歐規)、CEPCA(日規)。

由于當下并沒(méi)有一個(gè)全球通用的業(yè)界標準，國際電信聯(lián)盟（ITU-T）、IEEE便著(zhù)手于此，希望不久將來(lái)寬帶PLC可以像Ethernet或WiFi一樣有一個(gè)通用的標準流通于市面上。

新一代整合界面標準-G.hn

G.hn是由ITU-T制定，并由HomeGrid論壇推動(dòng)的新標準，目的在于統一PLC及其他所有家用的高速通信規格。G.hn能在短時(shí)間內迅速竄起除了可以同時(shí)兼容電力線(xiàn)、同軸電纜與電話(huà)線(xiàn)之外，在使用同軸電纜作為傳輸媒介時(shí)傳輸速率更可達到700M(bps)，其通信速度可用在更廣泛且熱門(mén)的應用之中也是業(yè)界看好其發(fā)展性的重點(diǎn)之一。

電力線(xiàn)通信先天的阻礙

因為電力線(xiàn)本是為了供應用電而不是設計用于通信，所以要在這個(gè)環(huán)境下通信必須克服許多先天的不良因素。例如在變壓器(11.4kv～220kv)到家用電表端間的通信，如同圖2所示，即AMI系統的數據傳送信道，在此環(huán)境中即可能遇到電力線(xiàn)通道在地下，無(wú)法預估長(cháng)度或是分接予其他用戶(hù)的情形，這些都可能導致通信上的困難。

窄頻電力線(xiàn)方面如同先前所述因為較不易受到環(huán)境衰減，所以大多使用在中壓或是AMI的遠距離傳輸，但也因為使用的傳輸頻帶較低(約在1M(Hz)以下)，所以容易受到電器噪聲的影響。相較之下，窄頻電力線(xiàn)受到的干擾，寬帶電力線(xiàn)則是高頻通道衰減較為嚴重。圖4所示即為真實(shí)電力線(xiàn)的噪聲量測結果，可以看出噪聲多集中在低頻帶。圖5顯示是同場(chǎng)域量測的通道響應，從接收功率的分布情形得知高頻部分可能受到的嚴重衰減而并非噪聲干擾。當然，在室內使用之電力線(xiàn)通信也可能因為家中電器使用或是大負載電器而造成信號衰減，這些都是先天即存在且必須克服的不利因素。

結語(yǔ)

電力線(xiàn)通信不論是寬、窄頻近年來(lái)都已成為綠色能源的要角。如同前述，小自家庭電力網(wǎng)絡(luò )，大到都市電力系統，已訂定的通信規范雖然很多，但因為各國的電力系統設計不同，使用的效果也不盡相同，不論是AMI系統或是智能電網(wǎng)都必須選定最合適的規范或是傳輸協(xié)議，甚至是制定出屬于電力系統的專(zhuān)用規范。然而，這些都是必須經(jīng)過(guò)大量實(shí)地測試之后才可以得出定論，在這過(guò)程中也需要政策的大力支持，因為智能電網(wǎng)涉及到的范圍不僅僅是技術(shù)面，先期的推動(dòng)還必須仰賴(lài)政策面，及補助政策以及制造商和企業(yè)的配合。因此，最終的議題還是回歸到”人”身上，需要全民的支持，大家都有共識，才能達到最終結能減碳的終極目標。期許在不久將來(lái)，智能電網(wǎng)、智能家庭就可以成為大家耳熟能詳且最生活化的技術(shù)。