挾最後一哩優勢　PLC趕搭寬頻網路順風車

近期極為當紅的寬頻通訊(Broadband Communication)，是指利用資訊壓縮與數位通訊及網路技術，將網路傳輸效能及資料傳送能力提升之通訊方式；廣義而言，只要傳輸速度超過1Mbit/s，即可稱為寬頻。而近期當紅之寬頻通訊，依架構可區分為用戶端裝置、寬頻接取、IP網路交換/傳輸、光纖網路及控制與相關應用等。由於寬頻網路改變了企業運作方式及一般民眾的生活型態，因此頻寬增加可望帶動全球寬頻用戶持續成長，並刺激寬頻通訊設備市場商機。根據工研院IEK預估，2007年全球寬頻用戶數將成長16.4%，用戶數一舉突破兩億戶，2010年更將成長至四億戶，年平均複合成長率為19%，其中亞太地區更是寬頻最為普及的地區，總戶數占全球比重約45%。  

寬頻技術競逐多元  

而隨著網路服務普及、價格探底，除美國、歐洲與日本等已開發區域仍是最大市場之外；中國大陸、印度、東歐等新興國家，也同樣極具發展潛力。現階段熱門寬頻通訊種類包括光纖網路、電力線通訊(Power Line Communication, PLC)、無線區域網路(WiFi)、全球微波存取互通介面(WiMAX)、3.5G、超寬頻(UWB)等技術。  

電力線通訊急起直追  

在電力線通訊方面，過去由於傳輸速率僅止於10餘Mbit/s左右，價格高昂，因此在市場上較為沈寂。然自2005年始，歐洲環球電力線協會(Universal Powerline Association, UPA)聯盟業者開始量產200Mbit/s的高速電力線通訊晶片，加上美國的HomePlug電力線聯盟(HPA)陣營也在2005年底確定200Mbit/s的HomePlug AV規格，還有不讓歐美專美於前的日系業者也組成消費性電子電力線通訊聯盟(Consumer Electronics Powerline Communication Alliance, CEPCA)，陸續吸引多家晶片大廠投入市場，一時之間，電力線通訊市場異常活絡，並刺激各種多媒體應用發展。  

當時業者樂觀預估，當200Mbit/s產品大量出貨，價格滑落之後，可望在2007年下半年看到電力線通訊的爆發性成長。總體來說，台灣占有八成電力線通訊設備產量，目前電力線通訊市場規模大約是每年出貨五百至六百萬顆晶片，超過八成的終端產品也都是由國內業者所製造。電力線通訊於各國的先期發展如表1。

表1　近期PLC市場發展
國家	業者	用戶數
德國	RWE	3,000
德國	MVV	4,000
蘇格蘭	SSET	1,500
香港	PowerCom	15,000
西班牙	Endesa	20,000
中國大陸	PowerWAN	400,000

光纖網路成長快速  

在寬頻光纖網路方面，根據資策會市場資訊情報中心(MIC)的研究，2005至2006年，全球在FTTx的投資額已超過100億美元，預估2007至2011年，全球光纖接取市場在電信業者積極布局整合服務的帶動下，將呈現快速成長趨勢，未來5年累計投資金額將超過500億美元。  

台灣的光纖網路使用戶數，在中華電信力拱之下，預估至2007年底將達50萬戶，2008年更達到百萬之譜，預期至2010年將超過250萬戶。光纖網路由於具備高速傳輸的優勢，在數位多媒體內容推波助瀾之下，消費市場對其接受度將愈來愈高，將更有利於業者推廣網路語音通訊協定(VoIP)與網路電視(IPTV)等應用服務內容。  

WiFi成績依舊傲人  

根據拓墣產業研究所的預期，2007年全球WiFi市場將維持47%的高度成長至兩億八千萬套，尤其以新標準802.11n的問世，可刺激各項搭載802.11n的產品問世。國內廠商由於擁有成本優勢，並能滿足網通產品週期短的特性需求，在WiFi市場上一直獨占鰲頭，代工比重超過九成。  

不過，如果將WiFi與電力線通訊同樣聚焦於家庭網路應用上，兩者各有優缺點。以WiFi為例，其最大的優勢就是無線，WiFi由於不再受限於網路線纜的羈絆，若再加上充足的電池供應，幾乎可在訊號範圍內實現自由移動的夢想。  

而WiFi面臨到的難題，就是傳輸距離的限制。在理想狀態下，WiFi的傳輸距離不會超過200公尺，但在建築隔間與樓層的限制下，訊號強度與傳輸速率每況愈下也在預期之中。  

至於電力線通訊，由於在網路監控、數位家庭、家庭伺服器等應用上特別適合，既不需要電池供電與行動運算，又不會面臨訊號隨距離而大幅衰減的窘境，再加上影音娛樂需求倚賴電力線通訊就能獲得滿足，因此成為無線網路無法企及的關鍵技術。  

也因為各項寬頻應用服務陸續問世，包括通訊、娛樂、商務或是多樣化、人性化與互動化等特性都逐漸結合無線通訊技術發展，以求能在最終達到無所不在(Ubiquitous)的網路社會。在這樣的氛圍之下，也難怪各分析機構均預期，寬頻網路的市場規模於2015年前仍將持續成長。  

電力線通訊朝向寬頻邁進  

在國內較不為人所知的電力線通訊，或稱寬頻電力線上網(Broadband Over Power Line, BPL)，簡單的說，是利用傳輸電流的電力線作為通訊載體，將各種數據、影像或音訊資料互為傳遞。也因為只要任何有電源插座的地方，電力線通訊就能傳遞訊號，讓用戶得以立即享受高速網路接入的便利，因此，電力線通訊問世初期就被視為可進軍最後一哩(Last Mile)的終極技術，直接將各種資訊傳至用戶家中。  

更進一步的解釋，電力線通訊主要利用1.6M至30MHz頻帶範圍傳輸訊號。在發送時，利用高斯最小移位鍵控調變(GMSK)或正交多頻分工(OFDM)調變技術將用戶資料進行調變，並以交流電做為載波在電力線上進行傳輸，在接收端，則利用變壓器線圈將交流訊號耦合降壓，再經過濾波器將調變訊號從載波濾出，就可得到原通訊訊號。  

既有線路有利PLC發展  

在對電力線通訊的定義有了初步了解以後，接下來則是討論電力線通訊的運作原理與產業現況。  

一般來說，電力線通訊網路可分為兩個領域，一為家庭網路(Home Network)，稱為HomePlug；另一則為最後一哩，或稱為電力線通訊橋接(Bridge)。電力線通訊橋接設備可再區分為局端和數據機，局端負責與內部電力線通訊數據機的通訊，以及與外部網路如光纖網路(Fiber)的連接，並多設立於社區入口。在實際通訊時，來自用戶的資料進入數據機後，通過用戶的配電線路傳輸到局端設備，由局端進行訊號解調，再轉至外部網際網路(圖1)。

圖片來源：台電綜合研究所 圖1　電力與通訊網路系統架構圖

目前的電力線通訊產品多為中壓與低壓，在國內分別為2.4k～69kV與120～600V，高壓使用之設備則較少在市面見到。低壓線路由分壓器、電力線控制箱經電錶至用戶端，相當於固網之最後一哩。通常一座分壓器可連接一百五十至兩百五十個家戶，透過裝設於分壓器之頭端裝置(HE)控制箱將訊號分配至眾多用戶，視需求於街箱或建築內電錶室裝上中繼器(Repeater)再接至用戶裝置，以避免其他干擾。  

透過電力線通訊用戶裝置連結住宅以後，即可由既有之電力線連結各式通訊設備，毋須再舖設線路，而形成網路連通(圖2)。

圖片來源：台電綜合研究所 圖2　電力線通訊系統架構圖

PLC服務歐洲獨俏  

在早期，電力線通訊其實多以窄頻應用為主，例如家庭控制、家庭自動化、自動儀錶讀取、遠端家電監控等，發展超過20年。而這些應用隨著傳輸頻寬的加強，服務內容也更加提升，邁向數位家庭的高度個人化應用。  

在傳輸速率突破200Mbit/s以後，電力線通訊的寬頻應用包括高速網、電腦資源分享、影音資料傳輸分享等。尤其因為數位家庭的音響、家用多媒體閘道器(Multimedia Gateway)等均需要電力線的連結，因此也特別適合電力線通訊服務的加持(圖3)。而部分國家也已開始尋找適用電力線通訊寬頻應用的商務模式。估計目前全球超過四十個國家，已有百餘個由電力公司展開的電力線通訊先期計畫，其中尤以歐洲為最。

資料來源：DS2 圖3　電力線通訊市場應用概念圖

電力線通訊服務在歐洲地區受歡迎的主因，乃因歐洲多以石材建築為主，加上為保護古蹟，多國政府法規禁止居民任意進行裝潢或改建，因此當地難以重新鋪設線路。且在中歐等地區，固網普及率不到兩成，成為DSL業者發展寬頻服務之高難度挑戰。而電力線通訊由於已擁有近乎100%的家戶普及率，因此發展極為有利。其中包括法國、葡萄牙、瑞士、西班牙、德國與英國等地都陸續展開先期計畫(圖4)。

圖片來源：雷科 圖4　電力線通訊家庭應用概念圖

歐洲以外，美國聯邦通訊委員會(FCC)及日本政府也在法規上開放電力線通訊，允許電力線傳遞電力以外之數據資訊。在北美，部分室內型電力線通訊解決方案在業者的抬轎之下已相對成熟，不少州政府甚至將電力線視為寬頻競賽中重要的新興競爭者。  

日本也不落於人後，在稱為資訊家電(Information Appliance, IA)或智慧家電(Intelligence Appliance, IA)的終端裝置逐漸成形以後，從智慧家電領域結合電力線通訊，希望透過生態系統的連結，刺激雙方市場。  

另外，中國大陸也加快電力線通訊之腳步。中國於2001年底開始，由國家電力中心制訂發展計畫，並陸續在多地開通。至2003年4月時，已於北京八區進行試行，實際開通用戶約六百戶之譜，覆蓋範圍超過三千戶。近期也陸續有其他城市進行導入。  

國內固網串聯反攻計畫暫緩  

也因為看中電力線通訊在最後一哩的優勢，為了與現有的電信龍頭一爭高下，不少民營固網業者在2006年底時曾表達高度興趣，對於與台灣電力公司合作，串聯租用台電的光纖網路與電力線，以解決受制於中華電信掌握最後一哩的方式頗具信心。當時看好電力線上網的電信業者包括台灣固網、速博和亞太固網等三家民營固網業者，也先後與台電綜合研究所完成網路測試，初期測試結果效果相當良好，也才喊出串聯反攻的口號。  

不過，串聯計畫至今雖不算是胎死腹中，與中華電信宣戰的號角卻始終未曾真正響起。電信業者指出，電力線路無法直接進行電信傳輸語音、數據或影像服務使用，而必須進行電信設備的二次投資；此外，目前在商業或住宅單位多為多樓層建物，而非單一住宅，因此要在建物中打造電力線通訊服務，還需要額外的垂直電信傳輸設備，也是一筆成本負擔。簡單的說，除了租用台電的電力線，還會增加電信設備的投資成本，導致電信業者卻步。  

就成本來說，民營固網業者向台電租用電力線網路的方式包括單純租用台電管道，也就是除了電力線之外，其餘均由固網業者自行布建光纖；其次，則是由固網業者直接承租台電光纖網路；另外還有由台電自行於既有光纖網路增設電信傳輸設備，再出租頻寬予民營固網業者。而無論何者，對電信業者均是一筆額外的負擔，因此目前仍未聽聞更進一步的動作。  

兵家必爭最後一哩  

儘管國內電力線通訊不算十分蓬勃，不過扣除成本議題與技術瓶頸不談，從觀念來看，最後一哩一直是電力線通訊據以吸引所有網路服務供應商(ISP)的最大利基。以國內市場來看，目前多數最後一哩多由電話線(DSL)所操縱，也就是在中華電信的手裡；除了部分地區透過有線電視(Cable)的同軸電纜與傳統類比電視訊號管道傳送，要走入家庭應用，最後一哩都只有一個接取點，用戶如果要多點接取，勢必要自行布建網路。  

若以光纖到府(FTTH)為例，儘管布建光纖線路到用戶門口，用戶內部迴路仍須要處理，才能將數據資訊延伸至客廳、臥室、書房等地。  

而以電力線通訊解決方案來看，網路服務供應商只須與電力業者合作，在用戶社區外將網路調變至電力線上，用戶再透過電力線即可順利連結至網際網路，幾乎完全毋需額外的管線布建成本，因此對於用戶來說極具吸引力。  

圖片來源：DS2 圖5　電力線通訊讓數位家庭與網路電視更加唾手可得

事實上，業者們都認為，如果網路服務供應商與電力業者合作模式成功，將會是通訊與電信市場上的轉戾點，未來有可能會讓現有固網業者透過電話線經營的獲利模式消失，而轉型成為電力、電信與數據匯流的模式，而各種多媒體服務也自然指日可待(圖5)。  

至於數據服務與電力線的結合也更加密切，包括數據固網業者可能與電力公司整併、電信業者邁向純無線網路經營模式，只負責行動通訊或固定式無線區域網路。而僅需要光纖到社區(FTTC)就足以撐起寬頻服務，由電力公司負責之後的連結。在這樣的前提之下，室內電話可能完全免費，固網業者透過數據服務傳輸獲利，而電信業者則在行動語音上有所報酬。  

不管如何，電力線通訊的高普及率已經成為網路服務供應商跨入最後一哩的最佳選擇之一，未來隨著技術的持續進步，寬頻網路市場隨之抬升，PLC的商機也已在不遠處。