蓄積市場普及能量　PLC力拓多元應用版圖

最後一哩線路布建完善　PLC先天優勢耀眼  

PLC可分窄頻與寬頻之分，前者的載波頻率為數十kHz到數百kHz，傳輸速率為僅有幾kbit/s，一般作為監控應用。後者的載波頻率為1M～40MHz左右，傳輸速率為數十Mbit/s到數百Mbit/s都有，目前業界標準制定完成的最高速率為400Mbit/s，一般作為影音與資訊系統傳輸用。就PLC發展而言，窄頻PLC發展較早，技術成熟，應用較廣。但因為窄頻PLC通常是監控自動化系統中的一部分，並未被系統整合業者單獨提出，所以這類PLC的發展無法引起廣泛注意。  

反觀寬頻PLC，因為寬頻PLC的應用範圍偏向資訊與影音應用，與人們日常生活直接接觸，所以寬頻PLC幾年前推出後即引起很大的震撼。然因為推出時間較慢，市場已經被其他無線或乙太網路等既有技術所占據。此外，PLC主導廠商通常並非資訊或網通產業大廠，而是心態相對保守的電力產業，所以也使得寬頻PLC一直無法像其他通訊技術快速成長。  

基本上，PLC技術原先乃因為目前寬頻網路中最後一哩建置困難，而電力線又已經是既有的網路，所以才被發展出來。但電力線因為可將網路接取延伸至家庭各個電力插座，而非局限於家庭電話線入口處，因此又成為家庭網路的理想技術。  

圖1所示為電力系統與通訊網路對照，圖中上半部電力系統部分，可分為發電、輸電、配電與用戶端線路四部分。由發電廠產生電力後，經由超高壓輸電系統(345/161/69千伏)將電能傳送到用電地區，然後將此超高壓系統轉換成配電等級系統(11.4/22.8千伏)，最後再轉換成一般市電(110/220/380伏特)進入用戶。下半部則為一般通訊網路，其中則大致分為骨幹網路與最後一哩(含接取與用戶線路兩部分)兩大部分，PLC配合通訊網路的最後一哩可分為中壓電力線訊(11.4/22.8千伏)與低壓PLC(110/220/380伏特)，其中低壓PLC將可延伸到用戶家庭內部網路。

圖1　電力系統與通訊網路圖

規格分歧阻礙市場起飛  

寬頻PLC在這幾年發展過程中雖然技術面發展令人耳目一新，其傳輸速率從最早的幾Mbit/s到目前400Mbit/s，但市場一直未能快速成長，除了上述所提到沒有通訊大廠當成主力推動與電力產業保守之外，產品標準始終未能達成共識也是主要原因。這幾年來國際上幾個PLC如HomePlug電力線聯盟(HomePlug Powerline Alliance, HPA)、通用電力線聯盟(Universal Powerline Association, UPA)、消費性電子電力線聯盟(Consumer Electronics Powerline Communication Alliance, CEPCA)與開放式PLC歐洲研究聯盟(Open PLC European Research Allaince, OPERA)等多個聯盟雖然各陣營結合不同廠家成立聯盟，但是由於彼此互動與各技術的互通情況不良，所以各聯盟所推出的技術與規格通常無法相容，各陣營各據山頭，造成供應商分散，不利於市場拓展。  

國際電子電機工程師協會(IEEE)目前極力想整合各聯盟意見，訂定國際標準IEEE 1901。目前IEEE 1901尚未完成最後定案，不過在反覆投票表決之後，目前只剩下HPA和UPA兩大陣營所提的標準還在互相角力，相信不久的將來應該能夠整合多方意見，訂定一個國際化標準，屆時各相關業者將有標準可依循，使用者也不必擔心設備之間的相容 問題。  

就整個PLC發展來看，技術面將不會是主要問題，因為技術總是能夠克服，重點在於經營模式，能否找出PLC獨特的應用模式將會更重要。在發展經營模式過程中必須同時思考自己定位與市場需求，產品製造商、系統整合商與研究部門等所考慮的重點將會有所不同，國外市場與國內需求也不同。  

安全監控設備成PLC應用熱點  

目前影像監視網路化大致有兩種，一是傳統攝影機透過同軸電纜線連接數位錄影機(DVR)再連接上網，二是傳統攝影機加視訊伺服器或以網路攝影機(IP Camera)直接以網路線接網路視訊錄影機(NVR)上網，如此使用者可在遠端用瀏覽器瀏覽畫面。然而無論是何種方式，都脫離不了電力線及網路線的布建。此時若使用PLC技術，只要在同一個電源網路下，透過一個PLC橋接器，即可將此系統下所有監視系統聯網。  

據了解，目前全台灣超過90%以上(甚至超過95%)都是舊房子，只有不到10%新建築，然而這些新建築也不見得預設好相關的寬頻線路。因此，不論是為了追求高速上網或架設安全監控設備，大多數的房子都必須重新布設管線，如此勢必影響既有裝潢，這也是阻礙安全監控產業發展因素之一。使用無線網路或許是一種替代選擇，然而無線網路仍有死角與視訊傳輸穩定性問題，所以一直無法被安全監控產業大量採用。  

寬頻PLC應用在安全監控領域時，由於不牽涉另外配線的問題，所以對相關業者相對帶來施工方便、降低成本、管理方便等好處。利用既有電力線，不必大費周章的布線，不影響裝潢，相對簡化設備架設的複雜度，縮短施工時間。以往許多監視器網路線雜亂和被斷線的問題可望降低。而在降低成本部分，PLC可省去布線材料費、網路施工費，而且攝影機原本就有用電需求，只要事先規畫好，可以結合電源線與網路線為一體的PLC技術的成本優勢也不容忽視。此外，由於電線與網路線共用一條實體線路，因此網路結構單純化，管理維修更為方便。  

PLC有助既有建築無痛智慧化  

隨著資訊與通訊科技的快速發展與普及，人們的日常生活作息已與資通訊科技緊密的結合在一起。有鑑於此，行政院2005年產業科技策略會議，特別針對高科技的電子、電機、材料、資訊及通訊等資通訊產業與傳統營建產業結合，提出「智慧居住空間發展策略」的議題，運用我國現有機電、電子、材料、資訊、通訊、自動化及控制產業與技術優勢，掌握智慧化居住生活科技發展趨勢與機會。  

內政部建築研究所自80年起針對全國智慧建築作全面性的調查研究，並陸續制定智慧建築相關準則、規範，更於95年度推動智慧化居住空間產業創新整合與系統建構計畫，促使我國建築自動化技術迎合二十一世紀資訊化都市發展與提升國家建築品質與競爭力。在推動智慧化居住空間產業創新整合與系統建構計畫中通訊扮演著相當重要的角色，新建築於建築之初或許能夠預先規畫完善網路系統，然而既有建築則將面臨無網路可用窘境。利用無線通訊固然是一種選擇，然而同樣會面臨與安防產業相同困境，有死角與穩定性不佳等問題。  

另外，智慧建築網路並非只有資訊網路，同時包含連結各種感測器的監控網路。目前雖然無線射頻辨識系統(RFID)與ZigBee等無線感測器的興起的確為智慧型建築注入新的契機，然而建築或家庭網路完全依賴無線技術似乎不足以應付建築物或家庭骨幹網路之用，所以目前日本興起以電力線網路作為家庭網路，因為電力線為家庭既成網路。  

讀表作業自動化提升電力系統維運效率  

近年來由於能源的短缺與環境的破壞，國際上已經針對如何就能源有效運用與尋找新能源或替代能源投入大量研究，然尋找新能源或替代能源並非一蹴可幾，所以能源的有效運用非常重要。為了達到此目的，世界各國電力公司無不想盡辦法使公司電網可靠度提升，同時能掌握用戶能源使用習慣與即時進行有效能源管控。  

利用PLC並非新的技術，多年來一直被電力公司用作電網控制的技術，然因為技術的瓶頸，一直未被廣泛應用，早期電力公司利用PLC技術作電網控制的工具，被應用在自動讀表(Automatic Meter Reading, AMR)和系統監控與資料擷取(Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA)，此時傳輸速率非常低(1k～100kbit/s左右)，之後隨著技術升級，傳輸速率慢慢提高至100k～1Mbit/s，但因局限於電力公司的應用，所以並未引起大家注意。拜通訊與電力電子技術的突破，這幾年來利用PLC技術終於有了新的進展，目前利用PLC已經能夠提供寬頻應用，所以國際上已經有電力公司結合光纖網路與PLC網路進行智慧型電網的建置。  

因應目前台電公司饋線自動化正積極進行當中，這些饋線自動化工程進行中也鋪設光纖進行作為監控系統的通訊網路，然僅限於主饋線，連接用戶之分歧線則尚未進行自動化，因此用戶分歧線目前還不能提供通訊功能。為了未來用戶服務自動化與饋線設備監測自動化，運用PLC技術來達到上述目標為可行方案之一。  

台電公司未來將在配電饋線各種應用採用PLC技術，以期能夠建立方便、價格低廉與穩定性高的網路系統，充分發揮電力線的附加價值，進而達到用戶服務自動化與饋線設備監測自動化之目標。此系統應用情形如圖2所示。

圖2　PLC於饋線自動化系統應用架構圖

本系統有兩條分歧線，個別選定四個測試點(一個四路開關，三個配電室)，分別於四路開關處設定為頭端設備，另外三個點為中繼器(Repeater)，以中壓PLC方式將此四個點連接起來。另外頭端設備連接光電轉換設備將PLC訊號上載，置於具備四路開關饋送終端裝置(Feeder Terminal Unit, FTU)的光纖網路，最後傳回變電所與監控中心。  

此系統除了在各測試點設置中繼器之外，在中繼器後端還接有無線接取點與故障偵測器訊號轉換設備，此無線接取點為用來連接無線網路電話，可當成各配電室點間或與控制室之語音通話，而故障偵測器訊號轉換設備則用來傳遞故障偵測器訊號，一旦故障偵測器訊號有動作，控制室立刻能掌握訊息而加以處理，免除人力與時間的浪費。  

應用多元化可期  

目前國內智慧型居住生活空間正興起，但在全台住宅比例中占絕大部分的老舊建築，要升級成智慧型住宅通常會面臨布線問題，在大多數情況下，網路覆蓋率接近100%的電力線亦不失為一可行方案。  

另外，除本文提到的安防產業與電力產業應用之外，國內中華電信目前所推廣之大電視服務也開始利用此技術來作為第二台電視線路的延伸之用，因為PLC不必另外布線，同時也不會像無線接取點有死角與品質不穩定的問題。  

如果相關業者能夠思考如何使PLC技術應用在其他相關產業，而不只是僅限於一般寬頻上網的應用，或許更能推廣PLC技術。因為這些特定的應用反而更能發揮PLC技術的特性與優點，藉由這些特定用途的應用推廣，使此技術慢慢為人們所熟悉與接受，或許PLC普及到一般民眾上網應用，成為寬頻上網的另一種選擇，將指日可待。