消費性電子產業徹底改變人們在家中的娛樂方式，為了提供連線能力，對於可靠且高效能網路技術的需求也不斷增加。雖然當下的乙太網路、無線網路和雙絞線等技術能夠並存，但消費者需要的通常是兼顧使用方便性、穩定性和普遍性的連線選擇，於是電力線(Powerline)技術應運而生。
HPA成立 電力線發展邁大步
雖然電力線技術早在1980年代便已問世，但家用電力線網路聯盟(HomePlug Powerline Alliance, HPA)卻是直到2000年才成立，繼而推出多項標準，為家庭中的寬頻和智慧電網應用提供支援。
過去10年內，家用電力線網路聯盟已經推出HomePlug 1.0、HomePlug AV、HomePlug GreenPHY等標準，未來更將推出新一代的HomePlug AV2技術標準。HomePlug技術同時也是應用在電力線上最新的IEEE 1901通用標準的基礎應用技術。
由於這些標準的推波助瀾，加上零售商和服務供應商的廣泛採用，HomePlug已經成為家庭中許多電信級三合一播放應用(語音、視訊及資料)的最佳選擇。
要透過電力線傳送通訊訊號，必須面對因為裝置(負載)的開關所造成的各種減損，包括高衰減、動態雜訊、阻抗負載等。電力線訊號通常可以透過多種長度不同的路徑在任何兩點間傳播，於是訊號可能反射、送達目的地時順序可能錯亂，甚至可能出現不同的振幅因而導致訊號失真。此外，訊號與雜訊之間的特性和通道傳輸率，也都會根據減損的位置而發生變化。但在高階媒體存取控制(MAC)/實體(PHY)技術和強大的錯誤校正技術的協助下，HomePlug電力線技術已經可為消費者提供一個耐用而安全的連線方式。
X10等舊規格的電力線技術，由於是在較低的頻率下運作，因此無法跨越變壓器的相位或腳線發揮作用，但使用HomePlug時，載具的頻率從kHz大幅躍升到MHz，使得電力線技術能夠克服低頻率的抗阻(從斷路器面板內)，實現跨相位耦合。
此外，是否能在衰減不斷提高且雜訊動態變動的情況下，提供優異效能並涵蓋較大的範圍，對家庭來說也是很重要的考量點。無線網路的連線能力只要靠近路由器就能獲得改善，電源插座則不同，同一房間內的電源插座可能有不同的效能表現，依照布線(可由電器技師控制)而定，實際位置越近的插座，電力可能越強，訊號與雜訊之間的特性也可能因為雜訊衰減而不同。
HomePlug技術能夠解決三個問題。第一，交流電(AC)線路循環同步，可減少調光器和鹵素燈泡等裝置所發出的線路同步雜訊；第二，可變位元負載，將訊號位元載入替代的載具，使用最佳的通道，進而確保更高的調變效率；第三，渦輪碼加強錯誤校正，避免目的地發生訊號失真，以提供最優異的連線能力。
此外，HomePlug技術運作頻寬較高，約2MHz以上，能夠避免內建切換式電源供應器的一般家用電器、自動空調控制(HVAC)壓縮機和消費性電子裝置越來越高的干擾。
目前市面上所有電力線裝置的通訊，都是透過電源插座三條線路中的火線和中性線兩條線路傳送。透過上述進階技巧的應用，這些裝置便能為家庭提供優異的效能和較大的涵蓋範圍。而利用電源插座內未使用的第三條線路，亦即保護接地線(一般稱為接地線)，則可再增加一個能夠進一步改善電力線延伸範圍和穩定性的選項。
善用接地線提升穩定度
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| 圖1 採用SmartLink技術所開發的電力線通訊裝置 |
利用接地線特性所開發的新技術，如Qualcomm Atheros的SmartLink(圖1)，則可使用即時的通道資訊，透過中性線或保護接地線兩者中最佳的電力線路徑來進行通訊。電腦和衛星接收器等新型消費性電子設備中使用的多數電源供應器，通常都會提供低抗阻路徑給高頻率訊號使用，藉此降低通訊訊號。
此外，由於這些裝置內的切換式電源供應器會將雜訊導入中性線路徑，但不會導入保護接地線，因此若在這類情況下使用保護接地線作為替代的傳輸路徑，便能提高資料傳輸量。
基於相同的原因，不斷電系統(UPS)或突波抑制器等執行線路調節的裝置一般只會載入中性線，因此這些裝置也能透過保護接地線來連接。但即使多一條額外的路徑，通常也不敷使用，因為其特性會產生動態變化，因此就需要一套智慧演算法，持續監控通道並監看多項指標，接著再決定是否要切換線路路徑，以維持連線的流暢性。
SmartLink技術是以健全的HomePlug AV標準為建構基礎，也能與現有的HomePlug AV/IEEE 1901裝置互通。
在兩端均採用SmartLink裝置的情況下，將能獲得最完整的效能優勢，SmartLink裝置即使在傳統環境中也能持續透過雙線路運作，提供更優異的效能。
降低干擾因子 未來發展可期
電力線的干擾特性會因為路徑而產生動態變化。一般而言，中性線容易受雜訊干擾，但衰減程度較低；而保護接地線則雜訊較少，但衰減程度較高。而全新的技術可根據環境動態調整，讓電力線裝置提供穩定的節點連結，進而大幅提高涵蓋範圍、資料傳輸量，以及為家庭提供電信級三合一應用。
(本文作者為Qualcomm Atheros網路事業部資深產品行銷經理)