融合電力線與無線射頻優勢　PLC/RF雙模通訊標準誕生

此次實證活動由Trialog公司在巴黎執行，顯現了G3-PLC＋RF融合雙模標準的實施，並落實雙模無縫通訊的互聯互通。

G3-PLC聯盟推動PLC+RF雙模

目前在許多智慧電網系統中，沒有一種通訊技術能夠在任何場景獨立實現99%連通性(Connectivity)。舉例而言，電表遠端抄表的電力線通訊方案其通訊效果受電網環境影響大，如電網環境中雜訊大、訊號衰減嚴重，導致通訊效果差，且會增加現場維護工作難度。

基此，智慧電網與物聯網用戶需要兼顧電力線通訊與無線射頻兩者優點的通訊方案。於是G3-PLC聯盟帶頭創建了一個PLC＋RF融合組網的產業標準，這將使產品製造商與業界合作夥伴能夠應用可進行互聯互通的解決方案，降低網路安裝的複雜性和成本。

G3-PLC+RF雙模優勢

G3-PLC是一種成熟的電力線通訊技術，它是基於ITU-T G.9903標準，相容開放標準IEEE 1901.2，且支援IPv6，適用全球智慧電網，建置與維護成本低，且保有對電信運營商的獨立性。

G3-PLC電力線通訊有助於在現有智慧電網上實現高速、高可靠性的遠程通訊。G3-PLC＋RF雙模融合是業界第一個雙模通訊標準，可通過兩種媒介在一個無縫管理網路中為智慧電網和物聯網應用提供延伸、擴展功能，並且可與現有的G3-PLC網路完全相容且實現互聯互通，因此可以融合使用雙模節點和純G3-PLC節點(圖2)。

雙模融合組網解決方案有效提高覆蓋率和連通性，避免為實現100%的連通性而付出的高昂成本。通過雙模融合組網模式可以為智慧電網、智慧城市和工業應用提供更高效、更具成本效益的解決方案。

G3-PLC聯盟理想RF方案

G3-PLC聯盟為了推動理想的G3-PLC融合RF的雙模方案，選擇RF方案有以下5點考量因素包括，開放標準、中等數據率、可私人管理的網路、傳輸距離在公里範圍(星狀與網狀拓撲)、較底層與通訊規範。依上述這5項條件篩選，IEEE 802.15.4-2015成為G3-PLC聯盟認可的RF方案(圖3)。

G3-PLC雙模融合的協定堆疊(Protocol Stack)除了現有的G3-PLC協定ITU-T G.9903外，還加入開放標準IEEE 802.15.4-2015共同構建。Mesh網路中的每個設備都可以使用PLC和RF進行通訊，且將根據現場實際情況，兩個設備之間的資訊通過「最佳」可用通道發送。網路中每個鏈路的通道選擇是自動完成並動態調整圖5濎通過這種方式，融合雙模模式可為智慧電網、智慧城市和工業應用提供更高效、具成本效益的解決方案。

根據G3-PLC雙模融合的協定堆疊的規範，物理層(Physical Layer)主要走的是G3-PLC協定，換句話說G3-PLC為主，RF為輔。PLC和RF之間的切換是在混合抽象層(Hybrid Abstraction Layer)決定的，該層為基於6LoWPAN的調節層(Adaptation Layer)提供適當的服務(圖4)。

此外，在G3-PLC聯盟規畫中G3-PLC雙模融合支援50kbps與100kbps兩種傳輸速率，這兩種傳輸速率可透過管理方式配置(表1)。

G3-PLC+RF雙模規格制定

日前，G3-PLC+RF融合雙模的互聯互通性已經在來自5家製造商的晶片測試中得到了驗證，G3-PLC聯盟主席Marc Delandre說，一些G3-PLC聯盟成員已經開發自身基於G3-PLC技術的專有融合PLC和RF解決方案，其中部分已經實際應用，並顯示出效果。因此，這一雙模融合的概念已經被證明是成功的，而且由於市場的需求明確，G3-PLC聯盟制定了PLC和RF融合通訊標準。目前，互聯互通性已經得到驗證，很快下一步就會制定G3-PLC雙模融合認證計畫。

G3-PLC在2020年7月底協定融合PLC＋RF雙模的規範已經完成制定，並已在G3-PLC聯盟網站上提供給會員。G3-PLC聯盟秘書長Leon Vergeer說，G3-PLC聯盟正與其會員發展G3-PLC認證計畫，預計在2020年第四季度啟動雙模融合設備認證。

雙模融合組網為原本的G3-PLC通訊方式擴展新應用案例，因為它將原有的G3-PLC的連接擴展到RF設備。例如家用顯示器、預付費解決方案的設備(如預付費電表)、環境感測器、照明控制器、工業感測器以及智慧水表、智慧氣表的通訊等。G3-PLC Hybrid適用於所有PLC頻段計畫(CENELEC A/B、FCC和ARIB)，並支援全球的ISM頻段。

PLC+RF雙模降低維運成本

目前業界提到PLC結合RF的雙模模式大都是PLC一張網路、RF一張網路，網路管理者必須同時管理維護兩張網路，維運成本較高。然而，目前市面上已經出現解決方案，例如濎通研發PLC電力線通訊技術與RF無線通訊技術結合的雙模融合通訊方案，便是把PLC與RF共用同一張網路，每個節點都是單一IP，透過演算法做網路切換，PLC方案與RF方案可互補，方便網管人員進行雲端管理。

如此一來不僅發揮融合雙模的優勢，包括提高網路可靠性、增強抗干擾性、解決訊號阻塞與鏈路中斷等問題，且可減少拓撲中的分級因而減少延遲與組網時間，同時協助智慧電網傳輸提供雙通道通訊網路，解決了載波衰減、訊號孤島等單一載波方案難以解決的問題，且做到遠程軟體與韌體升級，減少現場維護工作(圖5)。

目前，市面上出現PLC+RF雙模模式解決方案有兩種，包括G3-PLC協定PLC＋RF雙模與Wi-SUN協定RF＋PLC雙模。G3-PLC雙模在物理層以G3-PLC協定為主，RF為輔；Wi-SUN雙模在物理層則是以Wi-SUN協定為主，PLC為輔。這兩種方案共同優點是具有長距離、大規模、低功耗、自動網狀網路組網、無縫自動互補連接等特性，網狀網路中的每個節點到節點鏈路可以基於鏈路品質透過RF或PLC建立，為物聯網傳輸提供可靠的雙通道通訊網路，發揮了網路的傳輸低時延、零阻塞和高穩健性，為物聯網應用和智慧電網中的AMI(Advanced Metering Infrastructure)網路提供雙模硬體平台。

(本文作者為濎通科技總經理)