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無線網路與通訊概論 電力線網路 （ Power Line Network ）

無線網路與通訊概論 電力線網路 （ Power Line Network ）. 指導老師：余兆棠 老師 班　　級：夜四技電子四甲 報 告 人：卓武良 99530001 林旻生 99530013. 報告項目. 林旻生 報告. 屋內設備 LV PLC 網路架構與應用 訊號載波 電力線的干擾 串音干擾 雜訊干擾 多重路徑干擾 家庭有線寬頻標準比較 結論. 卓武良 報告. 電力線網路簡介 PLC 發展 PLC 規格 HomePlug 標準 PLC 重要特點 PLC 網路架構 MV PLC 網路架構 耦合器 (Coupler).

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無線網路與通訊概論 電力線網路 （ Power Line Network ）

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  1. 無線網路與通訊概論 電力線網路（Power Line Network） 指導老師：余兆棠 老師 班　　級：夜四技電子四甲 報 告 人：卓武良 99530001 林旻生 99530013

  2. 報告項目 • 林旻生 報告 • 屋內設備 • LV PLC網路架構與應用 • 訊號載波 • 電力線的干擾 • 串音干擾 • 雜訊干擾 • 多重路徑干擾 • 家庭有線寬頻標準比較 • 結論 • 卓武良 報告 • 電力線網路簡介 • PLC發展 • PLC規格 • HomePlug標準 • PLC重要特點 • PLC網路架構 • MV PLC網路架構 • 耦合器(Coupler) Page 2

  3. 電力線網路簡介 • 所謂的電力網路主要是透過電力線，將數據或資訊以數位訊號處理方法進行傳輸，所以統稱為電力線通訊（Power Line Communication，簡稱（PLC）），以現有的實體線路而言，電力線比乙太網路線路還多，所以不需要重新部線，可以直接使用，早期的電力線網路是用來控制家中的保全、燈光水電以及電器設備。 Page 3

  4. PLC發展 • 目前的電力線通訊技術分為X-10、CEBus、Lonwork、HomePlug等通訊標準。 • 電力線通訊的歷史可從20年代開始，當時主要集中在11KV以上的高壓遠距離傳輸，其工作頻率在150khz以下 • 到了20世紀50年代，低頻高壓電力線通訊技術已廣泛使用。 • 50年代至90年代，電力線通訊開始應用在中壓和低壓電力網上，其應用主要在負載控制、自動抄表等服務。 Page 4

  5. PLC規格 • 低速電力線通訊 • 目前在低速電力線通訊規格的制定上，較具規模及知名度的有三個X-10、CEBus、Lonwork。 • 高速電力線通訊 • HomePlug • HomePlug 1.0 • HomePlug AV • HomePlug BPL Page 5

  6. HomePlug標準 • HomePlug技術標準發展到目前為止有以下三種： 1、HomePlug 1.0：傳輸速率為14Mbps，僅能作為網際網路接取之用、最新的標準為HomePlug 1.0 Turbo，傳輸速率最高可到達85Mbps，可應用在視訊、遊戲以及網路電視等更高速數據傳輸服務需求。 2、HomePlug AV：HomePlug電力線聯盟對於在家庭電力線上傳送影音視訊，制定了另一個標準HomePlug AV，傳輸速率最高可達到200Mbps，並以在2005年8月宣告完成。 3、HomePlug BPL：(Broadband over Power Line)，利用室外的電力線網路來傳送資料封包以達到上網目的。 Page 6

  7. PLC重要特點 1.成本低 ─ 直接使用既有的配電網路，不需進行　　　　　額外佈線，降低網路的投資成本。 2.範圍廣 ─ 電力線是覆蓋範圍最廣的網路。 3.高速率 ─ 依設備不同傳送速率約在14 ~ 200Mbps　　　　　之間。 4.即插即用 ─ 電力線通訊屬於即插即用，不用繁瑣　　　　　　的撥號連線過程。 5.移動方便 ─ 只要連接任何電源插座上，就可立即　　　　　　連線上網。 Page 7

  8. PLC網路架構 電力系統 通訊網路 骨幹網路 最後一哩 通訊網路系統示意圖圖片來源：台灣電力公司 Page 8

  9. MV PLC網路架構 MV PLV網路架構圖圖片來源：台灣電力公司 Page 9

  10. 電容性低壓耦合器 圖片來源：台灣電力公司 電桿性中壓耦合器 圖片來源：台灣電力公司 電桿性低壓耦合器 圖片來源：台灣電力公司 電容性中壓耦合器 圖片來源：台灣電力公司 耦合器(Coupler) Page 10

  11. 相容性標誌圖片來源：HPA 電力線橋接器 圖片來源：盛達電業Billion 屋內設備 • 屋內設備(Customer Premises Equipment)是用於用戶端以連接電腦等周邊設備，此設備一端接於電力線，另一端為乙太網路或ＩＳＰ等網路設備。 Page 11

  12. )) 無限分享器 )) 印表機 桌上型電腦 ISP設備 傳真機 NB 多工能事務機 掃描機 數位電視 數位投影機 LV PLC網路架構與應用 對外ADSL網路 電力線 網路線 室內PLC網路架構圖 製圖人：林旻生 Page 12

  13. 訊號載波 • 電力線系統中的載波與一般通訊的載波是不同的，一般通訊中的載波是由於本身資料的信號頻率較低，如果要透過無線傳輸則需相當長的天線，故需加上一個高頻訊號以便將資料作傳送，但是在電力線系統中的載波是由於資料訊號是透過電力線進行傳輸，而電力線中的交流電本身就具有一定的頻率，台灣的110V的交流電是以60HZ為標準，而這60HZ就是電力線系統中的載波，而資料信號使用頻率約為2MHz～30MHz。 Page 13

  14. 電力線的干擾 • 數位訊號在自由空間中或是材料介質中傳輸時，常會遭遇到的干擾問題包含： • 交互符號干擾(Inter Symbol Interference, ISI ) • 反射干擾 • 串音干擾(Crosstalk) • 雜訊干擾 • 多重路徑干擾(multipath fading ) Page 14

  15. 001 101 110 111 001 串音干擾 • 串音干擾常發生於同一條幹線中的電纜，纜線之間可能形成電容或電感的耦合效應，因此發送信號可能經由耦合方式進入其他發送器或接收器，串音干擾對於高頻訊號影響尤其嚴重。 101 001 001 110 111 001 PC管內的串音干擾 製圖人：林旻生 Page 15

  16. 桌上型電腦 多工能事務機 雜訊干擾 • 雜訊的干擾的雜訊源通常是家用電器的開關切換，電動機啟動等電力電子元件所引起的突發性干擾。 ))) ))) ))) 雜訊干擾 製圖人：林旻生 Page 16

  17. 桌上型電腦 ISP設備 多工能事務機 多重路徑干擾 路徑 1 路徑 2 路徑 3 室內多重路徑圖 製圖人：林旻生 Page 17

  18. 家庭有線寬頻標準比較 表一：家庭有線寬頻標準比較資料來源： Telscom 2004年12月 Page 18

  19. 結論 卓武良 99530001 林旻生 99530013 • 雖然電力線網路相當多的優點與好處，但要將電力線網路普及化能須克服相當多的問題，例如高頻的電磁干擾等。目前已通過 EMI 檢測的家用電器，對於PLC的影響並不嚴重，但是會在PLC使用的頻段中產生雜訊干擾，容易導致某部份的資料封包傳送失敗，並切造成傳輸數率下降，嚴重時也可能導致PLC網路癱瘓等狀況。 • 目前電力線網路在全球並沒有規範出統一的國際標準，關於頻譜的劃分、使用的設備、訊號干擾可接受值、輸出的功率等等這些都是需要制定出一個標準，這也是目前國際所需探討的相關議題，但願電力線網路能及早普及化，讓民眾能有更多一項選擇，也使得網路能更深入偏遠地區，以便能照福更多民眾。 • 在數位家庭的應用方面，由於電力線通訊直接利用插座提供各項影音資料，配合各式家用影音設備，不影響既有裝潢的前提下打造家庭影音劇院。電力線通訊網路在傳輸資料時的載波，並不會影響到其他電器的正常運作；而再加上安裝便利，僅以一般常見的RJ-45網路接頭即可進行接取，在安裝時完全不需要任何驅動程式，也讓電力線通訊的應用範圍擴增 • 電力線通訊，不僅可用運用在電腦間的通訊網路，這門技術也被應用到家庭的自動化、流動電表自動抄表、網路遊戲，更進一步的技術HomePlug AV則運用到視訊多媒體，這項技術也爲人們帶來了便利性。 Page 19

  20. 參考文獻 • [1] ithome技術專題，有線網路最後一哩－PLC是電力線整合網路新趨勢，http://www.ithome.com.tw/itadm/article.php?c=40419&s=9 • [2] 台電綜合研究所 蒲冠志博士、工研院資通所 林俊良專案經理，電力線通訊(PLC)系統工程系列專刊 • [3] 馬鴻祥(2004-06-24)， 電源網路橋接器簡介，http://designer.mech.yzu.edu.tw/ • [4] 台灣電力公司，電力線通訊發展概況，http://www.taipower.com.tw/ • [5] 盛達電業Billion，http://tw.billion.com/ • [6] YAHOO知識，為什麼交流電只有 60Hz 與 50HZ 2種?，http://tw.search.yahoo.com/search?p=%E4%BA%A4%E6%B5%81%E9%9B%BB%E9%A0%BB%E7%8E%87&fr2=sb-top&fr=yfp&rd=r1 • [7] 吳昭明，電力線之雜訊環境下渦輪編碼混合自動重傳系統，國立虎尾科技大學 • [8] 電子工程專欄，DS2新款電力線晶片峰值資料率達400Mbps，http://www.eettaiwan.com/ART_8800486063_480102_NT_1f7b69ba.HTM • [9] 維基百科，自由的百科全書，維基百科，自由的百科全書，http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E9%9B%BB%E5%8A%9B%E7%B7%9A%E9%80%9A%E4%BF%A1 • [10] 江昭佑，高速電力線接取網路應用趨勢暨示範現況，工業技術研究院，http://www.communications.org.tw/getdetail.php?n_unit=1092 • [11] 林道燊， 電力線通訊網路發展概況，94年6月 Page 20

  21. 報告完畢 謝謝指教 Page 21

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