挑戰市場普及度 電力線通訊最後一搏

2007-11-06
2004年10月美國聯邦通訊傳播委員會開放寬頻網路在電力線上的運作,不過由於電力線通訊須要先解決有限的傳輸速度、高昂成本與用戶認識度有限的難題,因此面臨不少挑戰。Ovum認為,唯有優先取得統一標準、找到殺手級應用、延伸傳輸距離、增加傳輸速率與可靠性,才能與其他競爭技術一較長短。
美國聯邦通訊傳播委員會(FCC)在2004年10月修改其通訊法規,允許電力線通訊(Power Over Communication, PLC)在美國境內的運作與經營,然而,儘管具備迥然不同於現有寬頻網路傳輸技術的特性,這項也被稱為電力線寬頻技術(Broadband over Power Lines, BPL)的傳輸技術,卻面臨著坎坷的路途。  

光纖結合電力線應用廣泛  

在談電力線通訊面臨的難題以前,介紹各地對電力線通訊的實際應用可能有助於對這項技術的了解。  

電力線技術主要是透過電力線纜進行數據或是影音資料傳輸,不過由於線纜與雜訊干擾,加上傳輸距離不足,電力線通訊的成長有些窒礙。而為了解決上述問題,電力線通訊發展出新興應用,如集合住宅設備(Multi-dwelling Unit, MDU),就是透過光纖到府(Fiber-to-the-building, FTTB)結合電力線通訊進行服務,雖屬利基市場,然在高密度地區仍有應用契機。  

尤其在韓國、香港、瑞典與義大利等國,皆已看到大幅度的光纖到府導入,在這樣的基礎建設支持之下,被不少業者視為電力線通訊崛起的契機。其基礎的連結架構如圖1。部分電力線通訊結合光纖到府的解決方案立基於電力線通訊聯盟之一的HomePlug AV技術,並依此傳遞訊號至用戶家中。

圖1 FTTB與PLC之結合應用

俄羅斯為全球商業化應用大宗  

位於俄羅斯的網路服務供應商(ISP)Electro-Com在2005年時曾於包括莫斯科、羅斯托夫等超過百萬人口的五大城市進行試行,在入門階級提供約128Kbit/s的網路接取服務,並收取200盧比(約8美元)的費用;至於理論值達100Mbit/s的高速網路接取服務,則同樣隨電源插座收取750盧比(約30美元)的費用。雖然這樣的接取服務是與他人分享,且實際的傳輸速率仍倚賴各地區的電纜品質,卻已吸引不少用戶採用。目前電力線通訊在當地已可提供網路語音通訊協定(VoIP)服務,而網路電視(IPTV)服務相關的技術也已經在試行。  

Electro-Com目前已經在俄羅斯穿越超過十五萬棟寓所、服務兩萬五千名用戶,而該公司也預計在2007年結束時可望獲得超過一百萬寓所以及五萬名以上的用戶。而該公司的目標一旦達成,將成為至今全球最大的商業化應用。  

北美樂見電力線通訊起飛  

在美國,網路服務供應商Earthlink則在華盛頓特區進行商業運作,並期望打破當地的有線電視線纜服務(Cable-telco)雙頭寡占(Duopoly)市場,而集合住宅設備正是他們瞄準的市場。  

根據調查,美國接近三成的居民住在公寓裡,並且時常搬遷,然而由於大部分的住宅對電話與網路等契約都是以一年為單位,因而成為電力線通訊業者得以發展的契機。Earthlink目前的作法是透過郵寄電力線通訊設備至用戶家中,並且自寬頻網路服務啟用的當天開始收費,就如同水電設施一般,以此吸引不願溢繳網路服務使用費的用戶。  

除了北美與俄羅斯之外,其他地區雖陸續傳出對電力線通訊的興趣與先期導入計畫,然規模都不算龐大,也未傳出高度普及的消息。  

先天特性限制電力線通訊普及  

談完了電力線通訊在各地的零星應用,再從技術上的特性進行討論,或許能夠對這項技術的認識更加深刻。  

簡單的說,透過電力線傳輸數據或影像資料的傳輸技術,就稱之為電力線通訊技術。這項技術主要透過115至230伏特的交流電傳遞,並受當地使用者密度、地區特性、線纜的老舊程度與性質而影響傳輸品質和傳輸速率頗巨。此外,與雙絞電話線網路(Twisted-pair Telephone Network)不同的是,電力線通訊不容易找到可以輕易吸引大量應用的目標,因此成長不算猛烈。  

在如美國等某些以115伏特為中壓(Middle Voltage)規範的地區內,立基在115伏特的電力線通訊確實有其發展潛力,尤其在農村地區,這樣的電壓已經足以供應一至六戶的家庭。至於需要230伏特的地區,則須要額外安裝轉換器(Transformer),才能滿足用戶所需。  

圖2為115伏特的示意圖,電力線通訊訊號在中壓系統中,從負責傳遞相關電力線通訊訊號之用的局端設備(Head-end)往後延伸,可以接到中繼器(Repeater)以加強訊號,或甚至選擇連接到無線基地台(Wireless AP, WAP)以連接無線區域網路(WLAN)。

資料來源:Ovum
圖2 中壓PLC之網路架構

除了中壓以外,低壓(Low Voltage)的連結方式則如圖3,在歐洲與亞洲較為常見。在該系統中,局端設備為在地轉換器,低壓線纜則負責傳遞寬頻網路之數據資料。
資料來源:Ovum
圖3 低壓PLC之網路架構

效能表現令人質疑  

以目前電力線通訊的發展來看,尚屬專屬(Proprietary)技術,並且由各家公司自行發展技術,因此全由各家公司催生傳輸效能。  

如專注在電力線通訊晶片技術之一的廠商DS2就已經推出了傳輸速率理論值達200Mbit/s的低壓晶片產品,並在30MHz的頻帶範圍內運行,不過在實際上的傳輸速率上,僅約30M~50Mbit/s不等。目前市場主流所提及可達90Mbit/s的傳輸速率,也必須在特定的環境下才能順利運作。  

不過,隨著晶片設計業者與系統廠商的投入,電力線通訊的傳輸速率的確與日精進,隨著廠商持續投入資源,電力線通訊的高速傳輸已非神話。  

雖然高速傳輸是電力線通訊的優勢,不過這項技術也有不少難關要過。  

雜訊干擾始終難解  

對以射頻為基礎的通訊技術來說,噪音、頻寬和訊號衰減是限制其成長的最大因素,而這樣的特性在電力線通訊上也不例外。因此也讓電力線通訊在訊號品質上始終難以提升,也更無法與最接近的傳輸技術之一--DSL競爭。  

電力線通訊要突破其應用障礙,目前仍有一大藩籬橫亙在前,也就是傳輸距離的限制。Ovum認為,在未經過中繼器的協助之下,電力線通訊僅能自基地台傳輸約300~500公尺左右,而這樣的限制在部分農村或偏遠地區,將是一個極大的問題。  

先不談幾乎兩倍於VDSL2的頻譜幅度,電力線通訊只能在不到半公里內的距離傳輸,就足以將電力線通訊打入冷宮。雖然在某些情況下,電力線通訊的傳輸距離確實可以提升,例如透過中繼器的協助,不過運用中繼器不但增加成本負擔,也可能會降低電力線通訊的訊號可靠度。  

也因此,較低的傳輸距離帶來了較低的用戶接受度,尤其在諸多新興固網傳輸技術陸續問世之後,電力線通訊更加面臨強大的考驗。  

新興技術挑戰多  

對電力線通訊技術而言,困難點在於其出現的時間點太晚,不論是DSL家族或是無線區域網路(WLAN)系列,都已步入成熟期,在同級或甚至更優秀的傳輸技術陸續問世之後,是否需要電力線通訊,成為一個大問號。  

除去自有的技術瓶頸不算,電力線通訊僅管在初期吸引部分業者進行試行,然而在普及率有限的情況之下,大規模的導入計畫在試行短短數年後就胎死腹中,最大的原因之一,正是其他寬頻技術的抬頭,搶走了電力線通訊的丰采。  

而涵蓋範圍的欠缺與商業模式的不完整,都再度重擊電力線通訊的發展。  

以前文提及的光纖結合電力線通訊技術為例,除了限制電力線通訊技術必須在光纖到府的前提下才能運作,也間接提升了電力線通訊的營運成本。此外,DSL家族同樣可以與光纖到府互為結合,選擇電力線通訊的必要性似乎更加低落。  

就商業模式來說,如3G、4G、WiFi或是全球微波存取互通介面(WiMAX)等無線通訊技術,都已成功拉攏全球上百家企業的加盟,一同為產業打拼,欠缺足夠盟友的電力線通訊,也還在為建立生態系統掙扎。  

標準不一扯後腿  

對電力線通訊技術有興趣的業者雖不如無線通訊產業般蓬勃,卻也不會太少,然而電力線通訊市場始終無法做大的原因之一,正是標準不一所造成的結果。  

目前全球依技術標準與地區的不同,可將電力線通訊技術約略分為三大陣營,而此三大陣營彼此技術互不相容,亦無法共通,直接削減了用戶採購的興趣。雖然國際標準組織IEEE與ETSI都已陸續針對電力線通訊技術進行標準制定,不過一般預估在2008年結束以前將難以看到全球統一的標準,也就代表難以看到電力線通訊的普及。  

除了標準之外,由於電力線通訊技術與電力公司關係密切,電力公司對數據傳輸卻是頗為陌生,再加上電力公司在談數據資料傳輸以前,更重視關於安全、設備、監控與電磁波(EMC)等議題。也因為這樣,限制了電力線通訊的運行,僅能以低壓為主。  

成本居高不下影響售價  

儘管經歷了數年的發展,在標準不開放的氣氛之下,業者間的技術無法互通,也無法將市場商機做大,經濟規模有限,更導致電力線通訊成本與售價居高不下。  

以終端設備的價格來說,近期大行其道的WiFi搭建於筆記型電腦之中,對消費者來說頗具吸引力;而電力線通訊設備須要額外購買,又欠缺行動性,無法搭上近期筆記型電腦熱賣的順風車,也影響了電力線通訊的發達。  

PLC能否普及仍為未知  

西班牙兩家最大的電力公司在不久前中止了其始於2003年的電力線通訊服務,主因是他們認為電力線通訊將無法與ADSL競爭。值得一提的是,其中一家電力公司還是全球最大電力線通訊晶片業者之一的大股東,這樣的抽腿不但令人尷尬,也不啻是對電力線通訊技術未來發展的警訊。  

然而,要說電力線通訊即將從通訊舞台消失,卻也言之過早。電力線通訊由於具備隨電線蔓延的特性,因此在電力公司的數據查核、監控與管理上,尤具發展契機。在部分地區已開始運用電力線通訊進行如電錶管理或是用電量監控,為電力公司的正常營運把關。不過要談電力線通訊普及到一般家戶之中,或是成為數位家庭的中流砥柱,仍有重重難關要克服。  

(本文作者為Ovum分析師)

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