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小薑雜談:再探電力線網路的世界

Andy Yang
2014 年 7 月 23 日, 晚上 11:45
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一個月前,小編寫了一篇第一次試用電力線網路(俗稱電力貓)的心得文。從大家的回應來看,似乎知道的人並不多 -- 就算是知道的人,似乎也都是在多年前試用過,並且有過一些不太好的經驗。小編在那之後對電力線網路做了一些研究,希望這篇文章能讓讀者們更了解電力線網路的發展,以及現在的狀況。

技術的演進


WiFi 雖然是無線網路技術的通稱,但它卻包涵了不止一種的標準。從早年的 802.11a/b 到 g、到 n、再到即將來臨的 ac,WiFi 技術在這幾年間取得了長足的進展,無論是頻寬、頻率還是使用的技術,都有相當大的變化。同樣的,電力線網路也經歷了類似的演化過程,但是各種競爭的規範更多,也更複雜。這裡的技術演進以 Homeplug 為主,因為 Homeplug 不僅存在最久,同時也已經成為 IEEE 1901 標準。但在這之外,還有競爭對手 G.hn、HD-PLC 等,其中 G.hn 是一個相對新的規範,在技術上有其先進之處,而 HD-PLC 則是也被併入了 IEEE 1901 之中。目前各家規範的情況是相互間共通不可能,但至少可以共存。Homeplug 的部份,從早年的 Homeplug 1.0,到現在常見的 Homeplug AV,再到最新的 Homeplug AV2,現代的電力線網路和 2001 年剛推出的已經有了很大的不同。幾代的電力線網路系統分述如下:

Homeplug 1.0:2001 年時推出的第一代技術,最大頻寬只有 14Mbps,而使用者實際看到的頻寬只有 5Mbps 左右。因為速度真的不快,因此為許多人留下「電力線網路不實用」的印象。

Homeplug 1.0 Turbo:以 Homeplug 1.0 的規範為基礎,加上了廠商獨家的通訊模式的過渡時期規範。最大頻寬大約在 85Mbps 左右,而一般使用者看到的數字大概在 10~20Mbps 之間。Turbo 可以和普通的 Homeplug 1.0 連通使用,但速度會以網路上最慢的節點為準。

Homeplug AV:2005 年推出的第二代技術,將最大頻寬推進到了 200Mbps,實際使用者看到的大約在 40Mbps 左右。這個頻寬差不多勉強可以串流高畫質影片,故稱其為「AV」。Homeplug AV 在性能上較之前有顯著的提升,但雖然可以和 Homeplug 1.0「共存」,一般卻不能「共通」。在同一個電力線網路裡同時存在 Homeplug AV 和 Homeplug 1.0 裝置的話,兩邊會各聯各的,但對 AV 的頻寬會造成極大的限制。

Homeplug AV500:Homeplug AV 為基礎進行的延伸,主要是增加了電力線網路可以使用的頻帶。最大頻寬為 500Mbps,而一般可以看到的最大數據大約是 80Mbps 左右。

Homeplug AV2:2012 年推出的第三代技術。早期的裝置比 AV500 快不了太多,大約是 600Mbps 上下,但規格上 AV2 能到達 1Gbps 以上的頻寬,只是看技術(和成本)何時跟上而已。

由上面的演進我們可以發現,其實最新的電力線網路系統有不輸給 WiFi 的頻寬,可以應付家中多數寬頻的需求。早年的技術因為載波的頻率較低,所以無法穿透跳電器的問題,也在 Homeplug AV 大幅提升載波頻率後得到解決,現在只要是同一個電錶內都能算是連通的網路。

電力線網路的應用


有辦法佈設網路線的話,當然沒有什麼能比得上實體網路線的速度;但如果不能的話,要用電力線網路還是無線網路?這絕對是各有利弊的。無線網路可以給你相對的自由,只要是在有訊號的範圍內,上網裝置可以任意移動;而電力線網路還是要受到插座的限制。但兩者也各有不同的限制 -- 無線網路的訊號穿過比較厚的牆板、樓板,以及周圍的干擾,都有可能大幅影響無線網路的訊號品質;而電力線網路則會被回路上使用中的電器、電線的品質、延長線等多種(常常看不見的)因素所影響。

小編最簡單的觀察,電力線網路最適用於固定點對點的連線,例如路由器到電視之類,或路由器到桌上型電腦之間。相對於早期的技術,現在的電力線網路已經有進步非常多的連線速度,但相對於常常有 100Mbps 的光纖服務,還是略低的,有可能成為發揮網速的瓶頸。不過做為網路連結方式,電力線網路增加的額外延遲非常地少,對於玩遊戲的人來說說不定有額外的吸引力。

電力線網路取決於技術的新舊,一個節點的成本大約在 NT$500~NT$1,000 之間,建立起第一個網路需要兩個節點(一般販賣也常見到兩個同綑販售的新手包),之後加額外的裝置就只需要購買一個節點就可以了。和無線網路相比,很難說哪個比較便宜 -- 無線網路系統通常是做為中央 Hub 的路由器比較貴,而周圍連線進去的裝置要嘛本身就有內建 WiFi,要嘛就是裝一個小 USB WiFi Dongle,連接的裝置增加時,平均成本會比較低;而電力線網路就是穩定的成本增加。但是隨著距離增加,或是碰到牆壁時,無線網路有可能會碰到訊號強度減弱的難題,這時候無論是強化兩端的信號,還是購買 Repeater,都會是昂貴得多的方案,而電力線網路則有機會避開這些問題。

如果使用的是無線裝置,其實電力線網路也有提供對應的方案,就像上圖這種結合了無線訊號發射器的電力線網路節點。就某些方面來說,它比 Repeater 更便利,因為它不需要放在能收到 WiFi 訊號的地方就可以運作,所以可以選擇需要的地方放置。但相對於單純提供有線網路的節點,這個要貴上一些,而且它的速度會受到電力線網路本身的傳輸速度限制就是了。

就規格上面的限制來說,一個共通的電力線網路最多可以連接 64 個節點在上面,但實務上是很在穩定的服務品質下,達到堪用的速度的。小編自己試著在家裡同時裝設四個節點的電力線網路,發現如果同一時間只有一組在運作的話,速度和原來只有一對一的時候差不多;但一旦有兩個節點同時要連線傳資料的時候,兩個節點的速度都會略低於原來的一半。可見除了頻寬被共享了之外,還有額外的干擾發生。所以如果想要全家的網路都用電力線網路的話,要把這個考慮進去喔!

電力線網路的缺點


上面已經提供了其中幾個缺點,這裡再詳細一點說明。

電線:電線(和整體家中電路用的設備)是影響最大,但也最難看到的。電線是一根的粗線,其實訊號是會比許多細線的絞線要來得好的,同時接線時的品質好壞也會有影響。斷電器之類的品質和老化程度也是一個重要的因素,說真的除了買一組來測試之外,還真的沒辦法知道影響有多大。

延長線、排插:每次電力信號穿過一個額外的接頭就會有一點點的衰減,所以不建議接在延長線上;而排插(上圖)除了有些有突波防治功能的,可能會把信號濾掉之外,同時插在排插上的其他電器會有更強烈的干擾。

其他電器:其他回路上的電器,特別是有馬達的,像吹風機、電扇、吸塵器等,在轉動中會容易產生雜訊。日光燈管和 AC/DC 轉換器也有可能會產生一定的干擾。

電力線網路裝置本身:目前看到的電力線網路裝置都長得差不多,一個大約 5x8cm 大的小方盒子,背後直接伸出兩個插頭來。這讓它們的擺放基本上都相當地麻煩,要閃開其他各種其他形狀的接頭之餘,還有可能擋到其他的電線插孔。另外電力線網路因為建議不要插在延長線上,某些程度上也限制了網路孔的位置,有插座的位置不見得就在裝置旁邊啊!

安全性:電力線網路的一個特性是訊號無法離開電錶之外,這對我們大部份的人來說,本身就是一個相當不錯的安全性保障。但如果是住在分租套房或宿舍的話,就有機會會碰到網路被盜用,甚至資料被竊取的可能。這時候要記得打開電力線網路的加密功能,但不同規格、不同廠商的電力線裝置間,加密系統不見得能簡單地共用,也是一個潛在的危險。

結語


電力線網路因為剛推出時的各種問題(主要是不能跨相位、以及速度太慢),讓大部份的人都為之卻步,久而久之,大家便淡忘了還有這個技術的存在。現在經過十多年的發展之後,就像 WiFi 一樣,無論速度還是實用性,都不能同日而語。電力線網路或許不是個完美的方案,有著自己各式各樣的缺點與問題,但當無線網路無法提供家內完整的覆蓋的時候,或許可以考慮一下電力線網路做為接續的方案呢?說不定可以省去很多延伸無線網路的麻煩呢!