Broadband Power line (BPL)

โดยอาจารยนณฑศตา ชรตน

Broadband Power line (BPL) คออะไร

Broadband Power line (BPL) คอเทคโนโลยการตดตอสอสาร ททำาใหสามารถสงสญญาณเสยง ขอมล และมลตมเดย โดยผานระบบนำาจายกระแสไฟฟา หรอสายไฟฟาทมใชตามบานเรอนทวไป ทงทเปนระบบจายไฟฟาแรงตำา (LV distribution cable) หรอระบบจายไฟฟาแรงปานกลาง (MV distribution cable)โดยอาจมการเรยกชอทแตกตางกนไป ไมวาจะเปน Power Line Communications (PLC), Power Line Telecommunications (PLT), Broadband over Power line (BPL) หรอ Ethernet over Power line และอาจมการใหคำานยามและรายละเอยดของเทคโนโลยทแตกตางกนไปดวย แตในทนจะเรยก เทคโนโลยในลกษณะนทงหมดวา เทคโนโลยการสอสารผานสายไฟฟา

Broadband Power line (BPL)เปนเทคโนโลยทใชสายไฟฟาในระบบจายไฟฟาทมอยเดม เพอใหบรการ รบ สง ขอมลไมวาจะเปนขอมลความเรวตำา(narrowband PLC) เชน

การควบคมอปกรณไฟฟาภายในบาน การเฝาระวงรกษาความปลอดภยภายในบาน และใชในการควบคม สงการของหนวยงานใหบรการ

สาธารณปโภคดานไฟฟาเชน การควบคมการทำางานของ switch gear (เพอปด-เปด อปกรณปองกนระบบจายไฟฟา) การอานมาตรวดไฟฟาอตโนมต (automatic meter reading - AMR) หรอการแจงอตราคาไฟฟา (tariff broadcast) เปนตน

โดยพฒนามาจากในระยะเรมแรกทหนวยงานใหบรการสาธารณปโภคดานไฟฟา (power utility providers) ใชสายสงแรงสง เพอตดตอสอสาร และใชในการควบคมสถานจายไฟฟา (substation)ระหวางกน และในปจจบนไดพฒนาขดความสามารถใหรบสงขอมลความเรวสง(broadband PLC) เชน high speed Internet, video streaming, VoIP ผานระบบจายไฟฟาแรงตำาไดดวย จงสามารถใช เปนโครงขายสวนเขาถงผใชบรการ (access network) ทดแทนคสายโทรศพทได

ความเปนมาของเทคโนโลยหนวยงานใหบรการสาธารณปโภคดาน ไฟฟารวมกบผผลตอปกรณไฟฟา ไดมการรเรมนำาเทคโนโลย PLC มาใชงานตงแตป ค.ศ. 1922 โดยใชคลนพาหในชวงความถ 15 – 500 kHz ปอนในสายสงแรงสง เพอใชในการโทรมาตร (telemetry)ตอมาในชวงป ค.ศ. 1930 – 1940 ไดมการนำา ripple carrier signaling มาใชในระบบจายไฟฟา 10 – 20 kV และ 240/415 Vในชวงป ค.ศ. 1970 บรษท Tokyo Electric Power ไดทำาการทดลองเกยวกบการอานมาตรวดไฟฟา ระยะไกล (remote meter reading) และประสบความสำาเรจ จนกระทงประมาณป 1985 ไดใหความสนใจ และทำาการศกษาในการนำา digitalcommunications และ digital signal processing มาสงผานสายไฟฟา และไดผลเปนทนาพอใจปจจบน PLC สามารถนำามาประยกตใชงานไดหลากหลายรปแบบทงในสวนของ หนวยงานใหบรการสาธารณปโภคดานไฟฟาเอง และประชาชนทวไป

เทคโนโลย Broadband PLCลกษณะทางเทคนคของระบบ BPL

อปกรณทใชงานในลกษณะนจะสงสญญาณทความถในชวง 1.6 – 30 MHz (อปกรณบางยหออาจสงถง 80 MHz)และมอตราการรบ-สงขอมลแบบอสมมาตร (asymmetry) ตงแต 256 kbps จนถง2.7 Mbpsโดยทอปกรณทวนสญญาณ (repeater) อาจมความเรวสงถง 40 Mbps และสามารถตอโมเดมไดถง 256 จดสวนทสถานจายไฟแรงปานกลาง(MV substation) มความเรวทเชอมตอกบโครงขาย Internet อยท 135 Mbps

ลกษณะทางเทคนคของระบบBPL (ตอ)

ผใหบรการอาจใชเทคโนโลยนรวมกบโครงขายเคเบลใยแกวนำาแสง(Optical Fiber) หรอโครงขายไรสายอนๆเพอใหสามารถเชอมตอเขากบโครงขายอนเทอรเนตไดโดยทวไปแลว จะแบงอปกรณทใชงานในระบบ BPL เปนสองสวน คอ

อปกรณสวนทรบสงขอมลผานสายไฟฟาแรงตำาซงอยภายในอาคารบานเรอน(In-building BPL) ทอยภายหลงมาตรวดไฟฟาแลวและไมไดอยในความรบผดชอบของหนวยงานให บรการสาธารณปโภคดานไฟฟา

และสวนทรบสงขอมลผานสายไฟฟาแรงปานกลางหรอแรงตำาซงอยภายนอกอาคารบานเรอน (Access BPL) ซงมกเปนสวนทอยในความรบผดชอบของหนวยงานใหบรการสาธารณปโภคดาน ไฟฟา

อปกรณอปกรณทใชในลกษณะ In-building BPL มกจะเปน

BPL modem หรออปกรณในสวนของผใชบรการ(Customer Premises Equipment: CPE) เทานน

อปกรณทใชในลกษณะ Access BPL ประกอบดวยinjector,repeaterและ extractor

อปกรณ injector( หรอ concentrator)เปนอปกรณทใชสำาหรบการเชอมตอระหวางโครงขายเคเบลใยแกวนำาแสง เขากบสายไฟฟาแรงปานกลาง (Medium Voltage) เพอสงสญญาณในการใหบรการ BPL ซงสายไฟฟาแรงปานกลางนอาจจะแขวนอยเหนอศรษะหรอเปนทอลอดใตพนดน สำาหรบสายไฟฟาทอยเหนอศรษะ โดยทวไปจะอยสงกวาพน ดนประมาณ 10 เมตร สายสงไฟฟาทเปนวงจรจายไฟฟาแรงปานกลาง จากสถานยอย (substation) จะเปนสายสงไฟฟาสามเฟส โดยมลกษณะการจด วางสายหลายลกษณะ เชน แนวนอน แนวตงหรอรปสามเหลยม เปน

อปกรณ extractorเปนอปกรณทเชอมตอระหวางสายไฟฟาแรงปาน

กลางกบทพกอาศยเพอใหบรการ BPL ซงปกตจะตดตงอยกบหมอแปลงไฟฟาทจายไฟฟาแรงตำาเพอสงสญญาณไปยงบานโดยตรงผานสายไฟฟา

extractor บางตวสามารถทจะเพมระดบสญญาณ BPL ใหเพยงพอสำาหรบการสงตอไปใหสายไฟฟาแรงตำาได

และบางประเภทสามารถทำาหนาทเปนอปกรณทวนสญญาณ (repeater) ไดอกดวย

นอกจากนยงสามารถเชอมตอเขากบอปกรณทไมใชอปกรณจำาพวก BPL เชน Wi-Fi เปนตน ซงเปนการขยายโครงขายไปยงผใชบรการเนองจากสายไฟฟาแรงปานกลางทม ระยะทางยาว ๆ ทำาใหสญญาณลดทอนหรอผดเพยน จงจำาเปนตองใช BPL repeater เพอเพมระดบความแรงของสญญาณใหเหมาะสมกบการใชงาน

การตดตงระบบ BPL กบระบบนำาจายไฟฟา

ระบบ BPL สามารถแบงออกเปน 3 ประเภทตามลกษณะการใชงานไดดงตอไปน

ระบบ BPL ประเภททหนงระบบ BPL ประเภททสองระบบ BPL ประเภททสาม

ระบบ BPL ประเภททหนงแรก ใชเทคนคการผสมสญญาณแบบ Orthogonal

Frequency Division Multiplexing (OFDM) เพอกระจายสญญาณ BPL ใชแถบความถทกวางโดยการใช คลนพาหยอย ๆ เปนจำานวนมาก โดยมอปกรณ BPL injector ทำาหนาทแปลงขอมลจาก Internet backbone ใหอยในรปแบบสญญาณ BPL(OFDM) สงผานไปยงสายไฟฟาแรงปานกลาง และในทางกลบกน กจะแปลงขอมลจาก BPL ไปเปนขอมลทสงตอเขาInternet backbone ทงนจะเชอมตอเขากบสายสงไฟฟาเพยงเฟสเดยว

ระบบ BPL ประเภททสองใชวธการมอดเลต OFDM แตตางจากระบบแรกใน

สวนของการสงขอมลไปยงผใชบรการ โดยระบบนจะใชอปกรณ extractor เพอรบสญญาณจากสายสงไฟฟาแรงปานกลางแลวแปลงเปนการสงขอมลไรสายไป ยงผใชบรการ โดยใชอปกรณ IEEE802.11b Wi-Fi™ (ระบบ BPL ประเภทแรก ใชวธการสงสญญาณไปยงผใชบรการผานสายสงไฟฟาแรงตำา) ซงอปกรณปลายทางอาจจะเปนคอมพวเตอร หรออปกรณพกพาสวนตวกได ซงเปนเทคโนโลยหนงทใชแทนการเชอมตอกบอปกรณทเชอมตอผานสาย สงไฟฟาแรงตำา

ระบบ BPL ประเภททสามใชเทคนค Direct Sequence Spread

Spectrum (DSSS) สงสญญาณผานสายสงไฟฟาแรงปานกลางไปยงผใชบรการ โดยผใชบรการในแตละจดใหบรการ (BPL cell) จะใชชวงความถเดยวกน และใชเทคนคCarrier Sense Multiple Access (CSMA) ในการเลอกใชชองความถเหมอนกบระบบ BPL ประเภทแรก ซงยอมรบการรบกวนชองใชงานเดยวกนไดในระดบหนง เนองจากอปกรณแตละตวในระบบจะใชชวงความถเดยวกนในการรบสงขอมล

สถาปตยกรรมโครงขาย BPLประกอบดวยโครงขาย 3 สวน คอ1)โครงขายสวนเชอมตอกบโครงขายหลก(backhaul) ซงมก

เปนโครงขายเคเบลใยแกวนำาแสง และอยในความรบผดชอบของผประกอบกจการโทรคมนาคมทใหบรการโครงขาย

2) โครงขาย BPL ในสวนทใชสายไฟฟาMV และ3) โครงขาย BPL ในสวนทใชสายไฟฟาLV ซงรวมถงอปกรณท

ตดตงทบานหรออาคารของผใชบรการ(CPE) ดวย

สถาปตยกรรมโครงขาย BPL ในสวนทใชสาย ไฟฟา

โครงขาย BPL สวนนเปนสวนทสำาคญ เนองจากเปนสวนทเชอมตอกบผใชบรการโดยตรง ดงนน สถาปตยกรรมโครงขาย จงขนอยกบคณสมบตตาง ๆ เปนตนวา สถานทตงโครงขาย (อาคารสง บานเรอน นคมอตสาหกรรม) ความหนาแนนของผใชบรการ ระยะทางของโครงขาย และการออกแบบโครงขายวาประกอบดวยโครงขายยอยมากนอยแคไหน

ขอดและขอเสยของเทคโนโลย BPLขอด

ใหบรการสอสารขอมลไดอยางทวถง เนองจากระบบไฟฟาเปนโครงสรางพนฐานทมการตดตงใชงานครอบคลมทกพนท

ไมตองลงทนเดนสายสญญาณใหม และใชเวลาไมนานในการตดตงระบบขอเสย

สญญาณ BPL เปนแหลงกำาเนดสญญาณรบกวนไปยงระบบสอสารอน ๆ ทใชงานในยาน ความถHF

เดยวกน เชน กจการวทยสมครเลน, วทยคลนสน , วทยควบคมการบน ฯลฯ เนองจากสายไฟฟาไมมการ

ปองกนการแพรกระจายคลน (untwisted and unshielded) ดงนน จงไมสามารถสงสญญาณ BPL ดวยกำาลงสงสง ทำาใหสญญาณ BPL ไวตอสญญาณ

รบกวนจากภายนอก, สญญาณรบกวนภายในระบบไฟฟา สงผลใหใชงาน BPL ไดใน ระยะทางไมไกลนก( ประมาณ 2 กม. ในโครงขายไฟฟาแรงดนปานกลางและ 250 ม. ใน โครงขายสายไฟฟาแรงดน

ตำา) แกไขไดโดยการเขารหสปองกนความผดพลาด, ใชเทคนคการ Modulation ทเหมาะสม

คำาศพทMV distribution cable = ระบบจายไฟฟาแรงปานกลางLV distribution cable = ระบบจายไฟฟาแรงตำาPower Line Communications - PLC= เทคโนโลยการสอสารผานสาย

ไฟฟาswitch gear การควบคมการทำางานของ เพอปด- เปด อปกรณปองกนระบบจายไฟฟาpower utility providers = หนวยงานใหบรการสาธารณปโภคดานไฟฟาcarrier wave = สญญาณคลนพาหCustomer Premises Equipment: CPE = อปกรณในสวนของผใชบรการsubstation = สถานยอย

backhaul = โครงขายหลก

ใบงาน นำามาสงสนคาบเรยน1. Broadband Power line (BPL) คออะไร2 . ความเปนมาของBroadband Power line (BPL)3. ลกษณะทางเทคนคของระบบ BPL4. ระบบ BPL สามารถแบงออกเปน 3 ประเภทอะไรบาง5. สถาปตยกรรมโครงขาย BPL6. อปกรณ Injector ,Repeater,extractor คอ

อะไร7. จงอธบายขอดและขอเสยของเทคโนโลย BPL