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小姜杂谈:再探电力线网络的世界

Andy Yang
2014 年 7 月 24 日, 凌晨 01:48

一个月前,小编写了一篇第一次试用电力线网络(俗称电力猫)的心得文。从大家的回应来看,似乎知道的人并不多 -- 就算是知道的人,似乎也都是在多年前试用过,并且有过一些不太好的经验。小编在那之后对电力线网络做了一些研究,希望这篇文章能让读者们更了解电力线网络的发展,以及现在的状况。

技术的演进


WiFi 虽然是无线网络技术的通称,但它却包涵了不止一种的标准。从早年的 802.11a/b 到 g、到 n、再到即将来临的 ac,WiFi 技术在这几年间取得了长足的进展,无论是频宽、频率还是使用的技术,都有相当大的变化。同样的,电力线网络也经历了类似的演化过程,但是各种竞争的规范更多,也更复杂。这里的技术演进以 Homeplug 为主,因为 Homeplug 不仅存在最久,同时也已经成为 IEEE 1901 标准。但在这之外,还有竞争对手 G.hn、HD-PLC 等,其中 G.hn 是一个相对新的规范,在技术上有其先进之处,而 HD-PLC 则是也被并入了 IEEE 1901 之中。目前各家规范的情况是相互间共通不可能,但至少可以共存。Homeplug 的部份,从早年的 Homeplug 1.0,到现在常见的 Homeplug AV,再到最新的 Homeplug AV2,现代的电力线网络和 2001 年刚推出的已经有了很大的不同。几代的电力线网络系统分述如下:

Homeplug 1.0:2001 年时推出的第一代技术,最大频宽只有 14Mbps,而使用者实际看到的频宽只有 5Mbps 左右。因为速度真的不快,因此为许多人留下「电力线网络不实用」的印象。

Homeplug 1.0 Turbo:以 Homeplug 1.0 的规范为基础,加上了厂商独家的通讯模式的过渡时期规范。最大频宽大约在 85Mbps 左右,而一般使用者看到的数字大概在 10~20Mbps 之间。Turbo 可以和普通的 Homeplug 1.0 连通使用,但速度会以网络上最慢的节点为准。

Homeplug AV:2005 年推出的第二代技术,将最大频宽推进到了 200Mbps,实际使用者看到的大约在 40Mbps 左右。这个频宽差不多勉强可以串流高画质视频,故称其为「AV」。Homeplug AV 在性能上较之前有显著的提升,但虽然可以和 Homeplug 1.0「共存」,一般却不能「共通」。在同一个电力线网络里同时存在 Homeplug AV 和 Homeplug 1.0 设备的话,两边会各联各的,但对 AV 的频宽会造成极大的限制。

Homeplug AV500:Homeplug AV 为基础进行的延伸,主要是增加了电力线网络可以使用的频带。最大频宽为 500Mbps,而一般可以看到的最大数据大约是 80Mbps 左右。

Homeplug AV2:2012 年推出的第三代技术。早期的设备比 AV500 快不了太多,大约是 600Mbps 上下,但规格上 AV2 能到达 1Gbps 以上的频宽,只是看技术(和成本)何时跟上而已。

由上面的演进我们可以发现,其实最新的电力线网络系统有不输给 WiFi 的频宽,可以应付家中多数宽带的需求。早年的技术因为载波的频率较低,所以无法穿透跳电器的问题,也在 Homeplug AV 大幅提升载波频率后得到解决,现在只要是同一个电表内都能算是连通的网络。

电力线网络的应用


有办法布设网络线的话,当然没有什么能比得上实体网络线的速度;但如果不能的话,要用电力线网络还是无线网络?这绝对是各有利弊的。无线网络可以给你相对的自由,只要是在有信号的范围内,上网设备可以任意移动;而电力线网络还是要受到插座的限制。但两者也各有不同的限制 -- 无线网络的信号穿过比较厚的墙板、楼板,以及周围的干扰,都有可能大幅影响无线网络的信号质量;而电力线网络则会被回路上使用中的电器、电线的品质、延长线等多种(常常看不见的)因素所影响。

小编最简单的观察,电力线网络最适用于固定点对点的连线,例如路由器到电视之类,或路由器到桌上型电脑之间。相对于早期的技术,现在的电力线网络已经有进步非常多的连线速度,但相对于常常有 100Mbps 的光纤服务,还是略低的,有可能成为发挥网速的瓶颈。不过做为网络链接方式,电力线网络增加的额外延迟非常地少,对于玩游戏的人来说说不定有额外的吸引力。

电力线网络取决于技术的新旧,一个节点的成本大约在 NT$500~NT$1,000(大约人民币一两百的样子)之间,建立起第一个网络需要两个节点(一般贩卖也常见到两个同捆贩售的新手包),之后加额外的设备就只需要购买一个节点就可以了。和无线网络相比,很难说哪个比较便宜 -- 无线网络系统通常是做为中央 Hub 的路由器比较贵,而周围连线进去的设备要嘛本身就有内建 WiFi,要嘛就是装一个小 USB WiFi Dongle,连接的设备增加时,平均成本会比较低;而电力线网络就是稳定的成本增加。但是随着距离增加,或是碰到墙壁时,无线网络有可能会碰到信号强度减弱的难题,这时候无论是强化两端的信号,还是购买 Repeater,都会是昂贵得多的方案,而电力线网络则有机会避开这些问题。

如果使用的是无线设备,其实电力线网络也有提供对应的方案,就像上图这种结合了无线信号发射器的电力线网络节点。就某些方面来说,它比 Repeater 更便利,因为它不需要放在能收到 WiFi 信号的地方就可以运作,所以可以选择需要的地方放置。但相对于单纯提供有线网络的节点,这个要贵上一些,而且它的速度会受到电力线网络本身的传输速度限制就是了。

就规格上面的限制来说,一个共通的电力线网络最多可以连接 64 个节点在上面,但实务上是很在稳定的服务品质下,达到堪用的速度的。小编自己试着在家里同时装设四个节点的电力线网络,发现如果同一时间只有一组在运作的话,速度和原来只有一对一的时候差不多;但一旦有两个节点同时要连线传资料的时候,两个节点的速度都会略低于原来的一半。可见除了频宽被共享了之外,还有额外的干扰发生。所以如果想要全家的网络都用电力线网络的话,要把这个考虑进去喔!

电力线网络的缺点


上面已经提供了其中几个缺点,这里再详细一点说明。

电线:电线(和整体家中电路用的设备)是影响最大,但也最难看到的。电线是一根的粗线,其实信号是会比许多细线的绞线要来得好的,同时接线时的品质好坏也会有影响。断电器之类的品质和老化程度也是一个重要的因素,说真的除了买一组来测试之外,还真的没办法知道影响有多大。

延长线、排插:每次电力信号穿过一个额外的接头就会有一点点的衰减,所以不建议接在延长线上;而排插(上图)除了有些有突波防治功能的,可能会把信号滤掉之外,同时插在排插上的其他电器会有更强烈的干扰。

其他电器:其他回路上的电器,特别是有马达的,像吹风机、电扇、吸尘器等,在转动中会容易产生噪点。日光灯管和 AC/DC 转换器也有可能会产生一定的干扰。

电力线网络设备本身:目前看到的电力线网络设备都长得差不多,一个大约 5x8cm 大的小方盒子,背后直接伸出两个插头来。这让它们的摆放基本上都相当地麻烦,要闪开其他各种其他形状的接头之余,还有可能挡到其他的电线插孔。另外电力线网络因为建议不要插在延长线上,某些程度上也限制了网络孔的位置,有插座的位置不见得就在设备旁边啊!

安全性:电力线网络的一个特性是信号无法离开电表之外,这对我们大部份的人来说,本身就是一个相当不错的安全性保障。但如果是住在分租套房或宿舍的话,就有机会会碰到网络被盗用,甚至资料被窃取的可能。这时候要记得打开电力线网络的加密功能,但不同规格、不同厂商的电力线设备间,加密系统不见得能简单地共用,也是一个浅在的危险。

结语


电力线网络因为刚推出时的各种问题(主要是不能跨相位、以及速度太慢),让大部份的人都为之却步,久而久之,大家便淡忘了还有这个技术的存在。现在经过十多年的发展之后,就像 Wi-Fi 一样,无论速度还是实用性,都不能同日而语。电力线网络或许不是个完美的方案,有着自己各式各样的缺点与问题,但当无线网络无法提供家内完整的覆盖的时候,或许可以考虑一下电力线网络做为接续的方案呢?说不定可以省去很多延伸无线网络的麻烦呢!