534466 Principle of Broadband Communicationหลกการสอสารแบบบรอดแบนด หลกการสอสารแบบบรอดแบนด

สอนโดยอาจารย ดร นรรตน วฒนมงคลอาจารย ดร. นรรตน วฒนมงคล

ภาคเรยนท 2 ปการศกษา 2555ภาควชาวศวกรรมไฟฟา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยบรพาภาควชาวศวกรรมไฟฟา คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยบรพา

บทท 7

Broadband over Power line (BPL)

การสอสารแบบบรอดแบนดผานสายสงไฟฟา

2ดร. นรรตน วฒนมงคล

B db d P li (BPL) Broadband over Power line (BPL)

ความหมายของเทคโนโลย BPL N b d PLC (NPL) Narrowband PLC (NPL) Broadband PLC (BPL) ประเภทและอปกรณของ BPL ป ประเภทของระบบ BPL สถาปตยกรรมโครงขาย BPL การประยกตใชงาน

โ โ 7.1 ความหมายของเทคโนโลย BLCป โ โ Broadband over Power line (BPL) เปนเทคโนโลยการตดตอ

สอสารททาใหสามารถสงสญญาณเสยงขอมลและมลตมเดยโดยผานระบบนา ไฟฟ ไฟฟ ใ ไป ปจายกระแสไฟฟาหรอสายไฟฟาทมใชตามบานเรอนทวไป ทงทเปนระบบจายไฟฟาแรงตา (LV (Low Voltage) Distribution Cable) หรอระบบจายไฟฟ ปไฟฟาแรงปานกลาง (MV (Middle Voltage) Distribution Cable)

ดร. นรรตน วฒนมงคล 4

โดยอาจมการเรยกชอทแตกตางกนไป ไมวาจะเปน Power Line Communications (PLC) หรอ Power Line Telecommunications (PLT) Communications (PLC) หรอ Power Line Telecommunications (PLT) หรอ Broadband over Power line (BPL) หรอ Ethernet over Power line และอาจมการใหคานยามและรายละเอยดของเทคโนโลยทแตกตางกนไปและอาจมการใหคานยามและรายละเอยดของเทคโนโลยทแตกตางกนไปดวย แตในทนจะเรยกเทคโนโลยในลกษณะนทงหมดวา เทคโนโลยการสอสารผานสายไฟฟา (Power Line Communications: PLC)สอสารผานสายไฟฟา (Power Line Communications: PLC)

ดร. นรรตน วฒนมงคล 5

BPL เปนเทคโนโลยทใชสายไฟฟาในระบบจายไฟฟาทมอยเดม เพอใหบรการรบสงขอมล ซงอาจจะเปนการสงขอมลความเรวตา (Narrowband ใหบรการรบสงขอมล ซงอาจจะเปนการสงขอมลความเรวตา (Narrowband PLC) เชนo การควบคมอปกรณไฟฟาภายในบาน o การควบคมอปกรณไฟฟาภายในบาน o การเฝาระวงรกษาความปลอดภยภายในบานo ใชในการควบคมหรอสงการของหนวยงานใหบรการสาธารณปโภคดานo ใชในการควบคมหรอสงการของหนวยงานใหบรการสาธารณปโภคดานไฟฟา เชน การควบคมการทางานของ Switch Gear (เพอปด-เปด อปกรณ การควบคมการทางานของ Switch Gear (เพอปด เปด อปกรณปองกนระบบจายไฟฟา) การอานมาตรวดไฟฟาอตโนมต (Automatic Meter Reading - AMR) การอานมาตรวดไฟฟาอตโนมต (Automatic Meter Reading AMR) การแจงอตราคาบรการไฟฟา (Tariff broadcast)

ดร. นรรตน วฒนมงคล 6

7.1.1 ความเปนมาของเทคโนโลย BPL

o หนวยงานใหบรการสาธารณปโภคดานไฟฟารวมกบผผลตอปกรณไฟฟา ไดมการรเรมนาเทคโนโลย BPL มาใชงานตงแตป ค ศ 1922ไดมการรเรมนาเทคโนโลย BPL มาใชงานตงแตป ค.ศ. 1922o โดยใชคลนพาหในชวงความถ 15 – 500 kHz ปอนในสายสงแรงสงเพอใชในการโทรมาตร (telemetry) ใชในการโทรมาตร (telemetry) o ในป ค.ศ.1970 บรษท Tokyo Electric Power ไดทาการทดลองเกยวกบการอานมาตรวดไฟฟาระยะไกล (remote meter reading) และประสบการอานมาตรวดไฟฟาระยะไกล (remote meter reading) และประสบความสาเรจ

โ โ โ ใ • โทรมาตร คอเทคโนโลยทสามารถวดคาตางๆ ทเกดขนในระยะทอยหางไกลได โดยสามารถทาผานทางคลนวทย เครอขายไอพ

ดร. นรรตน วฒนมงคล 7

o จนกระทงป 1985 ไดใหความสนใจและทาการศกษาในการนา Digital Communications และ Digital Signal Processing (DSP) มาสงผานCommunications และ Digital Signal Processing (DSP) มาสงผานสายไฟฟาและไดผลเปนทนาพอใจo ปจจบน BPL สามารถนามาประยกตใชงานไดหลากหลายรปแบบ ทงในo ปจจบน BPL สามารถนามาประยกตใชงานไดหลากหลายรปแบบ ทงในสวนของหนวยงานใหบรการสาธารณปโภคดานไฟฟาเอง และประชาชนทวไปทวไป

ดร. นรรตน วฒนมงคล 8

7.1.2 ขอดและขอเสยของเทคโนโลย BPL ขอด

o ใหบรการสอสารขอมลไดอยางทวถง เนองจากระบบไฟฟาเปนโครงสราง ใ พนฐานทมการตดตงใชงานครอบคลมทกพนท

o ไมตองลงทนเดนสายสญญาณใหมและใชเวลาไมนานในการตดตงระบบ

ขอเสย ป ไป o สญญาณ BPL เปนแหลงกาเนดสญญาณรบกวนไปยงระบบสญญาณ

สอสารอนๆ ทใชในยานความถ HF เดยวกน เชน กจการวทยสมครเลน, วทย ไฟฟ ไ ป คลนสน วทยควบคมการบน ฯลฯ เนองจากสายไฟฟาไมมการปองกนการ

แพรกระจายคลน (Untwisted and Unshielded)

ดร. นรรตน วฒนมงคล 9

o ไมสามารถสงสญญาณ BPL ดวยกาลงสงสงทาใหสญญาณ BPL ไวตอสญญาณรบกวนจากภายนอก สญญาณรบกวนภายในระบบไฟฟาสงผลใหสญญาณรบกวนจากภายนอก, สญญาณรบกวนภายในระบบไฟฟาสงผลใหใชงาน BPL ไดในระยะทางไมไกลนก (ประมาณ 2 กม. ในโครงขาย MV และ 250 เมตร ในโครงขาย LV ) แกไขไดโดยการเขารหสปองกนความและ 250 เมตร ในโครงขาย LV ) แกไขไดโดยการเขารหสปองกนความผดพลาด, ใชเทคนคการมอดเลชนทเหมาะสม

ดร. นรรตน วฒนมงคล 10

7.2 Narrowband PLCo Narrowband PLC ใชงานมาคอนขางนานแลว โดยเฉพาะในประเทศ อตสาหกรรมตางๆ ทงในยโรป อเมรกา และญปน แตในประเทศไทยยงมใชงานไมแพรหลายมากนก o ระบบสอสญญาณทใชเทคโนโลย Narrowband PLC นนเรมตนมาจาก

การใชงานภายในหนวยงานใหบรการสาธารณปโภคดานไฟฟาทมกใชเทคโนโลยการสงสญญาณในลกษณะดงกลาว

o สาหรบการอานหนวยของมาตรวดไฟฟา (AMR) หรอระบบการสงขอมลควบคมและโทรมาตร (SCADA) โดยมชวงความถถท ใชงานแตกตางกนไป

แตโดยทวไปแลว จะอยในยานทตากวา 1 MHz

ดร. นรรตน วฒนมงคล 11

o SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) เปนระบบตรวจสอบและวเคราะหขอมลแบบ R l ti ใชในการตรวจสอบสถานะตรวจสอบและวเคราะหขอมลแบบ Real-time ใชในการตรวจสอบสถานะตลอดจนถงควบคมการทางานของระบบควบคมในอตสาหกรรมและงานวศวกรรมตางๆ เชน ดานโทรคมนาคมสอสาร การประปา การบาบดนาเสย วศวกรรมตางๆ เชน ดานโทรคมนาคมสอสาร การประปา การบาบดนาเสย การจดการดานพลงงาน อตสาหกรรมการกลนนามนและกาซ อตสาหกรรมเคม อตสาหกรรมประกอบรถยนต หรอการขนสง เปนตนเคม อตสาหกรรมประกอบรถยนต หรอการขนสง เปนตนo บางประเทศถอวาระบบสอสารทใช Narrowband PLC เปนอปกรณไฟฟา หรออปกรณอเลกทรอนกส อกทงชวงความถของการแพรกระจายคลนหรออปกรณอเลกทรอนกส อกทงชวงความถของการแพรกระจายคลนแมเหลกไฟฟาอยในชวงทมเครอขายสอสารอนใชงานนอย โอกาสเกดการรบกวนทางวทยจงนอยตามไปดวยรบกวนทางวทยจงนอยตามไปดวย

ดร. นรรตน วฒนมงคล 12

o อปกรณทใช Narrowband PLC มผลตภณฑทจาหนายในตลาดอยท วไปมการประยกตใชงานทหลากหลายมการประยกตใชงานทหลากหลาย

ดร. นรรตน วฒนมงคล 13

o ดงนนจงไมไดกากบดแลในทางโทรคมนาคม หรอกากบเฉพาะในสวนของมาตรฐานดานการรบกวนทางวทยเทานนมาตรฐานดานการรบกวนทางวทยเทานนo ตวอยางอปกรณ Narrowband PLC ทมวางขายในทองตลาด

ดร. นรรตน วฒนมงคล 14

7.3 Broadband over Power Line (BPL)โดยทวไปแลว จะแบงอปกรณทใชงานในระบบ BPL เปนสองสวน

คอ อปกรณสวนทร บสงขอมลผานสายไฟฟาแรงต าซงอยภายในอาคารบานเรอน (In-building BPL) ทอยภายหลงมาตรวดไฟฟาและไมไดอยในความรบผดชอบของหนวยงานใหบรการสาธารณปโภคดานไฟฟา และสวนทรบสงขอมลผานสายไฟฟาแรงปานกลางหรอแรงตาซงอยภายนอกอาคารบานเรอน (Access BPL) ซงมกเปนสวนทอยในความรบผดชอบของหนวยงานใหบรการสาธารณปโภคดานไฟฟา

ดร. นรรตน วฒนมงคล 15

o อปกรณทใชในลกษณะ In-building BPL มกจะเปน BPL modem หรออปกรณในสวนของผใชบรการ (Customer Premises Equipment: หรออปกรณในสวนของผใชบรการ (Customer Premises Equipment: CPE) เทานนo อปกรณทใชในลกษณะ Access BPL ประกอบดวย injector repeater o อปกรณทใชในลกษณะ Access BPL ประกอบดวย injector, repeater และ extractor BPL Injector หรอ Concentrator เปนอปกรณทใชสาหรบการเชอม BPL Injector หรอ Concentrator เปนอปกรณทใชสาหรบการเชอมตอระหวางโครงขายเคเบลใยแกวนาแสง เขากบสายไฟฟาแรงปานกลาง (Medium Voltage) เพอสงสญญาณในการใหบรการ BPL ซงสายไฟฟา(Medium Voltage) เพอสงสญญาณในการใหบรการ BPL ซงสายไฟฟาแรงปานกลางนอาจจะแขวนอยเหนอศรษะหรอเปนทอลอดใตพนดนสาหรบสายไฟฟาทอยเหนอศรษะ โดยทวไปจะอยสงกวาพนดนประมาณ สาหรบสายไฟฟาทอยเหนอศรษะ โดยทวไปจะอยสงกวาพนดนประมาณ 10 เมตร

ดร. นรรตน วฒนมงคล 16

BPL extractor เปนอปกรณทเชอมตอระหวางสายไฟฟาแรงปานกลางกบทพกอาศย เพอใหบรการ BPL ซงปกตจะตดตงอยกบหมอแปลงไฟฟากบทพกอาศย เพอใหบรการ BPL ซงปกตจะตดตงอยกบหมอแปลงไฟฟาทจายไฟฟาแรงตาเพอสงสญญาณไปยงบานโดยตรงผานสายไฟฟา extractor นอกจากนยงสามารถเชอมตอเขากบอปกรณทไมใชอปกรณextractor นอกจากนยงสามารถเชอมตอเขากบอปกรณทไมใชอปกรณจาพวก BPL เชน Wi-Fi เปนตน ซงเปนการขยายโครงขายไปยงผใชบรการเนองจากสายไฟฟาแรงปานกลางทมระยะทางยาวๆ ทาใหสญญาณบรการเนองจากสายไฟฟาแรงปานกลางทมระยะทางยาวๆ ทาใหสญญาณลดทอนหรอผดเพยน จงจาเปนตองใช BPL repeater เพอเพมระดบความแรงของสญญาณใหเหมาะสมกบการใชงานแรงของสญญาณใหเหมาะสมกบการใชงาน

ดร. นรรตน วฒนมงคล 17

รปแสดงการตดตงระบบ BPL กบระบบจายไฟฟา

ดร. นรรตน วฒนมงคล 18

ป7.4 ประเภทของระบบ BPLระบบ BPL สามารถแบงออกเปน 3 ประเภทตามลกษณะการใชงานไดดงน

ประเภททหนง ประเภททหนง

ระบบ BPL ประ เภทแรก ใช เทคนคการผสมสญญาณแบบ Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) เพอกระจายสญญาณ

BPL ใชแถบความถทกวางโดยการใชคลนพาหยอยๆ เปนจานวนมาก โดยมป ป ใ ใอปกรณ BPL injector ทาหนาทแปลงขอมลจาก Internet backbone ใหอยใน

รปแบบสญญาณ BPL (OFDM) สงผานไปยงสายไฟฟาแรงปานกลาง และใ ป BPL ไป ป I ในทางกลบกนกจะแปลงขอมลจาก BPL ไปเปนขอมลทสงตอเขา Internet backbone ทงนจะเชอมตอเขากบสายสงไฟฟาเพยงเฟสเดยว อปกรณ

ดร. นรรตน วฒนมงคล 19

extractor จะทาหนาทเชอมตอการสงขอมลสองทางจากสายไฟฟาแรงดน ไ ใ โ ไ ไ ตาไปยงบานผใชบรการโดยไมผานหมอแปลงจายไฟฟาแรงดนตา เปนการ

เชอมตอระหวางโครงขายในสวน In-house BPL เขากบสวน Access BPL ใ ใ ไ โ ป ปดงนนผใชบรการจงสามารถใชบรการ BPL ไดโดยมอปกรณปลายทาง

หรอ BPL modem โครงขายในลกษณะนอาจจาเปนตองมอปกรณ ใ repeater เพอทาหนาทขยายสญญาณระหวาง injector และ extractor ใหม

ระดบสญญาณทสงขน เพอใหสามารถใหบรการไดระยะทางไกลขน ไ ใ ป ป ป จากทแสดงไวในรป อปกรณ injector และอปกรณ extractor จะ

ใชชวงความถเดยวกน (F1) ในสายสงไฟฟาแรงปานกลาง ซงจะแตกตาง ใ ไฟฟ ป ใ จากชวงความถ (F2) ทใชสาหรบสายสงไฟฟาแรงตา สาหรบอปกรณทใช

ดร. นรรตน วฒนมงคล 20

ป ป 21

รปแสดงระบบ BPL ประเภททหนง

ภายในอาคาร (In-house BPL device) จะใชหลกการ Carrier Sense Multiple Access (CSMA) รวมกบ Collision Avoidance (CA) ในการยนยนชองใชงานเพอลดการรบกวนกนระหวางระบบ เนองจากระบบนยอมรบการรบกวนทเกดจากการใชงานชองเดยวกนในระดบหนง และใชสายสงไฟฟาแรงปานกลางเพยงเฟสเดยวตอระบบ ดงนนอาจมไดสองถงสามระบบในสาย MV ของระบบนาจายเดยวกน (ผใหบรการหลายราย)

ดร. นรรตน วฒนมงคล 22

ประเภททสอง

ป ใ ระบบ BPL ประเภททสอง ใชวธการมอดเลต OFDM แตตางจากระบบแรกในสวนของการสงขอมลไปยงผใชบรการ โดยระบบนจะใชป ไฟฟ ป อปกรณ extractor เพอรบสญญาณจากสายสงไฟฟาแรงปานกลางแลว

แปลงเปนการสงขอมลไรสายไปยงผใชบรการ โดยใชอปกรณ IEEE ป ใ ไป 802.11b Wi-Fi (ระบบ BPL ประเภทแรก ใชวธการสงสญญาณไปยง

ผใชบรการผานสายสงไฟฟาแรงตา) ซงอปกรณปลายทางอาจจะเปน ป ไ โ ป โ โ ใ คอมพวเตอร หรออปกรณพกพาสวนตวกได โดยเปนเทคโนโลยหนงทใช

แทนการเชอมตอกบอปกรณท เชอมตอผานสายสงไฟฟาแรงต าใ ใ ระบบนใชชวงความถทแตกตางกนทงทางดานจากผใช (Upstream) และ

ไปยงผใช (Downstream) สญญาณรบกวนจากการใชชวงความถเดยวกน

ดร. นรรตน วฒนมงคล 23

จะตองอยในระดบทตา และตองมอปกรณ repeater เพอเพมระยะทางระหวาง injector กบ extractor และอปกรณ BPL repeater ตองใชชวงความถในการสงและรบทแตกตางกน และอปกรณ BPL repeater ทอย

ใกลเคยงกนจะตองใชชวงความถทแตกตางกน และตองแตกตางจาก injector ดวย อกทงในบางครงอาจจะตองทางานในลกษณะของ extractor

ไดดวย เพอเชอมตอกบอปกรณรบสงขอมลไรสาย Wi-Fi ในระบบนจะปอนสญญาณเขาไปในสายสงไฟฟาแรงปานกลางเพยงเฟสเดยวเทานน

ดร. นรรตน วฒนมงคล 24

25

รปแสดงระบบ BPL ประเภททสอง

ประเภททสาม

ป ใ ระบบ BPL ประเภททสาม ใชเทคนค Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) สงสญญาณผานสายสงไฟฟาแรงปานกลางไปยงใ โ ใ ใ ใ ใ ผใชบรการ โดยผใชบรการในแตละจดใหบรการ (BPL cell) จะใชชวง

ความถเดยวกน และใชเทคนค Carrier Sense Multiple Access (CSMA) ใ ใ ป ในการเลอกใชชองความถเหมอนกบระบบ BPL ประเภทแรก ซงยอมรบการรบกวนชองใชงานเดยวกนไดในระดบหนง เนองจากอปกรณแตละตวใ ใ ใ ใ ในระบบจะใชชวงความถเดยวกนในการรบสงขอมล ทงน ระบบนจะใชสายสงไฟฟาแรงปานกลาง 2 สาย (สายเฟสและสาย neutral) ในการรบสง ใ ใ ป i j ใ ขอมลในระบบน จดใหบรการแตละจดจะประกอบดวย injector ใชสาหรบ

การเชอมตอกบ Internet backbone และใช repeater (extractor) ในการ

ดร. นรรตน วฒนมงคล 26

เพมระดบของของสญญาณใหเพยงพอตอการกระจายขอมลไปยงทพก ซงตอผาน BPL modem ทงน อาจมการเหลอมลาหรอซอนทบกนของตอผาน BPL modem ทงน อาจมการเหลอมลาหรอซอนทบกนของสญญาณระหวางจดใหบรการแตละจดบาง แต injector และ repeater จะเลอกชองทางการสงสญญาณทดทสดในการสงสญญาณแตละครงเลอกชองทางการสงสญญาณทดทสดในการสงสญญาณแตละครง

อยางไรกตาม ยงมระบบ BPL ทมลกษณะการใชงานแบบอน โ ไฟฟ เชน ตอเขาโครงขายอนเทอรเนตผานเฉพาะสายสงไฟฟาแรงตาภายนอก

อาคารหรอผานสายเคเบลใยแกวนาแสง อยางไรกตาม อปกรณสวนหลกๆ ไ ป กยงคงสามารถแยกไดเปนสวน In-building BPL และ Access BPL

เชนเดยวกน

ดร. นรรตน วฒนมงคล 27

ดร. นรรตน วฒนมงคล 28

รปแสดงระบบ BPL ประเภททสาม

7.5 สถาปตยกรรมโครงขาย BPLเมอมองในแงของโครงขายทใชประกอบการใหบรการ BPL แลว

จะประกอบดวยโครงขาย 3 สวน คอ 1)โครงขายสวนเชอมตอกบโครงขายหลก (backhaul) ซงมกเปนโครงขายเคเบลใยแกวนาแสง และอยในความรบผดชอบของผประกอบกจการโทรคมนาคมทใหบรการ โครงขาย 2) โครงขาย BPL ในสวนทใชสายไฟฟา MV และ 3) โครงขาย BPL ในสวนทใชสายไฟฟา LV ซงรวมถงอปกรณทตดตงทบานหรออาคารของผใชบรการ (CPE) ดวย ดงแสดงในรป

ดร. นรรตน วฒนมงคล 29

รปแสดงสถาปตยกรรมโครงขาย BPL

ดร. นรรตน วฒนมงคล 30

โครงขาย BPL ในสวนทใชสายไฟฟา MV

โครงขาย BPL สวนน มกใชสถาปตยกรรมแบบวงรอบ (ring topology) ดงแสดงไวในรป เปนการเชอมตอระหวางโครงขาย backhaul กบโครงขาย BPL ในสวนทใชสายไฟฟา LV ซงอาจใชการผสมสญญาณแบบแบงความถ (frequency division) หรอการผสมสญญาณแบบแบงเวลา (time division) กได แตละโนดของวงจะเชอมตอกบโครงขาย BPL ในสวนทใชสายไฟฟา LV การแบงสญญาณแบบความถจะใชไดด ในกรณทมการรบกวนกนระหวางโครงขาย BPL

ดร. นรรตน วฒนมงคล 31

ในสวนทใชสายไฟฟา MV กบ LV โดยเลอกใชชวงความถทแตกตางกน กจะชวยแกปญหาดงกลาว (และยงใชไดกบโครงขาย BPL ในสวนทใช

สายไฟฟา LV จานวนหลายโครงขายไดดวย) การแบงสญญาณแบบแบง เวลากาลงเปนทนยมมากขน เนองจากมคาใชจายทถกกวาและตดตงได

งายกวา แตมขอจากดในเรองของ latency และ throughput

ดร. นรรตน วฒนมงคล 32

รปแสดงสถาปตยกรรมโครงขาย BPL ในสวนทใชสายไฟฟา MVดร. นรรตน วฒนมงคล 33

รปแสดงสถาปตยกรรมโครงขาย BPL ในสวนทใชสายไฟฟา MV

โครงขาย BPL ในสวนทใชสายไฟฟา LV

โครงขาย BPL สวนนเปนสวนทสาคญ เนองจากเปนสวนทเชอม โครงขาย BPL สวนนเปนสวนทสาคญ เนองจากเปนสวนทเชอม ตอกบผใชบรการโดยตรง ดงนนสถาปตยกรรมโครงขายจงขนอยกบคณสมบตตางๆ เชน สถานทตงโครงขาย (อาคารสง บานเรอน นคม งๆ ง ง ( งอตสาหกรรม) ความหนาแนนของผใชบรการ ระยะทางของโครงขาย และการออกแบบโครงขายวาประกอบดวยโครงขายยอยมากนอยแคไหน

o ตวอยางโครงขายทใชสาหรบพนททมผใชบรการไมหนาแนน (เชน พนทช ) ส ไ ใ ป ซ ใ h d ชานเมอง ทมบานเดยว) แสดงไวในรป ซงในกรณดงกลาวมกตดตง head end ไวทสถานหมอแปลงไฟฟา และระยะหางระหวาง head end กบอปกรณทวนสญญาณ หรอร หวางอปกรณทวนสญญาณดวยกน ไมควรอปกรณทวนสญญาณ หรอระหวางอปกรณทวนสญญาณดวยกน ไมควรเกน 100 เมตร

ดร. นรรตน วฒนมงคล 34

รปแสดงสถาปตยกรรมโครงขาย BPL ในสวนทใชสายไฟฟา LV

ดร. นรรตน วฒนมงคล 35

o ตวอยางโครงขายทใชสาหรบพนททมผใชบรการหนาแนน เปนอาคาร โดยมาตรวดไฟฟาจะอยรวมกนในหองวางมาตรวดไฟฟา ซงตอเขาโดยตรงกบหมอแปลงนาจายไฟฟา หากสายสงไฟฟาตอตรงกบหองวางมาตรวดไฟฟาทเดยวกใช Star topology แตหากมหองวางมาตรวดไฟฟาหลายหองกตองใช Tree topology

รป Star topology

ดร. นรรตน วฒนมงคล 36

รป T t lดร. นรรตน วฒนมงคล 37

รป Tree topology

o ตวอยางโครงขายทใชสาหรบพนททมผใชบรการหนาแนน เปนอาคารสงo ตวอยางโครงขายทใชสาหรบพนททมผใชบรการหนาแนน เปนอาคารสงทมมาตรวดไฟฟาตดตงแยกออกจากกน (อาจมตดตงทกชน) ซงในกรณน มกตดตง head end ไวทสถานหมอแปลงไฟฟา และตดตงอปกรณแปลงมกตดตง head end ไวทสถานหมอแปลงไฟฟา และตดตงอปกรณแปลงสญญาณภายในแตละอาคาร

38

7.6 อปกรณทสาคญของ BPL

อปกรณหลกทสาคญของ BPL ในสวนทใชสายไฟฟา MV และสายไฟฟา LV ประกอบดวย อปกรณสาหรบลกคา Customer Promise สายไฟฟา LV ประกอบดวย อปกรณสาหรบลกคา Customer Promise Equipment (CPE), Repeater และ Transformer Equipment (TE)

ดร. นรรตน วฒนมงคล 39

รปแสดงอปกรณ PLC ในเครอขาย Access และ Distributionดร. นรรตน วฒนมงคล 40

รปแสดงอปกรณ PLC ในเครอขาย Access และ Distribution

Modem or Customer Premise Equipment (CPE)CPE หรอ modem เปนอปกรณทตดตงทพกอาศยของผใช CPE หรอ modem เปนอปกรณทตดตงทพกอาศยของผใช

บรการ โดยการเสยบเขากบเตาเสยบไฟฟาซง CPE จะรบทงสญญาณและพลงงานไฟฟา CPE จะแยกเสยงและขอมลออกจากกนขนอยกบการใชพลงงานไฟฟา CPE จะแยกเสยงและขอมลออกจากกนขนอยกบการใชงานของผใชบรการ เชน การเชอมตอกบคอมพวเตอร

รปตวอยางของอปกรณ CPEs

41

รปตวอยางของอปกรณ CPEs

Repeater or Intermediate Equipment

เปนอปกรณทเพมระดบสญญาณจากหมอแปลงไฟฟาแรงตาเปนอปกรณทเพมระดบสญญาณจากหมอแปลงไฟฟาแรงตากอนสงไปยงผใชบรการ (มระยะทางสงสด 300 เมตร) ปกตจะตดตงใกลกบมาตรวดไฟฟาหรอทใดทหนงระหวางสายสงไฟฟากบทพกอาศยของ กบมาตรวดไฟฟาหรอทใดทหนงระหวางสายสงไฟฟากบทพกอาศยของ ผใชบรการ บางครงใชสาหรบการขยายพนทการใหบรการใหครอบคลมพนทมากขนดวยพนทมากขนดวย

ป ป 42

รปตวอยางของอปกรณทวนสญญาณ

Transformer Equipment (TE)

อปกรณ TE ตดตงทหมอแปลงนาจายไฟฟายอย เพอกระจายอปกรณ TE ตดตงทหมอแปลงนาจายไฟฟายอย เพอกระจายสญญาณจากโครงขาย BPL ทเชอมตอสายสงไฟฟาแรงปานกลาง เปนอปกรณในสวนของ extractor หรออาจรวมฟงกชนการทางานอยใน อปกรณในสวนของ extractor หรออาจรวมฟงกชนการทางานอยใน repeater ดวยกได

43

A E i C li U i Accessory Equipment: Coupling Unit

Coupling Unit เปนอปกรณททาหนาทปอนสญญาณจากอปกรณ BPL เขาไปยงสายสงไฟฟา (MV and LV) ซงม 2 ประเภทดวยกนo Capacitive coupling ทาหนาทปอนสญญาณเขาสสายสงไฟฟาโดยตรงo Inductive coupling ปอนสญญาณเขาสสายสงไฟฟาดวยการเหนยวนาทางไฟฟา (inductive)

44รปแสดงอปกรณ coupling ลกษณะตาง ๆ

7.7 การประยกตใชงาน PLCเทคโนโลย PLC สามารถนามาประยกตใชงานไดหลากหลายรปแบบ

ทงในสวนของหนวยงานใหบรการสาธารณปโภคดานไฟฟา และประชาชนทวไป ดงตวอยางตอไปน

o ใชในการควบคมอปกรณไฟฟาภายในบาน (Home control) การควบคมอปกรณไฟฟาอเลกทรอนกส หรออปกรณเทคโนโลย

สารสนเทศภายในบาน เชน เครองเสยงโทรทศน ระบบไฟฟาแสงสวางภายในบาน การรกษาความปลอดภยภายในบานโดยใชกลองวดโอ (surveillance video camera) ตลอดจนระบบทเรยกวา Home Automation สามารถใชเทคโนโลย PLC ไดโดยไมตองเดนสายควบคมใหม ในการทางานของอปกรณควบคมน จะสงสญญาณคลนพาหทมความถระหวาง 20 – 200 kHz เขาไปใน

ดร. นรรตน วฒนมงคล 45

สายไฟฟาผานเครองสง และจะผสมสญญาณดจตอลไปดวย สวนทเครองรบแตละเครองในระบบจะมฟงกชนบอกตาแหนงซงสามารถควบคมไดโดยสญญาณทสงมา และถกถอดรหสทเครองรบ อปกรณนใชเสยบกบเตาเสยบไฟฟาทบานไดเลยo ใชเปนโครงขายภายในบาน (Home Networking)

เ ปนการประยกต ใชงานในลกษณะเชนเดยวกบโครงขายคอมพวเตอร ภายในบานอาคารชด หรอในอาคารสานกงานขนาดเลก เปนตน มการพฒนาโดยบรรดาผผลตอปกรณทรวมตวกนเปนกลมอยาง หลากหลาย ซงโครงขายดงกลาวสามารถใชงานไดในระยะทางใกล มกไมเกน 100 เมตร และเพยงแตเสยบอปกรณ PLC modem ในเตาเสยบไฟฟาทมอย โดยไมตองเดนสายเคเบลใหม

ดร. นรรตน วฒนมงคล 46

ใช ใ ใ ปโ ไฟฟ o ใชงานในกจการของหนวยงานใหบรการสาธารณปโภคดานไฟฟา (Utility application)

ใ ปโ ไฟฟ ไ ใ โ โ ใหนวยงานใหบรการสาธารณปโภคดานไฟฟาไดใชเทคโนโลยนในธรกจหรอการปฏบตงานของหนวยงานเองมาเปนระยะเวลานานแลว ซงสวนใ ไ โ ใ C li C it ใหญตองการแถบความถทไมกวางมากนก โดยจะใช Coupling Capacitors ชนดพเศษตอกบเครองสงวทยความถตา ทตอกบสายไฟฟา ความถทใชอย

30 300 kH ไ 100 ระหวาง 30 – 300 kHz และเครองสงมกาลงไมเกน 100 วตต เครองสงจะสงสญญาณไปตามสายไฟฟาแรงสง โดยทสถานจายไฟยอยตางๆ จะตดตงป filt ป i f ไ ใ ไป อปกรณ filter เพอปองกนกระแสของ carrier frequency ไมใหเขาไปส

อปกรณในสถานจายไฟยอยนนๆ และเพอใหเกดความมนใจในกรณเกดไฟฟ ไ กระแสไฟฟาขดของวาจะไมมผลตอระบบ

ดร. นรรตน วฒนมงคล 47

การใชชองสญญาณ PLC เพอส งการให Protection relay ทางานเมอเกดเหตขดของในระบบจายไฟฟา แตจะใหระบบทางานปกตเมอเกดเกดเหตขดของในระบบจายไฟฟา แตจะใหระบบทางานปกตเมอเกดเหตขดของทจดอนในระบบ

การนา PLC ทมอตราการรบสงขอมลความเรวตามาใชในการอานหนวยของมาตรวดไฟฟา ทเรยกวา Automatic Meter Reading – AMR อกดวย

ดร. นรรตน วฒนมงคล 48

o ใชในการสงกระจายเสยงไดมการนาเทคโนโลย PLC มาใชในกจการกระจายเสยงผานไดมการนาเทคโนโลย PLC มาใชในกจการกระจายเสยงผาน

สายไฟฟา เชนในประเทศเยอรมน และสวตเซอรแลนด มการสงกระจายเสยงวทยโดยใชสายโทรศพท และในประเทศสหรฐอเมรกาและรสเซย มเสยงวทยโดยใชสายโทรศพท และในประเทศสหรฐอเมรกาและรสเซย มการสงกระจายเสยงโดยใชเทคโนโลย PLC ผานสายไฟฟามาเปนเวลานาน ตวอยางของรายการกระจายเสยงโดยใชเทคโนโลย PLC ในเวลานาน ตวอยางของรายการกระจายเสยงโดยใชเทคโนโลย PLC ในสวตเซอรแลนด ซงเรยกกนวา “Wire Broadcasting”

ดร. นรรตน วฒนมงคล 49

o ใชเปน Internet accessเปนการนามาใชงานเพอเขาถงโครงขาย Internet ความเรวสง เปนการนามาใชงานเพอเขาถงโครงขาย Internet ความเรวสง

หรอทเรยกกนโดยทวไปวา Broadband over Power Line (BPL) ทใหบรการดานโทรคมนาคม เชน VoIP และการรบสงขอมลมลตมเดยเพอใหบรการดานโทรคมนาคม เชน VoIP และการรบสงขอมลมลตมเดยเพอความบนเทง เชน ดหนง ฟงเพลง เลนเกม รวมถงการเชอมตอกบกลองวดโอ เพอเฝาระวงความปลอดภยในบานเรอน หรอสานกงาน เปนตน โดยวดโอ เพอเฝาระวงความปลอดภยในบานเรอน หรอสานกงาน เปนตน โดยใช BPL modem เสยบทเตาเสยบไฟฟา แลวนาอปกรณ คอมพวเตอร หรออปกรณอนๆ มาตอผาน BPL modem กสามารถใชงานไดอปกรณอนๆ มาตอผาน BPL modem กสามารถใชงานได

ดร. นรรตน วฒนมงคล 50

7.8 มาตรฐานทางเทคนคสาหรบ PLC

สาหรบประเทศไทย คณะกรรมการกจการโทรคมนาคมแหงชาต (กทช) ไดประกาศกาหนดมาตรฐานทางเทคนคสาหรบการสอสารผาน(กทช) ไดประกาศกาหนดมาตรฐานทางเทคนคสาหรบการสอสารผานสายไฟฟา (Power Line Communications - PLC) ในเดอนตลาคม พ.ศ. 2551 เพอทจะกาหนดมาตรฐานทางเทคนคของเครองโทรคมนาคมและอปกรณ ใหเพอทจะกาหนดมาตรฐานทางเทคนคของเครองโทรคมนาคมและอปกรณ ใหเหมาะสมตอสภาพการณทางเทคโนโลย เพอใหเครองโทรคมนาคมและอปกรณมมาตรฐานทางเทคนคทชดเจน สามารถนามาใชงานไดโดยไมเกดการอปกรณมมาตรฐานทางเทคนคทชดเจน สามารถนามาใชงานไดโดยไมเกดการรบกวนซงกนและกน ไมเกดผลกระทบอนไมพงประสงค เทคโนโลยการสอสารผานสายไฟฟาสามารถถกแบงไดเปน 3 ลกษณะดงนผานสายไฟฟาสามารถถกแบงไดเปน 3 ลกษณะดงน

ดร. นรรตน วฒนมงคล 51

1.1 การรบสงขอมลความเรวตา (Narrowband PLC) หมายถง ระบบหรอสวนหนงของระบบสอสารผานสายไฟฟาทสงคลนแมเหลกไฟฟาผานสายไฟฟาแรงดนตาไปยงอปกรณซงรบสญญาณโดยตรงจากสายไฟฟาโดยคลนแมเหลกไฟฟาทอนญาตใหใชงานมความถในชวง 9 – 525 kHz

1.2 การรบสงขอมลความเรวสง (ภายในอาคาร) (Broadband PLC (In building)) หมายถง ระบบหรอสวนหนงของระบบสอสารผาน(In-building)) หมายถง ระบบหรอสวนหนงของระบบสอสารผานสายไฟฟาทสงคลนแมเหลกไฟฟาผานสายไฟฟาแรงดนตาไปยงอปกรณซงรบสญญาณโดยตรงจากสายไฟฟานน สายไฟฟาแรงดนตาดงกลาวจะซงรบสญญาณโดยตรงจากสายไฟฟานน สายไฟฟาแรงดนตาดงกลาวจะอยในอาคารหรอทพกอาศยและไมไดอยในความรบผดชอบของหนวยงานใหบรการสาธารณปโภคดานไฟฟาใหบรการสาธารณปโภคดานไฟฟา

ดร. นรรตน วฒนมงคล 52

1.3 การรบสงขอมลความเรวสง ( สวนเขาถงภายนอกอาคาร ) (Broadband PLC (Access)) หมายถง ระบบหรอสวนหนงของระบบสอสาร(Broadband PLC (Access)) หมายถง ระบบหรอสวนหนงของระบบสอสารผานสายไฟฟาทสงคลนแมเหลกไฟฟาผานสายไฟฟาแรงดนตา หรอแรงดนปานกลางกอนถงจดตอเพอเขาอาคารหรอทพกอาศย ไปยงอปกรณซงรบปานกลางกอนถงจดตอเพอเขาอาคารหรอทพกอาศย ไปยงอปกรณซงรบสญญาณโดยตรงจากสายไฟฟานน เพอใหบรการรบสงขอมลความเรวสง ซงสายไฟฟาแรงดนปานกลาง (medium voltage : MV) หมายถง สายไฟฟาทสายไฟฟาแรงดนปานกลาง (medium voltage : MV) หมายถง สายไฟฟาทรองรบการสงทแรงดนไฟฟา 1 – 40 KV จากสถานจายไฟฟา (substation) ซงอาจเปนสายไฟฟาใตดน หรอพาดเสาเหนอศรษะกได และสายไฟฟาซงอาจเปนสายไฟฟาใตดน หรอพาดเสาเหนอศรษ กได แล สายไฟฟาแรงดนตา (low voltage : LV) หมายถง สายไฟฟาทรองรบการสงทแรงดน ไฟฟาตากวา 1 KV จากหมอแปลงนาจาย (Distribution transformer) ไปยง( )อาคารหรอทพกอาศยของผใชปลายทาง

ดร. นรรตน วฒนมงคล 53

รปแบบลกษณะโครงขาย และขอบขายของการสอสารผานสายไฟฟาในลกษณะการรบสงขอมลความเรวสง มรายละเอยดดงแสดงไวในรปขางลางน

ดร. นรรตน วฒนมงคล 54

การขยายโครงขายของ BPL

ในระยะเรมแรกคงจะใชเงนลงทนในปรมาณมหาศาล แตในระยะเรมแรกคงจะใชเงนลงทนในปรมาณมหาศาล แตผลตอบแทนกลบมาคงจะกอใหเกดความคมคาในระยะยาวอยางมาก อาทเชน การนาโครงขายดงกลาว ไปเปดใหบรการ TV on demand อาทเชน การนาโครงขายดงกลาว ไปเปดใหบรการ TV on demand, Radio on line หรอ VoIP ตอไปไดในอนาคต เพราะปจจบนการขอใบอนญาตเพอประกอบกจการโทรคมนาคมนน ขนอยกบ กทช เพยงใบอนญาตเพอประกอบกจการโทรคมนาคมนน ขนอยกบ กทช. เพยงหนวยงานเดยว ถาหากในอนาคตเราเหนผใหบรการโทรศพทประจาท ทเปน กฟน หรอ กฟภ แลวกคงไมตองแปลกใจ วาเขาจะสามารถใชอะไรเปน กฟน หรอ กฟภ แลวกคงไมตองแปลกใจ วาเขาจะสามารถใชอะไรเปนโครงขาย กไดดวยเทคโนโลย VoIP ท สงไปภายใต BPL นนเอง

ดร. นรรตน วฒนมงคล 55

การเกดของ BPL คงจะทาใหเกดการแขงขนในระดบหนงกบกจการอนเทอรเนตในระบบ DSL หรอ ดาวเทยม ทงหลาย แตการเขาถงลกคา

มากกวา คงไมมใครสามารถสกบระบบ BPL ไดแนนอน เพราะหลาย บานทมไฟฟา แตไมมโทรศพทแบบสายนน มมากกวาขอดของ BPL ด

จะมในทางทดทงฝ งผใหบรการ และผใชงานแลวมใครจะไดร บ ผลกระทบจากเรองน บางไหม

ดร. นรรตน วฒนมงคล 56