การร่วมใช้ช่องสัญญาณแบบตรวจรับพาหะและหลีกเลี่ยงการชน (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance: CSMA/CA)

          การร่วมใช้ช่องสัญญาณวิธีหนึ่งซึ่งบังคับให้ผู้ส่งต้องตรวจพบว่าพาหะไม่ได้ถูกใช้งานก่อนการส่งข้อมูล และเมื่อตรวจพบ ดังกล่าวแล้วจะต้องรอเป็น
          ระยะเวลาซึ่งเป็นตัวแปรสุ่มก่อนการส่งข้อมูล
 

     การสื่อสารผ่านสายไฟฟ้า ถูกนำมาใช้ประมาณปี พ.ศ.๒๔๖๐ การใช้งานที่ผ่านมารวมไปถึงการอ่านมิเตอร์ไฟฟ้าแบบอัตโนมัติ การควบคุมสวิทช์เพื่อป้องกันมิให้ความล้มเหลวแพร่กระจายบนระบบจ่ายไฟฟ้า และการควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ภายในบ้าน อย่างไรก็ตาม การสื่อสารผ่านสายไฟฟ้าได้รับความสนใจมากกว่าที่เคย ทั้งนี้เนื่องจาก ผู้ให้บริการสาธารณูปโภคด้านไฟฟ้า มีความสนใจให้บริการอินเทอร์เน็ต เนื่องจากความต้องการของผู้ใช้อินเทอร์เน็ตที่สูงขึ้น ความพร้อมของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบวีแอลเอสไอ(VLSI) ที่สามารถประมวลผลสัญญาณแบบดิจิทัลที่สลับซับซ้อน และการเปิดให้มีการแข่งขันโดยเสรีของตลาดโทรคมนาคม เมื่อเทียบกับการใช้งานของการสื่อสารผ่านสายไฟฟ้า และการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตความเร็วสูง ผ่านสายไฟฟ้า (เรียกว่า BPL) จะต่างกันโดยที่ความเร็วของข้อมูลของ BPL สูงกว่าและการใช้งานในลักษณะที่เป็นเครือข่ายรองรับผู้ใช้งานหลายผู้ใช้ ลักษณะที่แตกต่างเหล่านี้ ทำให้เกิดปัญหาทางเทคนิคตามมา เทคโนโลยีสองประเภท ถูกนำมาใช้แก้ไขปัญหาทางเทคนิคนี้ วิธีแรกคือการส่งสัญญาณ แบบโอเอฟดีเอ็ม (OFDM)ซึ่งเหมาะสมสำหรับสายไฟฟ้าซึ่งเป็นสื่อที่มีคุณสมบัติแตกต่างกันสำหรับแต่ละความถี่และมีทางเดินของสัญญาณหลายทาง หลักการที่สองคือการร่วมใช้ช่องสัญญาณแบบตรวจรับพาหะ และหลีกเลี่ยงการชน (CSMA/CA) สำหรับการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต ความเร็วสูงผ่านสายไฟฟ้านั้น มีประเด็นที่ต้องพิจารณาเพิ่มเติมสองประการ ประการแรกคือ การรบกวนทางคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าต่อสัญญาณของระบบอื่นๆ เช่นระบบวิทยุสมัครเล่น วิทยุคลื่นสั้น และระบบสื่อสารของทหาร ประการที่สองคือความผันผวนของราคาระบบเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการเชื่อมต่อชนิดอื่นๆ เช่นดีเอสแอล (DSL) หรือเคเบิลโมเด็ม (Cable Modem)การประยุกต์ใช้การสื่อสารความเร็วสูงผ่านสายไฟฟ้าที่เป็นไปได้มากที่สุดคือการสร้างเครือข่ายการสื่อสารข้อมูลระหว่างอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ ภายในบ้าน มีหลายมาตรฐานและมีผู้ผลิตสำหรับการสื่อสารในทำนองดังกล่าว

         Power line communications (PLC) has been around for decades since the 1920s. Its applications include automatic meter reading (AMR) and automatic protection switching in power grids, as well as remote controls of various home appliances. However, PLC has received renewed attention. Due to the explosive growth of Internet usages, availabilities of very large scale integration (VLSI) chip sets capable of complex digital signal processing (DSP) functions, and deregulation of telecommunication markets, several power utilities plan to provide Internet services through their power distribution networks. Compared to existing applications of PLC, the requirements for broadband Internet services, known as Broadband over Power Line (BPL), pose several technical challenges as such services have higher bit rates and are offered to multiple users through a shared network. Two technologies have been proposed as effective solutions. Firstly, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is used to overcome various non-ideal channel properties of power lines, including frequency selective channel response and multi-path propagation. Secondly, carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA/CA) is used as a multiple access control (MAC) protocol. Regarding using BPL as an Internet access technology, there are concerns about its potential interference with existing wireless communication services including amateur radio, shortwave radio, and military applications. In addition, it is not clear whether BPL is more cost effective than its competing technologies such as digital subscriber line (DSL) and cable modems. The most likely application for broadband PLC is in-home networking, where power lines serve as an infrastructure for a communication network among electrical appliances. For such applications, there are several industrial standards as well as equipments available in the market.

       แม้ว่าจุดประสงค์หลักของสายไฟฟ้า(Power Line) คือการจ่ายกำลังไฟฟ้าให้แก่ผู้บริโภค แต่ก็ได้มีการนำสายไฟฟ้ามาใช้เป็นสื่อสำหรับการส่งข้อมูล ซึ่งในระยะแรกการสื่อสารผ่านสายไฟฟ้าจะมีความเร็วของข้อมูลไม่สูงนัก (ระดับกิโลบิตต่อวินาที) ตัวอย่างของการสื่อสารทางไกลผ่านสายไฟฟ้าได้แก่การส่งข้อมูลจัดการและควบคุมระบบจ่ายไฟฟ้า ซึ่งรวมไปถึงการอ่านมาตรวัดต่างๆ แบบอัตโนมัติ (Automatic Meter Reading: AMR) และการควบคุมสวิทช์เพื่อป้องกันมิให้ความล้มเหลวแพร่กระจายบนระบบจ่ายไฟฟ้า[๑] สำหรับตัวอย่างการสื่อสารระยะใกล้ได้แก่การควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้าภายในบ้าน ซึ่งรวมถึงการเปิดปิดอุปกรณ์และระบบกันโขมย คำว่า Power Line Communications (PLC) ซึ่งตามคำศัพท์หมายถึงการสื่อสารผ่านสายไฟฟ้า มักถูกใช้ในเพื่ออ้างถึงการสื่อสารผ่านสายไฟฟ้าในระยะแรกซึ่งมีความเร็วข้อมูลไม่สูงนัก

ในปี พ.ศ.๒๕๕๐ การประยุกต์ใช้การส่งข้อมูลความเร็วสูงผ่านสายไฟฟ้าที่มีความเป็นไปได้มากที่สุด คือการการสร้างเครือข่ายสื่อสารข้อมูลระหว่าง
อุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ ภายในบ้าน (In-Home Networking) มีมาตรฐานหลายมาตรฐานสำหรับการสื่อสารในทำนองดังกล่าว และมีผู้ผลิตหลายรายผลิตอุปกรณ์สื่อสารตามมาตรฐานเหล่านี้ออกจำหน่าย 

      มีเทคโนโลยีทางเลือกหลายชนิดที่สามารถใช้แทนการสื่อสารผ่านสายไฟฟ้าได้ โดยจะพิจารณาถึงการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตความเร็วสูงเป็นลำดับแรก

      ๕.๑) ระบบดีเอสแอล (DSL) เป็นการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ต ที่มีความเร็วระดับเมกะบิตต่อวินาที โดยผ่านสายโทรศัพท์ บริษัทผู้ให้บริการโทรศัพท์ เป็น
ผู้ให้บริการประเภทนี้

     ๕.๒) ระบบเคเบิลโมเด็ม เป็นการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตความเร็วสูงเช่นเดียวกับระบบดีเอสแอล ในประเทศไทยไม่มีผู้ให้บริการ (ปี พ.ศ.๒๕๕๐) ในขณะที่บริษัทเคเบิลทีวี เป็นผู้ให้บริการในต่างประเทศ

     ๕.๓) ระบบเอฟทีทีเอช (Fiber to the Home: FTTH) เป็นการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตแบบใช้เส้นใยนำแสงซึ่งมีความเร็วข้อมูลสูงระดับกิกะบิตต่อวินาที (Gbps) หรือประมาณ ๑,๐๐๐ เท่าของ DSL เคเบิลโมเด็มและ BPL แต่สิ่งที่แตกต่างกันคือระบบ FTTH ต้องอาศัยการเดินเส้นใยนำแสงใหม่ ในขณะที่ระบบอื่น ๆ ที่กล่าวมาทั้งหมดใช้เครือข่ายที่มีอยู่แล้ว เช่น โทรศัพท์ เคเบิลทีวีและระบบจ่ายไฟฟ้า นอกจากนั้นอุปกรณ์ทางแสงมีราคาสูงจึงทำให้ระบบ FTTH นั้นยังไม่เป็นที่แพร่หลาย ในประเทศไทยยังไม่มีการให้บริการชนิดนี้ (ปี พ.ศ.๒๕๕๐)สำหรับเครือข่ายการสื่อสารภายในบ้านมีเทคโนโลยีทางเลือกชนิดอื่น ๆ ดังต่อไปนี้

    ๕.๔) ระบบบลูทูธ(Bluetooth) เป็นการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ระยะสั้น(ในช่วง ๑๐ เมตร) โดยใช้คลื่นวิทยุ การเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์ที่อยู่ไกลกันจำเป็นต้องมีอุปกรณ์คั่นอยู่ระหว่างกลางเพื่อจะส่งต่อข้อมูล จึงทำให้การใช้งานมีข้อจำกัด

    ๕.๕) ระบบไวไฟ (WiFi) เป็นการเชื่อมต่อระหว่างอุปกรณ์แบบไร้สาย ระบบไวไฟสามารถนำมาใช้เชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตความเร็วสูง (ระดับเมกะบิตต่อวินาที)ได้ และเป็นที่สังเกตว่าระบบไวไฟและบลูทูธใช้ช่วงความถี่เดียวกันในย่าน ๒.๔ กิกะเฮิรตซ์(GHz) จึงอาจรบกวนกันได้

                       ตาราง ๗.๑ แสดงลำดับเหตุการณ์สำคัญที่เกี่ยวข้องกับการสื่อสารผ่านสายไฟฟ้า