Power line communication реферат

Обновлено: 05.07.2024

Введение. Возможности технологии PLC. Суть технологии. Развитие технологии PLC в зарубежных странах. Развитие технологии PLC в России. Проблемы развития технологии PLC. Используемая литература.

Технология PLC (Power Line Communication) — новаятелекоммуникационная технология, базирующаяся на использовании силовыхэлектросетей для высокоскоростного информационного обмена. Эксперименты попередаче данных по электросети велись достаточно давно, но низкая скоростьпередачи и слабая помехозащищенность были наиболее узким местом даннойтехнологии. Но прогресс не стоит на месте, и появление более мощных DSP — процессоров (цифровые сигнальные процессоры) дали возможность использоватьболее сложные способы модуляции сигнала, такие как OFDM модуляция (Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing), что позволило значительно продвинуться вперед вреализации технологии PLC.

Парулет назад несколько крупных лидеров на рынке телекоммуникаций объединились вальянс, который получил название HomePlug Alliance, с целью совместногопроведения научных исследований и практических испытаний, а также принятияединого стандарта на передачу данных по системам электропитания. ПрототипомPowerLine является технология PowerPacket фирмы Intellon, положенная в основудля создания единого стандарта HomePlug1.0 specification (принят альянсомHomePlug 26 июня 2001 г.), в котором определена скорость передачи данных до 14Мб/сек.

2. Возможности технологии

1.Подключение к Интернет

Подключение к глобальной сети Интернет стало неотъемлемой частью бизнеса многихкомпаний, и повседневной деятельностью обычных граждан. На сегодняшний деньпостроено и эксплуатируется большое число высокоскоростных магистральных сетей,однако, подключение к ним конечных пользователей по-прежнему остается серьезнойпроблемой. Сегодня большинство конечных подключений (last foot) осуществляетсяпосредством прокладки кабеля от высокоскоростной линии до квартиры или офисапользователя. Пожалуй, это наиболее дешевое решение, но как быть, если в силуряда причин прокладка кабеля крайне нежелательна или даже невозможна? Такпочему же не использовать уже имеющуюся в каждом здании систему силовыхэлектрических коммуникаций. При этом любая электрическая розетка в здании можетстать точкой выхода в глобальную сеть Интернет. Причем при грамотномпланировании такого вида подключения, все, что требуется от пользователя – лишьналичие PowerLine модема (сетевого адаптера), соответствующим образомнастроенного для связи с аналогичным устройством, установленным, как правило, вэлектрощитовой здания и подключенным к высокоскоростному каналу Интернет.

2.Малый офис (SOHO)

PowerLine технология может быть использована при создании локальной сети внебольших офисах (до 10 компьютеров), где основными требованиями к сетиявляются простота реализации, мобильность устройств и легкая расширяемость.
При этом как вся офисная сеть, так и отдельные ее сегменты могут быть построеныс помощью PowerLine адаптеров. Очень часто встречается ситуация, когданеобходимо включить в уже существующую сеть удаленный компьютер или сетевойпринтер, расположенный в другой комнате или даже в другом конце здания. Спомощью PowerLine адаптеров эту проблему можно решить за 15 минут.

Теоретические основытехнологии Powerline
Основой технологии Powerline является использование частотного разделениясигнала, при котором высокоскоростной поток данных разбивается на несколькоотносительно низкоскоростных потоков, каждый из которых передается на отдельнойподнесущей частоте с последующим их объединением в один сигнал (рис.1).

При использованииобычного частотного мультиплексирования (FDM — Frequency-Division Multiplexing)защитные интервалы (Guard Band) между поднесущими, необходимые дляпредотвращения взаимного влияния сигналов, довольно велики (рис.2), поэтомудоступный спектр используется не очень эффективно.

В случае же ортогональногочастотно-разделенного мультиплексирования (OFDM), центры поднесущих частотразмещены так, что пик каждого последующего сигнала совпадает с нулевымзначением предыдущих (рис.3). Такое размещение позволяет более эффективноиспользовать доступную полосу частот.

Перед тем как отдельныеподнесущие частоты будут объединены в один сигнал, они претерпевают фазовуюмодуляцию (рис.4), каждая — своей последовательностью бит.

После этого все онипроходят через PowerPacket engine и собираются в единый информационный пакет,который еще называют OFDM-symbol. На рисунке 5 приведен пример относительнойквадратурной фазовой манипуляции (DQPSK — Differential Quadrature Phase ShiftKeying) на каждой из 4-х поднесущих частот в диапазоне 4-5 МГц.

Реально в технологииPowerline используются 84 поднесущие частоты в диапазоне 4-21 МГц (рис.6).

Теоретическая скоростьпередачи данных при использовании параллельных потоков с одновременным фазовым модулированиемсигналов составляет более 100 Мб/с.
Адаптация к физической среде, устранение ошибок и разрешение конфликтов.
При передаче сигналов по бытовой сети электропитания могут возникать большиезатухания в передающей функции на определенных частотах, что приведет к потереданных (рис. 7).]

В технологии Powerlineпредусмотрен специальный метод решения этой проблемы — динамическое выключениеи включение передачи сигнала (dynamically turning off and on data-carryingsignals). Суть данного метода заключается в том, что устройство осуществляетпостоянный мониторинг канала передачи с целью выявления участка спектра спревышением определенного порогового значения затухания. В случае обнаруженияданного факта использование этих частот на время прекращается до восстановлениянормального значения затухания (рис.8).

Данный метод делаеттехнологию Powerline максимально гибкой при использовании в различных условиях.Например, в разных странах существуют различные регулирующие правила, согласнокоторых часть диапазона частот не может быть использована. При этом, в случаеPowerline, в этом диапазоне просто не будут передаваться данные. Еще однимпримером является случай, когда некое приложение уже использует частьдиапазона. Аналогично первому случаю, в этом также выключается передача данныхна определенных частотах, и два приложения могут спокойно сосуществовать водной физической среде.
Другой серьезной проблемой при передаче данных по бытовой электросети являютсяимпульсные помехи (до 1 микросекунды), источниками которых могут бытьгалогеновые лампы (ри.9), включение и выключение различных электроприборов ит.д.

Расстояниемежду отдельными точками небольшое, несколько десятков метров. Как видно изрисунка, объединение пользователей в доме можно осуществлять через сетьэлектропитания, а в качестве доступа к магистральной сети использовать один илинесколько модемов (кабельных или DSL).

4.Развитие технологии PLCв зарубежных странах.

4.Развитие технологии PLCв России.

предлагается большой выбор оборудования длясоздания локальных сетей по технологии PLC. Например, производства компании PLANET'spowerlinecommunication, котороеработает с PLCстандартом HomePlug1.0 specification, в котором определенаскорость передачи данных до 14 Мб/сек. Продукт носит название PL-401Eи представляет собой мост с одним PLC-портом, и свитч с четырьмяLAN-портами. Егостоимость в среднем составляет $82.

Или сетевой USB-адаптерPL-103U, с помощью которого можно создатьлокальную сеть длинной до 300 метров. Стоимость составляет $56.

6. Проблемы развития технологии PLC.

В создании реферата использовался материалследующих Интернет-ресурсов:

.svyazexpo.r u (международная выставка систем связи и средствтелекоммуникаций)

Технология PLC (Power Line Communication) - новая телекоммуникационная технология, базирующаяся на использовании силовых электросетей для высокоскоростного информационного обмена. Эксперименты по передаче данных по электросети велись достаточно давно, но низкая скорость передачи и слабая помехозащищенность были наиболее узким местом данной технологии. Но прогресс не стоит на месте, и появление более мощных DSP - процессоров (цифровые сигнальные процессоры) дали возможность использовать более сложные способы модуляции сигнала, такие как OFDM модуляция (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), что позволило значительно продвинуться вперед в реализации технологии PLC.

Пару лет назад несколько крупных лидеров на рынке телекоммуникаций объединились в альянс, который получил название HomePlug Alliance, с целью совместного проведения научных исследований и практических испытаний, а также принятия единого стандарта на передачу данных по системам электропитания. Прототипом PowerLine является технология PowerPacket фирмы Intellon, положенная в основу для создания единого стандарта HomePlug1.0 specification (принят альянсом HomePlug 26 июня 2001 г.), в котором определена скорость передачи данных до 14 Мб/сек.

2. Возможности технологии PLC.

1. Подключение к Интернет
Подключение к глобальной сети Интернет стало неотъемлемой частью бизнеса многих компаний, и повседневной деятельностью обычных граждан. На сегодняшний день построено и эксплуатируется большое число высокоскоростных магистральных сетей, однако, подключение к ним конечных пользователей по-прежнему остается серьезной проблемой. Сегодня большинство конечных подключений (last foot) осуществляется посредством прокладки кабеля от высокоскоростной линии до квартиры или офиса пользователя. Пожалуй, это наиболее дешевое решение, но как быть, если в силу ряда причин прокладка кабеля крайне нежелательна или даже невозможна? Так почему же не использовать уже имеющуюся в каждом здании систему силовых электрических коммуникаций. При этом любая электрическая розетка в здании может стать точкой выхода в глобальную сеть Интернет. Причем при грамотном планировании такого вида подключения, все, что требуется от пользователя – лишь наличие PowerLine модема (сетевого адаптера), соответствующим образом настроенного для связи с аналогичным устройством, установленным, как правило, в электрощитовой здания и подключенным к высокоскоростному каналу Интернет.

2. Малый офис (SOHO)
PowerLine технология может быть использована при создании локальной сети в небольших офисах (до 10 компьютеров), где основными требованиями к сети являются простота реализации, мобильность устройств и легкая расширяемость.
При этом как вся офисная сеть, так и отдельные ее сегменты могут быть построены с помощью PowerLine адаптеров. Очень часто встречается ситуация, когда необходимо включить в уже существующую сеть удаленный компьютер или сетевой принтер, расположенный в другой комнате или даже в другом конце здания. С помощью PowerLine адаптеров эту проблему можно решить за 15 минут.

Теоретические основы технологии Powerline
Основой технологии Powerline является использование частотного разделения сигнала, при котором высокоскоростной поток данных разбивается на несколько относительно низкоскоростных потоков, каждый из которых передается на отдельной поднесущей частоте с последующим их объединением в один сигнал (рис.1).

При использовании обычного частотного мультиплексирования (FDM - Frequency-Division Multiplexing) защитные интервалы (Guard Band) между поднесущими, необходимые для предотвращения взаимного влияния сигналов, довольно велики (рис.2), поэтому доступный спектр используется не очень эффективно.

В случае же ортогонального частотно-разделенного мультиплексирования (OFDM), центры поднесущих частот размещены так, что пик каждого последующего сигнала совпадает с нулевым значением предыдущих (рис.3). Такое размещение позволяет более эффективно использовать доступную полосу частот.

Перед тем как отдельные поднесущие частоты будут объединены в один сигнал, они претерпевают фазовую модуляцию (рис.4), каждая -- своей последовательностью бит.

После этого все они проходят через PowerPacket engine и собираются в единый информационный пакет, который еще называют OFDM-symbol. На рисунке 5 приведен пример относительной квадратурной фазовой манипуляции (DQPSK - Differential Quadrature Phase Shift Keying) на каждой из 4-х поднесущих частот в диапазоне 4-5 МГц.

Реально в технологии Powerline используются 84 поднесущие частоты в диапазоне 4-21 МГц (рис.6).

Теоретическая скорость передачи данных при использовании параллельных потоков с одновременным фазовым модулированием сигналов составляет более 100 Мб/с.
Адаптация к физической среде, устранение ошибок и разрешение конфликтов.
При передаче сигналов по бытовой сети электропитания могут возникать большие затухания в передающей функции на определенных частотах, что приведет к потере данных (рис. 7).]

В технологии Powerline предусмотрен специальный метод решения этой проблемы -- динамическое выключение и включение передачи сигнала (dynamically turning off and on data-carrying signals). Суть данного метода заключается в том, что устройство осуществляет постоянный мониторинг канала передачи с целью выявления участка спектра с превышением определенного порогового значения затухания. В случае обнаружения данного факта использование этих частот на время прекращается до восстановления нормального значения затухания (рис.8).

Данный метод делает технологию Powerline максимально гибкой при использовании в различных условиях. Например, в разных странах существуют различные регулирующие правила, согласно которых часть диапазона частот не может быть использована. При этом, в случае Powerline, в этом диапазоне просто не будут передаваться данные. Еще одним примером является случай, когда некое приложение уже использует часть диапазона. Аналогично первому случаю, в этом также выключается передача данных на определенных частотах, и два приложения могут спокойно сосуществовать в одной физической среде.
Другой серьезной проблемой при передаче данных по бытовой электросети являются импульсные помехи (до 1 микросекунды), источниками которых могут быть галогеновые лампы (ри.9), включение и выключение различных электроприборов и т.д.

При использовании предыдущего метода система может не успеть адаптироваться к быстро изменившимся условиям, в результате часть битов будет разрушена и утеряна. Для решения этой проблемы используется двухступенчатое (каскадное) помехоустойчивое кодирование битовых потоков перед тем, как они будут промодулированы и поступят в канал передачи данных. Суть помехоустойчивого кодирования состоит в добавлении в исходный информационный поток по определенным алгоритмам избыточных ("защитных") битов, которые используются декодером на приемном конце для обнаружения и исправления ошибок. Каскадирование блочного кода Рида-Соломона и простого сверточного кода, декодируемого по алгоритму Витерби, позволяет исправлять не только одиночные ошибки, но и пакеты ошибок, обеспечивая тем самым практически 100% гарантию целостности передаваемых данных. Кроме того, помехоустойчивое кодирование является и способом технического закрытия, обеспечивающего относительную безопасность передаваемой информации в общей среде передачи.
Ещё одним проблемным моментом является то, что сеть бытового электропитания служит общей средой передачи данных, то есть в один момент времени передачу могут осуществлять сразу несколько устройств. В такой ситуации для разрешения конфликтов столкновения трафика необходим регулирующий механизм - протокол доступа к среде. В качестве такого протокола был выбран хорошо известный Ethernet, который в технологии Powerline был расширен путем добавления дополнительных полей приоритезации. Такая модификация вызвана необходимостью гарантированной полосы пропускания для передачи голоса и видео через IP, когда величина задержки является критичным параметром. Пакеты, содержащие голос или видео в этом случае помечаются как "timing critical", т. е. имеют самый высокий приоритет при обработке и доступе к среде передачи.
Практическая реализация и использование PowerLine
Итак, мы рассмотрели основные принципы технологии Powerline. К сожалению, доступ к полной версии стандарта HomePlug 1.0 specification ограничен (только члены HomePlug Alliance), и за кадром остались такие интересные вопросы как требования к электропроводке, дальности передачи и структура построения. Приблизительно оценить отдельные параметры можно на примере некоторых производителей. Так фирма Phonex предлагает устройство Phonex Broadband QX-201 NeverWire 14 (рис.10) с максимальной скоростью до 14 Мб/с.

Расстояние между отдельными точками небольшое, несколько десятков метров. Как видно из рисунка, объединение пользователей в доме можно осуществлять через сеть электропитания, а в качестве доступа к магистральной сети использовать один или несколько модемов (кабельных или DSL).

4. Развитие технологии PLC в зарубежных странах.

4. Развитие технологии PLC в России.

На данный момент в России предлагается большой выбор оборудования для создания локальных сетей по технологии PLC. Например, производства компании PLANET's powerline communication, которое работает с PLC стандартом HomePlug1.0 specification, в котором определена скорость передачи данных до 14 Мб/сек. Продукт носит название PL-401E и представляет собой мост с одним PLC-портом, и свитч с четырьмя LAN-портами. Его стоимость в среднем составляет $82.

Или сетевой USB-адаптер PL-103U, с помощью которого можно создать локальную сеть длинной до 300 метров. Стоимость составляет $56.

6. Проблемы развития технологии PLC.

Содержание

Введение.
Возможности технологии PLC.
Суть технологии.
Развитие технологии PLC в зарубежных странах.
Развитие технологии PLC в России.
Проблемы развития технологии PLC.
Используемая литература.

Вложенные файлы: 1 файл

Dokument_Microsoft_Office_Word.docx

Технология PLC (Power Line Communication)

Выполнил: студент группы СС0201 Ушаков Иван

Москва. 2005 год.

Введение.
Возможности технологии PLC.
Суть технологии.
Развитие технологии PLC в зарубежных странах.
Развитие технологии PLC в России.
Проблемы развития технологии PLC.
Используемая литература.

Пару лет назад несколько крупных лидеров на рынке телекоммуникаций объединились в альянс, который получил название HomePlug Alliance, с целью совместного проведения научных исследований и практических испытаний, а также принятия единого стандарта на передачу данных по системам электропитания. Прототипом PowerLine является технология PowerPacket фирмы Intellon, положенная в основу для создания единого стандарта HomePlug1.0 specification (принят альянсом HomePlug 26 июня 2001 г.), в котором определена скорость передачи данных до 14 Мб/сек.

2. Возможности технологии PLC.

Теоретические основы технологии Powerline
Основой технологии Powerline является использование частотного разделения сигнала, при котором высокоскоростной поток данных разбивается на несколько относительно низкоскоростных потоков, каждый из которых передается на отдельной поднесущей частоте с последующим их объединением в один сигнал (рис.1).

В случае же ортогонального частотно-разделенного мультиплексирования (OFDM), центры поднесущих частот размещены так, что пик каждого последующего сигнала совпадает с нулевым значением предыдущих (рис.3). Такое размещение позволяет более эффективно использовать доступную полосу частот.

После этого все они проходят через PowerPacket engine и собираются в единый информационный пакет, который еще называют OFDM-symbol. На рисунке 5 приведен пример относительной квадратурной фазовой манипуляции (DQPSK - Differential Quadrature Phase Shift Keying) на каждой из 4-х поднесущих частот в диапазоне 4-5 МГц.

Реально в технологии Powerline используются 84 поднесущие частоты в диапазоне 4-21 МГц (рис.6).

Теоретическая скорость передачи данных при использовании параллельных потоков с одновременным фазовым модулированием сигналов составляет более 100 Мб/с.
Адаптация к физической среде, устранение ошибок и разрешение конфликтов.
При передаче сигналов по бытовой сети электропитания могут возникать большие затухания в передающей функции на определенных частотах, что приведет к потере данных (рис. 7).]

Данный метод делает технологию Powerline максимально гибкой при использовании в различных условиях. Например, в разных странах существуют различные регулирующие правила, согласно которых часть диапазона частот не может быть использована. При этом, в случае Powerline, в этом диапазоне просто не будут передаваться данные. Еще одним примером является случай, когда некое приложение уже использует часть диапазона. Аналогично первому случаю, в этом также выключается передача данных на определенных частотах, и два приложения могут спокойно сосуществовать в одной физической среде.
Другой серьезной проблемой при передаче данных по бытовой электросети являются импульсные помехи (до 1 микросекунды), источниками которых могут быть галогеновые лампы (ри.9), включение и выключение различных электроприборов и т.д.

Расстояние между отдельными точками небольшое, несколько десятков метров. Как видно из рисунка, объединение пользователей в доме можно осуществлять через сеть электропитания, а в качестве доступа к магистральной сети использовать один или несколько модемов (кабельных или DSL).

4. Развитие технологии PLC в зарубежных странах.

4. Развитие технологии PLC в России.

Н а данный момент в России предлагается большой выбор оборудования для создания локальных сетей по технологии PLC. Например, производства компании PLANET's powerline communication, которое работает с PLC стандартом HomePlug1.0 specification, в котором определена скорость передачи данных до 14 Мб/сек. Продукт носит название PL-401E и представляет собой мост с одним PLC-портом, и свитч с четырьмя LAN-портами. Его стоимость в среднем составляет $82.

Или сетевой USB-адаптер PL-103U, с помощью которого можно создать локальную сеть длинной до 300 метров. Стоимость составляет $56.

6. Проблемы развития технологии PLC.

Пару лет назад несколько крупных лидеров на рынке телекоммуникаций объединились в альянс, который получил название HomePlug Alliance, с целью совместного проведения научных исследований и практических испытаний, а также принятия единого стандарта на передачу данных по системам электропитания. Прототипом PowerLine является технология PowerPacket фирмы Intellon, положенная в основу для создания единого стандарта HomePlug1.0 specification (принят альянсом HomePlug 26 июня 2001 г.), в котором определена скорость передачи данных до 14 Мб/сек.

2. Возможности технологии PLC.

Теоретические основы технологии Powerline
Основой технологии Powerline является использование частотного разделения сигнала, при котором высокоскоростной поток данных разбивается на несколько относительно низкоскоростных потоков, каждый из которых передается на отдельной поднесущей частоте с последующим их объединением в один сигнал (рис.1).

В случае же ортогонального частотно-разделенного мультиплексирования (OFDM), центры поднесущих частот размещены так, что пик каждого последующего сигнала совпадает с нулевым значением предыдущих (рис.3). Такое размещение позволяет более эффективно использовать доступную полосу частот.

После этого все они проходят через PowerPacket engine и собираются в единый информационный пакет, который еще называют OFDM-symbol. На рисунке 5 приведен пример относительной квадратурной фазовой манипуляции (DQPSK - Differential Quadrature Phase Shift Keying) на каждой из 4-х поднесущих частот в диапазоне 4-5 МГц.

Реально в технологии Powerline используются 84 поднесущие частоты в диапазоне 4-21 МГц (рис.6).

Теоретическая скорость передачи данных при использовании параллельных потоков с одновременным фазовым модулированием сигналов составляет более 100 Мб/с.
Адаптация к физической среде, устранение ошибок и разрешение конфликтов.
При передаче сигналов по бытовой сети электропитания могут возникать большие затухания в передающей функции на определенных частотах, что приведет к потере данных (рис. 7).]

Данный метод делает технологию Powerline максимально гибкой при использовании в различных условиях. Например, в разных странах существуют различные регулирующие правила, согласно которых часть диапазона частот не может быть использована. При этом, в случае Powerline, в этом диапазоне просто не будут передаваться данные. Еще одним примером является случай, когда некое приложение уже использует часть диапазона. Аналогично первому случаю, в этом также выключается передача данных на определенных частотах, и два приложения могут спокойно сосуществовать в одной физической среде.
Другой серьезной проблемой при передаче данных по бытовой электросети являются импульсные помехи (до 1 микросекунды), источниками которых могут быть галогеновые лампы (ри.9), включение и выключение различных электроприборов и т.д.

Расстояние между отдельными точками небольшое, несколько десятков метров. Как видно из рисунка, объединение пользователей в доме можно осуществлять через сеть электропитания, а в качестве доступа к магистральной сети использовать один или несколько модемов (кабельных или DSL).

В последнее время наблюдается всплеск интереса к средствам передачи данных по линиям электропитания. Это обусловлено, прежде всего, повсеместно возрастающей потребностью в средствах телекоммуникаций как в глобальном, так и в локальном масштабах. Системы управления и мониторинга в промышленности и на транспорте, в медицине, энергетике, системах экологической безопасности и других областях человеческой деятельности становятся все более интеллектуальными и распределенными. Одновременно значительное распространение получают новые виды информационного обмена - средства домашней автоматики, сети малых и домашних офисов (SOHO), распределенные системы охранной и иной сигнализации, которые также нуждаются в развитой инфраструктуре средств связи.

Содержание

Ведение 3
1 Особенности линий питания 4
2 Основные области применения 4
3 Архитектура взаимодействия 6
4 Базовые компоненты 7
5 Технологии и продукты 8
5.1 Параметры трансиверов и модемов для линий электропитания 13
6 Передача данных по электросетям 16
7 Power Line Communication 17
8 Решение частной задачи: высоковольтные линии 18
9 Широкополосная передача 19
10 HomePlug PowerLine Alliance 20
11 Стандарт оборудования от IEEE 22
12 Европейский PLC-стандарт 23
13 Глобалный курс развития 24
13 Реальные проекты 24
14 Проблемы PCL 25
Список используемых сокращений 26
Библиографический список 27

Прикрепленные файлы: 1 файл

Реферат1.doc

Завершая этот раздел, отметим одно, на наш взгляд, странное обстоятельство. Некоторые фирмы (например, Adaptive Networks) полностью закрыли доступ к технической информации о своей продукции и, как в случае стратегических технологий, даже до предоставления образцов потенциальному покупателю требуют подробного описания области предполагаемого применения.

В последние годы резко возросла интенсивность исследований в области передачи информации по силовым электрическим сетям. В Европе реализован опытный участок доступа к глобальной сети Internet по низковольтным линиям электропитания с пропускной способностью 1 Мбит/с. В 1998 г. была организована Международная ассоциация пользователей и производителей средств связи на основе электрических линий - International Powerline Forum (IPF). В мае 1999 г. в Брюсселе состоялся второй Международный конгресс по научным, техническим и экономическим проблемам передачи информации по силовым электрическим линиям.

Исследования в данной области ведутся и в России, например во ВНИИ Электротехники, РАО ЕЭС и ЦНИИ РТК.

В Государственном Научном Центре России ЦНИИ робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК) проводится оценка соответствия отечественных сетей электропитания зарубежным стандартам на домашние сети, а также проверка работоспособности импортной продукции, реализующей ту или иную технологию, на российских линиях электропитания.

Отметим, что отечественные сети отличаются от зарубежных не только напряжением и частотой, но и гораздо большей протяженностью и разветвленностью распределительной сети (один трансформатор на 6-10 больших домов), а также более высоким уровнем шумов. В частности, в ЦНИИ РТК разработано несколько модификаций электромодемов (см. врезку), которые могут быть использованы в различных системах сигнализации и передачи данных.

6 Передача данных по электросетям

Всего каких-то 15 лет назад единственный компьютер дома был настоящей диковинкой и поводом для гордости всей семьи. Общественное сознание тогда жестко отделяло ПК от прочей бытовой техники, возводя его в ранг дорогого хобби. Всего лишь за 15 лет развитие электроники привело к тому, что компьютер стал по-настоящему персональным. Прогресс породил новую задачу: объединение домашних устройств в сеть для создания общей среды информационного обмена.

Есть, конечно, у электросети и глобальный недостаток, а именно неспособность противостоять любым бытовым помехам. С этим фактором принято связывать замедленное распространение технологий передачи данных по электросетям. Разветвленность среды передачи и влияние помех существенно ограничивает скорость обмена информацией, но, учитывая ширину доступного спектра, с этим научились бороться с помощью высокопроизводительных сигнальных процессоров за счет разделения одного потока данных на несколько параллельных и их передачи по разным каналам.

Нельзя сказать, что технология передачи информации по электропроводам является наилучшей, однако для решения некоторых задач она может оказаться оптимальной. К примеру, в ситуации, когда по дому разбросано множество устройств, а модификации кабельной системы и дополнительные дыры в стене при этом не приветствуются. Также стандарт является находкой для тех, кто любит перемещать технику между комнатами, но не любит заново прокладывать сетевые провода.

Можно возразить, что в таких ситуациях поможет стандарт Wi-Fi или любой его аналог, но ведь беспроводные соединения обладают одним общим глобальным недостатком: зона распространения сигнала может быть не такой, как хотелось бы, за счет всевозможных препятствий и радиопомех. Кроме того, настройка сети Wi-Fi требует отдельного этапа создания беспроводного соединения, что усложняет процесс развертывания сети для домашних пользователей. Не стоит забывать и о том, что проводные соединения обеспечивают более надежное подключение и более безопасную передачу данных.

7 Power Line Communication

Существуют различные варианты передачи энергии по электропроводам и различные варианты «подмешивания« информационной составляющей в эту передачу. С практической точки зрения, можно передавать потоки данных по высоковольтным ЛЭП на большие расстояния, предоставлять пользователям услуги ШПД, или «разводить« локальную сеть в рамках одной квартиры. Power Line Communication (PLC, коммуникации по силовой линии) - это собирательный термин, описывающий все варианты доставки данных по электрической сети.

Существуют многочисленные варианты классификации PLC. Во-первых, технологии передачи данных по электросетям принято разделять на широкополосные и узкополосные по ширине частотного спектра, который они используют для передачи данных (Broadband over Power Lines и Narrowband over Power Lines соответственно). С точки зрения конечного пользователя логично отделять варианты организации локальной сети в рамках квартиры от всех остальных способов PLC. А вот с позиции рынка варианты высокочастотной связи по электросети принято делить несколько по другому критерию, связанному с областью применения: на узкополосную передачу (точка-точка) в высоковольтных сетях (более 35 кВ) и широкополосную передачу в сетях низкого и среднего напряжения (0,4-35 кВ). В последнюю категорию и попадают домашние сети, а также так называемая «последняя миля« провайдеров Интернет.

Обычно если речь заходит о передаче данных по электропроводам, имеется в виду именно этот сегмент; однако не будем незаслуженно забывать и о менее открытой широкому кругу пользователей «высоковольтной« составляющей.

8 Решение частной задачи: высоковольтные линии

Узкополосная передача в высоковольтных сетях - в определенных условиях хорошая альтернатива оптическим линиям связи. Имея собственную кабельную инфраструктуру, энергетическим компаниям далеко не всегда выгодно пользоваться чужими услугами для организации соединения. Под определенными условиями здесь понимается экономический фактор: внедрение высоковольтного варианта технологии PLC не дешевая задача и при передаче данных на короткие расстояния оптическая линия может оказаться выгоднее. Однако при увеличении расстояния стоимость оптической линии многократно возрастает, а расходы на PLC остаются, фактически, теми же. Таким образом, PLC - это вариант экономии для отрезков ЛЭП без ответвлений.

Для параметров аппаратуры передачи данных по высоковольтным сетям существуют рекомендации МЭК (Международная электротехничес кая комиссия), которых стараются придерживаться производители приемо-передающих устройств. На рынке узкополосной передачи данных по высоковольтным сетям работают как многочисленные небольшие российские и зарубежные компании, так и крупные промышленные гиганты вроде Siemens. Один из крупных игроков российского рынка - компания Zelax.

9 Широкополосная передача

Широкополосная передача по электрическим сетям низкого и среднего напряжения - это тот сегмент рынка, который обычно подразумевается, если речь заходит о PLC. В этой сфере действует достаточно много широко известных стандартов и контролирующих (регламентирующих) организаций.

В первую очередь передача данных по электрическим сетям является одной из сфер интересов Европейского института по стандартизации в области телекоммуникаций (ETSI), независимой некоммерческой организации, основной целью которой является наведение порядка в области различных вариантов передачи информации. Организация проводила многочисленные исследования по интерференции сигналов от разных источников в общей среде передачи и изучению влияния внешних помех. Результатом стал выпуск ряда рекомендованных спецификаций оборудования для передачи данных по электросети в домашних сетях (с самыми популярными вы можете ознакомиться на сайте ETSI).

Среди наиболее интересных разработок раннего периода развития технологий передачи данных по электросетям можно вспомнить спецификации Intelogies PassPort, а также более позднюю и совершенную Intellon PowerPacket. Технология Intelogis PassPort в своей основе использовала частотную модуляцию (FSK) и обеспечивала скорость соединения от 50 до 350 кбит в секунду, причем, только для компьютеров под управлением Windows. Сейчас о PassPort можно найти больше негативных отзывов, нежели позитивных, так как технология была чрезвычайно зависима от качества электропроводки и общей «загруженности« сети. В Европе и России Intelogis PassPort была практически неизвестна из-за ориентации исключительно на сети 110 В.

Основное достижение пришедшей следом технологии Intellon PowerPacket в том, что в ней применяется метод OFDM с адаптацией к физической среде. Используются 84 параллельных канала в диапазоне от 4,3 до 20,9 МГц. Выбор рабочих каналов зависит как от предустановленных ограничений (например, ряд каналов можно не использовать), так и от сиюмоментного состояния рабочего спектра. Метод OFDM весьма удачно подошел к PLC в целом, в результате большинство современных стандартов использует именно его, комбинируя OFDM с возможностями частотного и временного разделения канала.

На начальном этапе развития технологии устройства обеспечивали связь со скоростями до 14 МБит в секунду, что в разы превосходило возможности ближайшего конкурента. Практически сразу компания Intellon объявила о своем намерении добиваться скоростей, обеспечивающих потоковую передачу видео, что в рамках используемых в основе идей было вполне реализуемо на практике. Разработки Intellon легли в основу стандарта HomePlug 1.0.

Читайте также: