Связь по ЛЭП

PLC (англ. Power line communication) — термин описывающий несколько разных систем для использования линий электропередачи (ЛЭП) для передачи данных. Сеть может передавать голос и данные накладывая аналоговый сигнал поверх стандартного переменного тока частотой 50 Гц или 60 Гц. PLC включает BPL (англ. Broadband over Power Lines — широкополосная передача через линии электропередачи), обеспечивающий передачу данных со скоростью более 1 Мбит в секунду, и NPL (англ. Narrowband over Power Lines — узкополосная передача через линии электропередачи) с намного меньшими скоростями передачи данных.

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.

Технические основы технологии PLC

Основой технологии PowerLine является использование частотного разделения сигнала, при котором высокоскоростной поток данных разбирается на несколько относительно низкоскоростных потоков, каждый из которых передается на отдельной поднесущей частоте с последующим их объединением в один сигнал. Реально в технологии PowerLine используются 84 поднесущие частоты в диапазоне 4-21 Мгц.

При передаче сигналов по бытовой электросети могут возникать большие затухания в передающей функции на определенных частотах, что может привести к потере данных. В технологии PowerLine предусмотрен специальный метод решения этой проблемы — динамическое включение и выключение 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.

Существует также проблема возникновения импульсных помех (до 1 микросекунды), источниками которых могут быть галогенные лампы, а также включение и выключение мощных бытовых электроприборов, оборудованных электрическими двигателями. Существуют технические методы решения этой проблемы, но подробно рассматривать их мы не будем.

Применение PLC технологии

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 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.

3. Домашние коммуникации

PowerLine технология открывает новые возможности при реализации идеи «Умного дома», где вся бытовая электроника была бы завязана в единую информационную сеть с возможностью централизованного управления. Электрическая сеть — идеальная среда передачи управляющих сигналов между бытовыми приборами, работающих в сети 110/220В. В ближайшее время появится чип, позволяющий встраивать его в различные приборы, которые будут иметь возможность принимать и передавать данные через собственные цепи питания. Кроме того, с помощью данного чипа можно организовать передачу аудио данных, данных с датчиков охранной сигнализации, расширять и продлять телефонные линии, и т. д.

Преимущества

• Не требуется прокладка отдельного кабеля.
• Простота использования.

По сравнению с Wi-Fi:

• Не требует настроек.
• Более стабильная связь.
• Большая безопасность информации.
• Подходит для передачи Multicast-трафика, например, IPTV.
• На качество связи не влияет материал и толщина стен в квартире.

Возможные проблемы

• Пропускная способность сети по электропроводке делится между всеми ее участниками. Например, если в одной Powerline-сети две пары адаптеров активно обмениваются информацией, то скорость обмена для каждой пары будет составлять примерно по 50 % от общей пропускной способности.
• Не работает через сетевые фильтры и ИБП.
• Современные Powerline-адаптеры заметно греются.
• Нарушение радиоприёма, особенно на средних и коротких волнах.
• На качество связи могут оказывать отрицательное влияние дешевые энергосберегающие лампы, импульсные блоки питания и зарядные устройства. Однако снижение скорости составляет не более 5 %.

При написании были использованы следующие информационные материалы:

1. HomePlug Powerline Alliance
2. Технология PLC — телекоммуникации по сетям электропитания. Журнал «Сети и системы связи», А. В. Никифоров, № 5/2002 г.

Ссылки

• Беда пришла, откуда не ждали…
• Часто задаваемые вопросы по Powerline-адаптерам HomePlug AV
• Часто задаваемые вопросы по оборудованию QLAN, созданному на основе технологии PLC