Электрическая проводка

Локальную сеть можно построить, использую обычные электрические провода 220 В, т.е. домашнюю электропроводку и передавать по ней голос или данные. Для этого аналоговый сигнал накладывается поверх стандартного переменного тока частотой 50 Гц. Причиной использования электропроводки в качестве среды передачи стало распространение домашних сетей.

Компьютер, а то и два есть практически в каждом доме. Бурно развивается технология Smart TV (умное телевидение ) — технология интеграции Интернета и цифровых интерактивных сервисов в современные телевизоры, ресиверы цифрового телевидения, Blu-ray-проигрыватели, игровые консоли и аналогичные им устройства. По дому можно протянуть десятки метров кабелей, соединив между собой все компьютеры, принтеры, телевизоры и прочие сетевые устройства. Но тогда каждое устройство будет стационарно расположено в помещении. Перенести компьютер или телевизор, — значит переложить сетевой кабель. Можно установить дома беспроводную сеть Wi-Fi, но могут возникнуть проблемы с проникновением сигнала через стены и перекрытия.

Существует и другой способ — использовать уже существующие электрические провода и розетки, установленные в стенах. Электрические розетки есть в каждой комнате каждой квартиры каждого дома. Единственное, что для этого потребуется — соответствующие адаптеры PowerLine, которые подключаются непосредственно к розетке.

Адаптеры PowerLine бывают проводные и беспроводные, с поддержкой интерфейса Wi-Fi.

Помимо перечисленного, электропроводку можно использовать для реализации идеи «умного дома», где вся бытовая электроника связана в единую сеть с возможностью централизованного управления.

Применение технологии PowerLine не ограничивается только домом, она может применяться и в небольших офисах (до 15 компьютеров), где основными требованиями к сети являются простота реализации и расширяемости, мобильность устройств. При этом как вся офисная сеть, так и отдельные ее сегменты могут быть построены с помощью PowerLine-адаптеров. Часто встречается ситуация, когда необходимо включить в уже существующую сеть удаленный компьютер или сетевой принтер, расположенный в другой комнате или в другом конце здания. Такая проблема также легко решается с помощью PowerLine-адаптеров.

Технология PowerLine может быть использована в автоматизации технологических процессов, связывая блоки автоматизации по электропроводам или другим видам проводов.

Рис. 3.63 Адаптеры
Рис. 3.63 Адаптеры
Рис. 3.64 Расширение домашней сети с помощью технологии PowerLine
Рис. 3.64 Расширение домашней сети с помощью технологии PowerLine

В настоящее время большинство конечных подключений осуществляется посредством прокладки кабеля от высокоскоростной линии до квартиры или офиса пользователя. Это наиболее дешевое и надежное решение, но если прокладка кабеля невозможна, то можно воспользоваться имеющейся в каждом здании системой силовых электрических коммуникаций. При этом любая электрическая розетка в здании может стать точкой выхода в Интернет. От пользователя требуется только наличие PowerLine-модема или маршрутизатора для связи с аналогичным устройством, установленным, как правило, в электрощитовой здания и подключенным к высокоскоростному каналу.

Передача данных по электрическим сетям (PowerLine Communication, PLC) также является идеальным решением последней мили в коттеджных поселках и в малоэтажной застройке, в связи с тем, что организация альтернативных каналов связи стоит дороже, чем готовая электропроводка.

Для создания единого стандарта передачи данных по электрическим сетям был создан альянс HomePlug Power Line Alliance. Стандарт IEEE 1901-2010, в основе которого лежит спецификация HomePlug AV определяет высокоскоростную широкополосную передачу данных (до 500 Мбит/с) через электропроводку. Для передачи данных в стандарте определена полоса пропускания 1,8 — 30 МГц.

Любая технология передачи данных нуждается в адаптации к физической среде, поэтому ей нужны средства обнаружения и устранения ошибок и конфликтов при совместном использовании. При передаче сигнала по электрическим сетям приходится сталкиваться со многими проблемами, основными из которых являются искажение сигнала вследствие многолучевого распространения, затухание сигнала, импульсные помехи и межсимвольная интерференция.

Структура электросетей и, в частности, домашней электропроводки изначально не предназначалась для высокоскоростной передачи данных. В ней содержится множество электрических розеток, переключателей, разделительных трансформаторов и устройств защиты от перегрузки по току (предохранителей). Путь прохождения высокочастотного сигнала от передающего устройства к приемному зависит от многих факторов. В первую очередь, от топологии электросети (т.е. пути прокладки проводов в конкретной квартире или офисе). Во-первых, из-за разветвленности сети всегда существует несколько путей распространения сигнала от источника к приемнику. Во-вторых, из-за наличия многочисленных неоднородностей в электрической сети в точку приема поступает не только прямой сигнал, но и многочисленные задержанные во времени отраженные сигналы (явление многолучевого отражения). При распространении сигнала по линии электросети вследствие затухания происходит снижение его уровня. Еще одной причиной, вызывающей существенное уменьшение сигнала, является наличие в структуре реальной электросети коммутационных элементов. Как правило, электрическая цепь содержит разного рода рубильники, выключатели и низкочастотные (50 Гц) трансформаторы, которые являются основным препятствием для прохождения высокочастотного сигнала. Источниками помех в обычных квартирах и помещениях офисов могут быть стандартные устройства для зарядки аккумуляторов мобильных телефонов, регуляторы яркости, свечения галогенных ламп, а также другие бытовые приборы.

Основной технологией PowerLine на физическом уровне является мультиплексирование с ортогональным частотным разделением (OFDM) — частотное разделение 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.

Использование OFDM позволяет повысить помехоустойчивость передачи за счет адаптации к параметрам физической среды передачи. Однако из-за пропадания и искажения сигнала в линии вследствие многолучевых отражений, большого уровня помех, а также коротких по длительности, но мощных импульсных помех в электросети, являющихся причиной ошибок в пакетах данных, одной только OFDM-модуляции недостаточно для надежной передачи информации. Чтобы обеспечить приемлемую достоверность данных, необходимо принять и другие меры.

Одним из методов решения данной проблемы является использование помехоустойчивого кодирование битовых потоков перед их модуляцией и последующей передачей в сеть. Суть помехоустойчивого кодирования состоит в добавлении в исходный информационный поток избыточных битов, которые используются декодером на приемном конце для обнаружения и исправления ошибок.

Сеть, построенная на электропроводке – это сеть с разделяемой средой передачи. Для решения проблем, связанных с множественным доступом к среде передачи используются методы CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) и TDMA (Time Division Multiple Access). Метод CSMA/CA похож на метод, используемый на подуровне МАС стандарта IEEE 802.11. Метод TDMA используется для обеспечения качества обслуживания (QoS).

Для обеспечения защиты от несанкционированного доступа используется 128-битное шифрование AES.

Скорость передачи данных по сети PowerLine теоретически может достигать 500 Мбит/с. Однако на пропускную способность сети сильно влияют качество проводки (материал, сечение, наличие скруток), работа других электрических приборов, количество самих PowerLine-адаптеров в сети (пропускная способность сети делится между всеми ее участниками, поэтому рекомендуется объединять в сеть не более 15 устройств), характер и объем трафика. Максимальное расстояние, на котором должны располагаться друг от друга устройства PowerLine — не более 100 м при использовании в локальной сети и не более 1500 м — при доступе в Интернет.

В 2012 г. появилась спецификация HomePlug AV 2. Оборудование этой спецификации обратно совместимо с оборудованием спецификации HomePlug AV и стандарта IEEE 1901-2010. По сравнению с HomePlug AV в спецификации HomePlug AV 2 расширена полоса пропускания доступная для передачи данных с 30 до 86 МГц и добавлена поддержка технологии MIMO (Multiple Input Multiple Output), что позволяет значительно увеличить пропускную способность. Также поддерживается режим сохранения энергии.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

5 × четыре =