Московський інженерно-фізичний інститут
(ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ)
| | |
| | Факультет КІБЕРНЕТИКИ |
| | Кафедра «Комп'ютерні системи і технології» |
РЕФЕРАТ на тему:
«Використання ліній електропроводки в якості середовища передачі інформації»
Студент гр. К7-126 Сідней І.Г.
2003 г.
Зміст
1. Вступ 3
1.1 Проблема «останньої милі» в мережах передачі даних. 3
1.2 Знайомство з PLC-системами 5
1.2.1 Загальна інформація 6
1.2.2 Коротка історія Магістральних сигнальних систем 8
1.2.3 Топологія PLC-систем. 8
2. PLC-системи, їх впровадження та особливості використання 9
2.1 Використання PLC 9
2.2 Умови застосування. 10
2.2.1 Головне. 10
2.2.2 Нормативні та регуляторні умови. 10
А) Електромагнітна сумісність як ключовий вихід. 10
Б) Стандартизація та угоди. 11
В) Стандартизація, існуючі документи. 11
3. Технологічні особливості PLC-систем 13
3.1 Електромагнітні проблеми в PLC-системах 13
3.2 Основні технічні характеристики. 13
3.2.1 Частота 13
3.2.2 Передача сигналу 14
3.2.3 Рівень шуму і перешкоди провідності в мережах низької напруги 15
3.2.4 Обмеження рівня сигналу, щоб уникнути порушення роботи інших мережевих пристроїв. 16
3.2.5 Обмеження рівня сигналу через випромінюваних полів. 16
3.3 Вимірювання полів. 18
3.4 Модуляція сигналу та кодування. 19
3.5 Керівництво з визначення рівня сигналу. 19
3.6 Мультиплексування з поділом по ортогональних частотах 20
Список Літератури 25
1. Введення
1.1 Проблема «останньої милі» в мережах передачі даних.
Остання миля (last mile) - кабельна лінія зв'язку між абонентом ітелефонної/кабельної компанією. Традиційно використовується мідний абокоаксіальний кабель. Останнім часом завойовують все більшу популярністьбездротові рішення "останньої милі". (з сайту www.hostinfo.ru)
Під терміном "проблема останньої милі" розуміється завдання з організаціїканалу зв'язку для надання користувачу широкого спектрутелекомунікаційних сервісів. У більшості випадків це завдання вирішуєтьсяза допомогою створення фізичного каналу зв'язку, в основі якого лежать:
. Мідні дроти
. Засоби радіо доступу
. Волоконно-оптичний кабель
Термін "остання миля" ми почули порівняно недавно. Увітчизняній технічній літературі це поняття стало використовуватисянабагато пізніше, ніж в усьому світі. І то лише завдяки тому, що операторизв'язку всього світу були стурбовані якістю послуг, що надаютьсявітчизняними операторами зв'язку. Як це часто буває останнім часом, пронас подбали закордонні компанії. Був розроблений цілий ряд сучаснихтехнологій, які вирішували питання "останньої милі" в країнах, що розвиваютьсяз низькою якістю телекомунікаційних послуг. За допомогою останніхрозробок, які чудово себе зарекомендували в інших країнах, в
Росії питання "останньої милі" може бути вирішено в недалекому майбутньому.
Практично до кінця 80-х років минулого століття в економічно розвиненихкраїнах населення користувалося лише послугами аналогового телефонного зв'язку.
Розвиток нових інформаційних технологій призвело до того, що можливостіаналогової телефонії перестали задовольняти потреби користувачів.
Модернізація мереж передачі даних і комутаційних станцій, шляхом переведенняаналогового способу передачі інформації в цифровій, дозволила запропонуватинаселенню нові послуги, наприклад ISDN. Після цього "остання миля" сталатим вузьким місцем, яке не давало розвиватися засобів телекомунікаціїдалі.
Попит на нові послуги цифрових станцій став неухильно рости. Багатокомпанії, що пропонують послуги "останньої милі", пішли шляхом використаннязвичайних абонентських ліній. Була розроблена "Технологія цифровихабонентських ліній "(Digital Subscriber Loop - xDSL). Цей спосіб зв'язкудозволяв організувати високошвидкісну передачу даних, не вдаючись дозаміні старих абонентських ліній і прокладання нових виділених каналів.
Виробники комунікаційного обладнання створили цілий ряд пристроївдля ущільнення переданої інформації. Ефективність їх використаннянезаперечна - деякі пристрої дозволяють збільшити кількістьпереданої інформації за одиницю часу в 30-60 разів.
Поява "Технології цифрових абонентських ліній" дало поштовх розвиткурішень для організації "останньої милі", заснованих на DSL-засадахпередачі даних. В останні роки з'явилася величезна безлічрізновидів цієї технології. Найбільшого поширення набулинаступні способи передачі інформації:
HDSL - високошвидкісні цифрові абонентські лінії;
ADSL - асиметричні цифрові абонентські лінії;
ISDL - ISDN цифрові абонентські лінії;
SDSL - симетричні високошвидкісні цифрові абонентські лінії;
VDSL - Very HDSL;
RADSL - цифрові абонентські лінії з підстроюванням швидкості передачіданих;
UADSL - універсальні асиметричні цифрові абонентські лінії.
| |
Стандарт IDSL був розроблений фірмою Ascend. З його допомогою можливапередача даних по каналах ISDN в мережі з комутацією пакетів. При цьомутелефонні комутатори залишаються не задіяними. Одним з основнихпереваг даного способу передачі даних є можливість плавногопереходу до більш швидкісним варіантів зв'язку.
При необхідності передавати інформацію на тривалі відстанірекомендується використовувати HDSL-обладнання. З його допомогою можливапередача інформації на відстані до шести кілометрів. При цьому якістьзв'язку залишається на досить-таки високому рівні, який можна порівняти з якістюзв'язку при використанні волоконно-оптичних ліній. HDSL-обладнання знайшлошироке застосування при побудові корпоративних мереж. Але вік цьогостандарту теж виявився недовгим. На зміну йому поступово приходять
"Асиметричні цифрові абонентські лінії" (ADSL), які дозволяютьпередавати дані на швидкості до 8 Мбіт за секунду. З цим способомпередачі інформації багато хто пов'язує великі надії на майбутнє. Очікується,що ADSL скоро знайде широке застосування при наданні послуг кінцевомукористувачеві.
Пізніше з'явилися різні оптичні технології. Найбільшепоширення набули концепції Fiber to the Building (FTTB) і Fiber tothe Zone (FTTZ). Ця технологія не знайшла широкого застосування в районах звже сформованою інфраструктурою. Причина цього криється в небажанні нестидодаткові витрати з організації "останньої милі". А часто,прокладання оптичних мереж робить неможливою архітектура побудованихкілька років тому будівель. У таких випадках набагато дешевше використовуватистарий і перевірений xDSL. При будівництві ж нових будівель оптичнітехнології "останньої милі" міцно зайняли свою нішу.
У США та країнах Західної Європи операторів телекомунікаційних послугзацікавили великі можливості цифрових мереж передачі даних. Длязадоволення зростаючих запитів користувачів була модернізована мережадоступу до цих послуг. У країнах, що розвиваються, до яких по праву можнавіднести і Росію, запити і потреби операторів зв'язку кількавідрізняються від загальносвітових. Не можна сказати, що в цих країнах відсутнійпопит на нові види послуг. Він є. І попит, навіть, зростає. Але по відношеннюдо існуючих аналоговим способам зв'язку цифрові послуги становлять усьоголише кілька відсотків. І то за рахунок столиці - Москви. На порозі XXI століття,а, тим не менш, основним завданням в галузі забезпечення комунікаційнихпослуг в Росії є звичайна телефонізація населення за допомогоюаналогової зв'язку.
Оператори зв'язку при будівництві нових будівель спочатку закладають уархітектурний проект можливість прокладки широкосмугових волоконно -оптичних ліній зв'язку. Ця норма повсюдно застосовується в країнах Південно-
Східної Азії і континентальної Америки. Спочатку ці мережі використовуютьсядля надання звичайного аналогового доступу. У міру виникненняпотреби у абонентів проводиться їх переключення на цифрові стандартипередачі даних (ISDN).
Зазвичай підключення до Інтернету здійснюється за допомогою телефонноїлінії або через виділене з'єднання. Для використання виділеногоз'єднання необхідно прокласти кабель, що є досить такидорогим і трудомістким заходом. Також у багатьох випадкахвідсутня можливість постійного використання телефонної лінії длядоступу в Інтернет. Зараз багато компаній займаються розробкоютехнології, яка дозволить підключатися до всесвітньої Мережі череззвичайну побутову електричну розетку.
Вже розроблений і оприлюднений промисловий стандарт передачі данихпобутової мережі. Його розробкою займалася інтернаціональна організація HomePlug
Powerline Alliance, яка об'єднує понад 90 великих компанійвиробляють обчислювальну техніку і різну побутову електроніку. Середчленів альянсу, який з'явився в квітні 2000 року, такі відомі ташановні компанії, як Intel, Motorola, Philips і Panasonic. Крімпідключення до Інтернету, стандарт дозволяє створювати домашні локальнімережі, в які можна підключати комп'ютери, принтери та різну побутовутехніку, що підтримує протокол передачі даних по електричній мережі. Дляорганізації цієї мережі не потрібно ніяких додаткових пристроїв,крім звичайної домашньої електричної розетки. Швидкість роботи такоїлокальної мережі буде складати до 14 Мб в секунду.
Великі виробники побутової техніки вже зайняті розробкою пристроїв
"вміють спілкуватися" через електричну розетку. Поява таких приладівочікується вже восени цього року. Цим розробкам передував піврічнийперіод тестування нового стандарту передачі даних. Фахівцізаймалися вивченням впливу різних приладів на стабільність роботи мережіі на якість передачі даних.
Велика увага нового засобу комунікації приділяє "Німецькийенергетичний концерн ". Система, що дозволяє поєднувати різніпристрої з допомогою звичайної електричної мережі, існує вже у двохмістах - Ессені і Мюльхаймі. Для підключення до Інтернету жителям цихміст досить придбати спеціальний модем, що підключається доелектричної мережі. Вартість доступу до Інтернету становить від 49 до 249марок, в залежності від тарифного плану.
Не відстає від німецького концерну і "Австрійська електротехнічнакомпанія EVN ". Нещодавно вона отримала дозвіл на використання новогостандарту передачі даних по електричних мережах на території Австрії.
Компанія заявляє, що має вже близько 15 тисяч клієнтів.
1.2 Знайомство з PLC-системами
1.2.1 Загальна інформація
PLC - це недавно з'явилася технологія в галузі передачі інформаціїпо електричних мережах низької напруги, яка забезпечує роботу вчастотному діапазоні від 1 до 30 МГц. Це повинно забезпечити швидкість передачіданих порядку декількох Мбіт за секунду і може використовуватися телефоннимислужбами, а також для виходу в Інтернет, контролю різних пристроїв і такдалі. Проте ця технологія стикається з деякими значнимитруднощами, пов'язаними з її характеристиками, особливо в тому, що стосуєтьсявідповідності стандарту EMC. Одна з найбільш критичних проблем - цевипускання ЕМ-полів, що може порушити радіотрансляцію в тому жчастотному діапазоні.
Чотири прикладних області можуть бути покриті за допомогою PLC-технології:
(зовнішня, тобто в громадської мережі забезпечення: автоматизація,моніторинг, функції віддаленого зняття вимірів, оперативна телефоннаслужба. Це може бути зроблено за допомогою існуючих розподільнихмереж, без проведення додаткових ліній.
(внутрішня, тобто всередині будівлі споживача: контроль і моніторинг,включаючи функції сигналізації, внутрішня система комунікації (такзвана, «домашня»), легке об'єднання в мережу обладнання,обробного дані. Все це реалізується з використанням існуючої успоживача проводки і не вимагає прокладання додаткових ліній абовикористання радіообладнання.
(гранична, тобто що з'єднує внутрішню і зовнішню PLC-області:наприклад, служби для споживача знаходяться поряд з енергозабезпеченням.
. моніторинг роботи систем із забезпеченням відповідної реакції
. віддалений контроль обладнання (такого як електричні нагрівачі або кип'ятильники).
. віддалене читання свідчень (сьогодні вже досягнуте деякими комунальними службами, що відносяться до споживачів із спеціальними тарифами: вимір ступеня завантаженості мережі, так само як і моніторинг завантаженості в системах споживачів, одержання відповідних даних, які передаються за допомогою PLC в контрольний центр комунальних послуг та їх подальша обробка з метою оптимізації управління завантаженістю.
(Забезпечення громадських телекомунікаційних служб, шляхом зв'язкузовнішньої PLC-телекомунікаційної системи з основою: наприклад,високошвидкісного інтернет-доступу, громадської телефонії, принеобхідності відео.
Архітектура інформаційної взаємодії на основі електромереж маєеталонну семирiвневу модель OSI. Навіть у рамках однієї прикладної областіконкретні її реалізації відрізняються методами надійної доставки даних нарізних рівнях ієрархії. Підвищення надійності передачі на фізичномурівні пов `язане з вибором способу модуляції та частотного діапазону, звикористанням методів цифрової обробки сигналів і адаптивногоуправління. Тут в першу чергу слід відзначити перспективністьалгоритмів широкосмугового (Spread Spectrum) модуляції, істотнопідвищує стійкість передачі. При використанні SS-модуляціїпотужність сигналу розподіляється в широкій смузі частот, і сигналстає непомітним на тлі перешкод. На приймаючій стороні значущаінформація виділяється з шумоподобного сигналу з використанням унікальноїдля цього сигналу псевдовипадковою кодової послідовності. За допомогоюрізних кодів можна здійснювати передачу відразу кілька повідомлень уодній широкій смузі частот. Описаний принцип лежить в основі методумножинного доступу з кодовим поділом каналів (CDMA). Технології SS -модуляції і CDMA детально розглянуті в літературі (головним чином, наприклади використання в стільникових телефонних мережах). Відзначимо, що крімзавадостійкості SS-модуляція забезпечує високий рівень захистуінформації. Ще одна велика перевага широкосмугових технологій --відносно низька вартість відповідних пристроїв. Справа в тому, щовсі перетворення сигналу здійснюються на рівні однієї мікросхеми
(яка при масовому виробництві виявляється дуже дешевою).
Основні способи підвищення надійності передачі на канальному рівнінаступні:розбиття пакетів даних на кадри невеликої довжини;Використання коригуючих кодів для виявлення та виправлення помилок; застосування низькорівневих протоколів надійної передачі на основі підтверджень прийому коротких кадрів; використання ефективних методів управління доступом до середовища передачі даних.
Короткі пакети дозволяють збільшити не тільки ймовірність достовірноїпередачі порції даних, але й ефективність адаптації передавальної сторони дошвидко мінливих характеристик мережі. При використанні широкосмуговогомодуляції це виражається в оптимальному перерозподіл потужності сигналу всмузі частот з урахуванням фактичного спектру перешкод.
Деякі фірми розробили оптимізовані протоколи доступу до середовища,враховують особливості "електромережних" додатків і зашумленість лінійхарчування. Оскільки значна частина таких додатків (автоматичнийоблік, охоронна сигналізація, домашня автоматика) передбачає наявність умережі одного активного вузла, для забезпечення доступу доцільновикористовувати методи опитування або передачі маркера. Це знімає проблемирозпізнавання несе в зашумленних мережах і необхідність виявленняколізій. З метою підвищення надійності самого управління доступомвикористовується принцип "триразового рукостискання" при передачі маркера.
Типова функціональна схема та основні компоненти комунікаційного вузла
"Електричної мережі зв'язку" представлено на рис. 1.
До мережі 220 В
Рис. 1 Функціональна схема комутаційного вузла.
Ядром комунікаційного вузла є контролери мережевого, канальногота фізичного рівнів; останні часто називаються також прийомопередатчикаабо трансіверами. Як правило, ці компоненти реалізуються на базіуніверсальних або спеціалізованих мікропроцесорів і випускаються поручфірм у вигляді наборів мікросхем.
Ізолюючий (з'єднувальний) модуль в загальному випадку здійснює двафункції: ізолює апаратуру комунікаційного вузла від напруги живленняі виділяє інформаційний сигнал з силового напруги. Зазвичай цей модульвиконується з окремих радіоелектронних компонентів.
Деякі фірми виготовляють спеціальні мікросхеми підсилювачівпотужності, що дозволяють передавати сигнал на великі відстані. На основіцих компонентів може бути побудований електромодем зі стандартним аборекомендованим інтерфейсом користувача.
Для забезпечення сумісності виробів різних виробників (урамках одного класу додатків) робляться зусилля по стандартизаціїтехнологій передачі інформації по лініях електропередачі.
1.2.2 Коротка історія Магістральних сигнальних систем
Ідея використання розвинених енергетичних систем також для передачісигналів - під загальноприйнятим назвою «Магістральна передача» - виниклавперше ще в кінці 19 століття, коли два французьких інженера в 1898 роцізапатентували свій винахід. Практичне застосування ця ідея знайшла впочатку 20 століття у французькій мультичастотной «системі контролю», алереальне поширення цієї технології сталося після 1950 року.
«Система контролю» працювала в низькочастотному діапазоні від 110 до 1000 Гц,користуючись успіхом в усьому світі. Вона і зараз є доситьпоширеним мережним устаткуванням. У світі встановлено кілька тисячсистем і існує близько 30-40 мільйонів користувачів. «Система контролю»
- Це вузькосмуговий система, спрямована від підстанції до користувача. У 70 --х роках 20 століття були розроблені кілька підходів з так званимисистемами з «Несучими енерголіній», що працюють в кілогерцові діапазонівід 3 до 150 кГц. Ці системи були двонаправленими. Але особливим успіхом цірозробки не увінчалися. У 90-х роках 20 століття величезне поширенняелектроніки та телекомунікаційних технологій дозволило розпочати новірозробки систем вже в мегагерцовим діапазоні і дало життя новимширокосмуговим прикладних програм за загальною назвою «Power Line Communications»
(PLC). Вони і зараз знаходяться в процесі удосконалення.
1.2.3 Топологія PLC-систем.
Потрібно враховувати - як буде пояснено далі - що, з одного боку,високі частоти надають широкий частотний діапазон, необхідний длявисокошвидкісних додатків; з іншого боку, на цих частотах відбуваєтьсясильне ослаблення сигналу в лінії. Це робить передачу сигналу ззадовільною якістю можливим в основному тільки в мережах з низькимнапругою. Слід розглянути дві системи (рис. 1)
. зовнішню, на силових лініях: «Систему доступу» для комунальних цілей
. всередині будинку: «Домашню систему» для приватних цілей
(слід зауважити, що комунальна система теж може виконувати свої функції всередині будівлі)
Малюнок 1 представляє класичну європейську мережу з топологією
«Зірка». Основний трансформатор підтримує декілька будинків (або одневелика виробнича будівля). Зовнішні лінії являють собою 3фкабелі у містах або надземні лінії в сільській місцевості. Проводка всерединібудівель зроблена на основі 2ф або 3ф + N провідників (Американські і Японськімережі мають абсолютно іншу структуру). Практично працювати в мережах знизькою напругою в мегагерцовим діапазоні дуже складно: існуєбезліч абсолютно різних конфігурацій, постійно змінюєтьсязавантаженість мережі, і більшість PLC-характеристик повинні враховуватисястатистично. Висока частота призводить до виникнення резонанснихефектів.
"Хребет» на малюнку 1 - це класичний широкосмуговий канал:контрольний кабель комунальної системи, радіо зв'язок, телевізійний кабельі т.д.
У випадку, якщо довжина лінії низької напруги перевищує радіусрозповсюдження сигналу, необхідно встановлювати повторювачі і шлюзи.
Малюнок 1.
Internet
C3
C2
B C1
Acess System
LV
LV-мережа низької напруги Cn - споживач
CC-контрольний центр комунальної мережі LAN - локальна мережа
B - «хребет» IC - внутрішній контролер
LV-G - шлюз системи низької напруги M - модем
HG - «домашній» шлюз
R - повторювач
2. PLC-системи, їх впровадження та особливості використання
2.1 Використання PLC
Системи PLC пропонує продукти, новий сервіс у використанні силових ліній,який не був можливий раніше. Засновники PLС припускають кількаможливих застосувань технології. Вони вимагають високої надійностікомунікаційної системи, сто має бути відображено і в електромагнітнихвимогах. Пропонуються наступні варіанти:
. для комунальних послуг: контроль навантаження на мережу, вилучене читання вимірювань, автоматизація мережі і т.д.
. для Інтернет-провайдерів: Інтернет-сервіси
. для телефонних операторів: телефонні передачі на
«останньої милі»
. для користувачів: локальні мережі для комп'ютерних систем, використання в «домашніх» цілях.
Більшість з них - це двонаправлені служби, що працюють відцентральної контрольної точки до програми або від додатки до центральноїточці. Складність полягає в тому, що кілька програм можуть працюватиодночасно.
2.2 Умови застосування.
2.2.1 Головне.
В якості ключових критеріїв для успішного ринкового просування PLC -систем, які змагаються з існуючими і з'являються;комунікаційними технологіями, можуть бути виділені наступні:
. економічна здійсненність - тобто можливість передачі інформації по прямій в радіусі кількох сотень метрів.
Технічно
. відповідність вимогам електромагнітної сумісності і що випливає звідси обмеження рівня переданого сигналу.
. впевненість в достатній швидкості передачі даних і, відповідно, впевненість у наданні одиничного споживачу послуг з потрібною швидкістю і прийнятною частотою появи помилкових бітів (bit error rate (BER), яка відповідає якості послуги.
Комерційні
. можливість фінансувати застосування таких систем за допомогою послуг, що надаються на їх базі, що й забезпечує конкурентоспроможність по відношенню до альтернативних систем.
. успішне проведення відповідних «польових» випробувань і використання отриманих спостережень при оптимізації розробки технічної системи.
. Можливість нормативної і регуляторної систематизації як бази для надійного фінансування.
2.2.2 Нормативні та регуляторні умови.
А) Електромагнітна сумісність як ключовий вихід.
Тоді як сигнали, що передаються PLC-системою, являють собоюспеціальні сигнали всередині системи, для іншого обладнання, підключеногодо відповідної енергомережі, ці сигнали є компонентами напругихарчування крім первинного 50-герцового напруги.
У вузькосмугових PLC-системах сигнал, по суті, передається попровідникам. У широкосмугових PLC-системах, що використовують більш високічастоти, зі збільшенням частоти передача сигналу виливається в зростаючевипромінювання ненавмисного характеру. Результуюча хвиляпоширюється по землі, у космосі та атмосфері. Повинен бути розглянутийсукупний ефект сил поля, що походять з різних енергомереж. Цестосується сил поля, викликаного усіма PLC-користувачами, активними врізних енергомережах в один і той же час.
У зв'язку з іоносферних процесами (відображенням то іоносфери взалежно від пори року, доби і погодних умов) на великихвідстанях (більше 1000 км) необхідно враховувати ефект накопичення силполя, що виходить з однієї великої області.
Б) Стандартизація та угоди.
Роботи над узгодженими стандартами та угодами йдуть по всьому світу на декількох рівнях.
Над нормативними аспектами працюють:
. Європейський комітет з питань Електротехнічній Стандартизації
(CENELEC)
. Європейський Інститут Телекомунікаційної Стандартизації (ETSI)
. Міжнародний Спеціальний Комітет з радіоперешкод (CISPR)
Рішення, пов'язані із застосуванням частот (і, отже, проблемоюспівіснування PLC-систем і радіослужб) в основному приймаються:
. Європейською Конференцією Управління Поштою та телекомунікацій (CEPT) та її Європейським Офісом Радіокоммунікацій (ERO)
. Міжнародним телекомунікаційним Об'єднанням (ITU)
Крім того, повинні враховуватися пов'язані з питанням роботи Інституту
Електричної і Електронної Інженерії (IEEE), де розробляються документидля вузькосмугових систем (частотний діапазон для США: 50кГц-450кГц).
У той же час, як було проголошено CEPT, не може розглядатисяніяке розподіл частот для PLC-систем. Це пов'язано з тим, щообмеження накладаються тільки на радіосистеми в цілому (з якими PLC -системи (їх випромінювання являє собою побічне явище порушення роботисистеми (не можуть розглядатися в сукупності).
До того ж органи, відповідальні за радіочастоти, привертають увагу донеобхідності захисту існуючих радіослужб так само, як і необмеженомувикористання частотних ресурсів радіопріложеніямі, як це очікується вмайбутньому.
В) Стандартизація, існуючі документи.
Стандартизація вузькосмугових систем, які, в основному,розробляються для застосування в комунальній сфері (як, наприклад,віддалене зняття показань) на одній стороні або використання споживачемв межах його власності, проводиться з кінця 80-х років минулого століття.
Відповідні стандарти, узагальнюючі норми для використання частот,максимального рівня сигналів, захисту, фільтрів і опоруобладнання (вже існують або знаходяться на стадії завершення (серія EN
50065).
У порівнянні з ними розробка нормативних документів для широкосмугових
PLC-систем тільки почалася (це відбулося в 1999 р).
З питань PLC-систем CENELEC і ETSI працюють як кожен у своїйгрупі (ETSI: EP PLT, CENELEC: SC 205A WG10), так і в об'єднаній WG.
Остання також практикує співпрацю з CEPT і CISPR, але не поспішає йогозміцнювати.
До сьогоднішнього дня були розроблені такі спеціальні документи:
. Так званий, документ «співіснування» TS 101 867:2000-11, виданий ETSI, що визначає співіснування між системами, що знаходяться в будівлі, і зовнішніми системами. У першу чергу весь частотний діапазон (1,6-30 МГц) ділиться на дві частини так званої
«ділить частотою» і присвоюються: нижній діапазон зовнішнім системам, верхній (внутреннім.
. Схожий документ CENELEC prEN 59013, який є ідентичним з вищезазначеним ETSI TS і відрізняється тільки значенням ділить частоти (13,5 МГц замість 10 МГц в ETSI TS.
Дискусії щодо цієї ділить частоти підкреслюють сталукомерційну опозицію між виробниками обладнання для зовнішніх івнутрішніх систем, опозицію, яка до цих пір ускладнює прийняттяпозитивного рішення по prEN.
У той же час для другого покоління PLT-обладнання рішення,дозволяє використання всього частотного діапазону в разі відсутності
PLT-активності в одній з половин радіодіапазоні, вже знаходиться на стадіїрозгляду.
. Так званий «PSD»-документ TS 101 896:2001-02, розроблений
ETSI, що пропонує обмеження на щільність енергетичного спектра.
. Так званий «Радіаційний» документ CENELEC, що пропонує порівнянні межі рівня потужності подається сигналу (дБ (мВ/Гц)) і сили випромінюваних полів на відстані 10 м в Інформаційному
Додатку, в якому останній раз пов'язувалася потужність сигналу з
«коефіцієнтом з'єднання». Для останнього тільки емпірично отримані діапазони значень доступні для обчислень.
Крім того, можна згадати два документи, в Європі трактуються як
«Регіональні»:
. Німецький «Nutzungsbestimmung» NB30, виданий «Regulierungsbehцrde fьr Tele-kommunikation und Post» (RegTP), після обговорення, що тривало з 1999 р, був схвалений Deutche Bundesrat 30 березня 2001р.
Ця робота не була помічена Європейською Комісією . Згідно з цим документом частоти в діапазоні від 9кГц до 3 ГГц усередині і вздовж ліній повинні вільно використовуватися при дотриманні деяких умов:
. надлишку різних частотних діапазонів, що використовуються радіослужбами, пов'язаними з безпекою.
. існування певних обмежень пікових значень сил випромінюваного поля на відстані 3м.
. Відсутності захисту проти перешкод, спричинених внутрішніми радіосистемами.
. Британське Радіокоммунікаціонное Агентство визначило обмеження на сили поля, що випромінюється телекомунікаційними системами в частотному діапазоні 150 кГц - 30 МГц на відстані 1м (150 кГц - 1,6 МГц) або
3м (1,6 МГц - 30 МГц) , що приблизно на 20 дБ менше обмежень у NB30.
Єдиний існуючий гармонізований стандарт, який визнанийвідповідними спільнотами як придатний до використання для обчисленняперешкод від PLC-систем, (це EN 55022. Для частотного діапазону 150 кГц - 30
МГц цей стандарт, що базується на CIPSR 22, встановлює обмеження нанапруга проведеного сигналу (дБ (мкВ)). Якщо ці обмеження, безможливості прямого перетворення в обмеження на силу поля і,отже, без можливості порівняння з NB 30, будуть застосовані до PLC -системам, операційний радіус цих систем може скоротитися до ділянки в
300 м. Це значення розглядається як еталон для економічноговикористання PLC-систем, без використання повторювачів. В даний час
CISPR вносить поправки до CISPR 22, які стверджують, що PLC-системи потрапляють врамки CISPR 22.
3. Технологічні особливості PLC-систем
3.1 Електромагнітні проблеми в PLC-системах
Магістральна передача в цілому, а PLC-системи зокрема - це вкрайскладні системи, розробка та підтримка роботи яких вимагає враховуватичисленні аспекти. У цьому розділі розглянемо ті аспекти, якіпов'язані з електромагнітними проблемами, як то: ефекти провідності вмережах і ефекти випромінювання. До них входять:
. визначення частотної смуги і відповідних частот
. трансмісійні характеристики і затухання сигналу в лініях
. обмежений рівень шуму зовнішніх джерел
. виключення можливості псування мережних пристроїв передаються сигналами.
. виключення можливості псування у зв'язку з випромінюваними полями
. виключення взаємного впливу між системами
. рівень відгуку від пристроїв-приймачів
. допустимість/обмеження рівня сигналу
. модуляція та кодування сигналу
Далі буде дана базова інформація з цих аспектів. Проте вартопам'ятати, що вони не можуть розглядатися незалежно один від одного, тому щоодин аспект може впливати на інші: наприклад, рівень сигналу повинен бутивище, ніж рівень шуму, але не настільки високий, щоб випромінюються поляпорушували радіотрансляцію. Модуляція сигналу і кодування - це основніпоказники, що визначають надійність системи. Не можна також забувати і проекономічний аспект.
3.2 Основні технічні характеристики.
3.2.1 Частота
PLC-системи потребують досить широкій смузі частот, щобвиконувати високошвидкісні функції. Ця смуга розташовується в межах 1 -
30 МГц.
Існують три проблеми:
. даний діапазон частот зайнятий короткохвильовим радіослужбами: широкомовної, службою безпеки, аматорським радіо.
Тому ці частоти повинні бути виключені
Малюнок 2. Розподіл PLC - частот і допустимий випромінювання з винятками Чімні (Chimney) відповідно до NB30 (Німеччина).
Початок смуги (кГц) | 1810 | 3500 | 7000 | 10100 | 14000 | 18055 | 21000 | 24890
| 28000 | | Кінець смуги (кГц) | 1850 | 3800 | 7100 | 10150 | 14350 | 18168 | 21450
| 24990 | 29700 | |
. необхідно уникати інтерференції між адресними і внутрішніми системами; рішення - виділяти окрему смугу частот для кожного додатка
. випускаються електромагнітні поля можуть порушувати прийом широкомовних радіотрансляцій або інших служб в тому ж частотному діапазоні.
Остання проблема досить серйозна і більш докладно розглянутадалі в пункті 3.2.5. Перші дві проблеми призводять до частотному спектрі,представленому на рис. 2.
3.2.2 Передача сигналу
Велика різноманітність мереж та умов навантаження робить дуже складнимпідрахунок рівня напруги сигналу на радіочастоті в 50/60-герцовихсистемах.
Практичні статистичні вимірювання дають результати, з якимзагасанням передаються сигнали. На Рис. 3 (верхня крива) показано вЯк приклад загасання напруги в 300-метровому кабелі як функціячастоти: напруга падає в межах 20 дб при частоті 1 МГц, 80 дБ при 20
МГц.
Малюнок 3. Загасання напруги сигналу і шум у 300-метровому кабелі.
У першому наближенні воно може бути підраховано в наступному порядку:
Тип лінії Загасання Радіус використання
1-30 МГц
Адресна область:
Кабель 40-80 дБ 300 м
Надземні лінії 40-80 дБ 300 м
Внутрішня область до 80 дБ близько 50 м
Коли неможливо досягти необхідного рівня відгуку , потрібноустановка повторювачів. Можуть також знадобитися шлюзи між лініямизабезпечення та внутрішніми лініями.
3.2.3 Рівень шуму і перешкоди провідності в мережах низької напруги
Рівень шуму в лініях визначається для модемів. Рис. 3 (нижня крива)демонструє приклад рівня шуму в кабелі забезпечення. Існує три типиперешкод:
. постійна широкосмуговий шум (білий шум)
. вузькосмугові «піки» (окремі частоти)
. пульсації (не показані на рис. 3)
Вимірювання шуму грунтуються на декількох факторах: ширина смуги ітимчасова константа вимірювального інструменту, піковий, або квазіпіковое,або середнє значення і т.д. Це робить порівняльні вимірювання складними.
Має бути відповідний метод, щоб стандартизувати вимірювання,наприклад, відповідно до CISPR 16 (ширина смуги 9 кГц, піковийзначення). На загальну думку варто розглядати діапазон:
. широкосмуговий шум (ширина смуги 100 кГц, пікове значення): 30 -
40 дБ, мкв (по відношенню до 9 кГц - відношення частот не відомо досить добре для цього типу шуму: від
