МТУЗІ

Реферат з дисципліни: «ВТіТ».

«Технологія PLC (Power Line Communication)»

Виконав: студент групи СС0201 Ушаков Іван

Москва. 2005 рік.

Зміст:

1. Введення.

2. Можливості технології PLC.

3. Суть технології.

4. Розвиток технології PLC в зарубіжних країнах.

5. Розвиток технології PLC в Росії.

6. Проблеми розвитку технології PLC.

7. Використана література.

1. Введення
Технологія PLC (Power Line Communication) - нова телекомунікаційнатехнологія, що базується на використанні силових електромереж длявисокошвидкісного інформаційного обміну. Експерименти з передачі данихпо електромережі велися досить давно, але низька швидкість передачі іслабка перешкодозахищеність були найбільш вузьким місцем даної технології. Алепрогрес не стоїть на місці, і поява більш потужних DSP - процесорів
(цифрові сигнальні процесори) дали можливість використовувати більшскладні способи модуляції сигналу, такі як OFDM модуляція (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing), що дозволило значно просунутисявперед у реалізації технології PLC.
Пару років тому кілька великих лідерів на ринку телекомунікаційоб'єдналися в альянс, який отримав назву HomePlug Alliance, з метоюспільного проведення наукових досліджень і практичних випробувань, атакож прийняття єдиного стандарту на передачу даних по системахелектроживлення. Прототипом PowerLine є технологія PowerPacket фірми
Intellon, покладена в основу для створення єдиного стандарту HomePlug1.0specification (прийнятий альянсом HomePlug 26 червня 2001), в якомувизначена швидкість передачі даних до 14 Мб/сек.

2. Можливості технології PLC.
1. Підключення до Інтернету

Підключення до глобальної мережі Інтернет стало невід'ємною частиною бізнесубагатьох компаній, і повсякденною діяльністю звичайних громадян. Насьогоднішній день побудовано і експлуатується велика кількість високошвидкіснихмагістральних мереж, однак, підключення до них кінцевих користувачів по -як і раніше, залишається серйозною проблемою. Сьогодні більшість кінцевихпідключень (last foot) здійснюється за допомогою прокладки кабелю відвисокошвидкісної лінії до квартири або офісу користувача. Мабуть, ценайбільш дешеве рішення, але як бути, якщо в силу ряду причин прокладкакабелю вкрай небажана або навіть неможлива? Так чому ж невикористовувати вже наявну в кожному будинку систему силових електричнихкомунікацій. При цьому будь-яка електрична розетка в будинку може статиточкою виходу до глобальної мережі Інтернет. Причому при грамотному плануваннітакого виду підключення, все, що потрібно від користувача - лише наявність
PowerLine модему (мережевого адаптера), відповідним чином налаштованогодля зв'язку з аналогічним пристроєм, встановленим, як правило, велектрощитової будівлі і підключеним до високошвидкісного каналу Інтернет.
2. Мала офіс (SOHO)

PowerLine технологія може бути використана при створенні локальної мережі вневеликих офісах (до 10 комп'ютерів), де основними вимогами до мережіє простота реалізації, мобільність пристроїв і легка розширюваність.

При цьому як вся офісна мережу, так і окремі її сегменти можуть бутипобудовані за допомогою PowerLine адаптерів. Дуже часто зустрічається ситуація,коли необхідно включити у вже існуючу мережу віддалений комп'ютер абомережевий принтер, розташований в іншій кімнаті або навіть в іншому кінцібудівлі. За допомогою PowerLine адаптерів цю проблему можна вирішити за 15хвилин.
3. Домашні комунікації

PowerLine технологія відкриває нові можливості при реалізації ідеї
«Розумного дому», де вся побутова електроніка була б зв'язана у єдинуінформаційну мережу з можливістю централізованого керування.
Електрична мережа - ідеальне середовище передачі керуючих сигналів міжпобутовими приладами, що працюють в мережі 110/220В. Найближчим часом з'явитьсячіп, що дозволяє вбудовувати його в різні прилади, які будуть матиможливість приймати і передавати дані через власні ланцюга харчування.
Крім того, за допомогою даного чіпа можна організувати передачу аудіоданих, даних з датчиків охоронної сигналізації, розширювати і продовжуватителефонні лінії, і т.д. Будемо сподіватися, що недалеко той час, коли PLCтехнологія будуть присутні в кожному будинку.

3.Суть технології.
Теоретичні основи технології Powerline

Основою технології Powerline є використання частотного розділеннясигналу, при якому високошвидкісний потік даних розбивається на декількащодо низькошвидкісних потоків, кожний з яких передається наокремої піднесучій частоті з подальшим їх об'єднанням в один сигнал
(рис.1).

При використанні звичайного частотного мультиплексування (FDM - Frequency-
Division Multiplexing) захисні інтервали (Guard Band) між піднесуча,необхідні для запобігання взаємного впливу сигналів, досить великі
(рис.2), тому доступний спектр використовується не дуже ефективно.

У випадку ж ортогонального частотно-розділеного мультиплексування
(OFDM), центри піднесуча частот розміщені так, що пік кожногоподальшого сигналу співпадає з нульовим значенням попередніх (рис.3).
Таке розміщення дозволяє більш ефективно використовувати доступну смугучастот.

Перед тим як окремі піднесуча частоти будуть об'єднані в один сигнал,вони зазнають фазову модуляцію (рис.4), кожна - своєїпослідовністю біт.

Після цього всі вони проходять через PowerPacket engine і збираються в єдинийінформаційний пакет, який ще називають OFDM-symbol. На малюнку 5наведено приклад відносної квадратурної фазової маніпуляції (DQPSK -
Differential Quadrature Phase Shift Keying) на кожній з 4-х піднесучачастот в діапазоні 4-5 МГц.

Реально в технології Powerline використовуються 84 піднесуча частоти вдіапазоні 4-21 МГц (рис.6).

Теоретична швидкість передачі даних при використанні паралельнихпотоків з одночасним фазовим модулювання сигналів становить більш
100 Мб/с.

Адаптація до фізичному середовищі, усунення помилок і вирішення конфліктів.

При передачі сигналів по побутової мережі електроживлення можуть виникативеликі загасання в передавальної функції на певних частотах, щопризведе до втрати даних (мал. 7 ).]

У технології Powerline передбачений спеціальний метод вирішення цієї проблеми
- Динамічне виключення і включення передачі сигналу (dynamicallyturning off and on data-carrying signals). Суть даного методу полягаєв тому, що пристрій здійснює постійний моніторинг каналу передачі зметою виявлення ділянки спектру з перевищенням певного пороговогозначення загасання. У разі виявлення даного факту використання цихчастот на час припиняється до відновлення нормального значеннязагасання (рис.8).

Даний метод робить технологію Powerline максимально гнучкою привикористання в різних умовах. Наприклад, у різних країнах існуютьрізні регулюючі правила, згідно яких частина діапазону частот неможе бути використана. При цьому, у випадку Powerline, в цьому діапазоніпросто не будуть передаватися дані. Ще одним прикладом є випадок,коли якась програма вже використовує частину діапазону. Аналогічно першийнагоди, в цьому також вимикається передача даних на певних частотах,і два додатки можуть спокійно співіснувати в одному фізичному середовищі.

Іншою серйозною проблемою при передачі даних по побутової електромережіє імпульсні перешкоди (до 1 мікросекунди), джерелами яких можутьбути галогенові лампи (рі.9), включення і виключення різнихелектроприладів і т.д.

При використанні попереднього методу система може не встигнути адаптуватисядо швидко умов, що змінилися, в результаті частина бітів буде зруйнована ізагублена. Для вирішення цієї проблеми використовується двоступенева (каскадне)завадостійке кодування бітових потоків перед тим, як вони будутьпромодуліровани і надійдуть в канал передачі даних. Суть перешкодостійкогокодування полягає в додаванні у вихідний інформаційний потік повизначених алгоритмах надлишкових ( "захисних") бітів, які використовуютьсядекодером на приймальному кінці для виявлення та виправлення помилок.
Каскадування блочного коду Ріда-Соломона і простого сверточних коду,декодіруемого за алгоритмом Вітербо, дозволяє виправляти не тількипоодинокі помилки, але і пакети помилок, забезпечуючи тим самим практично
100% гарантію цілісності даних для передачі. Крім того, завадостійкекодування є і способом технічного закриття, що забезпечуєвідносну безпеку інформації, що передається в загальній середовища передачі.

Ще одним проблемним моментом є те, що мережа побутового електроживленняслужить загальним середовищем передачі даних, тобто в один момент часу передачуможуть здійснювати відразу декілька пристроїв. У такій ситуації длявирішення конфліктів зіткнення трафіку необхідний регулюючий механізм
- Протокол доступу до середовища. В якості такого протоколу був обраний добревідомий Ethernet, який в технології Powerline був розширений шляхомдодавання додаткових полів приоритезації. Така модифікація викликананеобхідністю гарантованої смуги пропускання для передачі голосу івідео через IP, коли величина затримки є критичним параметром.
Пакети, що містять голос або відео в цьому випадку позначаються як "timingcritical ", тобто мають найвищий пріоритет при обробці та доступ досередовища передачі.

Практична реалізація та використання PowerLine

Отже, ми розглянули основні принципи технології Powerline. На жаль,доступ до повної версії стандарту HomePlug 1.0 specification обмежений
(тільки члени HomePlug Alliance), і за кадром залишилися такі цікавіпитання як вимоги до електропроводки, дальності передачі і структурапобудови. Приблизно оцінити окремі параметри можна на прикладідеяких виробників. Так фірма Phonex пропонує пристрій Phonex
Broadband QX-201 NeverWire 14 (рис.10) з максимальною швидкістю до 14 Мб/с.

Відстань між окремими точками невелике, кілька десятків метрів.
Як видно з малюнка, об'єднання користувачів в будинку можна здійснюватичерез мережу електроживлення, а в якості доступу до магістральної мережівикористовувати один або кілька модемів (кабельних або DSL).

4. Розвиток технології PLC в зарубіжних країнах.
Тестування служби широкосмугового доступу в Інтернет через електромережубуло запущено в Шотландії. Ця ініціатива належить електроенергетичнійкомпанії Scottish-Hydro-Electrics. В даний час випробування ведуться усільській місцевості Шотландії. Як повідомляє британське видання PC Advisor, втестуванні «Інтернету через розетку» задіяно близько 150користувачів. Кожен абонент за 25 фунтів на місяць отримав доступ в
Інтернет на швидкості 2 Мбіт/c. За ціною це більш ніж в два рази вигіднішепропозиції, наприклад, інтернет-провайдера Bulldog Communications, якийпропонує своїм клієнтам широкосмуговий доступ в Інтернет на швидкості 3
Мбіт/c за 80 фунтів на місяць. За словами Лоулі, інтерес до нової службипроявили вже декілька енергетичних компаній країни. Крім того,динамічно впроваджує PLC провідний постачальник електроенергії в Німеччині компанія
RWE. У Німеччині наприклад,

люди навіть квитанції за електроенергію не заповнюють, інформація

з лічильників приходить безпосередньо до постачальника електрики, з тієї желектропроводці. Аналогічні проекти запущені в Італії та Швеції.

4. Розвиток технології PLC в Росії.

«Мосенерго» проводила тестування в Зеленогірське. Поки на основіелектромережі була створена лише корпоративна технологічна мережу зв'язку,об'єднала районний диспетчерський пункт з трьома живлячими підстанціями,трьома розподільчими підстанціями і однієї трансформаторної. При цьомутестування PLC-обладнання від різних виробників для організаціїдоступу в Інтернет по електромережі показало: технологія цілком придатна длястворення локальних мереж передачі даних. Під час підключення до мережікомп'ютерів вдається організувати доступ в Інтернет на швидкостях 2-12
Мбіт/с. Суму передбачуваних інвестицій у компанії не розголошують. Чи неназивають у «Мосенерго» і термінів початку комерційної експлуатації новоїсистеми, тому що мережа абонентського доступу поки не створена. За деякимиданими, такі ж плани виношують і в петербурзької компанії
«Лененерго», при цьому інвестором виступить одна з міськихтелекомунікаційних операторів.

Венчурні фонди Intel Capital і «Російські технології» оголосили про планивкласти $ 4 млн в компанію «Електро-Ком», яка буде надаватипослугу високошвидкісного доступу в Інтернет через електромережі. «Електро-
Ком »заснували колишні перший президент компанії« МТУ-Інформ »Михайло Айзман івіце-президент «Транстелекома» Олександр Сандомирський.

«Електро-Ком» планує будівництво пілотної мережі PLC на 100-200 тисячабонентів у Москві, Рязані, Калузі, Ростові-на-Дону та трьох містах
Краснодарського краю. Обсяг інвестицій не розкривається. «Електро-Ком»планує розпочати надання своїх послуг у першій половині 2005 року.

У дні виставки «Зв'язок-експокомм» 2004 в годуспеціалісти компанії «А. Рустел»продемонстрували можливості обладнання виробника, що входить догрупу Ascom, - Ascom Communications. За технологією PLC (Powerline
Communications), що забезпечує передачу даних по мережах електроживлення від
120 до 270 Вт змінного струму зі швидкістю до 4,5 Мбіт/с і можливістюорганізації VoIP c допомогою обладнання Ascom Communications булаорганізована телефонний зв'язок між першим і другим поверхами стенду.

На даний момент в Росії пропонується великий вибір обладнання длястворення локальних мереж за технологією PLC. Наприклад, виробництва компанії
PLANET's powerline communication, яке працює з PLC стандартом
HomePlug1.0 specification, в якому визначена швидкість передачі даних до
14 Мб/сек. Продукт носить назву PL-401E і являє собою міст з одним
PLC-портом, і світч з чотирма LAN-портами. Його вартість у середньомустановить $ 82.

Або сетевой USB-адаптер PL-103U, за допомогою якого можна створити локальнумережу довжиною до 300 метрів. Вартість складає $ 56.

6. Проблеми розвитку технології PLC.

Однак, якими б оптимістичними не були результати роботиекспериментальних PLC-мереж за кордоном, у нашій країні ця технологія можезіткнутися з низкою труднощів. Наша електрична проводка зроблена восновному з алюмінію, а не з міді, що використовується в більшостікраїн світу. Алюмінієві дроти мають гіршої електропровідність, щопризводить до більш швидкого загасання сигналу. Інша проблема полягає вте, що у нас до цих пір не вирішені основні питання нормативно-правовогорегулювання використання таких технологій. Втім, остання проблемаактуальна і для Заходу. Основним чинником, що стримує швидкий розвитоквисокошвидкісних систем PLC, є відсутність стандартів наширокополосні PLC-системи, і, як наслідок, великий ризик несумісностіз іншими службами, що використовують ті самі або близькі діапазони частот. У
2001 міжнародний консорціум HomePlug Powerline Alliance прийнявгалузевий стандарт для побудови домашніх мереж через лінії побутовоїелектропроводки - специфікацію HomePlug 1.0. Але цей стандартрегламентує побудову «домашніх» мереж, тобто мереж в межах однієїквартири (котеджу). Повноцінний же стандарт для широкосмугових PLC поки нерозроблений.

7. Використана література.

У створенні реферату використовувався матеріал наступних Інтернет-ресурсів:

1. www.brownbear.ru (компанія Бурий Ведмідь)

2. www.seti.nnov.ru (Фірма «Мережі»)

3. www.svyazexpo.ru (міжнародна виставка систем зв'язку і засобівтелекомунікацій)

4. www.ibusiness.ru (Інфобізнес)

5. www.routers.ru (енциклопедія мережного обладнання)

6. www.asmedia.ru (інформаційний портал "Домашня техніка і ми")

7. www.entels.ru (компанія ENTELS)

8. www.gsc.com.ua (компанія ГрандСервис)