База знаний
Технологии

Технология Powerline Communications (P.L.C.)

Power Line Communication (PLC) – новая телекоммуникационная технология, базирующаяся на использовании силовых электросетей для высокоскоростного информационного обмена. Как и любое новшество, она имеет как безусловные преимущества, так и ряд серьезных недостатков. Пока еще нельзя с полной уверенностью утверждать, что PLC получит широкое распространение, подобно другим, ставшими уже привычными для нас технологиям связи и передачи данных. Поэтому предлагаемая статья носит больше аналитический характер и имеет целью рассказать читателю об общих принципах построения PLC-сетей, достоинства новой технологии, а также о тех факторах, которые пока ограничивают ее повсеместное внедрение.

Подключение к глобальной сети Интернет стало неотъемлемой частью бизнеса многих компаний, и повседневной деятельности обычных граждан. На сегодняшний день построено и эксплуатируется большое число высокоскоростных магистральных сетей, однако подключение к ним конечных пользователей по-прежнему остается серьезной проблемой.

Многие организации и простые пользователи заинтересованы в относительно высокоскоростном и недорогом доступе к Интернет, так как традиционный dial-up (максимальная скорость подключения до 56 Кбит/с) уже не обеспечивает нормальную работу: долго грузятся популярные сайты, существенные задержки на сайтах закрытых различными паролями и ужасное качество web-видео. В настоящее время появились и бурно развиваются такие высокоскоростные технологии подключения по "последней миле" как: xDSL (HDSL, SDSL, ADSL и SHDSL), передача данных по сетям кабельного телевидения, Home PNA (Home Phoneline Networking Alliance), Cisco Long-Reach Ethernet и другие. Наряду с вышеперечисленными все большую популярность завоевывает новая технология передачи данных по сетям электропитания (PowerLine Technology).

Историческая справка

В 1922 году в России был организован первый высокочастотный канал связи между Каширой и Москвой по ЛЭП 110 кВ. В других странах линии электропередачи также использовались для передачи информации (в Германии с начала 30-х годов). В наше время около 50% высоковольтных линий электропередачи в России оснащено ВЧ-каналами связи (диапазон частот 36-1000 кГц). Но скорость передачи данных по этим каналам очень низкая (2,4 Кбит/с) и большая часть информации специфическая (используется только в электроэнергетике). Передача данных возможна не только по высоковольтным ЛЭП, но и по обычной бытовой электросети, где скорости передачи данных до недавнего времени были также довольно низки.

Низкая скорость передачи обусловлена, прежде всего, сложной средой передачи и несовершенством методов модуляции (например отечественные устройства передачи данных в основном построены на аналоговой элементной базе и используют амплитудную модуляцию с подавлением одной боковой полосы [поднесущей] ). Качественные показатели среды передачи постоянно меняются в зависимости от используемой частоты, текущей нагрузки и даже местоположения линий электропередачи. В бытовой электросети большое влияние на передачу сигнала оказывают помехи, возникающие при включении различных бытовых электроприборов, ламп дневного освещения, электродрелей, микроволновых печей и других. Особенностью этих сетей также является разветвленная древовидная топология и неоднородность среды передачи (часть электропроводки может быть выполнена на медных проводах, а часть на алюминиевых). Еще одним важным моментом является обеспечение электромагнитной совместимости и экранирование процессов передачи данных от собственного электропотребления.

Все эти трудности со средой передачи, низкой скоростью, отсутствием соответствующей элементной базы и единого стандарта (что тоже являлось немаловажным фактором) долгое время сдерживали развитие технологии цифровой передачи данных по сетям электропитания (Digital Powerline). Но прогресс не стоит на месте и с появлением новых мощных DSP-процессоров (цифровые сигнальные процессоры) появилась возможность реализации более сложных и информационноемких способов модуляции сигналов (таких как OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplexing, известной с 1966 года), что дало новый толчок к развитию данной технологии.

В настоящее время существуют и активно работают на этом поприще два крупных альянса HomePlug Alliance и Internet Home Alliance, объединяющие уже более 80-ти компаний, в том числе таких мировых лидеров сетевой телекоммуникационной индустрии как Cisco Systems, Intel, Motorola, Sonicblue, Hewlett-Packard, Panasonic и многие другие. Основными задачами индустриального консорциума HomePlug Alliance является проведение научных исследований, практических испытаний и самое главное разработка и принятие единого стандарта на передачу данных по сетям электропитания. Прототипом PowerLine является технология PowerPacket фирмы Intellon, положенная в основу для создания единого стандарта HomePlug 1.0 specification (принят альянсом HomePlug 26 июня 2001 года), в котором определена скорость передачи данных до 14 Мб/с.

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).

Биллинг

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.

биллинг

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.

Биллинг