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. Несколько 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. Возможности технологии PLC . 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. 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. Будем надеяться, что недалеко то время, когда PLC технология будут присутствовать в каждом доме.

Суть технологии.

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).

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.

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.

Перед тем как отдельные поднесущие частоты будут объединены в один сигнал, они претерпевают фазовую модуляцию (рис.4), каждая -- своей последовательностью бит.

После этого все они проходят через PowerPacket engine и собираются в единый информационный пакет, который еще называют OFDM-symbol. На рисунке 5 приведен пример относительной квадратурной фазовой манипуляции (DQPSK - Differential Quadrature Phase Shift Keying) на каждой из 4-х поднесущих частот в диапазоне 4-5 МГц.

Реально в технологии Powerline используются 84 поднесущие частоты в диапазоне 4-21 МГц (рис.6).

Теоретическая скорость передачи данных при использовании параллельных потоков с одновременным фазовым модулированием сигналов составляет более 100 Мб/с.
Адаптация к физической среде, устранение ошибок и разрешение конфликтов.
При передаче сигналов по бытовой сети электропитания могут возникать большие затухания в передающей функции на определенных частотах, что приведет к потере данных (рис. 7).]

В технологии Powerline предусмотрен специальный метод решения этой проблемы -- динамическое выключение и включение 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 (рис.8).

Данный метод делает технологию Powerline максимально гибкой при использовании в различных условиях. Например, в разных странах существуют различные регулирующие правила, согласно которых часть диапазона частот не может быть использована. При этом, в случае Powerline, в этом диапазоне просто не будут передаваться данные. Еще одним примером является случай, когда некое приложение уже использует часть диапазона. Аналогично первому случаю, в этом также выключается передача данных на определенных частотах, и два приложения могут спокойно сосуществовать в одной физической среде.
Другой серьезной проблемой при передаче данных по бытовой электросети являются импульсные помехи (до 1 микросекунды), источниками которых могут быть галогеновые лампы (ри.9), включение и выключение различных электроприборов и т.д.

При использовании предыдущего метода система может не успеть адаптироваться к быстро изменившимся условиям, в результате часть битов будет разрушена и утеряна. Для решения этой проблемы используется двухступенчатое (каскадное) помехоустойчивое кодирование битовых потоков перед тем, как они будут промодулированы и поступят в канал передачи данных. Суть помехоустойчивого кодирования состоит в добавлении в исходный информационный поток по определенным алгоритмам избыточных ("защитных") битов, которые используются декодером на приемном конце для обнаружения и исправления ошибок. Каскадирование блочного кода Рида-Соломона и простого сверточного кода, декодируемого по алгоритму Витерби, позволяет исправлять не только одиночные ошибки, но и пакеты ошибок, обеспечивая тем самым практически 100% гарантию целостности передаваемых данных. Кроме того, помехоустойчивое кодирование является и способом технического закрытия, обеспечивающего относительную безопасность передаваемой информации в общей среде передачи.
Ещё одним проблемным моментом является то, что сеть бытового электропитания служит общей средой передачи данных, то есть в один момент времени передачу могут осуществлять сразу несколько устройств. В такой ситуации для разрешения конфликтов столкновения трафика необходим регулирующий механизм - протокол доступа к среде. В качестве такого протокола был выбран хорошо известный Ethernet, который в технологии Powerline был расширен путем добавления дополнительных полей приоритезации. Такая модификация вызвана необходимостью гарантированной полосы пропускания для передачи голоса и видео через IP, когда величина задержки является критичным параметром. Пакеты, содержащие голос или видео в этом случае помечаются как "timing critical", т. е. имеют самый высокий приоритет при обработке и доступе к среде передачи.

Практическая реализация и использование PowerLine
Итак, мы рассмотрели основные принципы технологии Powerline. К сожалению, доступ к полной версии стандарта HomePlug 1.0 specification ограничен (только члены HomePlug Alliance), и за кадром остались такие интересные вопросы как требования к электропроводке, дальности передачи и структура построения. Приблизительно оценить отдельные параметры можно на примере некоторых производителей. Так фирма Phonex предлагает устройство Phonex Broadband QX-201 NeverWire 14 (рис.10) с максимальной скоростью до 14 Мб/с.

Расстояние между отдельными точками небольшое, несколько десятков метров. Как видно из рисунка, объединение пользователей в доме можно осуществлять через сеть электропитания, а в качестве доступа к магистральной сети использовать один или несколько модемов (кабельных или DSL).

На данный момент в России предлагается большой выбор оборудования для создания локальных сетей по технологии PLC . Например, производства компании PLANET " s powerline communication , которое работает с PLC стандартом HomePlug1.0 specification, в котором определена скорость передачи данных до 14 Мб/сек. Продукт носит название PL -401 E и представляет собой мост с одним PLC -портом, и свитч с четырьмя LAN -портами. Его стоимость в среднем составляет $82.

Или PLC адаптер, позволяющий соединять от 2 до 16 компьютеров в единую локальную сеть через электропроводку 220 Вольт.

Дальность передачи сигнала - до 200 м. (по электропроводке);

Скорость передачи данных - до 14 Mb/сек.;

Защита данных DES 56 bit;

Переключатель PC/HUB;

Не требует установки дополнительного программного обеспечения.

Проблемы развития технологии PLC .

Однако, какими бы оптимистичными ни были результаты работы экспериментальных PLC-сетей за рубежом, в нашей стране эта технология может столкнуться с рядом трудностей. Наша электрическая проводка сделана в основном из алюминия, а не из меди, которая используется в большинстве стран мира. Алюминиевые провода обладают худшей электропроводностью, что приводит к более быстрому затуханию сигнала. Другая проблема заключается в том, что у нас до сих пор не решены основные вопросы нормативно-правового регулирования использования таких технологий. Впрочем, последняя проблема актуальна и для Запада. Основным фактором, сдерживающим быстрое развитие высокоскоростных систем PLC, является отсутствие стандартов на широкополосные PLC-системы, и, как следствие, большой риск несовместимости с другими службами, использующими те же или близкие диапазоны частот. В 2001 году международный консорциум HomePlug Powerline Alliance принял отраслевой стандарт для построения домашних сетей через линии бытовой электропроводки - спецификацию HomePlug 1.0. Но этот стандарт регламентирует построение «домашних» сетей, то есть сетей в пределах одной квартиры (коттеджа). Полноценный же стандарт для широкополосных PLC пока не разработан.

Как ни странно, но есть еще те, кому не безразлична идея передачи данных по электрической проводке. Да, в мире немало людей, столкнувшихся с этим явлением лицом к лицу, кто-то, возможно, только собирается познакомиться с технологиями, открывающими такие возможности, для кого-то это уже состоявшийся удачный или неудачный опыт, а для кого-то - вчерашний день.

Итак, PLC. К сожалению, информации в сети не так много, как о том же Ethernet или Wi-Fi. Данной статьей постараюсь ответить на наиболее популярные вопросы некогда интересовавшие меня самого. PLC (Power Line Communication) - коммуникационная сеть, транспортом которой является обычная электропроводка квартиры, офиса или предприятия. Сети такого рода можно использовать для передачи данных и голоса. Электрический кабель буквально окружает современного человека. Он есть в домах, офисах и предприятиях, общественных местах. И это не удивительно, ведь провода являются единственным средством доставки электрического тока потребителю. Зачастую к электрифицированным объектам подходит не один, а несколько питающих кабелей. Связано это с использованием нескольких электрических фаз или дополнительных линий питания.

Само собой разумеется, что об использовании электрического кабеля, как средства коммуникации, задумывались давно. При реализации этой затеи подключение к сети сводилось бы к подключению вилки адаптера к розетке. Как следствие, была разработана новая спецификация, в основу которой легли разработки PLC и DPL (Digital PowerLine), которые велись ранее. Создана она была усилиями группы компаний, таких как Siemens, Nortel, Motorola и др., образовавших собой HomePlug Powerline Alliance . С появлением стандартов HomePlug 1.0, а затем и HomePlug AV PLC устройства в режиме BPL (Broadband over Power Lines — широкополосная передача через линии электропередачи) стали способны обмениваться данными на скорости до 200Мб/с.

Где же можно использовать технологию Power Line Communication? При правильном применении почти где угодно, но, главным образом, данная технология используется для организации локальной сети дома и офиса, а также в качестве технологии доступа на провайдерском уровне. К достоинствам данной технологии можно отнести легкую масштабируемость сети, возможность реализации системы "умный дом" (наподобие технологии Z-Wave :)), отсутствие дополнительных отверстий в стене и кабеля в квартире/доме.

История

На заре развития электрических сетей встал вопрос об организации обмена диспетчерской информацией между энергетическими узлами. Наиболее рациональным было использование уже имеющихся линий электропередач, нежели строительство отдельных телеграфных линий. Уже в начале 20-го столетия в США для обмена телеграфной информацией использовали ЛЭП постоянного тока. С развитием радиосвязи стало возможным использовать в этих же целях и сети переменного тока.

В настоящее время обмен диспетчерской информацией по линиям электропередач широко применяется как один из основных видов связи. Приемопередатчик подключается к ЛЭП через фильтр присоединения, образованный из конденсатора малой емкости (2200 — 6800 пикофарад), и высокочастотного трансформатора (автотрансформатора). Подобная система позволяет передавать как голосовую информацию, так и данные телеметрии и телеуправления. Идея технологии PLC заключается в использовании силовых линий для высокоскоростного информационного обмена.

Как выяснилось в процессе разработки и последующей эксплуатации, узким местом технологии являлась слабая помехозащищенность и низкая скорость передачи данных. В марте 2000 года результатом объединения нескольких крупнейших телекоммуникационных компаний стал HomePlug Powerline Alliance, организованный с целью совместного исследования, разработки и проведения испытаний, кроме того было решено принять единый стандарт на передачу данных по системам электропитания. Кстати, на настоящий момент в состав HomePlug Powerline Alliance входит более сотни организаций.

Прототипом PowerLine является технология PowerPacket фирмы Intellon, которая легла в основу единого стандарта HomePlug1.0 (принят альянсом HomePlug 26 июня 2001 года), в нем была определена скорость передачи данных до 14 Мб/сек. Однако на данный момент стандарт HomePlug AV поднял скорость передачи данных до 200 Мбит/с. А новый стандарт G.hn в ближайший год расширит полосу до 1 Гбит/с.

Стоит заметить, что HomePlug не единственный пакет существующих спецификаций. Помимо HomePlug имеются и другие — это широкополосная технология, поддерживаемая международной ассоциацией UPA (Universal Powerline Association), а также технология с одноименным названием, которая была разработана рядом влиятельных японских компаний, объединившихся в альянс HD-PLC (High-Definition Powerline Communications). В Европе вклад в разработку PLC-технологии внес альянс OPERA (Open PLC European Research Alliance). Кратко расскажу о них.

OPERA

OPERA был основан европейскими компаниями-производителями и университетами в 2004 г. Альянс насчитывает более 40 участников. Целью были исследования и разработки в области интегрированных PLC-сетей для организации широкополосного доступа.

В 2006 году завершился первый проект альянса. Результатом завершения стал выход первой версии стандарта, которым поспешили воспользоваться многие производители PLC-оборудования. С января 2007 г. стартовал второй этап проекта, завершившийся в декабре 2008 г. Целью проекта стала разработка спецификаций, обеспечивающих возможность работы широкополосных систем с использованием в качестве физической среды существующей электропроводки. Отсюда и другое название — BPL (Broadband over Power Line).

BPL-технология обеспечивает высокоскоростную передачу данных (потоковое видео, IP-телефония и т.п.), а также организацию домашних локальных сетей. В число участников второго этапа проекта вошли ведущие европейские университеты Swiss Federal Institute of Technology (Швейцария), University of Dresden и University of Karlsruhe (Германия) и др., крупные технологические компании-разработчики DS2 (Испания) и CTI (Швейцария), а также европейские PLC-операторы EDEV-CPL (Франция), ONI (Португалия), PPC (Германия), коммунальные предприятия и OEM-производители — всего 26 участников. В основе предложенных альянсом спецификаций лежит технология, разработанная испанской компанией DS2, которая первой представила коммерческие микросхемы PLC-модемов, обеспечивающие пропускную способность канала связи на физическом уровне до 200 Мбит/с. Здесь предусматривается передача данных в полосе частот 10, 20 или 30 МГц. Способ модуляции — OFDM, число поднесущих — 1536. Для модуляции поднесущих используется модуляция типа ADPSK (Amplitude Differential Phase Shift Keying — амплитудно-дифференциальная фазовая манипуляция), что обеспечивает передачу до 10 бит на каждой поднесущей. Теоретически достижимая скорость передачи данных составляет 205 Мбит/с.

UPA

UPA была основана в 2004 г. В ее состав вошли ведущие производители электронного оборудования и исследовательские центры: Analog Devices, Ambient, Buffalo, Comtrend, Corinex, D-Link, NETGEAR, Korea Electrotechnology Research Institute, Toshiba и др. Целью ассоциации была разработка стандартов и нормативных документов, определяющих различные аспекты процесса передачи данных для ускорения развития PLC-рынка и продвижения систем передачи данных по электросетям на правительственном и корпоративном уровнях. Один из аспектов выполняемой UPA сертификации — совместная работа оборудования разных стандартов при использовании одной и той же физической среды передачи данных, т.е., к примеру, одновременное использование одной электросети для передачи потоков данных в соответствии со стандартами HomePlug и OPERA. Ассоциация UPA поддерживает основные спецификации, предложенные альянсом OPERA.

HD-PLC

HD-PLC основан японской корпорацией Panasonic Corporation, в состав которой вошли такие компании как AOpen, Advanced Communications Networks, Icron Technologies Corporation, I-O DATA DEVICE, Analog Devices, APTEL, Audiovox Accessories Corporation, Buffalo, OKI, Kawasaki Microelectronics, OMURON NOHGATA, Murata и др. Предложенная корпорацией Panasonic широкополосная технология HD-PLC предназначена для организации высокоскоростной передачи и приема данных по электросети и поддерживается альянсом CEPCA (Consumer Electronics Powerline Communication Alliance).

Этот альянс был образован в 2005 г. влиятельными японскими корпорациями Panasonic, Sony, Toshiba, Mitsubishi, Sanyo и Yamaha. Одно из направлений деятельности CEPCA — объединение усилий по разработке технологии, совместимой с различными стандартами, что потенциально позволит объединить сети передачи мультимедийных данных в пределах квартиры или здания. Конкурентами технологии HD-PLC являются технологии, продвигаемые ассоциациями HomePlug и UPA. Отличительной особенностью технологии HD-PLC является предложенный способ синтеза OFDM-сигнала. В отличие от принятого, к примеру, в технологии HomePlug AV способа формирования OFDM-сигнала с помощью инверсного быстрого преобразования Фурье (FFT), в технологии HD-PLC авторы предложили использовать Wavelet-преобразования. Wavelet OFDM — широкополосная технология передачи данных с использованием электросети, отличающаяся высокой спектральной эффективностью. В этой технологии для синтеза OFDM-сигнала используются Wavelet-преобразования. При этом теоретически достижимая скорость передачи данных составляет 210 Мбит/с.

Участники

Нужно понимать, что все перечисленные альянсы и ассоциации - это своего рода "клубы по интересам", ядро которых составляют несколько крупных производителей интегральных микросхем, преследующих коммерческую выгоду. На периферии же находятся производители модемов и прочего оборудования. Так были сформированы "некоммерческие" организации, развивающие и пропагандирующие "независимый от производителя" стандарт.

Ядро Homeplug Powerline Alliance составляют компании Cisco, Intel, LG, Motorola, Texas Instruments. Именно они являются союзниками компании Intellon, которая отражает американское направление развития данной технологии. Европейское же направление определяет компания DS2 поддерживаемая Европейским Союзом в рамках проекта OPERA. Более двух десятков компаний-партнеров DS2 объединились в ассоциацию UPA, в состав которой входят Buffalo, Corinex, D-Link, Intersil, Netgear, Toshiba и другие компании. Корпорация Panasonic в своих разработках придерживается спецификаций промышленного альянса CEPCA. На этот же стандарт ориентируются такие компании как Hitachi, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sanyo, Sony и др. К числу влиятельных международных организаций по стандартизации, несомненно, относятся Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) и международный союз электросвязи и стандартизации (ITU). В состав этих организаций входят представители ведущих компаний многих стран мира.

В декабре 2008 г. институтом стандартизации ITU-T был принят международный стандарт на высокоскоростную передачу данных по линиям электросетей, телефонным и коаксиальным кабелям. Новый стандарт ITU-T (G.9960), называемый также G.hn, — это пакет спецификаций канального и физического уровней, который унифицирует принцип построения проводных домашних сетей. В конце 2008 г. впервые появился международный стандарт, позволяющий в полной мере использовать потенциал проводных сетей, в которых в качестве физической среды передачи данных используются линии электросети, коаксиальный или телефонный кабели. За обеспечением совместимости всех сетей, созданных на базе G.hn, наблюдает некоммерческая организация Home Grid Forum, одним из основателей которой является компания DS2.

В конце 2008 г. компания DS2 объявила о намерении разработать микросхему PLC-модема, совместимую со спецификациями G.hn, UPA и OPERA. В июле 2005 г. институт IEEE объявил о создании рабочей группы, которая будет заниматься подготовкой стандарта Broadband PowerLine. Объектом изучения были приняты конкурирующие и несовместимые между собой спецификации использования электросетей для высокоскоростной передачи данных. Спецификации были представлены альянсом HomePlug Powerline Alliance, корпорацией Panasonic и компанией DS2.

В результате был одобрен первый проект стандарта: IEEE P1901 Draft Standard for Broadband over Power Line Networks: Medium Access Control and Physical Layer Specifications. В проекте стандарта предусматривается возможность использования на физическом уровне двух несовместимых между собой способов модуляции (FFT OFDM и Wavelet OFDM). Более того, допускалась возможность использования двух несовместимых между собой методов прямой коррекции ошибок.

Один из них базируется на сверточных турбокодах, во втором используются коды LDPC — коды с малой плотностью проверок на четность. В настоящее время турбокоды применяются в системах спутниковой и мобильной связи, беспроводного широкополосного доступа и цифрового телевидения. В проекте стандарта отсутствуют ссылки на использование технологии, предложенной компанией DS2, а принятые за основу два варианта PHY существенно различаются между собой. В результате оборудование с разными видами модуляции не может взаимодействовать в одной сети, хотя оно и будет соответствовать требованиям стандарта IEEE P1901. При написании были использованы материала этого сайта .

В теории

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.

При частотном мультиплексировании (FDM - Frequency-Division Multiplexing) доступный спектр расходуется неэффективно. Связано это с наличием защитных интервалов (Guard Band) между поднесущими. Наличие защитных интервалов необходимо для предотвращения взаимного влияния сигналов.

Поэтому используется ортогональное частотно-разделенное мультиплексирование (OFDM). Идея заключается в размещении центров поднесущих частот так, что пик каждого последующего сигнала совпадает с нулевым значением предыдущего. Как видно, доступная полоса частот при использовании OFDM расходуется более эффективно.

Перед объединением в один сигнал отдельные поднесущие частоты подвергаются фазовой модуляции - каждая своей последовательностью бит.

Затем наступает черед PowerPacket engine, в котором поднесущие собираются в единый информационный пакет (OFDM-symbol). В технологии PowerLine используются 1536 поднесущие частоты с выделением 84 наилучших в диапазоне 2-32 Мгц. Любая технология передачи данных нуждается в адаптации к физической среде, значит ей нужны средства обнаружения и устранения ошибок и конфликтов. PLC не исключение. При передаче сигналов по бытовой сети могут возникать большие затухания на определенных частотах, что приведет к потере данных. В технологии Powerline предусмотрен специальный метод решения этой проблемы - динамическое выключение и включение передачи сигнала (dynamically turning off and on data-carrying signals). Суть метода заключается в постоянном мониторинге канала с целью выявления участка спектра с превышением максимального порога затухания. В случае обнаружения такого участка передача данных в проблемном диапазоне частот прекращается до восстановления приемлемого значения затухания.

Сила технологии PowerLine, заключающаяся в использовании широкого спектра частот, одновременно является ее слабым местом. В различных странах спектр запрещенных для использования частот строго регламентирован. Работая, PLC-устройство способно "заглушить" радиоприем в используемом спектре. Эту проблему хорошо знают радиолюбители. Поэтому использование OFDM и широкого диапазона частот придают технологии PowerLine гибкость при использовании в различных условиях. Технически это реализуется путем настроек, так называемых Signal Mode и Power Mask на устройствах (в которых предусмотрена соответствующая возможность). Signal Mode - программный метод определения рабочего диапазона частот. Power Mask - программный метод ограничения спектра используемых частот. За счет этого устройства PowerLine могут спокойно сосуществовать в одной физической среде и не зашумлять диапазоны частот используемых радиолюбителями.

Другой существенной проблемой, теперь уже для самих устройств PLC, являются импульсные помехи, источниками которых могут быть различные зарядные устройства, галогеновые лампы, включение или выключение различных электроприборов.

Сложность ситуации заключается в том, что, используя вышеописанный метод, устройство PLC не успевает адаптироваться к быстроизменяющимся условиям, ведь их длительность может быть равна одной микросекунде и меньше. Для решения подобной проблемы используется каскадное 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. Каскадирование блочного кода Рида-Соломона и простого сверточного кода, декодируемого по алгоритму Витерби, позволяет исправлять не только одиночные ошибки, но и пакеты ошибок, что значительно увеличивает целостность передаваемых данных.

Кроме того, помехоустойчивое кодирование увеличивает безопасность передаваемой информации в общей среде передачи. Так как в качестве среды передачи данных выбрана сеть бытового электропитания, то в один момент времени передачу могут начать сразу несколько устройств. Для разрешения коллизий используется метод CSMA/CA. Благодаря добавлению в кадры данных, передаваемых в сетях PowerLine, полей приоритезации, стало возможным передавать голос и видео через IP.

На практике

HomePlug 1.0

Первая «электрическая» спецификация стандарта HomePlug была разработана и принята уже после года работы альянса - в середине 2001 года. Данная спецификация описывает следующие правила функционирования локальной сети:

в качестве сетевой топологии используется «шина»;
максимальная скорость передачи данных составляет 14 Мбит/с;
максимальный диаметр сети составляет 100 м (на практике расстояние может составлять более 1000 м, но с более низкой скоростью передачи данных);
допускается применение репитеров, что позволяет увеличить расстояния передачи данных до 10 000 м;
используются адаптивные механизмы изменения частоты или отключения определённых каналов при обнаружении сильных помех;
применяется сервис качества QoS (Quality of Service) с четырьмя уровнями качества доставки;
для шифрования данных используется метод DES с 56-битным ключом шифрования.

По прошествии небольшого промежутка времени появилась неофициальная версия HomePlug 1.0 с пометкой Turbo, технические характеристики которой повторяли характеристики HomePlug 1.0 с единственным, но значительным отличием: скорость передачи данных была увеличена до 85 Мбит/с.

HomePlug AV

Принятие в 2005 году спецификации HomePlug AV стало знаменательным событием, поскольку позволило использовать этот стандарт для работы с большими потоками информации, например с видеопотоком в HD-качестве (HDTV). Если проанализировать данную спецификацию детально, то можно заметить, что при ее разработке были пересмотрены многие подходы, которые применялись при разработке спецификаций HomePlug 1.0 и HomePlug 1.0 Turbo. Спецификация HomePlug AV имеет следующие возможности:

максимальная скорость передачи данных составляет 200 Мбит/с;
передача данных ведется в диапазонах частот 2-28 МГц и 4-32 МГц;
используется метод доступа к передающей среде CSMA/CA;
применяется сервис качества QoS (Quality of Service);
для шифрования данных используется технология AES со 128-битным ключом шифрования.

В настоящее время подавляющее 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 для связи с аналогичным устройством, установленным, как правило, в электрощитовой здания и подключенным к высокоскоростному каналу.

А также, PLC идеальное решение последней мили в коттеджных посёлках и в малоэтажной застройке, в связи с тем, что организация альтернативных каналов связи выходит в стоимости в 4 и более раз дороже, чем готовая электропроводка.

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. 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 легко решается с помощью PowerLine-адаптеров.

PowerLine-технология может быть использована при реализации идеи «умного дома», где вся бытовая электроника связана в единую информационную сеть с возможностью централизованного управления. Благодаря тому, что PLC использует готовые коммуникации, PowerLine-технология может быть использована в автоматизации технологических процессов, связывая блоки автоматизации по электропроводам или другим видам проводов. В связи с тем, что PLC может работать на различных проводах (не обязательно электрических), становится возможным применение технологии в охранных пожарных системах, а также для организации систем видеонаблюдения.

Имеются и отрицательные стороны: например, необходимость подключения всех адаптеров локальной сети к одной фазе. К ним также относится недостаток топологии «шина» - скорость делится между всеми устройствами сети.

Приведу пример реализации технологии в сети интернет-провайдера. Существуют различные варианты реализации технологии.

Я расскажу об одном, возможно самом простом. Подключение к Ethernet коммутаторам не представляет из себя чего-то необычного. PLC-контроллер устанавливается в ящик вместе с коммутатором на доме. Подключаются они друг к другу стандартным патч-кордом в 100мб/с FastEthernet порты. Ящик, в зависимости от модели PLC-контроллера или Head End"а (далее HE), может выглядеть по-разному.

PLC-сигнал передается по коаксиальному кабелю, который, с одной стороны, подключается к НЕ, с другой, к сплиттеру. Сплиттер - это своего рода переходник, используемый для подключения нескольких НЕ в доме. Такая необходимость может возникнуть при большом количестве подключений или при высоких требованиях к пропускной способности канала связи.

В случае использования нескольких НЕ производятся настройки Power Mask c выбором Signal Mode. Принятие этой меры необходимо для однозначного определения актуального НЕ для конкретного CPE клиента. В противном случае будет возникать ситуация с переключением CPE между HE, а значит и переавторизацией после каждого переключения.

Количество переключений определяется стабильностью связи между HE и CPE. С настройкой Signal Mode сильно разгуляться не выйдет, там всего несколько вариантов, а вот Power Mask можно настраивать достаточно гибко. В распоряжении инженера 256 битное поле данных, в рамках которого можно разрешать или запрещать работу в том или ином спектре частот. На данном этапе мы имеем две независимых сети: электрическую и сеть данных. Как же получить сеть способную передавать данные через вожделенную среду? Тут не обойтись без устройства "вливающего" PLC сигнал в электрические провода. Таким устройством является инжектор или, как его еще называют, каплер, а процесс "вливания" - инжектирование.

Для соединения коаксиальных кабелей используются специальные соединители.

Инжектировать можно и с помощью ферритовых колец. Да, не только фильтрами защищающими от шумов они могут быть. Тут стоит сказать, что далеко не каждый феррит подходит, а монтаж далеко не так прост, как хотелось бы. В результате монтажа ферритового кольца, сигнал инжектируется, но результат будет однозначно хуже, чем при использовании каплера.

После этого конечный пользователь уже может получить доступ к сети через электрическую розетку. Но ключевое слово здесь "может". Существует множество факторов влияющих на уровень сигнала и на возможность передачи данных по электрической сети. Их нужно выявлять путем замеров уровня сигнала на разных участках сети и устранять наиболее подходящим способом. Обычно это высокий уровень шумов на нижних этажах, например, девятиэтажного здания, или сильная зашумленность, в участке электрической цепи после УЗО (в направлении к потребителю). В этих ситуациях эффективно использовать шунт, который является своего рода "обходным путем" для PLC сигнала передаваемого в электросети. При слабом сигнале можно сделать дополнительное инжектирование при помощи все того же ферритового кольца или каплера. В конечном счете, схема подключения выглядит примерно так:

В сухом остатке

В заключении скажу, что технология PowerLine таит в себе множество подводных камней и не так проста в реализации и использовании, как о ней пишет производитель. Вполне неплохо данная технология подойдет в использовании на предприятиях для управления автоматизированными линиями. Строить локальную сеть дома на подобной технологии, наверное, экономически невыгодно, ведь один из самых дешевых PLC-адаптеров стоит порядка 1200 рублей. Следует учесть, что устройств нужно минимум два, а значит, сумма решения возрастает уже до двух с половиной тысяч рублей, при этом нет гарантии, что такая сеть будет работать стабильно 24х7. Но тут, как говорится, каждый решает сам, что для него приемлемо.

Что же касается использования Power Line в сети провайдера, то, скорее всего, время PLC уже прошло. В первую очередь, потому что комфортно работать в сети могут 1-15 пользователей, дальше могут начаться проблемы со скоростью и стабильностью подключения. В настоящее время ситуация когда НЕ перегружен редкость, т.к. большинство домов, вошедших в зону покрытия сети, подключены по технологии Ethernet. У PLC есть одно серьезное преимущество: услуга готова предоставиться любому потенциальному клиенту. Что это значит?

Если сравнивать с тем же Ethernet, то клиент сначала должен оставить заявку, заключить договор на предоставление услуг, после чего придут монтажники, просверлят, протянут, обожмут и готово - услугой можно пользоваться. С PLC иначе. Клиент делает заявку по телефону, на сайте, либо через ICQ, в конце концов, он может просто прийти в офис продаж для заключения договора и получения оборудования. Инсталляция оборудования крайне проста: нужно включить модем в розетку. По истечении 10 минут подключение уже будет работать (если, конечно, нет проблем с сигналом в квартире). При этом пользователь и не подозревает, что модем устанавливает связь с НЕ, авторизуется на RADIUS, вносится в базу данных, за ним закрепляются конфигурационные параметры, формируемые в виде отдельного конфигурационного файла, которые модем загружает и применяет. И только после этого клиентское оборудование получает ip адрес, с которым может работать в сети. С этого момента оборудование считается инсталлированым. Последующие подключения за этим же HE осуществляются менее чем за минуту.

При использовании CPE за другим HE (другой адрес или другой подъезд) инсталлировать оборудование придется повторно. Процесс проходит настолько гладко, что некоторые пользователи и не догадываются о том, сколько сотен метров кабелей и различного рода устройств, от НЕ до BGW, за их модемом.

Однажды обратился клиент и раздраженно недоумевал, как это так, у него не заработал интернет на даче. У себя дома и у друзей с его модемом ведь все работает! И это не единичный случай, бывали клиенты, переезжающие даже в другой город с оборудованием, выданным им во временное пользование. На просьбу сдать оборудование последовал ответ, дескать нет времени, кроме того клиент собирался продолжить использование этого оборудования. Оператор попытался убедить клиента все-таки отдать оборудование компании, аргументировав тем, что оно для него все равно бесполезно, и подключиться к интернету там, в другом городе, не удастся. Ответ был преисполнен сарказма: "Розетки там тоже есть". Ну что тут скажешь...

К плюсам технологии PLC можно отнести то, что мощность передатчика составляет 75 мВт, а это позволяет избежать регистрации оборудования как радиочастотного. Почему это важно? Нам, простым смертным, не стоит забывать о радиолюбителях, чьи интересы охраняются законодательством и в случае ущемления прав или зашумления избранного радиочастотного диапазона, на их защиту встанет Роспотребнадзор. О сложившихся баталиях и инженерных решениях можно написать отдельную большую статью. Скажу лишь то, что топор войны зарыт, шаткий мир поддерживается оперативным реагированием инженеров на обращения радиолюбителей.

Теперь очередь недостатков технологии. Помимо стоимости оборудования, это еще и зависимость от количества работающих CPE за одним HE. Это обстоятельство определяется шинной топологией сети. Не нужно забывать о высокочастотных шумах, появляющихся в сети вследствии включения электроприборов или при использовании импульсных блоков питания, энергосберегающих ламп и т.п. В некоторых случаях придется буквально выбирать: или подключение к сети в темноте или без интернета, но в освещенной комнате. Ирония иронией, но все это кажется смешным до тех пор пока не придется столкнуться с проблемой лицом к лицу. Кроме того, на качество и скорость связи оказывает отрицательное влияние качество электропроводки, наличие скруток (снижение скорости до полного пропадания) тип, мощность бытовых электроприборов и устройств.

Надеюсь, что материал, представленный в данной статье, даст ответы на некоторые вопросы, возможно, возбудит здоровый интерес к технологии.

При современном уровне развития компьютерной техники и сетевых технологий, к сетям предъявляются жесткие требования. Компьютерная сеть должна обеспечивать требуемую для конкретных условий скорость передачи; так же она должна быть мобильной, с большим количеством точек доступа, при этом не должна требоваться прокладки кабеля; сеть должна иметь простое администрирование; она должна обеспечивать высокую надежность при простых технических решениях; сеть должна поддерживать все возможные типы сетевого оборудования и при всем этом она должна быть дешевой.

При всеобщей глобальной компьютеризации, как простого населения, так и предприятий, организаций и спецслужб появилась необходимость организации компьютерных сетей

Одним из вариантов организации сетей является система передачи данных по энергосетям

В дипломной работе будет показана схема организации сети передачи данных по энергосетям на примере п. Алхан-Чурт с применением технологии PLC

Раздел БЖД выполняется с целью создания безопасных условий труда при работе с сетями энергопитания

В экономической части диплома будет произведен расчет себестоимости проектируемой сети и экономическая целесообразность построения сети на основе PLC технологии

Технология PLC - это, в первую очередь, решение проблемы "последней мили". Потому что в этом решении используется внутридомовая электросеть. Сама услуга предоставляется по принципу Plug&Play. То есть адаптер или абонентский модем, приобретенный потребителем в магазине, не требует никаких настроек: при включении в розетку автоматически идет связь с головным устройством, которое в каждом доме одно; происходит автоматическая настройка конфигурации и присвоение IP-адреса. Преимуществом технологии является также и то, что для подключения к Интернету нет нужды ждать монтеров и пускать их к себе домой. Другой дополнительный плюс - роуминг: модем работает во всех домах, где есть PLC-покрытие. Он не прописан жестко к конкретному адресу и работает и внутри района, и внутри города, и в другом городе тоже. Сейчас строятся сети одновременно в пяти городах, и в стадии подготовки проектов находятся еще минимум 5-6 городов России.

При всех достоинствах этой технологии рынок Интернет-доступа уже насыщен, и мы буквально на себе чувствуем, как медленно идет нарастание абонентской базы. Если клиент уже подключился к провайдеру и сделал проводку, то привлекать его низкой ценой уже нет смысла, тем более что опуская цены оператор ставит сам себя в тяжелое положение. Средний платеж за широкополосный доступ уже и так небольшой. Поэтому для развития необходимо вводить новые сервисы и услуги. Например, так называемый "конструктор". К базовому PLC-модему "пристегиваются" разные модули: Ethernet-розетка; Wi-Fi-точка доступа; телефонный модуль, к которому можно подключить и обычный аналоговый городской телефон, и внутренний аппарат, и VoIP-устройство. С помощью последнего можно организовать внутреннюю телефонную сеть внутри города (например, прямые каналы телефонной связи с родственниками).

Еще один подключаемый модуль -видеокамера, с помощью которой можно организовать у себя дома систему видеонаблюдения, даже не подсоединяя ее к компьютеру. Весь трафик она передает по электросети на сервер провайдера. И пользователь в любой точке мира может, выйдя в Интернет, зайти в свой личный кабинет на клиентском интерфейсе и проверить обстановку дома. Подобное решение идеально подходит для контроля за детьми, приходящими нянями и домработницами. Кроме того, через Web-интерфейс можно настроить различные дополнительные функции -такие, например, как система motion detection (контроль движения), которая позволит камере выполнять функции объемного датчика движения: когда картинка сменилась, пошел сигнал на сервер, высылается SMS на мобильный телефон пользователя - он подключается к Интернету и проверяет, все ли в порядке.

Технология PLC (Power Line Communications - коммуникации по силовым линиям), также называемая PLT (Power Line Telecoms), является проводной технологией, направленной на использование кабельной инфраструктуры силовых электросетей для организации высокоскоростной передачи данных и голоса. В зависимости от скорости передачи делится на широкополосную (ВPL) со скоростью более 1 Мбит/с и узкополосную (NPL).

Тестирование службы широкополосного доступа в Интернет через электросеть было запущено в Шотландии. Эта инициатива принадлежит электроэнергетической компании Scottish Hydro Electrics. Как сообщает британское издание PC Advisor, в тестировании "Интернета через розетку" было задействовано около 150 пользователей. Каждый абонент получил доступ в Интернет на скорости 2 Мбит/с. По цене это было более чем в два раза выгоднее предложения другого провайдера Интернета. Интерес к новой службе проявили уже несколько энергетических компаний страны. Кроме того, динамично внедряет PLC ведущий поставщик электроэнергии в Германии компания RWE. Например, в Германии люди даже квитанции за электроэнергию не заполняют: информация со счетчиков приходит напрямую к поставщику электричества по электропроводке. Аналогичные проекты запущены в Италии и Швеции.

В России первый этап строительства сети на базе PLC-технологии выполнялся компанией "Спарк" и завершился в октябре 2005 г. На тот момент сеть включала в себя более 750 узлов доступа, расположенных в жилых домах. Все узлы доступа объединены магистральной оптической сетью Gigabit Ethernet. В 2006 г. стартовал пилотный проект по вводу в эксплуатацию технологии PLC в районе Южное Тушино, а в 2007 г. началось активное строительство сети и подключение абонентов.

Невысокая плата за доступ в Интернет обеспечивает хорошую конкурентоспособность, но качество порой вызывает нарекания потенциальных и настоящих абонентов (если судить по многочисленным дискуссиям на форумах). Например, пользователи сетуют на проблему возможности подключения к Сети только через определенную розетку в квартире, что не всегда бывает удобно абоненту, а также на снижение скорости при включении электроприборов. Это обусловлено общим состоянием электропроводки квартиры, но такие проблемы решаются специалистами провайдера. К тому же во избежание каких-либо проблем рекомендуется включать пользовательское устройство в отдельную розетку. Тем не менее эксперты телекоммуникационной отрасли придерживаются невысокой оценки потенциала развития PLC-сетей. Причиной этого является сама технология. Для передачи данных от компьютера к компьютеру специально разрабатывалась технология Ethernet, в результате при ее использовании стоимость оконечного оборудования самая низкая, да и скоростные характеристики наилучшие. Любые же попытки приспособить для передачи данных среду, изначально к тому не предназначенную, приводят к более высокой стоимости оборудования и к худшим техническим характеристикам. Это относится и к телефонному медному проводу (коммутируемые модемы или ADSL), и к силовым сетям (технология PLC).

Так называемая "проблема последней мили", о которой так много говорят последнее время, породила множество решений. Однако у большей части таких решений есть один общий недостаток – все они требуют прокладки проводов и кабелей. Наверное, нет смысла говорить о том, какие сложности и трудности это подчас вызывает – очень часто стоимость прокладки кабеля составляет большую часть стоимости наладки сети. Более того, существует ряд случаев, при которых прокладка новых кабелей невозможна или крайне нежелательна – ярким примером такой неприятной ситуации является недавно законченный ремонт, сразу после которого неожиданно выясняется, что необходимо прокладывать дополнительные провода для компьютерных сетей.

Поэтому особый интерес всегда вызывали те технологии, которые позволяли обойтись без прокладки новых кабелей. На данный момент существует два успешных подхода к этой проблеме – это беспроводные сети Wi-Fi и технологии PLC. Если про беспроводные сети сейчас написано достаточно много, то про технологии PLC доступно гораздо меньше информации.

Технологии PLC позволяют построить компьютерные локальные сети на основе существующих линий электропередач. Так, применяя технологии PLC, вы можете построить небольшую домашнюю локальную сеть, используя ту электрическую проводку, которая уже проложена.

На самом деле, способы передачи информации при помощи электрической проводки существовали давно. Одним из них являются всем известные советские репродукторы (которые также часто неверно называют радиоточками). В основе различных технологий лежит достаточно простая идея разделения сигнала – если бы каким-то образом можно было бы одновременно передавать несколько сигналов по одному физическому каналу, то таким образом можно было бы увеличить общую скорость передачи данных. Этого можно добиться при помощи модуляции (к тому же, модулированный сигнал устойчив к помехам), и при разных способах модуляции на одних и тех же физических каналах передачи данных можно добиться разной скорости передачи данных.

На первый взгляд, рецепт удачной технологии PLC может показаться простым – достаточно выбрать такой способ модуляции, который мог бы обеспечить наиболее скоростную передачу данных, и современное средство связи готово. Однако те способы модуляции, которые обеспечивают наиболее плотную упаковку сигнала, требуют сложных математических операций, и для того, чтобы их можно было применять в технологиях PLC, необходимо применение быстрых сигнальных (DSP) процессоров.

Процессор цифровой обработки сигналов (digital signal processor - DSP) - это специализированный программируемый микропроцессор, предназначенный для манипулирования в реальном масштабе времени потоком цифровых данных. DSP-процессоры широко используются для обработки потоков графической информации, аудио- и видеосигналов.

Одним из вариантов организации сетей является система передачи данных по энергосетям

Раздел БЖД выполняется с целью создания безопасных условий труда при работе с сетями энергопитания

Таким образом, развитие PLC-технологий упиралось в темпы развития DSP процессоров, и как только последние стали справляться с продвинутыми алгоритмами эффективной модуляции, появились новые технологии организации таких сетей. На данный момент в PLC-технологиях используется OFDM-модуляция, которая позволяет добиваться большой скорости передачи данных и хорошей устойчивости сигнала к помехам.

Широкополосный доступ в Интернет;

Домашние и офисные компьютерные сети;

VoIP – IP-телефония;

Высокоскоростная аудио- и видеопередача;

Офисное и домашнее (в том числе через Internet) видеонаблюдение, построение систем удаленного видеомониторинга;

Построение каналов передачи цифровых данных для промышленной и домашней автоматизации (АИИС КУЭ, АСУ ТП(SCADA), СКУД);

Системы безопасности (пожарно-охранная сигнализация).

От применяемых решений для построения сетей доступа во многом зависит успех бизнеса телекоммуникационных операторов, а также эффективное функционирование ведомственных и корпоративных сетей связи.

Волоконно-оптические линии связи обеспечивают передачу данных с большой скоростью, но до массового пользователя они пока не доходят, находя широкое применение, как правило, в корпоративном секторе.

На массовом рынке абонентского доступа сегодня наиболее востребованной считается технология xDSL, которая обеспечивает пользователям доступ к сети Интернет и другим инфокоммуникационным услугам по существующим телефонным линиям. Определенную долю в этом сегменте занимают также такие технологии как широкополосный беспроводный радиодоступ и спутниковый доступ, доступ по сетям кабельного телевидения, пакетная передача данных в сетях сотовой связи 2.5G/3G (GPRS/EDGE/UMTS, CDMA 2000 1X/ EV-DO).

Такие факторы, как широкая распространенность электрических сетей 0,2¸0,4 кВ, отсутствие необходимости дорогостоящего строительства кабельной канализации, пробивки стен и прокладки кабелей связи и пр. стимулируют исследование силовых сетей как альтернативной среды передачи данных и развитие еще одной технологии широкополосного доступа - по электросетям.

Было разработано оборудование PLC первого и второго поколений. Достигнутая предельная скорость передачи данных не превышала 10-14 Мб/с. Реальная же скорость передачи данных в тестовых сетях PLC с применением этого оборудования отличалась на порядок и составляла 1-2 Мб/с. Кроме этого, абонентское оборудование PLC имело сравнительно высокую стоимость, а для электролиний, "уплотненных" PLC, был характерен высокий уровень электромагнитных излучений, обусловленный работой PLC-аппаратуры.

Поэтому до недавнего времени технология PLC применялась для коммерческого предоставления телекоммуникационных услуг в ограниченном масштабе, будучи неконкурентоспособной по отношению к другим технологиям, и прежде всего xDSL. Однако последние достижения микроэлектроники, позволившие создать системы PLC третьего поколения, которые обеспечивают скорость передачи данных до 200 Мб/с при использовании стандартных электролиний, открывают новые возможности для реализации широкополосного доступа.

Современные PLC системы, ориентированные на решение задачи широкополосного абонентского доступа, в основном используют две технологии. В первой применяется сигнал с т.н. расширением спектра (spread spectrum - SS), существенно повышающий помехоустойчивость передачи. При использовании SS-модуляции мощность сигнала распределяется в широкой полосе частот, и сигнал становится незаметным на фоне помех. На принимающей стороне значимая информация выделяется из шумоподобного сигнала с использованием уникальной для данного сигнала псевдослучайной кодовой последовательности. С помощью различных кодов можно осуществлять передачу сразу нескольких сообщений в одной широкой полосе частот. Описанный принцип лежит в основе метода множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA). Отметим, что помимо помехоустойчивости SS-модуляция обеспечивает высокий уровень защиты информации. В качестве базовой используется QPSK-модуляция.

Вторая технология основана на ортогональном частотном уплотнении с одновременной передачей сигналов на нескольких несущих (OFDM -Orthogonal Frequency Division Multiplex). Этот метод также гарантирует высокую достоверность передачи и устойчивость к искажениям сигнала.

Дальнейшим развитием второго варианта стала технология, предложенная американской фирмой Intellon. Здесь применен модифицированный OFDM-метод, в котором исходный поток данных разбивается на пакеты, и каждый из них передается в диапазоне частот 4,3-20,9 МГц с использованием относительной фазовой модуляции на собственной поднесущей (DBPSK или DQPSK - Differential Quadrature Phase Shift Keying, дифференциальная квадратурная фазовая модуляция со сдвигом). Максимальная информационная скорость передачи достигает десятков Мбит/с.

Технология PLC реализует принцип множественного доступа “точка - множество точек”. Локальная трансформаторная подстанция поставляет определенному числу зданий электроэнергию и, одновременно, обеспечивает подключенным пользователям услуги передачи данных, IP-телефонии и др.

Основным оконечным оборудованием следует считать PLC-модем, который обычно реализует интерфейс для связи с ПК: USB, либо – Ethernet. Таким образом, модем подключается к источнику информации – розетке 220В, а на выходе по соответствующему интерфейсу к ПК. Возможен вариант, когда параллельно с ПК подключается телефон, поддерживающий режим VoIP.

Типовая функциональная схема и основные компоненты PLC-модема представлены на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Компоненты PLC-модема

Соединение с сетью Интернет в этой инновационной технологии называется Broadband over power lines (BPL).

В отличие от DSL-соединения, посредством домашней сети технология позволяет большему количеству людей иметь широкополосный доступ в Интернет.

Технология PLC – самый дешевый способ создания домашней сети, так как не требует от пользователя установки дополнительных кабелей питания и позволяет подключить к сети PLC жителей целого квартала. Одно мастер-устройство способно обеспечить доступ в Internet через сеть PLC для 500 пользователей. Для этого пользователи должны иметь у себя в квартирах адаптерные устройства, содержащие модемы PLC.

Конечно же, больше всего успешных проектов по организации широкополосного доступа через электросети реализовано в США – на родине Интернета. Известны такие компании как New Visions(Нью-Йорк), Communications Technologies (шт. Виргиния), Cinergy (шт. Огайо).

В Германии PLC предлагают Vype; Piper-Net и PowerKom; в Австрии – Speed-Web; в Швеции – ENkom; в Нидерландах – Digistroom; в Шотландии – Broadband.

В 2005 году в Российской Федерации началось развертывание сетей доступа в Интернет через бытовые электрические сети по технологии PLC.

Доступ в Интернет эволюционирует, и скоро даже у себя на даче, где нет телефонной и кабельной линий, можно будет подключиться к Интернет.

В большинстве случаев системы PLC классифицируются в соответствии с напряжением силовой сети, на которой они используются, и зоной действия (территорией):

применяемые на высоковольтных линиях (HV);

применяемые на средневольтных линиях (MV);

применяемые на низковольтных линиях (LV):

последняя миля;

внутри здания;

внутри помещения (квартиры).

PLC включает B, обеспечивающий передачу данных со скоростью более 1 Мбит в секунду, и NPL с намного меньшими скоростями передачи данных.

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.

Какими бы оптимистичными ни были результаты работы экспериментальных PLC-сетей за рубежом, в нашей стране эта технология рискует столкнуться с рядом трудностей. Отечественная электрическая проводка выполнена в основном из алюминия, а не из меди, которая нашла применение в большинстве стран мира. Алюминиевые провода обладают худшей электропроводностью, что приводит к более быстрому затуханию сигнала. Другая проблема заключается в том, что у нас до сих пор не решены основные вопросы нормативно-правового регулирования использования таких технологий. Впрочем, последнее актуально и для Запада. Главным фактором, сдерживающим быстрое развитие высокоскоростных систем PLC, является отсутствие стандартов на широкополосные PLC-системы и, как следствие, большой риск несовместимости с другими службами, использующими те же или близкие диапазоны частот. В 2001 г. международный консорциум HomePlug Powerline Alliance принял отраслевой стандарт для построения домашних сетей через линии бытовой электропроводки - спецификацию HomePlug 1.0. Но этот стандарт регламентирует построение "домашних" сетей, то есть сетей в пределах одной квартиры (коттеджа). Полноценный же стандарт для широкополосных PLC пока не разработан.

Основными организациями и сообществами, занимающимися вопросами стандатизации различных аспектов этой технологии, являются IEEE, ETSI, CENELEC, OPERA, UPA и HomePlug Powerline Alliance.

IЕЕЕ объявил о создании группы, которая будет заниматься разработкой стандарта ВPL. Проект носит наименование IEEE P1675, «Standard for Broadband over Power Line Hardware».

Помимо IEEE P1675 существуют еще три направления:

IEEE P1775, инициированное с целью регламентирования PLC-оборудования, требований по электромагнитной совместимости, методов тестирования и измерения;

IEEE P1901, «Standard for Broadband over Power Line Networks: Medium Access Control and Physical Layer Specifications», обеспечивающее описание физического уровня и уровня доступа к среде для всех классов ВPL-устройств;

IEEE BPL Study Group, «Standardization of Broadband Over Power Line Technologies», обеспечивающее создание новых групп, связанных с BPL.

Европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций сформировал технический комитет ETSI Technical Committee Power-Line Telecommunications (ТС PLT), отвечающий за стандартизацию в области PLC.

CENELEC - некоммерческая организация, состоящая из Национальных электротехнических комитетов государств-членов ЕС, которая является самой значительной организацией в ЕС в области стандартизации электромагнитных полей. Применительно к PLC, CENELEC выполняет создание спецификаций PLC для физического уровня и подуровня доступа к среде передачи; принят соответствующий стандарт EN55022 .

Консорциум Open PLC European Research Alliance (OPERA) создан в 2004 году в рамках европейской программы Broadband for All по продвижению технологий скоростного интернет-доступа. Работа OPERA состоит из двух этапов, на выполнение каждого из которых отведено два года.

Основным инициатором и источником финансирования является Европейская комиссия. Суммарный бюджет составляет более 20 миллионов евро, значительная часть сумм выделяется в рамках программы FP6. Завершение проекта OPERA предполагается в 2008 году. Всего в проекте участвуют более 30 компаний и исследовательских институтов из 12 стран.

Подготовленные к настоящему моменту спецификации OPERA охватывают уровни PHY, MAC и оборудование передачи данных по сетям электроснабжения.

Ассоциация UPA была официально анонсирована в декабре 2004 года. Основной декларируемой целью UPA является пропаганда технологий PLC и демонстрация правительствам стран и индустриальным лидерам перспектив ее масштабного использования. UPA занимается разработкой стандартов и регулирующих документов для обеспечения быстрого развития рынка PLC. Обеспечивает участников рынка сведениями об открытых стандартах, основанных на совместимости и безопасности.

Для широкого внедрения и развития технологии HomePlug (одна из первых технологий передачи по силовым линиям), стандартизации и совместимости устройств различных изготовителей, использующих эту технологию, в 2000 году был организован международный индустриальный альянс HomePlug Powerline. Сегодня более 80 фирм являются спонсорами, участниками альянса, а также придерживаются его рекомендаций. Среди них такие известные фирмы как: Motorola, France Telecom, Philips, Samsung, Sony, Matsushita, Sanyo, Sharp, Panasonic и многие другие. Зарегистрированный знак альянса «HomePlug Certified» на продукции любого изготовителя означает, что данное устройство удовлетворяет всем требованием стандарта HomePlug Powerline и полностью совместимо с аналогичными устройствами другого изготовителя.

В основе первого стандарта HomePlug Powerline Specification 1.0 лежит технология Power Package™, предложенная компанией Intellon (USA) и принятая в качестве стандарта членами HomePlug Powerline Alliance. Принятые к настоящему моменту и находящиеся в стадии подготовки стандарты представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1. Основные стандарты HomePlug Powerline Alliance

Наименование	Дата принятия	Примечание
HomePlug 1.0	Июнь 2001 г.	Определяет технологию для обеспечения передачи данных со скоростью до 14 Мбит/с
HomePlug 1.0 Turbo		Является развитием спецификации 1.0 с обеспечением максимальной скорости передачи данных до 85 Мбит/с
HomePlug AV		Определяет технологию PLC со скоростью передачи до 200 Mбит/с. Спецификация предусматривает обеспечение качества обслуживания, необходимого для передачи аудио- и видео потоков. Шифрование - 128-разрядное по алгоритму AES
HomePlug Command and Control	Сентябрь	Определяет управление и управление устройствами HomePlug
HomePlug BPL	Находится в разработке

Сегодня разработки в области PLC ведут несколько сотен компаний, занимающихся как выпуском комплектов микросхем, так и созданием на их базе законченных устройств. Вот лишь некоторые из игроков отрасли: ABB, Adaptive Networks, Alcatel, Ambient Corporation, Amperion, Ascol, Cisco Systems, Cogency, Corinex, Current Technologies, DataSoft, DefiDev, DS2 (Design of Systems on Silicon), Echelon, Eicon, Electricom, Enikia, Ericsson Austria AG, HP, llevo, Intellon, Krone AG, Linksys, Lucent Technologies, Metricom Corporation, Mitsubishi, Netgear, Northern Telecom, Nor.Web, Philips, PowerNet, PowerWAN, Schlumberger, Schneider Electric, Sumitomo Electric Industries, Telkonet.

Безусловным лидером в производстве ИМС (чипов) для PLC-систем третьего поколения является компания Design of Systems on Silicon Corporation - DS2 (Испания). Она основана в 1998 г и производит функционально полный набор продуктов, позволяющий реализовать законченное решение для задачи широкополосного доступа на базе PLC. Одна из первых DS2 представила в конце 2003 г ряд ИМС третьего поколения, обеспечивающие скорость обмена до 200 Мб/с. Пока продукты DS2 не поддерживают стандарт HP v.AV.

Основные ИМС DS2:

DSS9001: на базе данной ИМС могут быть реализованы PLC-модемы и аппаратура класса In-Door;

DSS9002: на базе данной ИМС могут быть реализованы Излучатели и Повторители;

DSS9003: Специализированная ИМС для сопряжения электросети и ВОЛС;

DSS9010: Специализированная ИМС для высокоскоростных решений

Реализация PLC-системы на основе продуктов DS2 представлена на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Реализация PLC-системы на основе продуктов DS2.

Другим лидером следует признать компанию Intellon Corporation (США), которая была одним из соучредителей альянса HomePlug. Для спецификации HomePlug v.1.0 Intellon подготовила следующие ИМС: INT51X1, INT5200, INT5500CS. В сентябре 2002 г. компания представила первый в мире сертифицированный модуль HomePlug 1.0 - устройство RD51X1-AP для организации точки доступа в Internet по технологии PLC. В ноябре 2005 г компания объявила о выпуске 3-х миллионного изделия для сетей PLC.

Для широкополосного доступа (HomePlug v.AV specification) Intellon подготовила набор ИМС INT6000. В августе 2005 г. было объявлено, что инвестиционное подразделение Motorola Ventures начало инвестировать работы компании Intellon по развитию набора ИМС INT6000. Первые поставки ожидаются во 2 кв.2006 г.

Разработки компании Intellon реализуют технологию PowerPacket, использующую метод эффективной модуляции спектра, который дает возможность передавать данные по линиям электропередачи на очень высоких скоростях. Скорость передачи данных может достигать 100Мб/с. PowerPacket является системой с характеристиками, которые позволяют ей адаптироваться к среде с сильным многолучевым отражением, сильной узкополосной интерференцией, импульсивным помехам без выравнивания.

Компания SPiDCOM Technologies (Франция, www.spidcom.com) один из ведущих разработчиков элементной базы для решений PLC/BPL (BPL – broadband powerline, аббревиатура используемая в США для обозначения PLC). Последняя разработка компании – ИМС типа SPC200 обеспечивает скорость передачи порядка 220 Мб/с. Ее серийный запуск в производство начался в марте 2005 г. Вариант SPC200, совместимый со стандартом HomePlug v.AV, поступит в продажу во 2 кв. 2006г. ИМС SPC200 использует диапазон 2 – 30 МГц, разделенный на 7 рабочих полос.

Израильская компания Yitran Communications Ltd активно сотрудничает с HomePlug Powerline альянсом. В результате проведенных исследований в марте 2006 г решение Yitran было выбрано в качестве базовой технологии при подготовке стандарта HomePlug v.AV (раздел «Команды и управление»).

Компания подготовила две ИМС третьего поколения: ITM1 и ITС1. Они позволяют реализовать пиковую скорость до 200 Мб/с. Структурная схема устройства связи на базе ИМС ITM1/ITC1 приведена на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Структурная схема устройства связи на базе ИМС ITM1|ITC1.

Фирма Yitran Сommunications разработала и запатентовала технологию дифференциальной кодовой манипуляции (DCSK), позволяющую создавать недорогие сетевые компоненты с высокими техническими характеристиками. Детали DCSK не известны; сообщается лишь, что в ее основе лежат независимые от физической среды передачи методы адаптивной SS-модуляции в полосе частот 4-20 MГц с турбо-компенсацией и сжатием кода.

Аппаратные компоненты (трансиверы), созданные на основе DCSK, обеспечивают значительно более высокие скорость передачи, помехоустойчивость и защиту информации, чем существующие CEBus-трансиверы, при заметно меньшей стоимости устройств. Анонсировано несколько изделий, в частности ITM1 (скорость передачи данных – до 2,5 Мбит/с) и ITM10 (скорость передачи данных – до 12 Мбит/с).

Компания XELine (Ю.Корея) разрабатывает как ИМС, так и оборудование для PLC-решений. Компания предлагает ИМС третьего поколения типа XPLC40A, которая обеспечивает скорость доступа до 200 Мб/с.

Другое изделие Xeline – ИМС типа XPLC21 обеспечивает скорость доступа до 24 Мб/с. На его основе могут быть реализованы Излучатель, повторитель и непосредственно PLC-модем. Данная ИМС реализована на базе процессора ARM9. Используемый частотный диапазон – 2-23 МГц. Структурная схема XPLC21 приведена на рис. 1.4.

Рис.1.4. Структурная схема ИМС типа XPLC21

Остальные поставщики пока находятся в стадии тестирования PLC-ИМС третьего поколения, продолжая выпуск аппаратуры второго поколения и поколения 2.5, т.н. стандарт HomePlug v.1.turbo (скорость до 85 Мб/с).

На основе рассмотренных выше наборов ИМС вендоры выпускают PLC-оборудование и для сегмента In-Door, и для сегмента комплексных решений (для доступа на последней миле).

Ниже мы укажем производителей оборудования класса In-Door третьего поколения.

Германская компания devolo AG выпускает линейку PLC-продуктов dLAN, которые относятся к классу In-Door и позволяют создать локальную сеть внутри помещения на основе технологии PLC.

В марте 2006 г компания devolo AG объявила, что она подготовила к выпуску новую продуктовую линейку dLAN 200, которая обеспечивает скорость передачи информации до 200 Мб/с (HomePlug v.AV) и реализована на базе ИМС компании Intellon.

Один из лидеров в сегменте аппаратуры локальных сетей, компания NETGEAR (США) проявила интерес и к сегменту PLC-адаптеров - в феврале 2006 г NETGEAR заключила соглашение с компанией DS2 о начале совместных работ и поставке ИМС третьего поколения, которые позволят освоить производство PLC-устройств, поддерживающих скорость до 200 Мб/с. Начало поставок новой продукции намечено на третий квартал 2006 г.

Компания ELCON (Германия) в марте 2006 г анонсировала выпуск модели ELCONnect P-200, которая реализована на базе ИМС компании DS2, поддерживает интерфейс Ethernet и обеспечивает скорость обмена до 200 Мб/с.

Таблица 1.2. Технические характеристики наборов микросхем D52

Конструктив	DSS9011	DSS9010	DSS9001	DSS9002	DSS9003	DSS7700
Конструктив	PBGA196	PBGA196	PBGA196	PBGA256	PBGA304	QFN84
Интерфейсы
GIMMI	2
MII	1	1	2
TDM	1	1
SPI	1	1	1	1	1	1
UART	1	1	1	1	1
GPIO Pins	9	9	9	9	9
Сетевые возможности
MAC- адреса	Нет	32	64	1024	256k	Нет
QoS и широковещание	Есть	Есть	Есть	Есть	Есть	Нет
CoS	Нет	Нет	Есть	Есть	Есть	Нет
VLAN	1	32	32	32
Функциональное назначение устройств
CPE	+	+	+	+
Повторитель (repeater)	+	+	+
Головное устройство (head end)	+	+	+

Таблица 1.3. Позиционирование изделий DS2

Для высокоскоростного информационного обмена.

В этой технологии, основанной на частотном разделении сигнала, высокоскоростной поток данных разбивается на несколько низкоскоростных, каждый из которых передается на отдельной частоте с последующим их объединением в один сигнал.

При этом PLC-устройства могут «видеть» и декодировать информацию, хотя обычные электрические устройства - лампы накаливания, двигатели и т. п. - даже «не догадываются» о присутствии сигналов сетевого трафика и работают в обычном режиме.

В настоящий момент технология широко используется в Европе и Америке.

Наименование

Назначение

Примечание

DSS9010

Высокоскоростные домашние мультимедийные приложения

Управление QoS. Функциональность моста 802.1d с обслуживанием до 32-х МАС-адресов

DSS9011

Бюджетное решение для передачи аудиоинформации

DSS9001

Домашние приложения с раширенными возможностями и инфраструктура PLC начального уровня

Поддержка до 64-х МАС-адресов. Ориентирован на использование в составе оконечного клиентского оборудования (СРЕ). Имеет интегрированный порт VoIP

DSS9002

Оборудование инфраструктуры доступа

Поддержка до 1024-х МАС-адресов. Может использоваться в: 1) модемах и повторителях низковольтных сетей; 2) шлюзах между средневольтными и низковольтными сетями; 3) шлюзах отдельных квартир или зданий

DSS90D3

Оборудование инфраструктуры доступа с расширенными возможностями и оптические шлюзы для городских (Metro) сетей

Поддержка до 262144-х МАС-адресов. Обеспечивает быструю реконфигурацию с использованием оптимизированного протокола Spanning Tree

DSS7700

Аналоговой блок для головного устройстаз

, [А/м]

ЭНЕПД - предельно-допустимая энергетическая нагрузка составляющей напряженности электрического поля в течение раб. дня [(В/м)2×ч]

ЭННПД - предельно-допустимая энергетическая нагрузка составляющей напряженности магнитного поля в течение раб. дня [(А/м)2×ч]

Нормируемым параметром электромагнитного поля в диапазоне частот 300 МГц -300 ГГц является предельно-допустимое значение плотности потока энергии.

ППЭПД - предельное значение плотности потока энергии [Вт/м2],[мкВт/см2]

К - коэффициент ослабления биологических эффектов

ЭНППЭПД - предельно-допустимая величина эн. нагрузки [В/м2×ч]

Т - время действия [ч]

Пред. величина ППЭпд не более 10 Вт/м2; 1000 мкВт/см2 в производственном помещении. В жилой застройке при круглосуточном облучении в соответствии с СН Þ ППЭпд не более 5 мкВт/см2.

Уменьшение составляющих напряженностей электрического и магнитного полей в зоне индукции, в зоне излучения - уменьшение плотности потока энергии, если позволяет данный технологический процесс или оборудование.

Защита временем (ограничение время пребывания в зоне источника электромагнитного поля).

Защита расстоянием (60 - 80 мм от экрана).

Метод экранирования рабочего места или источника излучения электромагнитного поля.

Рациональная планировка рабочего места относительно истинного излучения электромагнитного поля.

Применение средств предупредительной сигнализации.

Применение средств индивидуальной защиты.

Человек дистанционно не может определить, находится ли установка под напряжением или нет. Ток, который протекает через тело человека, действует на организм не только в местах контакта и по пути протекания тока, но и на такие системы как кровеносная, дыхательная и сердечно-сосудистая.

Возможность получения электротравм имеет место не только при прикосновении, но и через напряжение шага и через электрическую дугу.

Эл. ток, проходя через тело человека оказывает термическое воздействие, которое приводит к отекам (от покраснения, до обугливания), электролитическое (химическое), механическое, которое может привести к разрыву тканей и мышц; поэтому все электротравмы делятся на местные и общие (электроудары).

Местные электротравмы:

электрические ожоги (под действием электрического тока);

электрические знаки (пятна бледно-желтого цвета);

металлизация поверхности кожи (попадание расплавленных частиц металла электрической. дуги на кожу);

электроофтальмия (ожог слизистой оболочки глаз).

1 степень: без потери сознания

2 степень: с потерей

3 степень: без поражения работы сердца

4 степень: с поражением работы сердца и органов дыхания

Крайний случай - состояние клинической смерти (остановка работы сердца и нарушение снабжения кислородом клеток мозга). В состоянии клинической смерти находятся до 6-8 мин.

Ι. Прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением

ΙΙ. Прикосновение к отключенным частям, на которых напряжение может иметь место:

в случае остаточного заряда

в случае ошибочного включения электрической установки или несогласованных действий обслуживающего персонала

в случае разряда молнии в электрическую установку или вблизи прикосновение к металлическим не токоведущим частям или связанного с ними электрического оборудования (корпуса, кожухи, ограждения) после перехода напряжения на них с токоведущих частей (возникновение аварийной ситуации - пробой на корпусе)

ΙΙΙ. Поражение напряжением шага или пребывание человека в поле растекания электрического тока, в случае замыкания на землю

ΙV. Поражение через электрическую дугу при напряжении электрической установки выше 1кВ, при приближении на недопустимо-малое расстояние

V. Действие атмосферного электричества при газовых разрядах

VΙ. Освобождение человека, находящегося под напряжением

Напряжение прикосновения - это разность потенциалов точек электрической цепи, которых человек касается одновременно, обычно в точках расположения рук и ног.

Напряжение шага - это разность потенциалов j1 и j2 в поле растекания тока по поверхности земли между точками, расположенными на расстоянии шага (» 0,8 м).

заземление;

зануление;

защитное отключение.

В нашем случае используется искусственное защитное заземляющее устройство

Заземлению подлежат вся аппаратура, а также стойки, в которой эта аппаратура находится. По периметру комнаты, где располагается аппаратура, должен быть проложен контур заземления с целью защиты людей и аппаратуры от статического электричества.

Защитное заземление следует выполнять в соответствии с ПУЭ и СНиП 3.05.06-85 («Электротехнические устройства»).

Случаи поражения человека электрическим током возможны лишь при замыкании электрической цепи через тело человека, или, иначе говоря, при прикосновении человека не менее чем к двум точкам цепи, между которыми существует некоторое напряжение.

Возникновение электротравмы в результате воздействии электрического тока или электрической дуги, может быть связано:

а) однофазным (однополюсным) прикосновением неизолированного от земли (основания) человека к неизолированным токоведущим частям электроустановок, находящихся под напряжением;

б) с одновременным прикосновением человека к двум токоведущим неизолированным частям (фазам, полюсам) электроустановок, находящихся под напряжением;

в) с приближением на опасное расстояние человека к неизолированным токоведущим частям электроустановок, находящихся под напряжением;

г) с прикосновением человека, неизолированного от земли (основание) к металлическим корпусам (корпусу) электрооборудования, оказавшегося под напряжением;

д) с включением человека, находящегося в зоне растекания тока замыкания на землю, на «напряжение шага»;

е) с действием атмосферного электричества при грозовых разрядах;

ж) с действием электрической дуги;

з) с освобождением человека, находяще1-ося под напряжением.

Тяжесть электротравм, оцениваемая величиной тока, проходящего через тело человека, и напряжением прикосновения, зависит от ряда факторов: схемы включения человека в цепь; напряжения сети, схемы самой сети, степени изоляции токоведущих частей от земли, а также величины емкости токоведущих частей относительно земли.

Наиболее широко используют установки напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью трансформатора или генератора. Четырехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью позволяет иметь два рабочих напряжения: линейное в 380 В и фазное 220 В.

Трехпроводная есть, с изолированной нейтралью при нормальном режиме работы, менее опасна, а при аварийном режиме более безопасна сеть с заземленной нейтрально, поэтому в условиях, когда имеется агрессивная среда и, поддерживать изоляцию в хорошем состоянии затруднительно, предпочтение отдают чегырехпроводной сети с заземляемой нейтралью.

При напряжении выше 1000 В разрешается применять трехфазные сети: трехпроводную с изолированной нейтралью и трехпроводную с заземленной нейтралью.

Применительно к сетям переменного тока включение человека в электрическую сеть может быть однофазным и двухфазным.

Двухфазное включение, т.е. прикосновение человека одновременно к двум фазам, как правило, более опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение - линейное, которое зависит лишь от напряжения сети и сопротивления человека, не зависит от режима нейтрали

I., = 1,73Uф/Rч = Uл/ R

где 1„ - величина тока, проходящего через тело человека, A; U, - линейное напряжение, т.е. напряжение между фазными проводами сети, В; Uф - фазное напряжение (напряжение между началом и концом одной обмотки или между фазным и нулевым проводами), В.

Двухфазное включение является одинаково опасным в сети, как с изолированной, так и с заземленной нейтралью.

Однофазное включение возникает значительно чаще, но является менее опасным, чем двухфазное, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного, т.е. меньше линейного в 1,73 раза. Соответственно, меньше оказывается ток, проходящий через человека.

При однофазном включении на величину тока влияют также режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции и емкость проводов относительно земли, сопротивление пола, на котором стоит человек, сопротивление его обуви и некоторые другие факторы.

Однофазная сеть может быть изолирована от земли или иметь заземленный провод.

Классификация помещений и зданий по степени взрывопожароопасности.

ОНТП 24–85

Все помещения и здания подразделяются на 5 категорий:

Б – помещения, где осуществляются технологические процессы с использованием ЛВЖ с температурой вспышки свыше 28 °С, способные образовывать взрывоопасные и пожароопасные смеси при воспламенении которых образуется избыточное расчетное давление взрыва свыше 5 кПа.

tВСП > 28 °С; P – свыше 5 кПа.

В – помещения и здания, где обращаются технологические процессы с использованием горючих и трудно горючих жидкостей, твердых горючих веществ, которые при взаимодействии друг с другом или кислородом воздуха способны только гореть. При условии, что эти вещества не относятся ни к А, ни к Б. Эта категория пожароопасная.

Г – помещения и здания, где обращаются технологические процессы с использованием негорючих веществ и материалов в горючем, раскаленном или расплавленном состоянии.

Д – помещения и здания, где обращаются технологические процессы с использованием твердых негорючих веществ и материалов в холодном состоянии.

Основные причины пожаров: короткое замыкание, перегрузки проводов /кабелей, образование переходных сопротивлений.

Режим короткого замыкания – появление в результате резкого возрастания силы тока, электрических искр, частиц расплавленного металла, электрической дуги, открытого огня, воспламенившейся изоляции.

Причины возникновения короткого замыкания:

ошибки при проектировании.

старение изоляции.

увлажнение изоляции.

механические перегрузки.

Пожарная опасность при перегрузках – чрезмерное нагревание отдельных элементов, которое может происходить при ошибках проектирования в случае длительного прохождения тока, превышающего номинальное значение.

При 1,5 кратном превышении мощности резисторы нагреваются до 200–300 ˚С.

Пожарная опасность переходных сопротивлений – возможность воспламенения изоляции или других близлежащих горючих материалов от тепла, возникающего в месте аварийного сопротивления (в переходных клеммах, переключателях и др.).

Пожарная опасность перенапряжения – нагревание токоведущих частей за счет увеличения токов, проходящих через них, за счет увеличения перенапряжения между отдельными элементами электроустановок. Возникает при выходе из строя или изменения параметров отдельных элементов.

Пожарная опасность токов утечки – локальный нагрев изоляции между отдельными токоведущими элементами и заземленными конструкциями.

строительно–планировочные.

технические.

способы и средства тушения пожаров.

организационные.

Строительно–планировочные определяются огнестойкостью зданий и сооружений (выбор материалов конструкций: сгораемые, несгораемые, трудно сгораемые) и предел огнестойкости – это количество времени в течении которого под воздействием огня не нарушается несущая способность строительных конструкций вплоть до появления первой трещины.

Все строительные конструкции по пределу огнестойкости подразделяются на 8 степеней от 1/7 часа до 2 часов.

Для помещений ВЦ используют материалы с пределом стойкости от 1–5 степеней. В зависимости от степени огнестойкости определяют наибольшие дополнительные расстояния от выходов для эвакуации при пожарах (5 степень – 50 минут).

Технические меры – это соблюдение противопожарных норм при эвакуации систем вентиляции, отопления, освещения, электрического обеспечения и т.д.

использование разнообразных защитных систем.

соблюдение параметров технологических процессов и режимов работы оборудования.

Организационные меры – проведение обучения по пожарной безопасности, соблюдение мер по пожарной безопасности.

Снижение концентрации кислорода в воздухе.

Понижение температуры горючего вещества ниже температуры воспламенения.

Изоляция горючего вещества от окислителя.

Огнегасительные вещества: вода, песок, пена, порошок, газообразные вещества не поддерживающие горение (хладон), инертные газы, пар.

А. огнетушители химической пены.

В. огнетушитель пенный.

С. огнетушитель порошковый.

D. огнетушитель углекислотный, бром этиловый.

Противопожарные системы.

А. система водоснабжения.

В. пеногенератор.

Система автоматического пожаротушения с использованием средств автоматической сигнализации.

А. пожарный извещатель (тепловой, световой, дымовой, радиационный).

В. для ВЦ используются тепловые датчики–извещатели типа ДТЛ, дымовые, радиоизотопные типа РИД.

Система пожаротушения ручного действия (кнопочный извещатель).

Для ВЦ используются огнетушители углекислотные ОУ, ОА (создают струю распыленного бром этила) и системы автоматического газового пожаротушения, в которой используется хладон или фреон как огнегасительное средство.

Для осуществления тушения загорания водой в системе автоматического пожаротушения используются устройства спринклеры и дренчеры. Их недостаток – распыление происходит на площади до 15 м².

Классификация пожаров	Характеристика среды, объекта	Огнегасительные средства
А	Обычные твердые и горючие материалы (дерево, бумага)	Все виды
Б	Горючие жидкости, плавящиеся при нагревании (мазут, спирты, бензин)	Распыленная вода, все виды пены, порошки, составы на основе СО2 и бромэтила
С	Горючие газы (водород, ацетилен, углеводороды)	Газовые составы, в состав которых входят инертные разбавители (азот, порошки, вода)
Д	Металлы и их сплавы (натрий, калий, алюминий, магний)	Порошки
Е	Электрической установки под напряжением	Порошки, двуокись азота, оксид азота, углекислый газ, составы бромэтил + СО2

Вопрос обеспечения БЖД работников фирм и предприятий и по сей день является актуальным, что обусловлено прежде всего тем, что обусловлено прежде всего тем, что на протяжении последних лет усугубляется неблагоприятная ситуация в промышленности с охраной труда, а в ОС - с качеством природной среды. Растут число и масштабы техногенных ЧС. В промышленности растет уровень производственного травматизма и профессиональной заболеваемости. Растут и масштабы загрязнения атмосферы.

Рост масштабов производственной деятельности, расширение области применения технических систем, автоматизация производственных процессов приводят к появлению новых неблагоприятных факторов производственной среды, учет которых является необходимым условием обеспечения требуемой эффективности деятельности и сохранение здоровья работников. Поэтому в проекте были рассмотрены возможные поражающие, опасные и вредные факторы производственной среды, также были описаны методы и средства обеспечения БЖД работников, основные мероприятия по электробезопасности, охране ОС, предупреждению пожаров и аварий в помещении и ликвидации последствий ЧС.

В связи с вышеизложенным, считаю, что проект безопасен для экологии и здоровья человека из-за следующих факторов:

Надежная работа большого количества устройств в одной сети обеспечивается с помощью технологии передачи маркера;

Стабильную работу сети без сбоев и прерываний обеспечивает использование для передачи информации всего рабочего диапазона частот

Количество технических средств для организации канала связи – минимально (УП – в едином корпусе)

Слюдяной конденсатор связи не взрывоопасен

Конструктив оборудования обеспечивает работу в температурном режиме от -40°С до 85°С с влажностью до 95%

А кроме вышеизложенного, сеть на основе технологии PLC не требует технического обслуживания в процессе эксплуатации.

На сегодняшний день технология PLC является интересным и полезным продуктом, находящимся в особой нише, применение которого в отдельных случаях может дать хороший экономический результат. Наиболее перспективные области применения решений:

Организация связи в коттедже или квартире с использованием линейки

Организация связи в небольших коаксиальных сетях в сельской местности и поселках с использованием линейки Access или In-home

Организация связи до территориально удаленных населенных пунктов по средневольтовым линиям на дальности от 1 км с использованием линейки Access MV.

А вот столь популярное на западе использование PLC решений для организации связи в различных административных зданиях может наталкиваться на проблемы, вызванные спецификой построения и обслуживания отечественных электросетей.

Хотелось бы еще раз напомнить о необходимости строго соблюдения правил безопасности. Работы на электросетях должны проводить люди прошедшие инструктаж и получившие соответствующий допуск. Понятнее всего о мерах предосторожности

Учитывая динамику развития рынка, можно ожидать, что широкополосные технологии PLC в течение ближайших полутора лет могут найти широкое применение в самых различных отраслях - от телеметрии ресурсов коммунальных сетей до многофункциональных интеллектуальных систем отдельных помещений. После завершения работы над основными международными стандартами вероятно начало встраивания PLC-адаптеров практически во все бытовые приборы, предусматривающие возможность обмена данными с «внешним миром».

Учитывая, что в ЧР только два основных оператора фиксированной связи, рынок телекоммуникационных услуг не занят полностью, а использование и применение технологии PLC по мере ее развития, позволит стать одним из лидеров этого сегмента рынка как существующим провайдерам так новым участникам.

Проще говоря имея небольшой капитал можно создать очень перспективную и конкурентно способную организацию по предоставлению ШПД в интернет.

1. Савин А.Ф. PLC – уже не экзотика. Вестник связи

2. Павловский А. Соломасов С. PLC в России. Специфика, проблемы, решения, проекты. ИнформКурьерСвязь.

3. Невдяев Л.М. Мост в Интернет по линиям электропередачи. ИнформКурьерСвязь.

4. Курочкин Ю.С. "PLC приходит в Россию". Connect.

5. Коноплянский Д.К. PLC - передача данных по электрическим сетям. Последняя миля.

6. Даффи Д. BPL набирает силу. Сети.

7. Морриси П. Реализация технологии BPL. Сети и системы связи.

8. Отчет «Технология PLC и ее перспективы на российском рынке широкополосного абонентского доступа», компания «Современные телекоммуникации» .

9. Электромонтажные работы. В 11 кн. Кн. 8. Ч. 1. Воздушные линии электропередачи: Учеб. пособие для ПТУ / Магидин Ф. А.; Под ред. А. Н. Трифонова. - М.: Высшая школа, 1991. - 208 с ISBN 5-06-001074-0

10. «Программируемые контроллеры PLC-5 ControlNet» - Allen-Bradley

11. «Безопасность жизнедеятельности» 2009 г.в. Р.А. Газаров,Р.С. Эржапова, Х.Э.Таймасханов, М.С.Хасиханов,

12. «Финансы предприятия» Е.Б. Тютюкина.

13. http://www.dchizhikov.boom.ru/works/PlanPLC.htm (Интернет через розетку - анализ товарного предложения на рынке PLC-модемов. Чижиков Дмитрий)

14. http://www.mrcb.ru/kpk.html?25614

15. http://network.xsp.ru/5_5.php

16. http://ru.wikipedia.org – электронная энциклопедия

17. http://www.datatelecom.ru/technology/plc.html

18. http://www.tellink.ru

19. https://www.corinex.com

20. http://www.bosfa.energoportal.ru/srubric16008-1.htm

BPL	Broadband over Power Lines - широкополосная передача по силовым линиям
CBPL	Cognitive Broadband over Power Lines - «распознаваемая» широкополосная передача по силовым линиям
CENELEC	Comite Europeen fie Normalisation Electnotechnique - Европейский комитет по стандартизации в области электротехники (английское наименование - Еигореаn Committee for Electrotechnical Standardization)
CoS	Class-of-Service - класс обслуживания
CPE	Customer Premises Equipment - абонентское оборудование
ETSI	European Telecommunications Slandartizalion Institute - Европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций
GMII	Giqabit Media Independence Interface - гигабитный независимый от среды интерфейс
GPIO	General Purpose I/O - основные задачи ввода/вывода
FDD	Frequency Devision Duplexing - дуплексирование с частотным разделением
HV	High Voltage - высокое напряжение
LV	Low Voltage - низкое напряжение
MII	Media Independence Interface - независимый от среды интерфейс
MV	Medium Voltage - среднее напряжение
NMS	Network Management System - система управления сетью
NPL	Narrowband over Power Lines - узкополосная передача по силовым линиям
OFDM	Ortogonal Frequency Division Multiplexing - ортогональное частотное мупьтиплексирование
OPERA	Open PLC European Research Alliance - Европейский исследовательский альянс в области PLC
PLC	Power Line Communications - связь по силовым кабелям
PLT	Power Line Telecommunications - телекоммуникации по силовым кабелям
QoS	Quality-of-Service - качество обслуживания
SPI	Serial Peripheral Interface - последовательный периферийный интефейс
TDD	Time Devision Duplexing - дуплексирование с временным разделением
TDM	Time Devision Multiplexing - мультиплексирование с временным разделением
UART	Universal Asynchronous Receiver-Transmitter - универсальный асинхронный приемопередатчик
UPA	Universal Powerline Association - ассоциация Universal Powerline
VLAN	Vitual LAN - виртуальная локальная сеть

Технические основы технологии PLC

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
В РФ не требуется регистрация оборудования в Роскомнадзоре

Недостатки

Альянс производителей

Несколько крупных лидеров на рынке телекоммуникаций объединились в альянсы, один из которых получил название HomePlug Powerline Alliance, а другой Universal Powerline Assosiation (UPA) 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.

Применение PLC технологии

Подключение к Интернет

PLC в Российской Федерации

Коммерческий проект предоставления услуг домашним пользователям с использованием PLC (стандарт UPA) стартовал в 2006 году. Компания «СПАРК» (торговая марка холдинга «Электро-ком») построила пилотную сеть в московском районе Тушино . В дальнейшем, компания начала работать в других районах Москвы и городах Калуга, Рязань, Нижний Новгород, Ростов-на-Дону.

В сентябре 2008 года появились новости о продаже абонентской сети в Москве интернет-провайдеру 2КОМ, который планирует перевести подключение абонентов на технологию Ethernet .

Региональные компании-партнёры «СПАРК» при этом продолжили работу, предоставляя услуги на базе технологий как PLC, так и Ethernet .

Решения на основе PLC также предлагают компании "ВОКС Телеком" из Москвы, Tellink из Санкт-Петербурга и "Гиперком" из г.Волжский Волгоградской области.

Некоторые из моделей электронных электросчётчиков российского производства марки «Меркурий» имеют функцию передачи данных о собранной ими информации по технологии PLC.

Оборудование

Бытовые PLC-модемы можно приобрести в розничной торговой сети. Производители, PLC-модемов продаваемых в России: Гиперком DefiDev , TelLink, QLAN, D-Link , Q-tech, ZyXEL , TP-Link .

Ссылки

Ответы на самые частые вопросы по широкополосным модемам 200Мбит
Интернет через розетку , схема подключения
Технология PLC - телекоммуникации по сетям электропитания. Журнал «Сети и системы связи», А. В. Никифоров, №5/2002 г.
Часто задаваемые вопросы по оборудованию и технологии "интернет через электросеть"

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Power line communication" в других словарях:

Power line communication - or power line carrier (PLC), also known as power line digital subscriber line (PDSL), mains communication, power line telecom (PLT), power line networking (PLN), or broadband over power lines (BPL) are systems for carrying data on a conductor… … Wikipedia

power line communication - noun The distribution of data and other signals via electric power distribution wires … Wiktionary

Power line carrier communication - (PLCC) is mainly used for telecommunication, tele protection and tele monitoring between electrical substations through power lines at high voltages, such as 110kV, 220kV, 400kV.In a PLCC system the communication is established through the power… … Wikipedia

Power Line Carrier - Als Trägerfrequenzanlage (TFA) bezeichnet man Anlagen zur Sprach oder Datenübertragung über Kommunikations oder Stromnetze, indem die Signale auf eine oder mehrere Trägerfrequenzen moduliert werden. Ein Vorteil des Systems ist, dass vorhandene… … Deutsch Wikipedia

Overhead power line - This article is about power lines for general transmission of electrical power. For overhead lines used to power road and rail vehicles, see Overhead lines. Transmission lines in Lund, Sweden … Wikipedia

Power over Ethernet - or PoE technology describes a system to transfer electrical power, along with data, to remote devices over standard twisted pair cable in an Ethernet network. This technology is useful for powering IP telephones, wireless LAN access points,… … Wikipedia