Idee edastada andmeid üle elektrivõrgu tekkis juba mitukümmend aastat tagasi. Veel eelmise sajandi 30ndatel viidi Venemaal ja Saksamaal läbi katseid elektriliinide kasutamise kohta teabe edastamiseks. Kuid kuni 1990. aastate lõpuni leidis tehnoloogia väga piiratud rakendust. Seda kasutati peamiselt kõrgepingeliinide varustamiseks HF-sidekanalitega, et edastada tehniliste teenistuste jaoks madala (2,4 Kbps) kiirusega juhtimisteavet.

Eriline huvi teabe edastamise võimaluse vastu elektrivõrgu kaudu tekkis koos Interneti arenguga. Laiemale elanikkonnale Interneti-juurdepääsu pakkumiseks oli vaja siduda teenusepakkuja asukohapunktid klientide kodude või kontoritega, millest enamikul puudub pakkuja omaga sarnane kiire juurdepääsukanal. Pealegi peab iga klient sellise kaabli paigaldamiseks maksma märkimisväärse summa. Ja kui ärikasutajad saavad sageli endale lubada kalli tehnoloogia abil ühenduse loomist, siis palju suuremate kodukasutajate jaoks on see täiesti vastuvõetamatu. Seega tehti inseneridele ülesandeks välja töötada taskukohane viimase miili tehnoloogia, mis ühendaks usaldusväärselt pakkuja ja selle kliendid.

Kümned ettevõtted on selles suunas töötanud, investeerides sadu miljoneid dollareid tehnoloogiatesse alates xDSL-ist, koaksiaaltelevisiooni kaablitest, traadita raadiojuurdepääsust kuni andmeedastuseni satelliidi kaudu.

Paljud tehnoloogiad põhinesid olemasoleva infrastruktuuri – telefoniliinide, kaabeltelevisiooni võrkude jms – kasutamisel. - Internetti pääsemiseks. Siiski on ilmne, et valmis infrastruktuuri levimuse ja kättesaadavuse poolest ei saa ükski teine ​​võrk elektrivõrguga võrrelda. Pistikupesad on olemas igas kodus, isegi maakera kõige kaugemates nurkades.

1990. aastatel oli mitmeid uurimistöö kiirel andmeedastusel üle elektrivõrgu, mille käigus tuvastati mõned probleemid: juhtmestikku iseloomustab kõrge müratase, kõrgsagedussignaali kiire sumbumine, liini sideparameetrite muutused sõltuvalt voolutugevusest. koormus. Aja jooksul said need raskused üle. Signaali modulatsiooni täiustatud meetodite väljatöötamise käigus loodi kiire Interneti-juurdepääsu tehnoloogiad elektrivõrgu abil.

Teerajajaks selles vallas oli Briti firma Nor.Web, mis koos Unitedi poolt Utilities on välja töötanud Digital Power Line (DPL) tehnoloogia, mis võimaldab edastada kõne- ja andmepakette lihtsate 120/220V elektrivõrkude kaudu.

1997. aastal viidi läbi esimene katse ning kaks aastat hiljem katsetati tehnoloogiat Manchesteris ja Milanos. Tulemused aga ebaõnnestusid ja Nor.Web peatas uurimistöö. Edastuskandja heterogeensus ja elemendibaasi puudumine ja ühine standard tõi kaasa asjaolu, et Digital Powerline tehnoloogia ei ole saanud kaubanduslikku rakendust.

Pärast DPL-i ilmusid Saksa ettevõtete lahendused: Bewag patenteeris telekommunikatsiooniarenduse, mis võimaldab andmeid elektrijuhtmete kaudu edastada, Veba saavutas andmeedastuskiiruse tõusu üle elektrivõrkude, kuid Iisraeli firma Main.net (www.mainnet- plc .com). Selle PLC (Powerline Communications) tehnoloogia on laialt levinud.

PLC-seadmed pakuvad nii andmete kui ka kõne (VoIP) edastamist. Andmeedastuskiirus võib olla 2 kuni 10 Mbps.

PLC-tehnoloogia põhineb signaali sagedusjaotamisel, mille käigus kiire andmevoog jagatakse mitmeks väikese kiirusega vooks, mis edastatakse eraldi alamkandja sagedustel ja ühendatakse seejärel üheks signaaliks.

"Elektrilise" juurdepääsu peamiseks hinnakonkurendiks on asümmeetriline digitaalne abonendiliin (Asymmetrical Digital Subscriber Lines, ADSL). Samas tuleb märkida, et tasakaalustamata kanalid ei sobi kõigi probleemide lahendamiseks, näiteks ei sobi need dünaamilistesse võrgumängudesse, kus tagasiliiklus on üsna suur.

PLC-teenused, nagu kiire Interneti-ühendus, on nüüd saadaval paljudes Euroopa riikides. Näiteks Saksamaal pakutakse teenust mitmes linnas erinevalt kaubamärgid: Vype (www.vype.de); Piper-Net (www.piper-net.de) ja PowerKom (www.drewag.de); Austrias kaubamärgi Speed-Web all (www.linzag.net); Rootsis osutatakse teenust ENkom kaubamärgi all (www.enkom.nu); Hollandis Digistroomi nime all (www.digistroom.nl); Šotimaal Broadband (www.hydro.co.uk/broadband).

Paljutõotav tehnoloogia huvitas telekommunikatsiooniturul selliseid võimsaid tegijaid nagu Motorola, Cisco Systems, Intel, Hewlett-Packard, Panasonic, Sharp jne. Näiteks katsetas Motorola koos Phonex Broadbandi ja Sonicblue'iga edukalt muusikafailide ülekandmise meetodit. elektrivõrku. Konkurentsi negatiivsete tegurite vältimiseks on mitmed suured telekommunikatsiooniettevõtted ühinenud liiduks (nimetusega HomePlug Alliance), et ühiselt läbi viia uuringuid ja praktilisi katseid ning võtta kasutusele ühtne standard andmeedastuseks üle toitesüsteemide.

PLC-tehnoloogia atraktiivsus energiaettevõtete jaoks

Energiaettevõtete jaoks on PLC-tehnoloogia kasulik järgmistel põhjustel:

Avab tee uutele turgudele, kuna muudab elektriliinid andmeedastusvõrguks;

Võimaldab pakkuda klientidele selliseid populaarseid teenuseid nagu kiire Interneti-ühendus, telefon jne;

ei nõua sagedusressurssi ja vastavaid litsentse;

Odavad seadmed tagavad madala alginvesteeringu ja võimaluse võimsust järk-järgult suurendada;

Võimaldab teil pakkuda uut tüüpi teenuseid ilma oluliste kapitaliinvesteeringuteta, kuna elektrivõrgu seadmetel on juba palju kasutajaid, välja töötatud infrastruktuur klienditoe süsteemi ehitamiseks, remonditeenused jne;

Annab energia- ja munitsipaalettevõtetele võimaluse pidevalt kaugjälgida kõiki elektri-, vee-, gaasi-, soojusenergia tarbimise parameetreid ja tehinguid mis tahes tüüpi teenuse eest tasumiseks.

Kiire Interneti-ühendus

Viimase miili tehnoloogia juurutamise maksumus koosneb lineaarse infrastruktuuri maksumusest (ca 60-80% kogumaksumusest), seadmete maksumusest (20-30%) ning projekteerimise, ettevalmistavate inseneritööde jms maksumusest. (10-20%). 0,2-0,4 kV elektrivõrkude laialdane kasutamine, kallite kaevetööde ja seinte mulgustamise vajaduse puudumine kaabli paigaldamisel äratavad suurenenud huvi nende kui andmeedastuskandja vastu. Kiire internetiühenduse näiteks on Šveitsi firma Ascom tehnoloogia, mis on PLC-tehnoloogial põhinevate sidesüsteemide ja võrkude tootmise liider. Ettevõte pakub otsast lõpuni lahendust, kus hoone elektrikaablid toimivad andmeedastuse "viimase miilina", hoonesisene elektrijuhtmestik aga "viimase tollina". Väljas (Outdoor; Joon. 2) ja siseruumides (Indoor; Joon. 3) süsteemid võimaldavad kasutada sama edastusmeediumi ja erinevaid kandesagedusi. Andmeedastuseks piki hoonet toiteallikaid, madalad sagedused, ja hoonete sees - kõrge.

Välisrakenduste puhul soovitab Ascom kasutada kolme kandjat keskmise sagedusega 2,4; 4,8 ja 8,4 MHz. Sõltuvalt edastuskaugusest edastab iga kandja andmeid kiirusega 0,75–1,5 Mbps. Kui transiiveri vahepunkti (näiteks trafo alajaam) ja hoone vahel on väike vahemaa, kasutatakse kõiki kolme kandjat. See saavutab edastuskiiruse kuni 4,5 Mbps. Minimaalse bitikiirusega, ilma repiiteriteta, saab läbida 200-300 m kaugusele.Kõige suurema bitikiiruse korral on vahemaa ligikaudu poole väiksem.

Repiiteri kontseptsioon võimaldab PLC-l kahekordistada välis- ja sisemised rakendused. Repiiter võtab andmeliikluse vastu põhiseadmelt ja edastab selle lõppseadmetele, kuhu see otse ei pääse.

Igal nädalal toodab Ascom umbes 6000 PLC-adapterit ja 2000 võrguseadet.

Näitena Ascom Powerline'i projektidest pakub Saksamaa üks juhtivaid elektritarnijaid RWE juurdepääsu RWE PowerNeti võrgu kaudu madalama hinnaga kui televisiooni- ja kaabellevifirmad. Hetkel on Ascom Powerline Communications AG seadmete baasil Ida-Euroopas juba ellu viidud mitmeid projekte ning ettevalmistamisel on pilootprojektid PLC juurutamiseks Ukrainas ja Venemaal.

PLC tehnoloogiad koduvõrkudele

Võimalus edastada teavet elektrivõrgu kaudu võimaldab teil lahendada mitte ainult viimase miili, vaid ka "viimase tolli" probleemi. Fakt on see, et koduarvutite ja muu koduelektroonika ühendamiseks kasutatavate juhtmete arv on juba meeletult suurenenud: 150-meetrises korteris on paigaldatud kuni 3 km erinevaid kaableid. Ja elektrivõrk on lihtsalt ideaalne meedium juhtsignaalide edastamiseks 110/220 V võrgus töötavate kodumasinate vahel.Koduvõrkude PLC-tehnoloogiad võimaldavad tõhusalt rakendada targa kodu kontseptsiooni, pakkudes kaugjuhtimisteenuseid monitooring, koduvalve, koduhaldusrežiimid, ressursid jne.

Eelkõige pakub tuntud ettevõte LG oma olmeelektroonika ühendamist elektrivõrgu kaudu (joonis 5):

Interneti-külmik täidab võrku ühendatud digitaalse elektroonika juhtimise ja jälgimise funktsioone ning tagab juurdepääsu Internetile;

Interneti pesumasinat juhib võrk, võimaldab pesuprogramme Internetist alla laadida;

Interneti-mikrolaineahi võimaldab teil Internetist retsepti alla laadida, Interneti kaugseiret teostada;

Interneti-kliimaseadet juhitakse Interneti kaudu.

Eeldatakse, et PLC-tehnoloogia suudab anda uue tõuke andmeedastuse arengule üle elektriliinide ning võimaldab minimaalse kuluga pääseda otse globaalsesse võrku peaaegu kõikjalt maailmast. Seni pole tehnoloogia laialt levinud, kuid lähitulevikus võib eeldada, et see tõrjub tõsiselt välja alternatiivsed tehnoloogiad ja toob kaasa olulisi muudatusi pakkujateenuste turul: võrgule juurdepääsu hindade alanemine, sealhulgas sissehelistamistelefoniliini ja sihtliinide ühendus .

Kui PLC-tehnoloogia levib laialdaselt, võib see oluliselt muuta jõudude vahekorda Interneti-juurdepääsuteenuste pakkumise turul ning aitab kaasa uute elektrivõrkude projekteerimise põhimõtete väljatöötamisele – võttes arvesse nii energia- kui sidenõudeid.

Nutikad elektrivõrgud on homsed nutikad elektrivõrgud, millest on saanud tööstuses nutika elektrivõrgu tehnoloogia selgroog. Kontseptsioon põhineb toitesüsteemide intelligentsel juhtimisel ja ettevõtte seadmete vahelisel andmevahetusel, mis eeldab uute energiavõrkude haldamise põhimõtete väljatöötamist. HARTINGi idee: igast seadmest saab võrguabonent, olenemata sellest, kas see on ühendatud andmekaabliga või ainult toitekaabliga.

CJSC HARTING, Moskva

Ettevõtte juhtimise osana töötatakse välja ühtne äri- ja tööstushoonete arendamise kontseptsioon, mis võimaldab saavutada pidevat tootmis- ja tegevuskulude vähenemist ning tagada seadmete hooldusvalmidus. Peamine eesmärk on saavutada "roheline" tootmine, aga ka kogu ettevõtte tootlikkuse ja seeläbi kasumlikkuse tõstmine läbi energiakulude vähendamise, energia jaotamise efektiivsuse tõstmise, tippkoormuse optimeerimise või energiatarbimise optimeerimise tarkvara abil, samuti nagu kasutades kaasaegset energiajaotuse kontseptsiooni ettevõtte energiaressursside haldussüsteemi osana vastavalt standardile DIN EN 16001. Selle eesmärgi saavutamiseks on vaja ühtset ja universaalset sidesüsteemi, mis ühendab toite- ja andmevõrgud. Suurtele elektritarbijatele luuakse energiaseiresüsteem, mis ühendab endas elektrivarustuse protsesside juhtimise, energiatarbimise juhtimise ja kasutajatele täieliku teabe edastamise funktsioonid. Kvaliteetne suhtlus on efektiivsuse alus. Tööstusseadmete vahelist andmevahetust peetakse endiselt vaid abifunktsiooniks. Kui aga tööstusseadmed töötavad isoleeritult, väljaspool sidesüsteemi, on tööstusprotsesside edasine areng ja efektiivsuse tõstmine võimatu. Diagnostika puudumine mõjutab negatiivselt seadmete valmisolekut hoolduseks ning energiatõhususe parandamine seadmete töö ajal on võimatu ilma tõhusa elektritarbijate tuvastamise süsteemita. Mõlemad ülesanded lahendatakse ainult andmeedastusvõrgu kasutamisel, mis võimaldab iga töötavat seadet "näha" ja seda juhtida.

Toiteallikas tööstuses ja sidesignaalide tüübid

Tööstusseadmete töö on seotud kolme elutähtsa "arteriga" – need on elektriliinid, andmeliinid ja juhtsignaaliliinid. Suure võimsusega seadmed on püsivalt ühendatud 400 V elektriliiniga, kuid alla 50% neist on võimelised infot edastama ja vastu võtma. Selliste seadmete tõhusaks haldamiseks tuleb igaüks neist integreerida elektrivõrku lõppseadmena.

Sellest tulenevad nõuded toitevõrkudele. Kui seade on ühendatud toiteallikaga, peaks seade ise ja selle voolutarbimise väärtuse kohe ära tundma, samuti peaks olema võimalik valitud algoritmi järgi koormust lahti ühendada. Nende funktsioonide rakendamiseks on vaja piisavalt kitsa ribalaiusega kanalit.

Automatiseerimine seevastu nõuab sideliine, mis suudavad andmeid reaalajas suurel kiirusel edastada. Näiteks automaatsed diagnostilised optilised liinid töötavad üsna laias sagedusvahemikus.

Andmeedastusliinide korraldamine toitevõrgus

Paigalduskulude vähendamiseks ja põhiliste toitehaldusfunktsioonide rakendamiseks on HARTING valinud andmeedastuse toitekaablite kaudu. Kuigi võrgud on omavahel ühendatud, peavad need töötama nii, nagu toimiksid eraldi kaablite abil korraldatud võrgud. Seetõttu valiti elektrivõrgu aluseks Etherneti standard, mis võimaldab vastavalt kasutaja nõudmistele võrku lisada uusi funktsioone. Kui intelligentne juhtimine integreeritakse traditsioonilisse elektrivõrku, muutub see smartPowerNeti võrguks. Sel juhul tulevad mängu võrguga ühendatud seadmed, kuna need määravad tööstuse nõutava võrgutopoloogia. Seetõttu moodustavad smartPowerNet võrgu elemendid võrgustruktuuri aluse: HARTING on vastavalt õppinud ja on esimene ettevõte, kes arendab andmesidega elektrivõrkudele seadmeid.

Standardse Etherneti kasutamine

Etherneti võrku hallatakse hallatavate võrgukomponentide kaudu.

On üsna loogiline, et smartPowerNeti võrguseadmed võivad hallatavate kommutaatorite funktsioonid üle võtta. Võrguhalduse üks põhifunktsioone on topoloogia ja võrku ühendatud lõppseadmete visualiseerimine. Kui andmesidevõrgu jaoks on valitud Etherneti standard, järgib andmevõrgu topoloogia elektrivõrgu topoloogiat, kuna andmete ja toite edastamiseks kasutatakse sama kaablit. Seetõttu saab sellise keeruka võrgu haldamiseks kasutada standardseid Etherneti funktsioone, mille valik on üsna lai. Sellest kontseptsioonist lähtuvalt on võimalik luua universaalne lahendus. Süsteem on avatud ja skaleeritav, kuna täiendavate sideliinide ühendamine laiendab süsteemi sagedusvahemikku ilma ühilduvusele mingeid piiranguid seadmata.

End-to-End võrguhaldusfunktsioonid

IN praegu Nõutud on lahendusi, mis toetavad topoloogiaid, mis kasutavad erinevaid andme- ja elektriliinide kombinatsioone ning võimaldavad ilma täiendavaid andmekaableid vedamata edastada näiteks energiatarbimise andmeid juhtimisruumi, samuti pidevalt jälgida andmeside ja elektriliinide olekut. süsteem ilma installi ja konfiguratsioonita lisaseadmed. Sellises võrgus on väga oluline võrgu topoloogia automaatne tuvastamine esmakordsel sisselülitamisel ja võrgu töö ajal, samuti andmete kuvamine elektrijaotussüsteemi kohta. Elektrienergiat jaotavad ja tarbivad seadmed tuvastatakse võrgu sisselülitamisel ja kuvatakse tööstusliku personaalarvuti või peamise juhtimistööjaama ekraanil koos praeguse energiatarbimisega. Koormusjuhtimissüsteemi integreerimine võimaldab vältida ülekoormusi, süsteem käivitub, kui koormuse jaoks etteantud tippväärtused ületatakse. Seetõttu on soovitatav eelnevalt kindlaks määrata tarbijad, keda saab võrgu üldise ülekoormuse korral ohutult välja lülitada.

Süsteemi tervise jälgimine

Elektrijaotussüsteemi koormuse seisundi, samuti masina või muu seadmega ühendatud koormuse jälgimise funktsioon põhineb asjakohaste andmete regulaarsel lugemisel ja hilisemal analüüsil. Selle eesmärk on tagada süsteemi ohutus ja tõhusus. Lisaks teede väljundite signaali mõõtmisele jälgitakse pidevalt kogu jaotusvõrgu ja iga üksiku smartPowerNeti elemendi seisukorda.

Kõik võrguparameetrite ja jõudlusmõõdikute muudatused logitakse ja analüüsitakse. Nii saab näiteks rikkeid nagu pingelangus, kaablikatkestused või valed ühendused tuvastada koheselt enne, kui kogu süsteem üles ütleb.

Riis."Smart Grid" tehnoloogia rakendamine tööstuses suurendab oluliselt tõhusust

energiakasutus

Energiakulude vähendamiseks vajate andmeid kõigi tarbijate kohta. Selleks on igas smartPowerNeti võrgu elemendis, igas lülitusseadmes või juhtkilbis sisseehitatud mõõtmise integraallülitus, mis loeb ja kirjutab energiakulu arvutamiseks kasutatavaid andmeid. Lihtsaim viis energiatarbimist vähendada on tarbijad välja lülitada. Hallatavate jaotusseadmete standardsed sisendid/väljundid võimaldavad seadme väljalülitamist lisaseadmed kasutades PLC-d ilma täiendavaid võrguprotokolle kasutamata.

Andmete kuvamine

Kõik mõõtmistulemused töödeldakse tööstuslikus arvutis. SmartPowerNeti võrguandmeid loetakse standardsete sideliideste kaudu, seejärel töödeldakse ja arhiveeritakse.

Mõõtmistulemuste olulised kõrvalekalded normaalväärtustest registreeritakse, analüüsitakse, registreeritakse ja kuvatakse tööstuslikus arvutis või juhtimisruumis vastavalt tähtsuse astmele. Näiteks arvutatakse kogu süsteemi või iga väljundahela tarbitav energia. Tarbitud elektrienergia väärtus kuvatakse nimiväärtuse suhtes ja antakse ülekoormuse hoiatus. Samuti on võimalik graafiliselt analüüsida elektritarbimist ja koostada energiatarbimise graafikuid piisavalt pikaks perioodiks.

Elektrivõrgu sidetehnoloogiad (Power Liinikommunikatsioon, PLC) arenevad aktiivselt ja muutuvad üha populaarsemaks kogu maailmas. Ja Venemaa pole erand. Neid kasutatakse tehnoloogiliste protsesside automatiseerimisel, videovalvesüsteemide korraldamisel ja isegi "targa" kodu juhtimiseks.

Elektrivõrku kasutava andmeedastuse alased uuringud on kestnud juba pikka aega. Varem takistas PLC-de kasutamist madal andmeedastuskiirus ja ebapiisav häirekindlus. Mikroelektroonika arendamine ning kaasaegsete ja mis kõige tähtsam tõhusamate protsessorite (kiibikomplektide) loomine võimaldas kasutada signaalitöötluseks keerukaid modulatsioonimeetodeid, mis võimaldas PLC juurutamisel oluliselt edasi liikuda. Kuid vaid vähesed eksperdid on endiselt teadlikud kommunikatsioonitehnoloogia tegelikest võimalustest üle elektrivõrgu.

PLC-tehnoloogia kasutab kiireks andmeedastuseks elektrivõrke ja põhineb samadel põhimõtetel nagu ADSL, mida kasutatakse andmete edastamiseks telefonivõrk. Tööpõhimõte on järgmine: kõrge sagedusega signaal (1 kuni 30 MHz) asetatakse tavapärase elektrisignaali (50 Hz) peale, kasutades erinevaid modulatsioone, ja signaal ise edastatakse elektrijuhtmete kaudu. Seadmed suudavad sellist signaali vastu võtta ja töödelda märkimisväärsel kaugusel - kuni 200 m Andmeedastust saab teostada nii lairiba (BPL) kui ka kitsariba (NPL) elektriliinide kaudu. Ainult esimesel juhul toimub andmeedastus kiirusega kuni 1000 Mbps ja teisel juhul on see palju aeglasem - ainult kuni 1 Mbps.

Piirkiirusel?

Tänapäeval on kasutajatele kättesaadavad kolmanda põlvkonna PLC-tehnoloogiad. Kui 2005. aastal tõusis HomePlug AV standardi tulekuga andmeedastuskiirus 14-lt 200 Mbps-le (sellest piisab nn "Triple Play" teenuste pakkumiseks, kui kasutajatele pakutakse samaaegselt kiiret Interneti-juurdepääsu). , kaabeltelevisiooni ja telefoniside), siis uusima põlvkonna PLC-d kasutavad andmeedastuseks juba kahte füüsilist kihti – Dual Physical Layer. Koos FFT OFDM-iga kasutatakse Wavelet OFDM modulatsiooni, see tähendab ortogonaalset sagedusega eraldatud multipleksimist, kuid lainete abil. See võimaldab teil andmeedastuskiirust mitu korda suurendada - kuni 1000 Mbps.

Siiski on oluline mõista, et me räägime füüsilisest kiirusest. Tegelik andmeedastuskiirus sõltub paljudest teguritest ja võib olla mitu korda väiksem. Maja elektrijuhtmestiku kvaliteet, liini keerdumine, selle heterogeensus (näiteks alumiiniumjuhtmestikus on signaali sumbumine tugevam kui vasel, mis vähendab side ulatust umbes poole võrra) - see kõik mõjub hävitavalt andmeedastuse füüsilise kiiruse ja kvaliteedi kohta. Samuti PLC - kõik adapterid peavad olema elektrivõrgus samas faasis, adapterite (trafod, UPS) vahel ei tohiks olla galvaanilist isolatsiooni, piloodid, filtrid ja RCD-d vähendavad andmeedastuskiirust. Erandiks on QPLA-200 v.2 ja QPLA-200 v.2P, kuna Nende adapterite eripäraks on ainulaadne Clear Path tehnoloogia. Clear Path tehnoloogiat kasutades on võimalik võrku luua ka siis, kui PLC-seadmed on ühendatud erinevate faasidega, s.t. see tehnoloogia valib teabe edastamiseks dünaamiliselt vähem müra tekitavaid kanaleid, suurendades seeläbi andmeedastuskiirust. Ühes PLC võrgus saab olla kuni 8 seadet.

Kui rääkida PLC-tehnoloogiast, siis kiiruseks on tavaks võtta pooldupleks- või ühesuunalist kiirust. See tähendab, et kui näidatud kiirus on 200 Mbps, on tegelik kiirus 70–80 Mbps. IN päris elu füüsilise kiiruse saab suure kindlusega jagada pooleks ja proportsionaalselt 10% võrra vähendada iga võimsa koduseadme – triikraud, veekeetja, konditsioneer, külmkapp jne – ühendamisel.

Tavalistes majapidamistingimustes saab PLC abil signaali edastada juhtmete kaudu umbes 200 m kauguselt. Näiteks maja, mille pindala on ​200 ruutmeetrit. m saab probleemideta katta. Side kvaliteet sõltub sel juhul elektrivõrgu kvaliteedist. Tavaline liigpingekaitse, mis on sageli sisse ehitatud pikendusjuhtmesse, katkematusse toiteallikasse või trafosse, võib saada signaali läbipääsu takistuseks. Samuti tuleks meeles pidada, et võrgu jaotus juhtmestiku kaudu piirdub kaitsmetega elektrikilbiga. Nii et näiteks korterikaaslasega võrgu loomine ei toimi. Wi-Fi on selleks parem.

PLC plussid ja miinused

PLC-tehnoloogiad väärivad kindlasti tähelepanu, kuid plusside kõrval on neil ka ilmseid puudusi. Aga kõigepealt asjad kõigepealt. PLC aitab luua kvaliteetset Triple Play teenuste osutamist, ei nõua andmeedastuseks juhtmete paigaldamist ja seega ka lisakulusid. PLC kasuks on ka kiire paigaldus ja võimalus ühenduda olemasolevate võrkudega. Lisaks saab PLC-võrku lihtsalt lahti võtta ja seadistada näiteks kontori kolimisel teise majja. Selline võrk on kergesti skaleeritav - saate korraldada peaaegu kõiki selle topoloogiaid minimaalsete kuludega (olenevalt täiendavate PLC-adapterite arvust). Rasketes tingimustes (raudbetoonkonstruktsioonid, kõrge tase elektromagnetilised häired) erinevalt juhtmevabast Wi-Fi tehnoloogiad, WiMAX ja LTE PLC võrk töötavad katkestusteta. Samas on tänu kõige kaasaegsemate krüpteerimisalgoritmide kasutamisele tagatud ka turvaline andmeedastus üle võrgu.

PLC-l on vähem puudusi, kuid neid tasub teada. Esiteks jagatakse elektrijuhtmestiku kaudu võrgu ribalaius kõigi selles osalejate vahel. Näiteks kui kaks paari adaptereid vahetavad aktiivselt teavet ühes PLC-võrgus, on iga paari vahetuskurss ligikaudu 50% kogu ribalaiusest. Teiseks mõjutab PLC stabiilsust ja kiirust elektrijuhtmete kvaliteet (näiteks vask- ja alumiiniumjuhtmed). Ja kolmandaks, PLC ei tööta läbi võrgufiltrid ja katkematu toiteallikad, mis pole varustatud spetsiaalsete PLC Ready pistikupesadega.

PLC rakendamine praktikas

Tänapäeval leiab PLC laialdast praktilist rakendust. Tänu sellele, et tehnoloogia kasutab olemasolevat elektrivõrku, saab seda kasutada protsesside automatiseerimises automaatikasõlmede ühendamiseks elektrijuhtmete kaudu (näiteks linna elektriarvestid).

Tihti kasutatakse PLC-sid videovalvesüsteemide või kohtvõrgu loomiseks väikestes kontorites (SOHO), kus võrgu põhinõuded on juurutamise lihtsus, seadmete mobiilsus ja lihtne skaleeritavus. Samal ajal saab PLC-adapterite abil ehitada nii kogu kontorivõrku kui ka selle üksikuid segmente. Sageli on vaja kaasata juba olemasolevasse kontorivõrku kaugarvuti või mõnes teises ruumis või isegi maja teises otsas asuv võrguprinter - PLC-adapterite abil saab selle probleemi mõne minutiga lahendada.

Lisaks avab PLC-tehnoloogia uusi võimalusi "targa" kodu idee elluviimiseks, kus kogu olmeelektroonika tuleks siduda ühtseks. infovõrk võimalusega tsentraliseeritud juhtimine.

Kummalisel kombel on endiselt neid, kes pole ükskõiksed idee suhtes edastada andmeid elektrijuhtmete kaudu. Jah, maailmas on palju inimesi, kes on selle nähtusega silmast silma kokku puutunud, keegi võib-olla alles tutvub tehnoloogiatega, mis selliseid võimalusi avavad, kellegi jaoks on see juba edukas või ebaõnnestunud kogemus, ja kellegi jaoks oli see eile päev.

Nii et PLC. Kahjuks pole võrgus nii palju teavet kui sama Etherneti või Wi-Fi kohta. Selle artikliga püüan vastata kõige populaarsematele küsimustele, mis mind kunagi huvitasid. PLC (Power Line Communication) on sidevõrk, mille transport on tavaline korteri, kontori või ettevõtte elektrijuhtmestik. Seda tüüpi võrke saab kasutada andmete ja kõne edastamiseks. Elektrikaabel sõna otseses mõttes ümbritseb kaasaegne inimene. Seda leidub kodudes, kontorites ja ettevõtetes, avalikes kohtades. Ja see pole üllatav, sest juhtmed on ainus vahend tarbijale elektrivoolu edastamiseks. Sageli ei sobi elektrifitseeritud objektide jaoks mitte üks, vaid mitu toitekaablit. Selle põhjuseks on mitme elektrifaasi või täiendavate elektriliinide kasutamine.

On ütlematagi selge, et elektrikaabli kasutamisele sidevahendina on mõeldud juba pikka aega. Selle idee puhul taandaks võrguga ühendamine adapteri pistiku ühendamiseks pistikupessa. Selle tulemusena töötati välja uus spetsifikatsioon, mis põhines varem läbi viidud PLC ja DPL (Digital PowerLine) arendustel. See loodi selliste ettevõtete rühma nagu Siemens, Nortel, Motorola jne jõupingutustega, mis moodustasid HomePlug Powerline Alliance'i. HomePlug 1.0 standardite ja seejärel HomePlug AV PLC tulekuga said BPL-režiimis (Broadband over Power Lines – lairiba ülekanne elektriliinide kaudu) olevad seadmed andmeid vahetada kiirusega kuni 200 Mb / s.

Kus saate kasutada elektriliini sidetehnoloogiat? Õige kasutamise korral kasutatakse seda tehnoloogiat peaaegu kõikjal, kuid peamiselt kohaliku võrgu korraldamiseks kodus ja kontoris, samuti juurdepääsutehnoloogia teenusepakkuja tasemel. Selle tehnoloogia eelised hõlmavad võrgu lihtsat skaleeritavust, süsteemi juurutamise võimalust " tark maja"(nagu Z-Wave tehnoloogia :)), lisaaukude puudumine seinas ja kaablis korteris/majas.

Ajalugu

Elektrivõrkude arengu koidikul kerkis üles küsimus energiasõlmede vahelise dispetšerteabe vahetamise korraldamisest. Kõige ratsionaalsem oli olemasolevate elektriliinide kasutamine, mitte eraldi telegraafiliinide ehitamine. Juba 20. sajandi alguses kasutati USA-s telegraafiinfo vahetamiseks alalisvooluliine. Raadioside arenedes sai võimalikuks võrkude kasutamine samadel eesmärkidel. vahelduvvoolu.

Praegu on dispetšerteabe vahetamine üle elektriliinide laialdaselt kasutusel ühe peamise suhtlusviisina. Transiiver on ühendatud elektriliiniga läbi ühendusfiltri, mis on moodustatud väikese võimsusega kondensaatorist (2200 - 6800 pikofaradi) ja kõrgsagedustrafost (autotransformaator). Selline süsteem võimaldab edastada nii kõneinfot kui ka telemeetria- ja kaugjuhtimisandmeid. PLC-tehnoloogia idee on kasutada kiireks teabevahetuseks elektriliine.

Nagu arenduse ja hilisema töö käigus selgus, oli tehnoloogia kitsaskohaks halb mürakindlus ja madal andmeedastuskiirus. 2000. aasta märtsis loodi mitme suurema telekommunikatsiooniettevõtte ühinemise tulemusena HomePlug Powerline Alliance, mis organiseeriti ühiseks uurimiseks, arendamiseks ja testimiseks, lisaks otsustati võtta vastu ühtne standard andmeedastuseks üle elektrisüsteemide. Muide, hetkel hõlmab HomePlug Powerline Alliance enam kui sada organisatsiooni.

PowerLine'i prototüüp on Intelloni PowerPacket-tehnoloogia, mis pani aluse ühtsele HomePlug1.0 standardile (homePlugi alliansi poolt 26. juunil 2001 vastu võetud), mis määras andmeedastuskiiruseks kuni 14 Mb/s. Siiski edasi Sel hetkel HomePlug AV standard tõstis andmeedastuskiiruse 200 Mbps-ni. Ja uus G.hn standard laiendab järgmisel aastal ribalaiust 1 Gbps-ni.

Väärib märkimist, et HomePlug ei ole ainus olemasolevate spetsifikatsioonide pakett. Välja arvatud HomePlug on ka teisi – see on lairibatehnoloogia, mida toetab rahvusvaheline ühendus UPA(Universal Powerline Association), aga ka samanimelist tehnoloogiat, mille töötasid välja mitmed mõjukad Jaapani ettevõtted, kes on ühinenud liiduks. HD-PLC(High-Definition Powerline Communications). Euroopas aitas liit kaasa PLC-tehnoloogia arendamisele OOPER(OpenPLC European Research Alliance). Ma räägin neist lühidalt.

OOPER

OPERA asutasid Euroopa tootmisettevõtted ja ülikoolid 2004. aastal. Alliansis on üle 40 liikme. Eesmärgiks oli teadus- ja arendustegevus integreeritud PLC võrkude valdkonnas lairibajuurdepääsu korraldamiseks.

2006. aastal valmis liidu esimene projekt. Valmimise tulemusel anti välja standardi esimene versioon, mida paljud PLC-seadmete tootjad kiirustasid kasutama. Projekti teine ​​etapp algas 2007. aasta jaanuaris ja lõppes 2008. aasta detsembris. Projekti eesmärk oli välja töötada spetsifikatsioonid, mis võimaldavad lairibasüsteemidel töötada, kasutades füüsilise kandjana olemasolevat elektrijuhtmestikku. Sellest ka teine ​​nimi – BPL (Broadband over Power Line).

BPL-tehnoloogia pakub kiiret andmeedastust (video voogesitus, IP-telefon jne), aga ka koduste kohtvõrkude korraldamist. Projekti teises etapis osalesid Euroopa juhtivad ülikoolid Swiss Federal Institute of Technology (Šveits), Dresdeni Ülikool ja Karlsruhe Ülikool (Saksamaa) jt, suured tehnoloogiaettevõtted-arendajad DS2 (Hispaania) ja CTI ( Šveits), aga ka Euroopa PLC operaatorid EDEV-CPL (Prantsusmaa), ONI (Portugal), PPC (Saksamaa), kommunaalteenused ja originaalseadmete tootjad – kokku 26 osalejat. Alliansi pakutud spetsifikatsioonid põhinevad tehnoloogial, mille on välja töötanud Hispaania ettevõte DS2, mis võttis esimesena kasutusele kaubanduslikud PLC-modemikiibid, mis tagavad sidekanali läbilaskevõime füüsilisel tasemel kuni 200 Mbps. See näeb ette andmeedastuse sagedusalas 10, 20 või 30 MHz. Modulatsioonimeetodiks on OFDM, alamkandjate arv on 1536. Alamkandjate moduleerimiseks kasutatakse ADPSK (Amplitude Differential Phase Shift Keying) modulatsiooni, mis tagab edastuse kuni 10 bitti alamkandja kohta. Teoreetiliselt saavutatav andmeedastuskiirus on 205 Mbps.

UPA

UPA asutati aastal 2004. Sinna kuuluvad juhtivad elektroonikaseadmete tootjad ja uurimiskeskused: Analog Devices, Ambient, Buffalo, Comtrend, Corinex, D-Link, NETGEAR, Korea Electrotechnology Research Institute, Toshiba jt. Ühingu eesmärk oli töötada välja standardid ja eeskirjad, mis määratlevad andmeedastusprotsessi erinevad aspektid, et kiirendada PLC turu arengut ja andmeedastussüsteemide edendamist üle elektrivõrkude valitsuse ja ettevõtete tasandil. UPA sertifitseerimise üheks aspektiks on sama füüsilist edastuskandjat kasutavate erinevate standarditega seadmete kooseksisteerimine, s.t näiteks sama elektrivõrgu samaaegne kasutamine andmevoogude edastamiseks vastavalt HomePlugi ja OPERA standarditele. UPA assotsiatsioon toetab OPERA Alliance'i pakutud peamisi spetsifikatsioone.

HD-PLC

HD-PLC asutas Jaapani korporatsioon Panasonic Corporation, kuhu kuulusid sellised ettevõtted nagu AOpen, Advanced Communications Networks, Icron Technologies Corporation, IO DATA DEVICE, Analog Devices, APTEL, Audiovox Accessories Corporation, Buffalo, OKI, Kawasaki Microelectronics, OMURON NOHGATA, Murata ja teised. Panasonicu HD-PLC lairibatehnoloogia on loodud andmete kiireks edastamiseks ja vastuvõtmiseks üle elektrivõrgu ning seda toetab CEPCA (Consumer Electronics Powerline Communication Alliance).

Selle liidu moodustasid 2005. aastal mõjukad Jaapani korporatsioonid Panasonic, Sony, Toshiba, Mitsubishi, Sanyo ja Yamaha. Üks CEPCA tegevustest on ühendada jõupingutused erinevate standarditega ühilduva tehnoloogia arendamiseks, mis potentsiaalselt võimaldab ühendada multimeedia andmeedastusvõrke korteri või maja sees. HD-PLC tehnoloogia konkurendid on tehnoloogiad, mida reklaamivad HomePlug ja UPA ühendused. HD-PLC tehnoloogia eripäraks on pakutud meetod OFDM-signaali sünteesimiseks. Erinevalt näiteks HomePlug AV-tehnoloogias kasutusele võetud OFDM-signaali moodustamise meetodist, kasutades kiiret pöördvõrdelist Fourier' teisendust (FFT), tegid autorid ettepaneku kasutada HD-PLC tehnoloogias Waveleti teisendusi. Wavelet OFDM on elektrivõrku kasutav lairiba andmeedastustehnoloogia, mida iseloomustab kõrge spektraalne efektiivsus. See tehnoloogia kasutab OFDM-signaali sünteesimiseks Waveleti teisendusi. Teoreetiliselt saavutatav andmeedastuskiirus on 210 Mbps.

liikmed

Tuleb mõista, et kõik ülaltoodud liidud ja ühendused on omamoodi "huviklubid", mille tuumiku moodustavad mitmed suuremad tootjad integraallülitused ärilistel eesmärkidel. Perifeerias on modemite ja muude seadmete tootjad. Seega moodustati "mittetulunduslikud" organisatsioonid, et arendada ja edendada "tootjast sõltumatut" standardit.

Homeplug Powerline Alliance'i tuumaks on Cisco, Intel, LG, Motorola, Texas Instruments. Nad on Intelloni liitlased, mis peegeldab selle tehnoloogia Ameerika arengusuunda. Euroopa suuna määrab OPERA projekti raames Euroopa Liidu poolt toetatud ettevõte DS2. UPA ühendusse, kuhu kuuluvad Buffalo, Corinex, D-Link, Intersil, Netgear, Toshiba ja teised ettevõtted, on ühinenud üle kahekümne DS2 partnerettevõtte. Panasonic Corporation järgib oma arenduses tööstusliidu CEPCA spetsifikatsioone. Samast standardist juhinduvad sellised ettevõtted nagu Hitachi, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sanyo, Sony jt. Elektri- ja elektroonikainseneride instituut (IEEE) ning Rahvusvaheline Telekommunikatsiooni- ja Standardiliit (ITU) kuuluvad kahtlemata nende hulka. mõjukad rahvusvahelised standardimisorganisatsioonid. ). Nende organisatsioonide hulka kuuluvad juhtivate ettevõtete esindajad paljudest maailma riikidest.

2008. aasta detsembris võttis ITU-T standardiinstituut vastu rahvusvahelise standardi kiireks andmeedastuseks elektriliinide, telefoni- ja koaksiaalkaablite kaudu. uus standard ITU-T (G.9960), mida nimetatakse ka G.hn-iks, on andmelingi ja füüsilise kihi spetsifikatsioonide pakett, mis ühendab juhtmega koduvõrkude ehitamise põhimõtte. 2008. aasta lõpus ilmus esmakordselt rahvusvaheline standard, mis võimaldab täielikult ära kasutada juhtmega võrkude potentsiaali, mis kasutavad füüsilise andmeedastuskandjana elektriliine, koaksiaal- või telefonikaableid. Kõigi G.hn-põhiste võrkude koostalitlusvõimet jälgib mittetulundusühing Home Grid Forum, mille asutaja on DS2.

2008. aasta lõpus teatas DS2 oma kavatsusest töötada välja G.hn, UPA ja OPERA spetsifikatsioonidega ühilduv PLC-modemi kiip. 2005. aasta juulis teatas IEEE loomisest töögrupp, mis valmistab ette Broadband PowerLine standardi. Uuringu objektiks olid konkureerivad ja mitteühilduvad spetsifikatsioonid elektrivõrkude kasutamiseks kiireks andmeedastuseks. Spetsifikatsioonid esitasid HomePlug Powerline Alliance, Panasonic Corporation ja DS2.

Selle tulemusena kiideti heaks standardi esimene kavand: IEEE P1901 Draft Standard for Broadband over Power Line Networks: Medium Access Control and Physical Layer Specifications. Standardi eelnõu näeb ette võimaluse kasutada füüsilisel kihil kahte mitteühilduvat modulatsioonimeetodit (FFT OFDM ja Wavelet OFDM). Lisaks lubati kasutada kahte kokkusobimatut otsese veaparanduse meetodit.

Üks neist põhineb konvolutsioonilistel turbokoodidel, teine ​​kasutab LDPC koode - madala paarsuskontrolli tihedusega koode. Praegu kasutatakse turbokoode satelliit- ja mobiilsidesüsteemides, traadita lairibajuurdepääsus ja digitaaltelevisioon. Standardi eelnõus puuduvad viited DS2 pakutud tehnoloogia kasutamisele ning kaks aluseks võetud PHY versiooni erinevad üksteisest oluliselt. Selle tulemusena varustus erinevad tüübid modulatsioon ei saa samas võrgus suhelda, kuigi see vastab IEEE P1901 standardile. Kirjutamisel kasutati selle saidi materjale.

Teoorias

PowerLine'i tehnoloogia aluseks on signaali sagedusjaotuse kasutamine, mille käigus kiire andmevoog sõelutakse mitmeks suhteliselt väikese kiirusega vooks, millest igaüks edastatakse eraldi alamkandja sagedusel ja seejärel kombineeritakse need üks signaal.

Sagedusmultipleksimise (FDM – Frequency-Division Multiplexing) korral kasutatakse saadaolevat spektrit ebaefektiivselt. Selle põhjuseks on kaitseintervallide (kaitseriba) olemasolu alamkandjate vahel. Valveintervallide olemasolu on vajalik signaalide vastastikuse mõju vältimiseks.

Seetõttu kasutatakse ortogonaalset sagedusjaotusega multipleksimist (OFDM). Idee on paigutada alamkandjate keskpunktid nii, et iga järgneva signaali tipp langeb kokku eelmise nullväärtusega. Nagu näha, kasutatakse OFDM-i kasutamisel saadaolevat ribalaiust tõhusamalt.

Enne üheks signaaliks ühendamist läbivad üksikud alamkandjad faasimodulatsiooni – igaühel neist on oma bittide jada.

Seejärel tuleb PowerPacketi mootori kord, milles alamkandjad on kokku pandud ühtseks infopaketiks (OFDM-sümbol). PowerLine'i tehnoloogia kasutab 1536 alamkandja sagedust ja 84 parimat sagedust vahemikus 2-32 MHz. Iga andmeedastustehnoloogia peab kohanema füüsilise keskkonnaga, mis tähendab, et see vajab vahendeid vigade ja konfliktide tuvastamiseks ja kõrvaldamiseks. PLC pole erand. Majapidamisvõrgu kaudu signaalide edastamisel võib teatud sagedustel esineda suuri sumbumisi, mis toob kaasa andmete kadumise. Powerline tehnoloogia pakub eriline meetod Selle probleemi lahendus on andmeedastussignaalide dünaamiline välja- ja sisselülitamine. Meetodi olemus seisneb kanali pidevas jälgimises, et tuvastada spektri osa, mille maksimaalne sumbumise lävi on ületatud. Kui selline sektsioon tuvastatakse, peatatakse andmeedastus probleemses sagedusvahemikus kuni vastuvõetava sumbumise väärtuse taastamiseni.

PowerLine tehnoloogia tugevus, mis seisneb laia sagedusspektri kasutamises, on ka selle nõrk koht. Erinevates riikides on keelatud sageduste spekter kasutamiseks rangelt reguleeritud. Töötamisel on PLC-seade võimeline raadiovastuvõttu kasutatavas spektris "vaigistama". Raadioamatöörid on sellest probleemist hästi teadlikud. Seetõttu annab OFDM-i ja laia ribalaiuse kasutamine PowerLine'i tehnoloogiale paindlikkuse, mida saab kasutada erinevates keskkondades. Tehniliselt on see ellu viidud nii-öelda signaalirežiimi ja võimsusmaski seadistamisega seadmetes (mis annavad vastava võimaluse). Signaalirežiim on tarkvaraline meetod töösagedusvahemiku määramiseks. Power Mask on tarkvara meetod kasutatavate sageduste spektri piiramiseks. Tänu sellele saavad PowerLine'i seadmed hõlpsasti koos eksisteerida samas füüsilises keskkonnas ega sega raadioamatöörite kasutatavaid sagedusalasid.

Teiseks oluliseks probleemiks, praegu PLC-seadmete endi jaoks, on impulssmüra, mille allikateks võivad olla erinevad laadijad, halogeenlambid, erinevate elektriseadmete sisse- ja väljalülitamine.

Olukorra keerukus seisneb selles, et ülaltoodud meetodit kasutades ei ole PLC-seadmel aega kiiresti muutuvate tingimustega kohaneda, sest nende kestus võib olla võrdne ühe mikrosekundiga või alla selle. Selle probleemi lahendamiseks kasutatakse bitivoogude kaskaadkodeerimist enne nende moduleerimist ja seejärel võrku edastamist. Veaparandusliku kodeerimise olemus seisneb selles, et algsesse infovoogu lisatakse üleliigsed bitid, mida vastuvõtuotsas dekooder kasutab vigade tuvastamiseks ja parandamiseks. Ploki Reed-Solomoni koodi ja Viterbi algoritmi abil dekodeeritud lihtsa konvolutseerimiskoodi kaskaadmine võimaldab parandada mitte ainult üksikuid vigu, vaid ka vigade purse, mis suurendab oluliselt edastatavate andmete terviklikkust.

Lisaks suurendab veaparandus kodeerimine edastatava teabe turvalisust ühises edastuskandjas. Kuna andmeedastuskandjaks on valitud kodumajapidamise toitevõrk, saab edastamist alustada korraga mitu seadet. Kokkupõrgete lahendamiseks kasutatakse CSMA/CA meetodit. Tänu prioritiseerimisväljade lisamisele PowerLine'i võrkudes edastatavatele andmekaadritele sai võimalikuks kõne ja video edastamine üle IP.

Praktikas

HomePlug 1.0

HomePlugi standardi esimene "elektriline" spetsifikatsioon töötati välja ja võeti vastu pärast liidu aastast tööd – 2001. aasta keskel. See spetsifikatsioon kirjeldab järgmisi kohaliku võrgu toimimise reegleid.

• võrgu topoloogiana kasutatakse siini;
• maksimaalne andmeedastuskiirus on 14 Mbps;
• võrgu maksimaalne läbimõõt on 100 m (praktikas võib kaugus olla üle 1000 m, kuid väiksema andmeedastuskiirusega);
• lubatud on repiiterite kasutamine, mis võimaldab suurendada andmeedastuskaugust kuni 10 000 m;
• adaptiivseid mehhanisme kasutatakse tugevate häirete tuvastamisel sageduse muutmiseks või teatud kanalite keelamiseks;
• QoS (Quality of Service) teenust rakendatakse nelja tarnekvaliteedi tasemega;
• andmed krüpteeritakse DES-meetodil 56-bitise krüpteerimisvõtmega.

Lühikese aja pärast ilmus HomePlug 1.0 mitteametlik versioon nimega Turbo, mille tehnilised omadused kordasid HomePlug 1.0 omi ainsa, kuid olulise erinevusega: andmeedastuskiirust suurendati 85 Mbps-ni.

HomePlug AV

HomePlug AV spetsifikatsiooni kasutuselevõtt 2005. aastal oli oluline verstapost, kuna see võimaldas standardit kasutada suurte andmevoogude jaoks, nagu HDTV video voogesitus. Kui analüüsime seda spetsifikatsiooni üksikasjalikult, näeme, et selle väljatöötamise käigus vaadati üle paljud HomePlug 1.0 ja HomePlug 1.0 Turbo spetsifikatsioonide väljatöötamisel kasutatud lähenemisviisid. HomePlugi AV spetsifikatsioonil on järgmised funktsioonid.

• maksimaalne andmeedastuskiirus on 200 Mbps;
• andmeedastus toimub sagedusvahemikes 2-28 MHz ja 4-32 MHz;
• kasutatakse CSMA/CA meedia juurdepääsu meetodit;
• QoS (Quality of Service) teenus on rakendatud;
• andmete krüptimisel kasutatakse AES-tehnoloogiat 128-bitise krüpteerimisvõtmega.

Praegu tehakse valdav enamus otsaühendusi kiirliinilt kasutaja korterisse või kontorisse viiva kaabli vedamisega. See on odavaim ja töökindlaim lahendus, kuid kui kaabeldus pole võimalik, siis saab kasutada igas majas olemasolevat elektrilise elektrisidesüsteemi. Samas võib igast maja elektripistikust saada interneti pääsupunkt. Kasutajalt nõutakse vaid PowerLine'i modemit, et suhelda sarnase seadmega, mis on reeglina paigaldatud hoone elektrijuhtimisruumi ja ühendatud kiirkanaliga.

Samuti PLC ideaalne lahendus viimane miil suvilaasulates ja madalates hoonetes, kuna alternatiivsete sidekanalite korraldamine maksab 4 või enam korda rohkem kui valmis elektrijuhtmestik.

PowerLine tehnoloogia abil saab luua lokaalset võrku väikestes kontorites (kuni 10 arvutit), kus võrgu peamisteks nõueteks on juurutamise lihtsus, seadmete mobiilsus ja lihtne laiendatavus. Samal ajal saab PowerLine'i adapterite abil üles ehitada nii kogu kontorivõrgu kui ka selle üksikud segmendid. Tihti tuleb ette olukord, kus on vaja juba kaasata olemasolevat võrku kaugarvuti või võrguprinter, mis asub teises ruumis või hoone teises otsas. See probleem on kergesti lahendatav PowerLine'i adapterite abil.

PowerLine tehnoloogiat saab kasutada "targa kodu" idee elluviimiseks, kus kogu olmeelektroonika on ühendatud ühtsesse infovõrku koos tsentraliseeritud juhtimise võimalusega. Tänu sellele, et PLC kasutab valmissidet, saab PowerLine tehnoloogiat kasutada protsesside automatiseerimisel, ühendades automaatikasõlmed elektrijuhtmete või muud tüüpi juhtmete kaudu. Tänu sellele, et PLC saab töötada erinevatel juhtmetel (mitte tingimata elektriliselt), on võimalik tehnoloogiat kasutada nii turvatuletõrjesüsteemides kui ka videovalvesüsteemide korraldamisel.

On ka negatiivseid külgi: näiteks vajadus ühendada kõik LAN-adapterid ühte faasi. Nende hulgas on ka "bussi" topoloogia puudus – kiirus on jagatud kõigi võrgus olevate seadmete vahel.

Toon näite tehnoloogia rakendamisest Interneti-pakkuja võrgus. Tehnoloogia rakendamiseks on erinevaid võimalusi.

Ma räägin ühest, võib-olla kõige lihtsamast. Etherneti lülititega ühendamine pole ebatavaline. PLC kontroller on paigaldatud karpi koos lülitiga majja. Need on üksteisega ühendatud standardse patch-juhtmega 100 Mb / s FastEtherneti portides. Kast võib olenevalt PLC-kontrolleri või Head Endi (edaspidi HE) mudelist erinev välja näha.

PLC signaal edastatakse koaksiaalkaabli kaudu, mis ühelt poolt on ühendatud NOT-ga, teiselt poolt jaoturiga. Jaotur on omamoodi adapter, mida kasutatakse majas mitme NOT ühendamiseks. Selline vajadus võib tekkida suure ühenduste arvu või kõrgete nõuetega sidekanali ribalaiusele.

Mitme kasutamise korral EI toodetud toiteseaded Mask signaalirežiimi valikuga. See toiming on vajalik konkreetse kliendi CPE tegeliku NOT ühemõtteliseks määramiseks. Vastasel juhul tekib olukord, kus CPE lülitub HE-de vahel ja seega uuesti autoriseerimine pärast iga vahetamist.

Lülitite arvu määrab HE ja CPE vahelise ühenduse stabiilsus. Signaalirežiimi seadistusega ei tööta see kuigi palju, valikuid on vaid paar, kuid Power Maski saab üsna paindlikult konfigureerida. Inseneri käsutuses on 256-bitine andmeväli, mille raames on võimalik lubada või keelata tööd kindlas sagedusspektris. Praegusel etapil on meil kaks sõltumatut võrku: elektrivõrk ja andmevõrk. Kuidas saada võrk, mis on võimeline ihaldatud meediumi kaudu andmeid edastama? Siin ei saa te hakkama ilma, et seade "valaks" PLC signaali elektrijuhtmetesse. Selline seade on injektor või, nagu seda nimetatakse ka, sidur ja "infusiooni" protsess on süstimine.

Koaksiaalkaablite ühendamiseks kasutatakse spetsiaalseid pistikuid.

Võite süstida ka ferriitrõngaste abil. Jah, need ei saa olla mitte ainult filtrid, mis kaitsevad müra eest. Siinkohal olgu öeldud, et mitte iga ferriit ei sobi ja paigaldamine pole kaugeltki nii lihtne, kui tahaksime. Ferriitrõnga paigaldamise tulemusena süstitakse signaal, kuid tulemus on kindlasti kehvem kui sidurit kasutades.

Pärast seda pääseb lõppkasutaja juba pistikupesa kaudu võrku. Kuid võtmesõnaks on siin "mai". Signaali taset ja andmete üle elektrivõrgu edastamise võimalust mõjutavad paljud tegurid. Need tuleb tuvastada, mõõtes signaali taset võrgu erinevates osades ja kõrvaldada kõige sobivamal viisil. Tavaliselt on see kõrge müratase alumistel korrustel, näiteks üheksakorruselises hoones, või tugev müra elektriahela sektsioonis pärast RCD-d (tarbija suunas). Sellistes olukordades on tõhus kasutada šunti, mis on omamoodi "üleminek" vooluvõrku edastatavale PLC signaalile. Nõrga signaali korral saab sama ferriitrõnga või siduri abil teha täiendava süsti. Lõppkokkuvõttes näeb ühendusskeem välja umbes selline:

Kuivaines

Kokkuvõtteks ütlen, et PowerLine tehnoloogia on täis palju lõkse ning seda pole nii lihtne rakendada ja kasutada, kui tootja selle kohta kirjutab. Üsna hästi sobib see tehnoloogia ettevõtetes kasutamiseks automatiseeritud liinide juhtimiseks. Koduse kohtvõrgu ehitamine sellise tehnoloogia peale pole ilmselt majanduslikult otstarbekas, sest üks odavaimaid PLC-adaptereid maksab umbes 1200 rubla. Tuleb märkida, et vaja on vähemalt kahte seadet, mis tähendab, et lahenduse kogus kasvab juba kahe ja poole tuhande rublani, samas pole garantiid, et selline võrk töötab stabiilselt 24x7. Aga siin, nagu öeldakse, otsustab igaüks ise, mis talle vastuvõetav on.

Mis puudutab Power Line'i kasutamist pakkuja võrgus, siis tõenäoliselt on PLC aeg juba möödas. Esiteks, kuna võrgus saab mugavalt töötada 1-15 kasutajat, siis võivad alata probleemid ühenduse kiiruse ja stabiilsusega. Praegu on olukord, mil haruldus EI OLE ülekoormatud, sest. kaudu on ühendatud enamik võrgu levialasse kuuluvaid maju Etherneti tehnoloogiad. PLC-l on üks oluline eelis: teenus on valmis osutama igale potentsiaalsele kliendile. Mida see tähendab?

Kui võrrelda sama Ethernetiga, siis peab klient esmalt jätma päringu, sõlmima teenuste osutamise lepingu, misjärel tulevad paigaldajad, puurivad, venitavad, pressivad ja valmis - teenust saab kasutada. PLC on erinev. Klient teeb avalduse telefoni teel, kodulehel või ICQ kaudu, lõpuks saab ta lihtsalt tulla müügiesindusse lepingut sõlmima ja varustust kätte saama. Seadmete paigaldamine on äärmiselt lihtne: modem tuleb ühendada pistikupessa. 10 minuti pärast ühendus juba töötab (kui muidugi pole korteris signaaliga probleeme). Samal ajal ei teki kasutajal isegi kahtlust, et modem loob ühenduse NOT-iga, logib sisse RADIUSesse, sisestatakse andmebaasi ja sellele määratakse konfiguratsiooniparameetrid, mis moodustatakse eraldi konfiguratsioonifailina, mis modem laadib ja rakendub. Ja alles pärast seda saab kliendiseade IP-aadressi, millega saab võrgus töötada. Sellest hetkest alates loetakse seade paigaldatuks. Järgmised ühendused sama HE taga valmivad vähem kui minutiga.

Kui kasutate CPE-d teise HE taga (teine ​​aadress või erinev sissepääs), peate seadmed uuesti installima. Protsess on nii sujuv, et mõnel kasutajal pole õrna aimugi, mitusada meetrit kaableid ja erinevaid seadmeid NOT-st BGW-ni on nende modemi taga.

Kord pöördus üks klient ja oli ärritunult hämmingus, kuidas Internet tal suvilas ei tööta. Kodus ja sõpradega koos tema modemiga kõik töötab! Ja see pole üksikjuhtum, oli kliente, kes kolisid ajutiseks kasutamiseks antud tehnikaga isegi teise linna. Seadmete üleandmise soovile vastati, väidetavalt pole aega, lisaks kavatses klient seda tehnikat edasi kasutada. Operaator püüdis klienti veenda, et ta seadmed ikkagi ettevõttele annaks, väites, et see on tema jaoks nagunii kasutu ja ta ei saa seal, teises linnas, Internetiga ühendust. Vastus oli sarkasmi täis: "Seal on ka pistikupesad." No mis ma oskan öelda...

PLC-tehnoloogia eeliste hulka kuulub asjaolu, et saatja võimsus on 75 mW, mis võimaldab vältida seadmete registreerimist raadiosagedusena. Miks see oluline on? Meie, lihtsurelikud, ei tohiks unustada raadioamatööre, kelle huve kaitseb seadus ja valitud raadiosagedusala õiguste rikkumise või müra korral astub Rospotrebnadzor nende kaitseks. Olemasolevatest lahingutest ja insenertehnilistest lahendustest saad kirjutada eraldi mahuka artikli. Ütlen vaid, et sõja kirves on maetud, raputavat rahu toetab inseneride kiire reageerimine raadioamatööride palvetele.

Nüüd on kord tehnoloogia puudujääkide käes. Lisaks seadmete maksumusele sõltub see ka ühe HE töötavate CPE-de arvust. Selle asjaolu määrab võrgu siini topoloogia. Ärge unustage kõrgsagedusmüra, mis tekib võrku elektriseadmete kaasamise või lülitustoiteallikate, säästulampide jms kasutamisel. Mõnel juhul peate sõna otseses mõttes valima: kas võrguga ühendamine pimedas või ilma Internetita, kuid valgustatud ruumis. Irooniline iroonia, kuid see kõik tundub naeruväärne, kuni peate probleemiga silmast silma silmitsi seisma. Lisaks mõjutavad side kvaliteeti ja kiirust negatiivselt elektrijuhtmete kvaliteet, keerdude olemasolu (kiiruse vähendamine kuni täieliku kadumiseni), kodumasinate ja -seadmete tüüp ja võimsus.

Loodan, et selles artiklis esitatud materjal annab vastused mõnele küsimusele, võib-olla äratab terve tehnoloogiahuvi.

Teabeedastus elektrivõrkude kaudu Semtech IS-i abil (2015)

Semtech Corporationi toodetud tootevalik sisaldab mitmesuguseid IC-sid füüsiline kiht, mis võimaldab korraldada info edastamist nii juhtme kui ka raadiokanali kaudu (optilised transiiverid, liinidraiverid, raadiotransiiverid jne). PLC (Power Line Communications) modemite arendaja EnVervi ülevõtmine 2015. aasta alguses laiendas Semtechi side tootesarja seadmetega, mis pakuvad andmevahetust tavaliste elektriliinide kaudu. Selle artikli raames keskendume Semtechi ühekiibilistel PLC-mikroskeemidel põhinevate võrkude toimimise ja ehitamise põhimõtetele, kaalume uue perekonna üksikute esindajate iseärasusi ja toome näiteid seadmete praktilisest rakendamisest, mis põhinevad Semtechil. neid.

SISSEJUHATUS
Teabe edastamist ja toiteallika korraldamist samade juhtmete kaudu kasutatakse erinevates rakendustes üsna tõhusalt. Näiteks saate meenutada standardseid telefoniliine või Etherneti võrke, mis ühendavad kaugsõlmi, kasutades tehnoloogiat, mille puhul toide antakse sidekaabli eraldi südamike kaudu. Enamikul nendest lahendustest on aga ilmne puudus: need kõik nõuavad üldjuhul paigaldustöid, mille kulud moodustavad sageli suure osa võrgu rajamise kuludest. Veelgi enam, on mitmeid olukordi, kus uute kaablite paigaldamine on äärmiselt ebasoovitav või isegi võimatu - selliste olukordade näide on hiljuti lõpetatud remont, mille järel selgub ootamatult, et kaablite paigaldamine on vajalik. arvutivõrgud või üüritud kontor, millel on ettenägematu Interneti-juurdepääsu kanal. Peaaegu alati on neil juhtudel võimalik piirduda olemasoleva taristuga, nimelt kasutada pea igas ruumis juba olemasolevat elektrijuhtmestikku suhteliselt kiire ja töökindla, kogu hoones hargneva sidekanali korraldamiseks.

PLC-telekommunikatsioonitehnoloogia, mis põhineb toitevõrkude kasutamisel andmevahetuseks kasuliku signaali ülekandmisel standardse vahelduvvooluga sagedusega 50 või 60 Hz, eristub selle rakendamise lihtsuse ja sellel põhinevate seadmete kiire paigaldamise poolest. Esimesed andmeedastussüsteemid üle elektrivõrkude tekkisid 1930. aastatel, neid kasutati peamiselt signalisatsiooniks elektrisüsteemides ja raudteed, väga madalaga läbilaskevõime. 1990. aastate lõpus viisid mitmed ettevõtted selles valdkonnas ellu esimesi suuri projekte, kuid töö käigus tuvastati tõsiseid probleeme, millest peamine oli halb mürakindlus. Säästulampide, lülitustoiteallikate, laadijate, türistor-dimmerite ja koduelektriseadmete, aga ka elektrimootorite ja keevitusseadmete töö, eriti nende, mis olid sisse lülitatud PLC-modemi vahetus läheduses, tekitasid impulssmüra juhtmetes, mis jäid kaitsmata. kõrgsageduskiirgus, mis tõi kaasa andmete edastamise usaldusväärsuse järsu languse. Samuti mõjutas signaali stabiilsust ja kiirust negatiivselt sideliinide heterogeensus, eelkõige elektrivõrkude kvaliteet ja halvenemine, erineva elektrijuhtivusega materjalidest (näiteks vask ja alumiinium) valmistatud liitekohtade olemasolu, keerdude olemasolu jne. Selle tulemusena oli nominaalse andmeedastuskiiruse üldine vähenemine vahemikus 5–50%. Lisaks oli ruumides, kus töötasid PLC-seadmed, mõnel juhul modemist umbes 3-5 meetri kaugusel raadiovastuvõtu rikkumine, eriti keskmiste ja lühikeste lainete korral. Selle põhjuseks oli asjaolu, et elektrivõrgu juhtmed hakkasid toimima raadiokordijate antennidena, kiirgades tegelikult kogu liikluse õhku.
Elektrivõrkude kaudu andmeedastuse tehnoloogia sai nõuetekohase ärilise kasutuse alles selle sajandi alguses ning selle kasutuselevõtt ja laialdane levik on tingitud sobiva elemendibaasi väljanägemisest, sh. suure jõudlusega mikrokontrollerid ja kiired DSP-protsessorid (digitaalsignaaliprotsessorid), mis võimaldavad rakendada keerukaid signaalimodulatsiooni meetodeid ja kaasaegseid andmete krüpteerimisalgoritme. See ei taga mitte ainult teabe edastamise kõrget usaldusväärsust, vaid ka selle kaitset volitamata juurdepääsu eest. Oluline oli ka tehnoloogia erinevate aspektide standardimise probleemi lahendamine. Praegu on peamised PLC-seadmetele esitatavaid nõudeid reguleerivad organisatsioonid ja kogukonnad IEEE, ETSI, CENELEC, OPERA, UPA ja HomePlug Powerline Alliance. Viimane neist on rahvusvaheline liit, mis ühendab umbes 80 telekommunikatsiooniturul tuntud ettevõtet, sealhulgas Siemens, Motorola, Samsung ja Philips. 2000. aastal korraldatud liidu tegevus on suunatud seda tehnoloogiat kasutavate erinevate tootjate seadmete ühilduvuse teaduslike uuringute ja praktilise testimise läbiviimisele, samuti ühtse HomePlugi-nimelise standardi toetamisele ja propageerimisele.
Kõik olemasolevad PLC-süsteemid jagunevad tavaliselt lairibaühendusteks (BPL – Broadband over Power Lines) ja kitsasribaks (NPL – Narrowband over Power Lines). Nende abiga lahendatavate ülesannete ring on väga lai ning vajaliku meetodi valik lähtub edastatava info omadustest ja hulgast. Lairibaseadmed (kiirusega 1 kuni 200 Mbps) on keskendunud Interneti-juurdepääsusüsteemidele, kodustele arvutivõrkudele, aga ka kiiret andmevahetust nõudvatele rakendustele: video voogedastus, videokonverentsisüsteemid, digitaaltelefon jne. Kitsasribalised PLC-modemid pakuvad riistvaraarendajatele suurimat huvi nende suhtelise odavuse ja paremate omaduste tõttu, mis võimaldavad neil töötada mitte ainult tavavõrkudes, vaid ka kõrgete häiretega võrkudes. Kitsariba modemite (kanalivõimsusega 0,1–100 Kbps) mikroskeeme ja mooduleid kasutatakse laialdaselt erinevate majapidamis- ja tööstustoodete osana töökodades hajutatud automatiseeritud juhtimis- ja juhtimissüsteemide loomisel ning elutagamissüsteemide (liftid, seadmed) ehitamisel. kliimaseade ja ventilatsioon), elektri-, vee-, gaasi-, soojus-, valve- ja ttarbimise mõõtmine.

PLC TEHNOLOOGIA OMADUSED
PLC-tehnoloogia aluseks on signaali sagedusjaotuse kasutamine, mille käigus kiire andmevoog jagatakse mitmeks suhteliselt madala kiirusega andmevoogu, millest igaüks edastatakse eraldi alamkandja sagedusel ja seejärel kombineeritakse saadud tulemuseks. signaali (joon. 1).

Tavaline sagedusjaotusega multipleksimine (FDM) kasutab saadaolevat spektrit ebaefektiivselt. Selle põhjuseks on kaitseintervallide olemasolu üksikute alamkandjate vahel, mis on vajalikud signaalide vastastikuse mõju vältimiseks (joonis 2a). Seetõttu kasutavad PLC-seadmed ortogonaalset sagedusjaotusega multipleksimist (OFDM – Orthogonal Frequency Division Multiplexing), milles alamkandja sageduste keskpunktid on paigutatud nii, et iga järgneva signaali tipp langeb kokku eelmise nullväärtusega. Nagu näha joonisel fig. 2b, kasutatakse antud juhul saadaolevat sagedusriba ratsionaalsemalt.

Enne üheks signaaliks ühendamist on kõik alamkandja sagedused faasimoduleeritud – igaühel on oma bittide jada. Pärast seda läbivad nad moodustamisploki, kus need koondatakse üheks teabepaketiks, mida nimetatakse ka OFDM-sümboliks. Joonisel 3 on näidatud suhtelise kvadratuurse faasinihke võtmestamise (DQPSK – Differential Quadrature Phase Shift Keying) näide iga nelja alamkandja jaoks vahemikus 4,5-5,1 MHz. Tegelikkuses toimub PLC-tehnoloogias edastamine 1536 alamkandja sagedusega, mille hulgast saab valida 84 parima vahel vahemikus 2 kuni 32 MHz, olenevalt liini hetkeseisust ja häirete olemasolust. See meetod annab PLC-tehnoloogiale paindlikkuse, mida saab kasutada erinevates keskkondades. Näiteks, nagu eespool mainitud, on töötav PLC seade võimeline teatud sagedustel raadiovastuvõttu "ummistama", see probleem on raadioamatööridele hästi teada. Teine näide on see, kui rakendus juba kasutab osa vahemikust. Tehniliselt realiseeritakse soovimatu vastastikuse mõju kõrvaldamine vastavat võimekust tagavate seadmete seadete, nn Signal Mode ja Power Maski abil. Signaalirežiim on tarkvaraline meetod töösagedusvahemiku määramiseks ja Power Mask on tarkvarameetod kasutatavate sageduste spektri piiramiseks. Tänu sellele saavad PLC-seadmed hõlpsasti koos eksisteerida samas füüsilises keskkonnas ega häiri raadiosideks kasutatavaid sagedusribasid.

Kodumajapidamises kasutatava toiteallika kaudu signaalide edastamisel võib teatud sagedustel esineda edastatava signaali märkimisväärne nõrgenemine, mis võib põhjustada andmete kadumist ja riknemist. Füüsilise edastusmeediumiga kohanemise probleemi lahendamiseks on ette nähtud meetod signaali edastamise dünaamiliseks lubamiseks ja keelamiseks, mis suudab tuvastada ja lahendada vigu ja konflikte. Selle meetodi olemus seisneb edastuskanali pidevas jälgimises, et tuvastada osa spektrist, mille sumbumise läviväärtus ületab teatud piiri. Kui see fakt tuvastatakse, peatatakse probleemse vahemiku kasutamine mõneks ajaks, kuni taastub vastuvõetav sumbumise väärtus, ja andmeid edastatakse muudel sagedustel (joonis 4).

Teiseks oluliseks raskuseks andmete edastamisel üle majapidamise elektrivõrgu, nüüd juba PLC-seadmete endi jaoks, on impulssmüra, mille allikateks võivad olla erinevad laadijad, halogeenlambid, erinevate elektriseadmete sisse- või väljalülitamine (joon. 5). Olukorra keerukus seisneb selles, et ülaltoodud meetodit kasutades ei ole PLC-modemil aega kiiresti muutuvate tingimustega kohaneda, sest nende kestus ei pruugi ületada ühte mikrosekundit, mistõttu võivad mõned bitid kaotsi minna. Selle probleemi lahendamiseks kasutatakse bitivoogude kaheastmelist (kaskaadset) veaparandust kodeerimist enne nende moduleerimist ja andmekanalisse sisenemist. Selle olemus seisneb selles, et algsesse infovoogu lisatakse teatud algoritmide järgi üleliigsed (“kaitsvad”) bitid, mida vastuvõtva poole dekooder kasutab vigade tuvastamiseks ja parandamiseks. Ploki Reed-Solomoni koodi ja Viterbi algoritmi abil dekodeeritud lihtsa konvolutseerimiskoodi kaskaadmine võimaldab parandada mitte ainult üksikuid vigu, vaid ka vigade purse, mis suurendab oluliselt edastatavate andmete terviklikkust. Lisaks suurendab müraimmuunne kodeerimine edastatava teabe turvalisust volitamata juurdepääsu eest kaitsmisel.

Kuna andmeedastusmeediumiks on valitud ulatuslik kodumajapidamiste toitevõrk, saab edastamist alustada korraga mitu ühendatud seadet. Sellises olukorras kasutatakse liikluse kokkupõrgete konfliktide lahendamiseks regulatiivset mehhanismi - CSMA / CA meedia juurdepääsuprotokolli. Kokkupõrke lahendamine toimub ühe või teise prioriteedi alusel, mis on määratud spetsiaalsetes andmepakettide prioritiseerimise väljadel.

SEMTECH ON PLC TEHNOLOOGIA RAKENDAMISEKS
Semtechi PLC tooted on mõeldud kasutamiseks tüüpilistes madal- või keskpingeliinides. Igal analoogfüüsilise liiniga töötaval modemil peavad olema funktsionaalsed sõlmed, mis on vajalikud analoogandmete töötlemiseks, digitaalseks teisendamiseks ja loomulikult digitaalsete andmete töötlemiseks. Edastamise poolel peab modem etteantud algoritmi järgi ka digitaalsed andmed kodeerima, need analoogiks teisendama ja liinile saatma.
Kõiki neid toiminguid teostavad EV8xxx seeria mikroskeemid. Kitsasribalised mikroskeemid, mis on "kiibil olevad süsteemid", on väga integreeritud ja sisaldavad kõiki vajalikke ehitusplokke füüsiliste, MAC-i ja muude protokollikihtide (6LoWPAN ja IEC) rakendamiseks. Need toetavad mitut tüüpi modulatsiooni, praktikas kasutatakse OFDM-i kõige sagedamini stabiilse ja müravaba sidekanali korraldamiseks. HomePlug Alliance Netricity koostalitlusvõime testi läbinud ühekiibilised IC-d eristuvad mitmekülgsuse poolest, nende põhjal on disainitud nii lõppsõlmed kui ka võrgukoordinaatorid. Netricity spetsifikatsioon on mõeldud võrgusuhtluseks pikamaa elektriliinide kaudu ja on ette nähtud väljapoole infrastruktuuri, elektrienergia jaotamise nutikatesse võrkudesse ja tööstusprotsesside juhtimiseks. Tehnoloogiat saab kasutada nii linna- kui ka maapiirkondade tihedates elektrivõrkudes, mille sagedused on alla 500 kHz. See sisaldab ka IEEE 802.15.4 (MAC) põhist juurdepääsukihti, mis on juhtmega/traadita hübriidvõrkude arendamise võtmeks. Semtech PLC kiipide peamised tehnilised omadused on toodud tabelis 1.

EV8xxx seeria IC-del on programmeeritavad sagedusvahemikud 10–490 kHz, hõlmates CENELEC A (10–95 kHz), CENELEC B (95–120 kHz), CENELEC C (120–140 kHz), FCC (10–490 kHz) ja (10 - 490 kHz) sagedusalasid ilma seadme konstruktsiooni muutmata. Kui laadite vastava püsivara kaugühenduse kaudu alla, saab need konfigureerida töötama ITU-T G.9903 (G3-PLC), ITU G.9902, ITU-T G.9904 (PRIME), IEEE P1901.2 ja IEC-61334 (S-FSK). Lisaks toetavad need patenteeritud suure jõudlusega 4GPLC režiimi. Struktuurselt on perekonna mikroskeemid valmistatud madala profiiliga pindmontaažipakettides, mis on mõeldud töötamiseks töötemperatuuri vahemikus -40 kuni +85°C. Lihtsustatud struktuur, mis näitab peamist funktsionaalsed üksused joonisel 6 näidatud, saab siin eristada järgmisi plokke:
AFE (Analog Front-End) plokk on analoogkomponentide komplekt, mis tagavad isolatsiooni, kasutades sidestuskondensaatoriga trafot, filtreerides ja võimendades sisendsignaali ning genereerides väljundvõimendi liinidraiveri abil edastatud väljundsignaali määratud tasemeid. ;
PHY on plokk, mis on loodud ühendama mikrolülituse digitaalse osa analoogliiniga;
32-bitine RISC-mikrokontroller pakub MAC-taseme ahelasisest teostust, teostab andmetöötlust, pakettide moodustamist, andmete kodeerimist AES sümmeetrilise plokkšifri algoritmi abil jne ning lahendab ka rakendusprobleeme;
Välisplokid, mis liidestavad sisseehitatud mikroprotsessorit väliste mikroskeemidega - EEPROM-mälu, ADC koos kõrgresolutsiooniga ja hostikontroller. Suhtlemiseks kasutatakse laialdaselt kasutatavate SPI, I2C ja UART liideste riistvaralist teostust;
Integreeritud RAM ja välkmälu. Sisseehitatud programmimälu suurus varieerub vahemikus 1 kuni 2 MB, operatiivmälu - EV8100 puhul 256 kB kuni 384 kB ülejäänud osas, tootja nõudmisel on võimalikud ka muud võimalused;
Kella juhtseade;
Toite alamsüsteem, mis annab kõik üksikute sõlmede jaoks vajalikud pinged. Reeglina kasutatakse allikat, mis töötab samast vahelduvvooluvõrgust, mida kasutatakse andmeedastuseks.
Eraldi väärib märkimist IC EV8100, mis sisaldab lisaks tüüpilistele sõlmedele sisseehitatud kontrollerit 6x33 segmendi LCD-ekraanile ja puutetundliku klaviatuuri draiverit.

EV8XXX PERERAKENDUSED
Semtechi PLC kiibid on eelkõige mõeldud kasutamiseks automaatikasüsteemides, Pult ja kaugobjektide juhtimine, nende kõige populaarsemad rakendusvaldkonnad:
Building Automation Networks (AMI);
Lennujaamade maandumistulede juhtimissüsteemid;
;
Kodune kohalikud võrgud;
Intelligentsed seadmed (“targad asjad”), sh. Koduelektroonika;
Päikeseelektrijaamade seire- ja juhtimissüsteemid;
Tänavavalgustusvõrgud;
Sideseadmed alajaamadega;
Liikluskorraldussüsteemid.
Kõige eelmainitu hulgas on põhirõhk AMI (Smart Metering Infrastructure) võrkudel, mis integreerivad nutikaid arvestiid, andmekontsentraatoreid, energiahaldustööriistu, kuvareid ja muid hooneautomaatikasüsteemide komponente (joonis 7).

Põhielement on väljaliinide side automatiseeritud süsteemid kommunaalettevõtete poolt kasutatavate energiakandjate kontroll ja arvestus. Selle tehnoloogia peamised eelised on: võimalus saada automaatselt teavet elu- ja tööstusruumidest, mis asuvad madala asustustihedusega ja halva infrastruktuuri kvaliteediga äärealadel, pikk kasutusiga, mastaapsus ja madalad kulud. Süsteemi tööpõhimõte on üsna lihtne. Elektrijaama elekter edastatakse kõrgepingekaabli kaudu alajaama. Siin vähendatakse pinget ja jaotatakse see suurele hulgale madalpinge trafo alajaamadele, mis alandavad pinget majapidamisse. Tavaliselt on ühe trafoga ühendatud 500 kuni 1000 lõpptarbijat. Seega saame nendel eesmärkidel PLC-süsteemide ehitamiseks välja pakkuda järgmise variandi: kesksõlmena toimiv kontsentraator põhineb madalpingealajaamadel ja kogub regulaarselt (näiteks kord tunnis) mõõtetulemusi arvestitelt (need võivad olema mitte ainult elektriarvestid, vaid ka vesi, soojus, gaas). Lisaks saadetakse teave näiteks GSM-kanali kaudu serverisse edasiseks töötlemiseks. Seda tüüpi süsteem ei piirdu ainult arvestitelt teabe vastuvõtmisega ja suudab täita muid funktsioone.
Selle süsteemi praktiliseks rakendamiseks pakub Semtech arendaja stardikomplekti, mis sisaldab nii EV8000, EV8100 ja EV8200 baasil valmislahendusi andmeedastuse kiireimaks korraldamiseks üle PLC võrgu kui ka silumistööriistu süsteemi võimekuse hindamiseks ( Tabel 2).

Viimased on lõppsõlmede (arvestite) ja kontsentraatorite moodulid, mille tarnepakett sisaldab kõike vajalikku, sh kasutussoovitusi, aga ka tarkvara üksikute sõlmede parameetrite seadistamiseks ja sidekvaliteedi jälgimiseks projekteeritud võrgus. Kaasasolev graafiline kasutajaliides võimaldab programmeerida töösagedusvahemikku, modulatsiooni tüüpi, edastuskiirust, väljundvõimsuse taset jne, samuti visuaalselt jälgida vastuvõetud andmepakettide PER ja BER veamäärasid.
EVM8K-01, EVM8K-02 ja EVM8K-03 silumiskomplektid võivad toimida nii kaugmõõtmissõlmedena kui ka andmete kogumist võimaldavate koondajatena. Moodulid on mõeldud töötamiseks ühe- ja kolmefaasilistes võrkudes, toiteallikaks on sisseehitatud vahelduvvooluallikas pingega 80-280 V (EVM8K-01 ja EVM8K-02) või standardse alalisvooluallikast. pinge 12 V (EVM8K-01 ja EVM8K-03). Side hostkontrolleriga toimub RS-232 või USB liideste kaudu. EVM8K-13 komplekt on võrgujaotur, mis ühendab ühel PLC-plaadil EV8000 IC-l põhineva modemi ja kasutajarakenduse käitamiseks vajaliku 32-bitise RISC-mikrokontrolleriga. Komplekt on võimeline teenindama kuni 500 lõppsõlme (valikuliselt kuni 2000) Eripäradest võib märkida 3G/EDGE/GPRS-modemi, GPS-mooduli ja 8 GB SD-kaardi olemasolu. . Lisaks juhtmevabale andmeedastusele serverisse saate kasutada ka RS-232, USB või Etherneti liideseid. Välimus silumiskomplektid on näidatud joonisel fig. 8.

KOKKUVÕTE
Madalpinge elektrivõrkude laialdane levik 0,22-0,38 kV ja kaablite paigaldamise kulukate paigaldustööde vajaduse puudumine stimuleerivad suurenenud huvi elektrivõrkude kui andmeedastuskandja vastu. Praegune PLC-tehnoloogia areng on suuresti seotud üldtunnustatud regulatiivsete standardite tekkimise ja vastava elemendibaasi täiustamisega. Semtech PLC modemid, mida iseloomustab kõrge integreeritusaste, pakuvad stabiilset ja mürakindlat sidekanalit piisavalt suure läbilaskevõimega.

BIBLIOGRAAFIA
1. Okhrimenko V. PLC-tehnoloogiad. // Elektroonilised osad. 2009. nr 10. alates. 58-62.
2. Semtechi ametlik veebisait. www.semtech.com
3.Toote brošüür. EV8000: ühe kiibiga mitmerežiimiline PLC-modem.
4.Toote brošüür. EV8010: ühe kiibiga standardipõhine PLC-modem.
5.Toote brošüür. EV8020: ühe kiibiga standardipõhine PLC-modem.
6.Toote brošüür. EV8100: jagatud meetri ekraaniga SoC integreeritud PLC-ga.
7. Tootekirjeldus. elektriliinide sidetooted.