ایده انتقال داده از طریق یک شبکه الکتریکی چندین دهه پیش ظاهر شد. در دهه 30 قرن گذشته، آزمایشاتی در روسیه و آلمان در مورد استفاده از خطوط برق برای انتقال اطلاعات انجام شد. با این حال، تا پایان دهه 1990، این فناوری کاربرد بسیار محدودی پیدا کرد. عمدتاً برای تجهیز خطوط برق فشار قوی با کانال های ارتباطی HF برای انتقال اطلاعات کنترلی برای خدمات فنی با نرخ پایین (2.4 کیلوبیت بر ثانیه) استفاده می شد.

علاقه ویژه به امکان انتقال اطلاعات از طریق شبکه برق با توسعه اینترنت به وجود آمد. برای دسترسی به اینترنت برای عموم مردم، لازم بود نقاط حضور ارائه دهنده به منازل یا دفاتر مشتریان مرتبط شود که اکثر آنها کانال دسترسی پرسرعت مشابه ارائه دهنده ندارند. علاوه بر این، برای گذاشتن چنین کابلی، هر مشتری باید مبلغ قابل توجهی را بپردازد. و اگر کاربران شرکتی اغلب می توانند با استفاده از فناوری گران قیمت ارتباط برقرار کنند، برای کاربران خانگی که بسیار بزرگتر هستند، این کاملا غیر قابل قبول است. بنابراین، مهندسان موظف شدند تا یک فناوری مقرون به صرفه را توسعه دهند که به طور قابل اعتماد ارائه دهنده و مشتریانش را به هم متصل کند.

ده‌ها شرکت در این مسیر کار کرده‌اند و صدها میلیون دلار در فناوری‌هایی از xDSL، کابل‌های تلویزیون کواکسیال، دسترسی رادیویی بی‌سیم به انتقال داده‌ها از طریق ماهواره سرمایه‌گذاری کرده‌اند.

بسیاری از فناوری ها مبتنی بر استفاده از زیرساخت های موجود - خطوط تلفن، شبکه های تلویزیون کابلی و غیره هستند. - برای دسترسی به اینترنت اما بدیهی است که از نظر رواج و در دسترس بودن زیرساخت های آماده، هیچ شبکه دیگری قابل مقایسه با شبکه برق نیست. در هر خانه ای، حتی در دورافتاده ترین نقاط جهان، پریز برق وجود دارد.

در دهه 1990، تعدادی از آنها وجود داشت کار پژوهشیدر مورد انتقال داده با سرعت بالا از طریق شبکه برق، که طی آن برخی از مشکلات شناسایی شد: سیم کشی با سطح بالای نویز، تضعیف سریع سیگنال فرکانس بالا، تغییر در پارامترهای ارتباطی خط بسته به جریان مشخص می شود. بار. با گذشت زمان، این مشکلات برطرف شد. در فرآیند توسعه روش های پیشرفته تر مدولاسیون سیگنال، فناوری هایی برای دسترسی به اینترنت پرسرعت با استفاده از شبکه برق ایجاد شد.

پیشگام در این زمینه شرکت بریتانیایی Nor.Web بود که به همراه توسط یونایتد Utilities فناوری Digital Power Line (DPL) را توسعه داده است که به بسته های صوتی و داده اجازه می دهد از طریق شبکه های الکتریکی ساده 120/220 ولت منتقل شوند.

در سال 1997 اولین آزمایش انجام شد و دو سال بعد این فناوری در منچستر و میلان آزمایش شد. با این حال، نتایج ناموفق بود و Nor.Web تحقیقات را متوقف کرد. ناهمگونی محیط انتقال و عدم وجود پایه عنصر و استاندارد واحدمنجر به این واقعیت شد که فناوری Digital Powerline کاربرد تجاری دریافت نکرده است.

پس از DPL، راه‌حل‌هایی از سوی شرکت‌های آلمانی ظاهر شد: Bewag یک توسعه مخابراتی را ثبت کرد که امکان انتقال داده‌ها از طریق سیم‌های الکتریکی را فراهم می‌کند، Veba به افزایش نرخ انتقال داده از طریق شبکه‌های برق دست یافت، اما شرکت اسرائیلی Main.net (www.mainnet- plc.com). فن آوری PLC (ارتباطات برق) آن گسترده شده است.

تجهیزات PLC هم انتقال داده و هم صدا (VoIP) را فراهم می کند. سرعت انتقال داده می تواند از 2 تا 10 مگابیت بر ثانیه باشد.

فناوری PLC بر اساس تقسیم فرکانس سیگنال است که در آن یک جریان داده پرسرعت به چندین جریان با سرعت پایین تقسیم می‌شود که در فرکانس‌های زیر حامل جداگانه منتقل می‌شوند و سپس در یک سیگنال ترکیب می‌شوند.

رقیب اصلی قیمت دسترسی "الکتریکی" یک خط مشترک دیجیتال نامتقارن (Asymmetrical Digital Subscriber Lines، ADSL) است. در عین حال، باید توجه داشت که کانال های نامتعادل برای حل همه مشکلات مناسب نیستند، به عنوان مثال، برای بازی های آنلاین پویا که ترافیک برگشتی آنها بسیار زیاد است، مناسب نیستند.

خدمات PLC مانند دسترسی به اینترنت پرسرعت در حال حاضر در تعدادی از کشورهای اروپایی در دسترس است. به عنوان مثال، در آلمان، این خدمات در چندین شهر تحت مختلف ارائه می شود علائم تجاری: Vype (www.vype.de)؛ Piper-Net (www.piper-net.de) و PowerKom (www.drewag.de)؛ در اتریش با نام تجاری Speed-Web (www.linzag.net)؛ در سوئد، خدمات با نام تجاری ENkom (www.enkom.nu) ارائه می شود. در هلند با نام Digistroom (www.digistroom.nl)؛ در اسکاتلند، پهنای باند (www.hydro.co.uk/broadband).

این فناوری امیدوارکننده به بازیگران قدرتمندی در بازار ارتباطات راه دور مانند موتورولا، سیسکو سیستمز، اینتل، هیولت پاکارد، پاناسونیک، شارپ و غیره علاقه مند شد. به عنوان مثال، موتورولا به همراه Phonex Broadband و Sonicblue با موفقیت روش انتقال فایل های موسیقی را آزمایش کردند. شبکه برق به منظور اجتناب از عوامل منفی رقابت، چندین شرکت بزرگ مخابراتی در یک اتحاد (به نام HomePlug Alliance) متحد شده اند تا به طور مشترک تحقیقات و آزمایشات عملی را انجام دهند و همچنین استاندارد واحدی را برای انتقال داده ها از طریق سیستم های منبع تغذیه اتخاذ کنند.

جذابیت فناوری PLC برای شرکت های انرژی

برای شرکت های انرژی، فناوری PLC به دلایل زیر مفید است:

راه را برای بازارهای جدید باز می کند، زیرا خطوط برق را به شبکه انتقال داده تبدیل می کند.

به شما امکان می دهد خدمات محبوبی مانند دسترسی به اینترنت پرسرعت، تلفن و غیره را به مشتریان ارائه دهید.

به منبع فرکانس و مجوزهای مناسب نیاز ندارد.

تجهیزات ارزان قیمت سرمایه گذاری اولیه کم و امکان افزایش تدریجی ظرفیت را فراهم می کند.

به شما امکان می دهد انواع جدیدی از خدمات را بدون سرمایه گذاری قابل توجه ارائه دهید، زیرا تجهیزات شبکه برق در حال حاضر تعداد زیادی کاربر دارد، زیرساخت توسعه یافته برای ایجاد یک سیستم پشتیبانی مشتری، خدمات تعمیر و غیره.

امکان نظارت مستمر از راه دور کلیه پارامترهای مصرف برق، آب، گاز، گرما و تراکنش ها را برای پرداخت هر نوع خدمات در اختیار شرکت های انرژی و شهرداری قرار می دهد.

دسترسی به اینترنت پرسرعت

هزینه اجرای فناوری آخرین مایل شامل هزینه زیرساخت خطی (تقریباً 60-80٪ از کل هزینه)، هزینه تجهیزات (20-30٪) و هزینه طراحی، کارهای مقدماتی مهندسی و غیره است. (10-20%). استفاده گسترده از شبکه های الکتریکی 0.2-0.4 کیلو ولت، عدم نیاز به ترانشه گران و پانچ دیوار برای کابل کشی باعث افزایش علاقه به آنها به عنوان یک رسانه انتقال داده می شود. نمونه ای از اتصال به اینترنت پرسرعت، فناوری شرکت سوئیسی Ascom است که پیشرو در تولید سیستم ها و شبکه های ارتباطی مبتنی بر فناوری PLC است. این شرکت یک راه حل سرتاسری ارائه می دهد که در آن کابل های برق ساختمان به عنوان "آخرین مایل" برای انتقال داده ها عمل می کنند، در حالی که سیم کشی الکتریکی داخل ساختمان به عنوان "آخرین اینچ" عمل می کند. سیستم های بیرونی (در بیرون، شکل 2) و داخلی (داخلی؛ شکل 3) امکان استفاده از یک رسانه انتقال یکسان و فرکانس های حامل متفاوت را فراهم می کنند. برای انتقال داده در طول فیدرهای تامین کننده ساختمان، فرکانس های پایین، و در داخل ساختمان ها - مرتفع.

برای کاربردهای فضای باز، Ascom پیشنهاد می کند از سه حامل با فرکانس متوسط ​​2.4 استفاده شود. 4.8 و 8.4 مگاهرتز بسته به فاصله انتقال، هر یک از حامل ها داده ها را با سرعت 0.75 تا 1.5 مگابیت در ثانیه ارسال می کند. با فاصله کم بین نقطه فرستنده گیرنده میانی (مثلاً پست ترانسفورماتور) و ساختمان، از هر سه حامل استفاده می شود. این به سرعت انتقال تا 4.5 مگابیت در ثانیه می رسد. در حداقل نرخ باود، بدون تکرار کننده، مسافت 200-300 متر را می توان طی کرد، برای بالاترین نرخ باد، فاصله تقریباً نصف می شود.

مفهوم تکرار کننده به PLC اجازه می دهد تا پوشش فضای باز را دو برابر کند برنامه های داخلی. تکرار کننده ترافیک داده را از دستگاه اصلی دریافت می کند و آن را به دستگاه های انتهایی که نمی تواند مستقیماً به آنها دسترسی پیدا کند، ارسال می کند.

Ascom هر هفته حدود 6000 آداپتور PLC و 2000 دستگاه شبکه تولید می کند.

به عنوان نمونه ای از پروژه های Ascom Powerline، یکی از تامین کنندگان پیشرو برق در آلمان، RWE، دسترسی را از طریق شبکه RWE PowerNet با هزینه کمتری نسبت به شرکت های تلویزیون و کابل فراهم می کند. در حال حاضر بر اساس تجهیزات Ascom Powerline Communications AG تعدادی پروژه در اروپای شرقی اجرا شده است و پروژه های آزمایشی برای معرفی PLC در اوکراین و روسیه در حال آماده سازی است.

فناوری های PLC برای شبکه های خانگی

توانایی انتقال اطلاعات از طریق شبکه برق به شما امکان می دهد مشکل نه تنها آخرین مایل، بلکه "آخرین اینچ" را نیز حل کنید. واقعیت این است که تعداد سیم‌هایی که برای اتصال رایانه‌های شخصی خانگی و سایر لوازم الکترونیکی خانگی استفاده می‌شوند به طرز چشمگیری افزایش یافته است: تا 3 کیلومتر کابل‌های مختلف در یک آپارتمان 150 متری گذاشته شده است. و شبکه الکتریکی فقط یک رسانه ایده آل برای انتقال سیگنال های کنترلی بین لوازم خانگی است که در یک شبکه 110/220 ولت کار می کنند. فن آوری های PLC برای شبکه های خانگی این امکان را فراهم می کند که مفهوم خانه هوشمند را به طور موثر پیاده سازی کند و طیف وسیعی از خدمات را برای راه دور ارائه دهد. نظارت، امنیت خانه، حالت های مدیریت خانه، منابع و غیره

به طور خاص، شرکت معروف ال‌جی پیشنهاد می‌کند که لوازم الکترونیکی مصرفی خود را از طریق یک شبکه برق وصل کند (شکل 5):

یخچال اینترنتی عملکردهای کنترل و نظارت بر الکترونیک دیجیتال متصل به شبکه را انجام می دهد و دسترسی به اینترنت را فراهم می کند.

ماشین لباسشویی اینترنتی از طریق شبکه کنترل می شود، به شما امکان می دهد برنامه های شستشو را از اینترنت دانلود کنید.

مایکروویو اینترنتی به شما امکان می دهد دستور العمل را از اینترنت دانلود کنید، نظارت از راه دور اینترنت را انجام دهید.

کولر گازی اینترنتی از طریق اینترنت کنترل می شود.

انتظار می رود که فناوری PLC بتواند انگیزه جدیدی به توسعه انتقال داده از طریق خطوط برق بدهد و دسترسی مستقیم به شبکه جهانی را تقریباً از هر نقطه جهان با حداقل هزینه ممکن می کند. تا کنون، این فناوری فراگیر نشده است، اما در آینده نزدیک می توان انتظار داشت که به طور جدی فناوری های جایگزین را از بین ببرد و منجر به تغییرات قابل توجهی در بازار خدمات ارائه دهنده شود: کاهش قیمت برای دسترسی به شبکه، از جمله قیمت خط تلفن شماره گیری و اتصال خطوط اختصاصی.

اگر فناوری PLC فراگیر شود، می تواند به طور قابل توجهی تعادل قدرت را در بازار ارائه خدمات دسترسی به اینترنت تغییر دهد و به توسعه اصول جدید برای طراحی شبکه های برق قدرت - با در نظر گرفتن نیازهای انرژی و ارتباطات کمک می کند.

شبکه های برق هوشمند شبکه های برق هوشمند فردا هستند که به ستون فقرات فناوری شبکه هوشمند در صنعت تبدیل شده اند. این مفهوم مبتنی بر کنترل هوشمند سیستم های منبع تغذیه و تبادل داده بین تجهیزات سازمانی است که مستلزم توسعه اصول جدیدی برای مدیریت شبکه های انرژی است. ایده هارتینگ: هر دستگاهی به یک مشترک شبکه تبدیل می‌شود، چه به کابل داده یا فقط به کابل برق متصل باشد.

CJSC هارتینگ، مسکو

به عنوان بخشی از مدیریت سازمانی، یک مفهوم مشترک برای توسعه ساختمان های تجاری و صنعتی ایجاد شده است که امکان دستیابی به کاهش مستمر هزینه های تولید و عملیات را فراهم می کند و اطمینان حاصل می کند که تجهیزات برای تعمیر و نگهداری آماده هستند. هدف اصلی دستیابی به تولید "سبز" و همچنین افزایش بهره وری و در نتیجه سودآوری کل شرکت با کاهش هزینه های انرژی، افزایش راندمان توزیع انرژی، بهینه سازی بارهای پیک یا بهینه سازی مصرف انرژی با استفاده از نرم افزار است. همانطور که با استفاده از مفهوم مدرن توزیع انرژی به عنوان بخشی از سیستم مدیریت منابع انرژی یک شرکت مطابق با DIN EN 16001. برای دستیابی به این هدف، یک سیستم ارتباطی واحد و جهانی مورد نیاز است که شبکه های قدرت و داده را ترکیب کند. برای مصرف کنندگان بزرگ برق، یک سیستم نظارت بر انرژی ایجاد خواهد شد که عملکردهای مدیریت فرآیندهای تامین برق، مدیریت مصرف انرژی و ارائه اطلاعات کامل به کاربران را ترکیب می کند. ارتباط با کیفیت اساس کارآمدی است. تبادل داده بین دستگاه‌های صنعتی هنوز به عنوان یک عملکرد کمکی در نظر گرفته می‌شود. اما اگر دستگاه های صنعتی به صورت مجزا و خارج از سیستم ارتباطی کار کنند، توسعه بیشتر و افزایش کارایی فرآیندهای صنعتی غیرممکن است. فقدان عیب یابی بر آمادگی تجهیزات برای تعمیر و نگهداری تأثیر منفی می گذارد و بهبود بهره وری انرژی در طول عملیات تجهیزات بدون یک سیستم مؤثر برای شناسایی مصرف کنندگان برق غیرممکن است. هر دو کار فقط هنگام استفاده از یک شبکه انتقال داده حل می شوند، که به شما امکان می دهد هر دستگاه عامل را "دیدن" و آن را کنترل کنید.

منبع تغذیه در صنعت و انواع سیگنال های ارتباطی

عملکرد دستگاه های صنعتی با سه "شریان" حیاتی مرتبط است - اینها خطوط برق، خطوط داده و خطوط سیگنال کنترل هستند. دستگاه های پرقدرت به طور دائم به یک خط برق 400 ولت متصل هستند، اما کمتر از 50 درصد آنها توانایی انتقال و دریافت اطلاعات را دارند. برای مدیریت موثر چنین دستگاه هایی، هر یک از آنها باید به عنوان یک دستگاه ترمینال در شبکه برق ادغام شوند.

از این رو الزامات برای شبکه های منبع تغذیه. هنگامی که دستگاه به منبع تغذیه متصل می شود، باید خود دستگاه و مقدار برق مصرفی آن فوراً شناسایی شود و همچنین می توان طبق الگوریتم انتخاب شده، بار را قطع کرد. برای اجرای این توابع، یک کانال با پهنای باند به اندازه کافی باریک مورد نیاز است.

از سوی دیگر، اتوماسیون به خطوط ارتباطی نیاز دارد که بتوانند داده ها را با سرعت بالا در زمان واقعی انتقال دهند. به عنوان مثال، خطوط نوری تشخیصی خودکار در محدوده فرکانس نسبتاً وسیعی کار می کنند.

سازماندهی خطوط انتقال داده در شبکه برق

به منظور کاهش هزینه‌های نصب و همچنین اجرای عملکردهای اساسی مدیریت انرژی، HARTING انتقال داده‌ها را از طریق کابل‌های برق انتخاب کرده است. با این حال، حتی اگر شبکه ها به هم متصل هستند، باید همانطور که شبکه های سازماندهی شده با استفاده از کابل های جداگانه کار می کنند، کار کنند. بنابراین، استاندارد اترنت به عنوان مبنایی برای شبکه قدرت انتخاب شد که به شما امکان می داد بسته به نیاز کاربر، عملکردهای جدیدی به شبکه اضافه شود. هنگامی که کنترل هوشمند در یک شبکه برق سنتی ادغام می شود، به یک شبکه هوشمند پاورنت تبدیل می شود. در این مورد، دستگاه‌های شبکه‌شده با تعیین توپولوژی شبکه مورد نیاز صنعت وارد عمل می‌شوند. بنابراین، عناصر شبکه smartPowerNet اساس ساختار شبکه را تشکیل می‌دهند: HARTING بر این اساس آموخته است و اولین شرکتی است که دستگاه‌هایی را برای شبکه‌های قدرت با ارتباطات داده توسعه می‌دهد.

استفاده از اترنت استاندارد

شبکه اترنت از طریق اجزای شبکه مدیریت شده مدیریت می شود.

کاملاً منطقی است که دستگاه های شبکه هوشمند پاور نت بتوانند عملکرد سوئیچ های مدیریت شده را بر عهده بگیرند. یکی از وظایف اصلی مدیریت شبکه، تجسم توپولوژی و دستگاه های انتهایی متصل به شبکه است. اگر استاندارد اترنت برای شبکه برق داده انتخاب شود، توپولوژی شبکه داده از توپولوژی شبکه قدرت پیروی می کند، زیرا از همان کابل برای انتقال داده و برق استفاده می شود. بنابراین، توابع استاندارد اترنت را می توان برای مدیریت چنین شبکه پیچیده ای استفاده کرد که انتخاب آن بسیار گسترده است. بر اساس این مفهوم، می توان یک راه حل جهانی ایجاد کرد. این سیستم باز و مقیاس پذیر است، زیرا اتصال خطوط ارتباطی اضافی، محدوده فرکانس سیستم را بدون اعمال هیچ گونه محدودیتی در سازگاری گسترش می دهد.

توابع مدیریت شبکه انتها به انتها

V در حال حاضرتقاضا برای راه حل هایی است که از توپولوژی هایی پشتیبانی می کند که از ترکیبات مختلف داده و خطوط برق استفاده می کنند و به شما امکان می دهند داده های مربوط به مصرف انرژی را منتقل کنید، به عنوان مثال، به اتاق کنترل، بدون گذاشتن کابل های داده اضافی و همچنین نظارت مداوم بر وضعیت سیستم بدون نصب و پیکربندی دستگاه های اضافی. در چنین شبکه ای عملکرد تشخیص خودکار توپولوژی شبکه در زمان اولین روشن شدن و در حین کار شبکه و همچنین نمایش داده های مربوط به سیستم توزیع برق بسیار مهم است. دستگاه‌هایی که برق را توزیع و مصرف می‌کنند، زمانی که شبکه روشن می‌شود، شناسایی می‌شوند و همراه با مصرف انرژی فعلی بر روی صفحه نمایش کامپیوتر صنعتی یا ایستگاه اصلی کنترل نمایش داده می‌شوند. ادغام سیستم مدیریت بار به شما امکان می دهد از اضافه بار جلوگیری کنید، سیستم زمانی فعال می شود که مقادیر پیک از پیش تعیین شده برای بار بیش از حد باشد. بنابراین، توصیه می‌شود مصرف‌کنندگانی را از قبل تعیین کنید که در صورت بارگذاری عمومی شبکه، می‌توانند با خیال راحت خاموش شوند.

نظارت بر سلامت سیستم

عملکرد نظارت بر وضعیت بار در سیستم توزیع برق و همچنین بار متصل به ماشین یا سایر تجهیزات، بر اساس خواندن منظم و تجزیه و تحلیل بعدی داده های مربوطه است. این برای اطمینان از ایمنی و کارایی سیستم عمل می کند. علاوه بر اندازه گیری سیگنال در خروجی سه راهی ها، وضعیت کل شبکه توزیع و هر عنصر هوشمند پاور نت به طور مداوم نظارت می شود.

هر گونه تغییر در پارامترهای شبکه و معیارهای عملکرد ثبت و تجزیه و تحلیل می شود. بنابراین، برای مثال، خطاهایی مانند افت ولتاژ، قطع شدن کابل یا اتصالات نادرست را می توان فوراً شناسایی کرد تا زمانی که کل سیستم از کار بیفتد.

برنج.استفاده از فناوری «شبکه هوشمند» در صنعت، کارایی را تا حد زیادی افزایش می دهد

مصرف انرژی

برای کاهش هزینه های انرژی، به داده های مربوط به همه مصرف کنندگان نیاز دارید. برای انجام این کار، هر عنصر از شبکه smartPowerNet، هر تابلو یا کابینت کنترل دارای یک مدار مجتمع اندازه گیری است که داده های مورد استفاده برای محاسبه مصرف انرژی را می خواند و می نویسد. ساده ترین راه برای کاهش مصرف انرژی، خاموش کردن مصرف کنندگان است. ورودی/خروجی استاندارد تابلو برق مدیریت شده امکان خاموش شدن را فراهم می کند دستگاه های اضافیاستفاده از PLC بدون استفاده از پروتکل های شبکه اضافی.

نمایش داده ها

تمام نتایج اندازه گیری بر روی یک کامپیوتر صنعتی پردازش می شود. داده های شبکه SmartPowerNet از طریق رابط های ارتباطی استاندارد خوانده می شود، سپس پردازش و بایگانی می شود.

انحرافات قابل توجهی از نتایج اندازه گیری از مقادیر نرمال ثبت، تجزیه و تحلیل، ضبط و بر اساس درجه اهمیت در رایانه شخصی صنعتی یا در اتاق کنترل نمایش داده می شود. به عنوان مثال، انرژی مصرف شده توسط کل سیستم یا هر مدار خروجی محاسبه می شود. مقدار برق مصرفی نسبت به مقدار اسمی نمایش داده می شود و اخطار اضافه بار صادر می شود. همچنین می توان مصرف برق را به صورت گرافیکی تجزیه و تحلیل کرد و برنامه های مصرف انرژی را برای یک دوره به اندازه کافی طولانی ترسیم کرد.

فن آوری های ارتباطی شبکه برق (Power ارتباط خطی، PLC) به طور فعال در حال توسعه و محبوبیت بیشتر و بیشتر در سراسر جهان هستند. و روسیه نیز از این قاعده مستثنی نیست. آنها در اتوماسیون فرآیندهای تکنولوژیکی، سازماندهی سیستم های نظارت تصویری و حتی برای کنترل یک خانه "هوشمند" استفاده می شوند.

تحقیقات در زمینه انتقال داده ها با استفاده از شبکه برق برای مدت طولانی در حال انجام است. در گذشته، استفاده از PLC ها به دلیل نرخ پایین انتقال داده و ایمنی ناکافی در برابر تداخل مانع می شد. توسعه میکروالکترونیک و ایجاد پردازنده های مدرن و مهمتر از همه کارآمدتر (چیپ ست) امکان استفاده از روش های مدولاسیون پیچیده را برای پردازش سیگنال فراهم کرد که باعث شد پیشرفت قابل توجهی در پیاده سازی PLC حاصل شود. با این حال، تنها تعداد کمی از کارشناسان هنوز از امکانات واقعی فناوری ارتباطات بر روی شبکه برق آگاه هستند.

فناوری PLC از شبکه های الکتریکی برای انتقال داده با سرعت بالا استفاده می کند و بر اساس همان اصول ADSL است که برای انتقال داده ها در شبکه تلفن. اصل کار به شرح زیر است: یک سیگنال با فرکانس بالا (از 1 تا 30 مگاهرتز) با استفاده از مدولاسیون های مختلف بر روی یک سیگنال الکتریکی معمولی (50 هرتز) قرار می گیرد و خود سیگنال از طریق سیم های الکتریکی منتقل می شود. تجهیزات می توانند چنین سیگنالی را در فاصله قابل توجهی - تا 200 متر - دریافت و پردازش کنند. فقط در حالت اول، انتقال داده با سرعت 1000 مگابیت در ثانیه انجام می شود و در حالت دوم بسیار کندتر خواهد بود - فقط تا 1 مگابیت در ثانیه.

با سرعت مجاز؟

امروزه فناوری های نسل سوم PLC در دسترس کاربران قرار گرفته است. اگر در سال 2005، با ظهور استاندارد HomePlug AV، سرعت انتقال داده از 14 به 200 مگابیت در ثانیه افزایش یافت (این برای ارائه خدمات به اصطلاح "Triple Play" کافی است، زمانی که به طور همزمان دسترسی به اینترنت پرسرعت برای کاربران فراهم شود. ، تلویزیون کابلی و ارتباطات تلفنی، سپس آخرین نسل PLC ها قبلاً از یک لایه فیزیکی دوگانه برای انتقال داده استفاده می کند - لایه فیزیکی دوگانه. همراه با FFT OFDM، مدولاسیون موجک OFDM استفاده می شود، یعنی مالتی پلکسی متعامد با فرکانس جدا شده، اما با استفاده از موجک. این به شما امکان می دهد سرعت انتقال داده را چندین بار افزایش دهید - تا 1000 مگابیت در ثانیه.

با این حال، درک این نکته مهم است که ما در مورد سرعت فیزیکی صحبت می کنیم. نرخ واقعی انتقال داده به عوامل زیادی بستگی دارد و می تواند چندین برابر کمتر باشد. کیفیت سیم کشی برق در خانه، پیچش در خط، ناهمگونی آن (به عنوان مثال، در سیم کشی آلومینیومی، تضعیف سیگنال قوی تر از مس است، که محدوده ارتباط را به نصف کاهش می دهد) - همه اینها اثر مخربی دارد. سرعت فیزیکی و کیفیت انتقال داده ها همچنین PLC - همه آداپتورها باید در یک فاز در شبکه برق باشند، نباید بین آداپتورها (ترانسفورماتور، یو پی اس)، پیلوت ها، فیلترها و RCD ها جداسازی گالوانیکی وجود داشته باشد، سرعت انتقال داده را کاهش می دهد. استثنا QPLA-200 v.2 و QPLA-200 v.2P است، زیرا یکی از ویژگی های این آداپتورها، فناوری منحصر به فرد Clear Path است. با استفاده از فناوری Clear Path، حتی زمانی که دستگاه های PLC به فازهای مختلف متصل هستند، امکان ایجاد شبکه وجود دارد. این فناوری به صورت پویا کانال های با نویز کمتری را برای انتقال اطلاعات انتخاب می کند و در نتیجه سرعت انتقال داده را افزایش می دهد. حداکثر 8 دستگاه می تواند در یک شبکه PLC باشد.

وقتی صحبت از فناوری PLC شد، مرسوم است که سرعت نیمه دوبلکس یا یک جهته را به عنوان سرعت در نظر بگیرید. یعنی اگر سرعت مشخص شده 200 مگابیت در ثانیه باشد، آنگاه سرعت واقعی 70-80 مگابیت در ثانیه خواهد بود. V زندگی واقعیسرعت فیزیکی با اطمینان زیاد را می توان به نصف تقسیم کرد و در هنگام اتصال هر دستگاه قدرتمند خانگی - اتو، کتری، تهویه مطبوع، یخچال و غیره، به نسبت 10 درصد کاهش داد.

در شرایط عادی خانه، سیگنال را می توان با استفاده از یک PLC در فاصله حدود 200 متر از طریق سیم منتقل کرد. برای مثال، خانه ای با مساحت 200 متر مربع. m را می توان بدون مشکل پوشش داد. کیفیت ارتباط در این مورد به کیفیت شبکه الکتریکی بستگی دارد. یک محافظ برق معمولی که اغلب در یک سیم کششی، منبع تغذیه بدون وقفه یا ترانسفورماتور تعبیه می شود، می تواند مانعی برای عبور سیگنال شود. همچنین باید به خاطر داشت که توزیع شبکه از طریق سیم کشی به یک تابلو برق با فیوز محدود می شود. بنابراین ایجاد یک شبکه، به عنوان مثال، با یک flatmate کار نخواهد کرد. وای فای برای این کار بهتر است.

مزایا و معایب PLC

فناوری‌های PLC قطعاً شایسته توجه هستند، اما در کنار مزایا، معایب آشکاری نیز دارند. اما اول از همه. PLC به ایجاد ارائه خدمات با کیفیت بالا از Triple Play کمک می کند، نیازی به سیم برای انتقال داده ها ندارد، و در نتیجه هزینه های اضافی را به همراه دارد. نصب سریع و قابلیت اتصال به شبکه های موجود نیز نکته ای به نفع PLC است. علاوه بر این، شبکه PLC را می توان به راحتی از بین برد و پیکربندی کرد، به عنوان مثال، زمانی که دفتر به ساختمان دیگری منتقل می شود. چنین شبکه ای به راحتی مقیاس پذیر است - می توانید تقریباً هر توپولوژی آن را با حداقل هزینه سازماندهی کنید (بسته به تعداد آداپتورهای PLC اضافی). در شرایط سخت (سازه های بتن مسلح، سطح بالاتداخل الکترومغناطیسی) بر خلاف بی سیم فناوری های وای فای، شبکه WiMAX و LTE PLC بدون وقفه کار خواهند کرد. در عین حال، به دلیل استفاده از مدرن ترین الگوریتم های رمزگذاری، انتقال امن داده ها از طریق شبکه نیز تضمین می شود.

PLC معایب کمتری دارد، اما ارزش دانستن در مورد آنها را دارد. در مرحله اول، پهنای باند شبکه از طریق سیم کشی برق بین همه شرکت کنندگان آن تقسیم می شود. به عنوان مثال، اگر دو جفت آداپتور به طور فعال اطلاعات را در یک شبکه PLC مبادله کنند، نرخ تبادل برای هر جفت تقریباً 50٪ از کل پهنای باند خواهد بود. ثانیاً، پایداری و سرعت PLC تحت تأثیر کیفیت سیم کشی برق (به عنوان مثال هادی های مسی و آلومینیومی) قرار دارد. و سوم اینکه PLC کار نمی کند فیلترهای شبکهو منابع تغذیه اضطراری که به سوکت های اختصاصی PLC Ready مجهز نیستند.

کاربرد PLC در عمل

امروزه PLC کاربرد عملی گسترده ای پیدا می کند. با توجه به اینکه این فناوری از شبکه برق موجود استفاده می کند، می توان از آن در اتوماسیون فرآیند برای اتصال واحدهای اتوماسیون از طریق سیم های برق (مثلاً کنتورهای برق شهری) استفاده کرد.

اغلب، PLC ها برای ایجاد سیستم های نظارت تصویری یا یک شبکه محلی در دفاتر کوچک (SOHO) استفاده می شوند، جایی که الزامات اصلی یک شبکه سهولت اجرا، تحرک دستگاه و مقیاس پذیری آسان است. در عین حال، هم کل شبکه اداری و هم بخش های جداگانه آن را می توان با استفاده از آداپتورهای PLC ساخت. اغلب لازم است که در یک شبکه اداری موجود در حال حاضر گنجانده شود کامپیوتر از راه دوریا چاپگر شبکه ای که در اتاق دیگری یا حتی در انتهای دیگر ساختمان قرار دارد - با کمک آداپتورهای PLC می توان این مشکل را در چند دقیقه حل کرد.

علاوه بر این، فناوری PLC فرصت های جدیدی را برای اجرای ایده یک خانه "هوشمند" باز می کند، که در آن تمام لوازم الکترونیکی مصرفی باید به یک واحد متصل شوند. شبکه اطلاعاتبا یک فرصت کنترل متمرکز.

به اندازه کافی عجیب، هنوز کسانی هستند که نسبت به ایده انتقال داده ها از طریق سیم کشی برق بی تفاوت نیستند. بله، افراد زیادی در جهان هستند که چهره به چهره با این پدیده روبرو شده اند، شاید کسی فقط قصد دارد با فناوری هایی آشنا شود که چنین فرصت هایی را باز می کند، برای کسی این یک تجربه موفق یا ناموفق است. و برای کسی دیروز بود

بنابراین PLC. متأسفانه، اطلاعات زیادی در شبکه به اندازه همان اترنت یا وای فای وجود ندارد. با این مقاله سعی خواهم کرد به پرطرفدارترین سوالاتی که زمانی برایم جالب بود پاسخ دهم. PLC (Power Line Communication) یک شبکه ارتباطی است که حمل و نقل آن سیم کشی معمولی برق یک آپارتمان، اداره یا شرکت است. از این نوع شبکه ها می توان برای انتقال داده و صدا استفاده کرد. کابل برق به معنای واقعی کلمه احاطه شده است انسان مدرن. در خانه ها، ادارات و مشاغل، اماکن عمومی یافت می شود. و این تعجب آور نیست، زیرا سیم ها تنها وسیله ای برای رساندن جریان الکتریکی به مصرف کننده هستند. اغلب، نه یک، بلکه چندین کابل برق برای اجسام برق دار مناسب هستند. این به دلیل استفاده از چندین فاز الکتریکی یا خطوط برق اضافی است.

ناگفته نماند که استفاده از کابل برق به عنوان وسیله ارتباطی از دیرباز مورد توجه بوده است. با این ایده، اتصال به شبکه به اتصال دوشاخه آداپتور به پریز کاهش می یابد. در نتیجه، مشخصات جدیدی توسعه یافت که بر اساس پیشرفت‌های PLC و DPL (Digital PowerLine) بود که قبلاً انجام شده بود. با تلاش گروهی از شرکت ها مانند زیمنس، نورتل، موتورولا و غیره که HomePlug Powerline Alliance را تشکیل دادند، ایجاد شد. با ظهور استانداردهای HomePlug 1.0 و سپس HomePlug AV PLC، دستگاه هایی در حالت BPL (پهن باند از طریق خطوط برق - انتقال پهن باند از طریق خطوط برق) قادر به تبادل داده با سرعت تا 200 مگابیت بر ثانیه شدند.

از کجا می توان از فناوری ارتباطات خط برق استفاده کرد؟ هنگامی که به درستی استفاده می شود، تقریباً در همه جا، اما عمدتاً، این فناوری برای سازماندهی یک شبکه محلی در خانه و محل کار و همچنین یک فناوری دسترسی در سطح ارائه دهنده استفاده می شود. از مزایای این فناوری می توان به مقیاس پذیری آسان شبکه، قابلیت پیاده سازی سیستم اشاره کرد. خانه هوشمند"(مانند فناوری Z-Wave :))، عدم وجود سوراخ های اضافی در دیوار و کابل در آپارتمان / خانه.

داستان

در طلوع توسعه شبکه های الکتریکی، این سوال در مورد سازماندهی تبادل اطلاعات ارسالی بین گره های انرژی مطرح شد. منطقی ترین آنها استفاده از خطوط برق موجود به جای ساخت خطوط مجزای تلگراف بود. قبلاً در آغاز قرن بیستم در ایالات متحده از خطوط برق DC برای تبادل اطلاعات تلگراف استفاده می شد. با توسعه ارتباطات رادیویی، امکان استفاده از شبکه ها برای همین اهداف فراهم شد. جریان متناوب.

در حال حاضر تبادل اطلاعات از طریق خطوط برق به عنوان یکی از اصلی ترین انواع ارتباطات به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. فرستنده و گیرنده از طریق یک فیلتر اتصال تشکیل شده از یک خازن با ظرفیت کم (2200 - 6800 پیکوفاراد) و یک ترانسفورماتور فرکانس بالا (ترانسفورماتور خودکار) به خط برق متصل می شود. چنین سیستمی امکان انتقال اطلاعات صوتی و داده های تله متری و کنترل از راه دور را فراهم می کند. ایده فناوری PLC استفاده از خطوط برق برای تبادل اطلاعات با سرعت بالا است.

همانطور که در طول توسعه و عملیات بعدی مشخص شد، گلوگاه این فناوری ایمنی ضعیف در برابر نویز و سرعت انتقال داده پایین بود. در مارس 2000، HomePlug Powerline Alliance در نتیجه ادغام چندین شرکت بزرگ مخابراتی تشکیل شد که برای تحقیق، توسعه و آزمایش مشترک سازماندهی شد، علاوه بر این، تصمیم گرفته شد استاندارد واحدی برای انتقال داده ها از طریق سیستم های قدرت اتخاذ شود. به هر حال، در حال حاضر، HomePlug Powerline Alliance شامل بیش از صد سازمان است.

نمونه اولیه PowerLine فناوری PowerPacket اینتلون است که اساس استاندارد واحد HomePlug1.0 (که توسط اتحاد HomePlug در 26 ژوئن 2001 به تصویب رسید) را تشکیل داد که نرخ انتقال داده را تا 14 مگابیت بر ثانیه تعریف کرد. با این حال، در این لحظهاستاندارد HomePlug AV سرعت انتقال داده را به 200 مگابیت در ثانیه افزایش داد. و استاندارد جدید G.hn در سال آینده پهنای باند را به 1 گیگابیت در ثانیه افزایش خواهد داد.

شایان ذکر است که HomePlug تنها بسته از مشخصات موجود نیست. جدا از Home Plugدیگران وجود دارد - این یک فناوری پهنای باند است که توسط انجمن بین المللی پشتیبانی می شود UPA(انجمن پاورلاین جهانی) و همچنین فناوری به همین نام که توسط تعدادی از شرکت های با نفوذ ژاپنی که در یک اتحاد متحد شده اند توسعه داده شده است. HD-PLC(ارتباطات پاورلاین با کیفیت بالا). در اروپا، این اتحاد به توسعه فناوری PLC کمک کرد اپرا(اتحاد تحقیقات اروپایی OpenPLC). من به طور خلاصه در مورد آنها صحبت خواهم کرد.

اپرا

OPERA توسط شرکت های تولیدی و دانشگاه های اروپایی در سال 2004 تاسیس شد. این اتحاد بیش از 40 عضو دارد. هدف تحقیق و توسعه در زمینه شبکه های PLC یکپارچه برای سازماندهی دسترسی پهنای باند بود.

در سال 2006، اولین پروژه این اتحاد تکمیل شد. این تکمیل منجر به انتشار اولین نسخه استاندارد شد که بسیاری از سازندگان تجهیزات PLC برای استفاده از آن عجله کردند. مرحله دوم این پروژه در ژانویه 2007 آغاز شد و در دسامبر 2008 به پایان رسید. هدف این پروژه توسعه مشخصاتی بود که سیستم های پهن باند را قادر می سازد با استفاده از سیم کشی الکتریکی موجود به عنوان رسانه فیزیکی کار کنند. از این رو نام دیگر - BPL (باند پهن از طریق خط برق).

فناوری BPL انتقال داده با سرعت بالا (استریم ویدئو، تلفن IP و غیره) و همچنین سازماندهی شبکه های محلی خانگی را فراهم می کند. شرکت کنندگان در مرحله دوم پروژه شامل دانشگاه های اروپایی پیشرو موسسه فناوری فدرال سوئیس (سوئیس)، دانشگاه درسدن و دانشگاه کارلسروهه (آلمان) و دیگران، شرکت های بزرگ فناوری توسعه دهندگان DS2 (اسپانیا) و CTI ( سوئیس)، و همچنین اپراتورهای PLC اروپایی EDEV-CPL (فرانسه)، ONI (پرتغال)، PPC (آلمان)، شرکت های برق و OEM - در مجموع 26 شرکت کننده. مشخصات پیشنهادی این اتحاد بر اساس فناوری توسعه یافته توسط شرکت اسپانیایی DS2 است که اولین تراشه‌های مودم تجاری PLC را معرفی کرد که یک کانال ارتباطی در سطح فیزیکی تا 200 مگابیت در ثانیه را ارائه می‌دهد. این امکان انتقال داده در باند فرکانسی 10، 20 یا 30 مگاهرتز را فراهم می کند. روش مدولاسیون OFDM است، تعداد زیرحامل ها 1536 است. برای مدولاسیون زیرحامل ها از مدولاسیون ADPSK (Amplitude Differential Phase Shift Keying) استفاده می شود که انتقال حداکثر 10 بیت را در هر زیرحامل فراهم می کند. نرخ داده قابل دستیابی از نظر تئوری 205 مگابیت بر ثانیه است.

UPA

UPA در سال 2004 تاسیس شد. این شرکت شامل تولید کنندگان پیشرو تجهیزات الکترونیکی و مراکز تحقیقاتی است: دستگاه های آنالوگ، Ambient، Buffalo، Comtrend، Corinex، D-Link، NETGEAR، موسسه تحقیقات الکتروتکنولوژی کره، توشیبا و غیره. هدف انجمن این بود که تدوین استانداردها و مقرراتی که جنبه های مختلف فرآیند انتقال داده را تعریف می کند تا توسعه بازار PLC و ارتقای سیستم های انتقال داده از طریق شبکه های برق در سطوح دولتی و شرکتی را تسریع بخشد. یکی از جنبه های گواهینامه UPA همزیستی تجهیزات استانداردهای مختلف با استفاده از یک رسانه انتقال فیزیکی است، به عنوان مثال، استفاده همزمان از یک شبکه الکتریکی برای انتقال جریان های داده مطابق با استانداردهای HomePlug و OPERA. انجمن UPA از مشخصات اصلی پیشنهاد شده توسط OPERA Alliance پشتیبانی می کند.

HD-PLC

HD-PLC توسط شرکت ژاپنی Panasonic Corporation تأسیس شد که شامل شرکت هایی مانند AOpen، Advanced Communications Networks، Icron Technologies Corporation، IO DATA DEVICE، Analog Devices، APTEL، Audiovox Accessories Corporation، Buffalo، OKI، Kawasaki GAOMTA، Microelectronics بود. موراتا و دیگران فناوری پهنای باند HD-PLC پاناسونیک برای انتقال و دریافت داده با سرعت بالا از طریق شبکه برق طراحی شده است و توسط CEPCA (اتحاد ارتباطات برق مصرف کننده الکترونیک) پشتیبانی می شود.

این اتحاد در سال 2005 توسط شرکت های با نفوذ ژاپنی پاناسونیک، سونی، توشیبا، میتسوبیشی، سانیو و یاماها تشکیل شد. یکی از فعالیت های CEPCA، پیوستن به تلاش ها برای توسعه فناوری سازگار با استانداردهای مختلف است که به طور بالقوه امکان اتصال شبکه های انتقال داده های چندرسانه ای را در یک آپارتمان یا ساختمان فراهم می کند. رقبای فناوری HD-PLC فن آوری هایی هستند که توسط انجمن های HomePlug و UPA ترویج می شوند. یکی از ویژگی های متمایز فناوری HD-PLC روش پیشنهادی برای سنتز سیگنال OFDM است. برخلاف روش تشکیل سیگنال OFDM با استفاده از تبدیل فوریه سریع معکوس (FFT) که برای مثال در فناوری HomePlug AV اتخاذ شد، نویسندگان استفاده از تبدیل موجک در فناوری HD-PLC را پیشنهاد کردند. Wavelet OFDM یک فناوری انتقال داده پهن باند با استفاده از شبکه برق است که با راندمان طیفی بالا مشخص می شود. این فناوری از تبدیل موجک برای سنتز سیگنال OFDM استفاده می کند. نرخ انتقال داده از نظر تئوری قابل دستیابی 210 مگابیت بر ثانیه است.

اعضا

باید فهمید که همه اتحادها و انجمن های فوق نوعی "باشگاه های مورد علاقه" هستند که هسته اصلی آنها از چندین تشکیل شده است. تولید کنندگان بزرگمدارهای مجتمع برای مقاصد تجاری در حاشیه، تولیدکنندگان مودم و سایر تجهیزات هستند. بنابراین، سازمان های "غیر انتفاعی" برای توسعه و ترویج استاندارد "مستقل از تولید کننده" تشکیل شدند.

هسته اصلی Homeplug Powerline Alliance Cisco، Intel، LG، Motorola، Texas Instruments است. آنها متحدان اینتلون هستند که نشان دهنده جهت آمریکایی توسعه این فناوری است. جهت اروپا توسط شرکت DS2 تحت حمایت اتحادیه اروپا در چارچوب پروژه OPERA تعیین می شود. بیش از دوجین شرکت شریک DS2 در انجمن UPA که شامل Buffalo، Corinex، D-Link، Intersil، Netgear، Toshiba و دیگر شرکت‌ها می‌شود، متحد شده‌اند. شرکت پاناسونیک در توسعه خود به مشخصات اتحادیه صنعتی CEPCA پایبند است. شرکت هایی مانند هیتاچی، میتسوبیشی، فیلیپس، پایونیر، سانیو، سونی و غیره نیز بر اساس همین استاندارد هدایت می شوند.موسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE) و اتحادیه بین المللی مخابرات و استاندارد (ITU) بدون شک به تعدادی از این شرکت ها تعلق دارند. سازمان های بین المللی تاثیرگذار برای استانداردسازی. این سازمان ها شامل نمایندگان شرکت های پیشرو از بسیاری از کشورهای جهان هستند.

در دسامبر 2008، مؤسسه استانداردسازی ITU-T یک استاندارد بین المللی برای انتقال داده های پرسرعت از طریق خطوط برق، تلفن و کابل های کواکسیال پذیرفت. استاندارد جدید ITU-T (G.9960) که G.hn نیز نامیده می شود، بسته ای از مشخصات پیوند داده و لایه فیزیکی است که اصل ساخت شبکه های خانگی سیمی را یکپارچه می کند. در پایان سال 2008، برای اولین بار، یک استاندارد بین المللی ظاهر شد که اجازه استفاده کامل از پتانسیل شبکه های سیمی را می دهد که از خطوط برق، کابل های کواکسیال یا تلفن به عنوان رسانه انتقال فیزیکی داده استفاده می کنند. قابلیت همکاری همه شبکه های مبتنی بر G.hn توسط Home Grid Forum، یک سازمان غیرانتفاعی که توسط DS2 تأسیس شده است، نظارت می شود.

در پایان سال 2008، DS2 قصد خود را برای توسعه یک تراشه مودم PLC سازگار با مشخصات G.hn، UPA و OPERA اعلام کرد. در جولای 2005، IEEE ایجاد را اعلام کرد گروه کاریکه استاندارد Broadband PowerLine را آماده می کند. هدف مطالعه، مشخصات رقابتی و ناسازگار برای استفاده از شبکه های الکتریکی برای انتقال داده با سرعت بالا بود. مشخصات توسط HomePlug Powerline Alliance، Panasonic Corporation و DS2 ارائه شده است.

در نتیجه، اولین پیش نویس استاندارد تصویب شد: IEEE P1901 Draft Standard for Broadband over Line Networks: Medium Access Control and Physical Layer Specifications. پیش نویس استاندارد امکان استفاده از دو روش مدولاسیون ناسازگار (FFT OFDM و Wavelet OFDM) را در لایه فیزیکی فراهم می کند. علاوه بر این، امکان استفاده از دو روش ناسازگار تصحیح مستقیم خطا فراهم شد.

یکی از آنها مبتنی بر کدهای توربو کانولوشن است، دومی از کدهای LDPC - کدهایی با چگالی کم چک های برابری استفاده می کند. در حال حاضر کدهای توربو در سیستم های ارتباطی ماهواره ای و سیار، دسترسی پهن باند بی سیم و تلویزیون دیجیتال. هیچ ارجاعی در پیش نویس استاندارد به استفاده از فناوری ارائه شده توسط DS2 وجود ندارد و دو نسخه PHY که به عنوان پایه در نظر گرفته شده است تفاوت های قابل توجهی با یکدیگر دارند. در نتیجه تجهیزات انواع مختلفمدولاسیون نمی تواند در همان شبکه ارتباط برقرار کند، اگرچه با استاندارد IEEE P1901 مطابقت دارد. هنگام نوشتن از مطالب این سایت استفاده شد.

در تئوری

اساس فناوری PowerLine استفاده از تقسیم فرکانس سیگنال است که در آن یک جریان داده پرسرعت به چندین جریان نسبتاً کم سرعت تجزیه می شود که هر کدام از آنها در فرکانس فرکانس جداگانه ای مخابره می شود و سپس آنها را در یک فرکانس با یکدیگر ترکیب می کنند. یک سیگنال

با مالتی پلکس سازی فرکانس (FDM - Frequency-Division Multiplexing)، طیف موجود به طور ناکارآمد مصرف می شود. این به دلیل وجود فواصل محافظ (Guard Band) بین زیر حامل ها است. وجود فواصل محافظ برای جلوگیری از تأثیر متقابل سیگنال ها ضروری است.

بنابراین از مالتی پلکسی تقسیم فرکانس متعامد (OFDM) استفاده می شود. ایده این است که مراکز فرعی‌ها را طوری قرار دهیم که پیک هر سیگنال بعدی با مقدار صفر سیگنال قبلی منطبق باشد. همانطور که مشاهده می شود، پهنای باند موجود در هنگام استفاده از OFDM کارآمدتر استفاده می شود.

قبل از اینکه در یک سیگنال ترکیب شوند، زیرحامل های منفرد تحت مدولاسیون فاز قرار می گیرند - هر کدام دنباله بیت های خاص خود را دارند.

سپس نوبت به موتور PowerPacket می رسد که در آن حامل های فرعی در یک بسته اطلاعاتی واحد (نماد OFDM) مونتاژ می شوند. فناوری PowerLine از 1536 فرکانس فرکانس فرکانس با 84 فرکانس از بهترین فرکانس ها در محدوده 2 تا 32 مگاهرتز استفاده می کند. هر فناوری انتقال داده نیاز به انطباق با محیط فیزیکی دارد، به این معنی که به ابزاری برای شناسایی و حذف خطاها و تضادها نیاز دارد. PLC نیز از این قاعده مستثنی نیست. هنگام انتقال سیگنال ها از طریق یک شبکه خانگی، تضعیف های بزرگ می تواند در فرکانس های خاصی رخ دهد که منجر به از دست رفتن داده ها می شود. فناوری پاورلاین فراهم می کند روش خاصراه حل این مشکل خاموش کردن و روشن کردن سیگنال های انتقال داده به صورت پویا است. ماهیت روش در نظارت مداوم کانال به منظور شناسایی بخشی از طیف با حداکثر آستانه تضعیف است. اگر چنین بخشی شناسایی شود، انتقال داده در محدوده فرکانس مشکل متوقف می شود تا زمانی که یک مقدار کاهش قابل قبول بازیابی شود.

نقطه قوت فناوری PowerLine که در استفاده از طیف وسیعی از فرکانس ها نهفته است نیز نقطه ضعف آن است. در کشورهای مختلف، طیف فرکانس های ممنوعه برای استفاده به شدت تنظیم شده است. هنگام کار، دستگاه PLC قادر است دریافت رادیویی را در طیف مورد استفاده "بی صدا" کند. رادیو آماتورها به خوبی از این مشکل آگاه هستند. بنابراین، استفاده از OFDM و پهنای باند گسترده به فناوری PowerLine انعطاف پذیری برای استفاده در محیط های مختلف می دهد. از نظر فنی، این با تنظیم به اصطلاح حالت سیگنال و ماسک قدرت روی دستگاه ها (که قابلیت مربوطه را ارائه می دهند) پیاده سازی می شود. حالت سیگنال یک روش نرم افزاری برای تعیین محدوده فرکانس کاری است. Power Mask یک روش نرم افزاری برای محدود کردن طیف فرکانس های مورد استفاده است. به همین دلیل، دستگاه های PowerLine می توانند به راحتی در یک محیط فیزیکی یکسان وجود داشته باشند و با محدوده فرکانسی مورد استفاده توسط آماتورهای رادیویی تداخلی نداشته باشند.

مشکل مهم دیگر که اکنون برای خود دستگاه های PLC وجود دارد، نویز ضربه ای است که منابع آن می تواند شارژرهای مختلف، لامپ های هالوژن، روشن یا خاموش کردن وسایل برقی مختلف باشد.

پیچیدگی وضعیت در این واقعیت نهفته است که با استفاده از روش فوق، دستگاه PLC زمانی برای انطباق با شرایط در حال تغییر سریع ندارد، زیرا مدت زمان آنها می تواند برابر با یک میکروثانیه یا کمتر باشد. برای حل این مشکل، از رمزگذاری آبشاری جریان های بیت قبل از مدوله شدن و سپس ارسال به شبکه استفاده می شود. ماهیت کدگذاری تصحیح خطا اضافه کردن بیت های اضافی به جریان اطلاعات اصلی است که توسط رمزگشا در انتهای دریافت کننده برای شناسایی و تصحیح خطاها استفاده می شود. آبشاری یک کد بلوک Reed-Solomon و یک کد کانولوشن ساده رمزگشایی شده با استفاده از الگوریتم Viterbi امکان تصحیح نه تنها خطاهای منفرد، بلکه انفجارهای خطا را نیز ممکن می سازد، که به طور قابل توجهی یکپارچگی داده های ارسال شده را افزایش می دهد.

علاوه بر این، کدگذاری تصحیح خطا، امنیت اطلاعات ارسال شده را در یک رسانه انتقال مشترک افزایش می دهد. از آنجایی که شبکه منبع تغذیه خانگی به عنوان رسانه انتقال داده انتخاب شده است، چندین دستگاه می توانند همزمان انتقال را شروع کنند. روش CSMA/CA برای رفع برخوردها استفاده می شود. به لطف اضافه شدن فیلدهای اولویت بندی به فریم های داده ارسالی در شبکه های پاور لاین، امکان انتقال صدا و تصویر از طریق IP فراهم شد.

در تمرین

HomePlug 1.0

اولین مشخصات "الکتریکی" استاندارد HomePlug پس از یک سال کار اتحاد - در اواسط سال 2001 - توسعه و تصویب شد. این مشخصات قوانین زیر را برای عملکرد یک شبکه محلی شرح می دهد:

• اتوبوس به عنوان توپولوژی شبکه استفاده می شود.
• حداکثر سرعت انتقال داده 14 مگابیت در ثانیه است.
• حداکثر قطر شبکه 100 متر است (در عمل، فاصله می تواند بیش از 1000 متر باشد، اما با نرخ داده کمتر).
• استفاده از تکرار کننده ها مجاز است که به شما امکان می دهد فاصله انتقال داده را تا 10000 متر افزایش دهید.
• مکانیسم‌های تطبیقی ​​برای تغییر فرکانس یا غیرفعال کردن کانال‌های خاص در صورت تشخیص تداخل قوی استفاده می‌شوند.
• خدمات QoS (کیفیت خدمات) با چهار سطح کیفیت تحویل اعمال می شود.
• داده ها با استفاده از روش DES با یک کلید رمزگذاری 56 بیتی رمزگذاری می شوند.

پس از مدت کوتاهی، نسخه غیر رسمی HomePlug 1.0 با علامت Turbo ظاهر شد که مشخصات فنی آن مشابه HomePlug 1.0 با تنها تفاوت اما قابل توجه بود: سرعت انتقال داده به 85 مگابیت در ثانیه افزایش یافت.

HomePlug AV

پذیرش مشخصات HomePlug AV در سال 2005 نقطه عطف مهمی بود زیرا امکان استفاده از استاندارد را برای جریان های داده بزرگ مانند پخش ویدئو HDTV فراهم کرد. اگر این مشخصات را به تفصیل تجزیه و تحلیل کنیم، می بینیم که در طول توسعه آن، بسیاری از رویکردهایی که در توسعه مشخصات HomePlug 1.0 و HomePlug 1.0 Turbo استفاده شده بود، تجدید نظر شده است. مشخصات HomePlug AV دارای ویژگی های زیر است:

• حداکثر سرعت انتقال داده 200 مگابیت در ثانیه است.
• انتقال داده در محدوده فرکانس 2-28 مگاهرتز و 4-32 مگاهرتز انجام می شود.
• روش دسترسی به رسانه CSMA/CA استفاده می شود.
• خدمات QoS (کیفیت خدمات) اعمال می شود.
• رمزگذاری داده ها از فناوری AES با کلید رمزگذاری 128 بیتی استفاده می کند.

در حال حاضر، اکثریت قریب به اتفاق اتصالات انتهایی با گذاشتن کابل از یک خط پرسرعت به آپارتمان یا دفتر کاربر انجام می شود. این ارزان ترین و مطمئن ترین راه حل است، اما اگر کابل کشی امکان پذیر نیست، می توانید از سیستم برق رسانی برق موجود در هر ساختمان استفاده کنید. در عین حال، هر پریز برق در ساختمان می تواند به یک نقطه دسترسی به اینترنت تبدیل شود. کاربر فقط موظف است مودم PowerLine برای برقراری ارتباط با دستگاه مشابه نصب شده، به عنوان یک قاعده، در اتاق کنترل برق ساختمان و متصل به یک کانال پرسرعت داشته باشد.

همچنین PLC راه حل کاملآخرین مایل در شهرک های کلبه و در ساختمان های کم ارتفاع، به دلیل این واقعیت است که سازماندهی کانال های ارتباطی جایگزین 4 برابر یا بیشتر از سیم کشی برق آماده هزینه دارد.

از فناوری PowerLine می توان برای ایجاد یک شبکه محلی در دفاتر کوچک (حداکثر 10 رایانه) استفاده کرد، جایی که الزامات اصلی برای شبکه سهولت اجرا، تحرک دستگاه و قابلیت توسعه آسان است. در همان زمان، هم کل شبکه اداری و هم بخش های جداگانه آن را می توان با استفاده از آداپتورهای PowerLine ساخت. غالباً موقعیتی وجود دارد که لازم است از قبل وارد شود شبکه موجودیک کامپیوتر از راه دور یا چاپگر شبکه که در اتاق دیگری یا در انتهای دیگر ساختمان قرار دارد. این مشکل با کمک آداپتورهای PowerLine به راحتی حل می شود.

فناوری PowerLine را می توان برای اجرای ایده "خانه هوشمند" استفاده کرد، جایی که تمام لوازم الکترونیکی مصرفی به یک شبکه اطلاعاتی واحد با امکان کنترل متمرکز متصل می شوند. با توجه به اینکه PLC از ارتباطات آماده استفاده می کند، می توان از فناوری PowerLine در اتوماسیون فرآیندها، اتصال واحدهای اتوماسیون از طریق سیم های برق یا انواع سیم ها استفاده کرد. با توجه به اینکه PLC می تواند بر روی سیم های مختلف (نه لزوماً الکتریکی) کار کند، امکان استفاده از این فناوری در سیستم های آتش نشانی امنیتی و همچنین سازماندهی سیستم های نظارت تصویری وجود دارد.

جنبه های منفی نیز وجود دارد: به عنوان مثال، نیاز به اتصال تمام آداپتورهای LAN به یک فاز. آنها همچنین شامل معایب توپولوژی "باس" هستند - سرعت بین تمام دستگاه های موجود در شبکه مشترک است.

من مثالی از پیاده سازی فناوری در شبکه یک ارائه دهنده اینترنت می زنم. گزینه های مختلفی برای پیاده سازی فناوری وجود دارد.

من در مورد یکی صحبت خواهم کرد، شاید ساده ترین. اتصال به سوئیچ های اترنت غیرعادی نیست. کنترلر PLC در یک جعبه به همراه یک سوئیچ در خانه نصب می شود. آنها با یک پچ کورد استاندارد در پورت های FastEthernet 100 مگابیت بر ثانیه به یکدیگر متصل می شوند. جعبه، بسته به مدل کنترلر PLC یا Head End (از این پس HE) ممکن است متفاوت به نظر برسد.

سیگنال PLC از طریق یک کابل کواکسیال منتقل می شود که از یک سو به NOT و از سوی دیگر به اسپلیتر متصل است. اسپلیتر نوعی آداپتور است که برای اتصال چندین NOT در یک خانه استفاده می شود. چنین نیازی ممکن است با تعداد زیادی اتصال یا با نیازهای بالا برای پهنای باند کانال ارتباطی ایجاد شود.

در صورت استفاده از چندین، تولید نشده است تنظیمات قدرتماسک با انتخاب حالت سیگنال. این اقدام برای تعیین بدون ابهام NOT واقعی برای یک CPE مشتری خاص ضروری است. در غیر این صورت، وضعیتی با سوئیچ CPE بین HE ها و در نتیجه مجوز مجدد پس از هر سوئیچ ایجاد می شود.

تعداد سوئیچ ها با پایداری پیوند بین HE و CPE تعیین می شود. با تنظیم حالت سیگنال، خیلی کار نمی کند، فقط چند گزینه وجود دارد، اما Power Mask را می توان کاملاً انعطاف پذیر پیکربندی کرد. مهندس یک میدان داده 256 بیتی در اختیار دارد که در آن امکان اجازه یا ممنوعیت کار در یک طیف فرکانسی خاص وجود دارد. در این مرحله دو شبکه مستقل داریم: یک شبکه الکتریکی و یک شبکه داده. چگونه می توان به شبکه ای دست یافت که قادر به انتقال داده ها از طریق رسانه مورد علاقه باشد؟ در اینجا نمی توانید بدون دستگاهی که سیگنال PLC را به سیم های برق "ریخته است" انجام دهید. چنین وسیله ای انژکتور یا همان طور که به آن کوپلر نیز می گویند و فرآیند "انفوزیون" تزریق است.

برای اتصال کابل های کواکسیال از کانکتورهای مخصوص استفاده می شود.

همچنین می توانید با استفاده از حلقه های فریت تزریق کنید. بله، آنها نه تنها فیلترهایی هستند که در برابر نویز محافظت می کنند. در اینجا باید گفت که هر فریتی مناسب نیست و نصب آن به همان اندازه که ما می خواهیم ساده نیست. در نتیجه نصب یک حلقه فریت، سیگنال تزریق می شود، اما نتیجه قطعا بدتر از استفاده از کوپلر خواهد بود.

پس از آن، کاربر نهایی می تواند از طریق یک پریز برق به شبکه دسترسی داشته باشد. اما کلمه کلیدی در اینجا "می" است. عوامل زیادی بر سطح سیگنال و توانایی انتقال داده ها از طریق شبکه الکتریکی تأثیر می گذارند. آنها باید با اندازه گیری سطح سیگنال در قسمت های مختلف شبکه شناسایی و به مناسب ترین روش حذف شوند. معمولاً این یک سطح سر و صدای بالا در طبقات پایین است، به عنوان مثال، یک ساختمان نه طبقه، یا صدای قوی در بخش مدار الکتریکی بعد از RCD (در جهت مصرف کننده). در این مواقع، استفاده از یک شنت که نوعی راه حل برای سیگنال PLC ارسال شده به شبکه است، موثر است. با سیگنال ضعیف، تزریق اضافی را می توان با استفاده از همان حلقه فریت یا کوپلر انجام داد. در نهایت، نمودار اتصال چیزی شبیه به این است:

در ماده خشک

در پایان، من می گویم که فناوری PowerLine مملو از مشکلات زیادی است و پیاده سازی و استفاده آن چنان که سازنده در مورد آن می نویسد آسان نیست. بسیار خوب، این فناوری برای استفاده در شرکت ها برای کنترل خطوط خودکار مناسب است. ساخت شبکه محلی در خانه بر اساس چنین فناوری احتمالاً از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست، زیرا یکی از ارزان ترین آداپتورهای PLC حدود 1200 روبل هزینه دارد. لازم به ذکر است که حداقل دو دستگاه مورد نیاز است، به این معنی که مقدار راه حل در حال حاضر به دو و نیم هزار روبل افزایش می یابد، در حالی که هیچ تضمینی وجود ندارد که چنین شبکه ای به طور پایدار 24x7 کار کند. اما در اینجا، همانطور که می گویند، هرکس برای خودش تصمیم می گیرد که چه چیزی برای او قابل قبول است.

در مورد استفاده از Power Line در شبکه ارائه دهنده ، به احتمال زیاد زمان PLC قبلاً گذشته است. اول از همه، چون 1-15 کاربر می توانند به راحتی در شبکه کار کنند، ممکن است مشکلات سرعت و پایداری اتصال آغاز شود. در حال حاضر، وضعیتی که نادر بودن بیش از حد بارگذاری نمی شود، زیرا. بسیاری از خانه های موجود در منطقه تحت پوشش شبکه از طریق متصل می شوند فناوری های اترنت. PLC یک مزیت عمده دارد: این سرویس آماده ارائه به هر مشتری بالقوه است. چه مفهومی داره؟

اگر با همان اترنت مقایسه شود، مشتری باید ابتدا درخواست خود را ترک کند، قراردادی را برای ارائه خدمات منعقد کند، پس از آن نصاب ها می آیند، مته، کشش، چین و چروک و آماده می شوند - می توان از خدمات استفاده کرد. PLC متفاوت است. مشتری از طریق تلفن، وب سایت و یا از طریق ICQ درخواست می دهد، در نهایت می تواند به سادگی برای انعقاد قرارداد و دریافت تجهیزات به دفتر فروش مراجعه کند. نصب تجهیزات بسیار ساده است: باید مودم را به پریز برق وصل کنید. پس از 10 دقیقه، اتصال از قبل کار خواهد کرد (مگر اینکه، البته، مشکلی در سیگنال در آپارتمان وجود داشته باشد). در عین حال، کاربر حتی مشکوک نیست که مودم با NOT ارتباط برقرار می کند، به RADIUS وارد می شود، وارد پایگاه داده می شود و پارامترهای پیکربندی به آن اختصاص می یابد، که در قالب یک فایل پیکربندی جداگانه تشکیل شده است. مودم بارگیری می شود و اعمال می شود. و تنها پس از آن تجهیزات مشتری یک آدرس IP دریافت می کند که با آن می تواند در شبکه کار کند. از این مرحله به بعد تجهیزات نصب شده در نظر گرفته می شود. اتصالات بعدی پشت همان HE در کمتر از یک دقیقه تکمیل می شود.

اگر از CPE پشت HE دیگر (آدرس یا ورودی متفاوت) استفاده می کنید، باید تجهیزات را دوباره نصب کنید. این روند به قدری روان است که برخی از کاربران نمی دانند چند صد متر کابل و دستگاه های مختلف، از NOT تا BGW، پشت مودم خود قرار دارند.

یک بار مشتری برگشت و به طرز عصبانی گیج شد که چگونه اینترنت برای او در ویلا کار نمی کند. در خانه و با دوستان با مودم او همه چیز کار می کند! و این یک مورد منفرد نیست، مراجعینی بودند که حتی با وسایلی که برای استفاده موقت در اختیارشان گذاشته شده بود به شهر دیگری نقل مکان کردند. به درخواست تحویل تجهیزات پاسخ داده شد، می گویند وقت نیست، علاوه بر این مشتری قرار بود به استفاده از این تجهیزات ادامه دهد. اپراتور سعی کرد مشتری را متقاعد کند که به هر حال تجهیزات را به شرکت بدهد، با این استدلال که به هر حال برای او بی فایده است و او نمی تواند در آنجا، در شهر دیگری، به اینترنت وصل شود. پاسخ پر از کنایه بود: «آنجا هم سوکت است». خوب چه می توانم بگویم...

از مزایای فناوری PLC می توان به این واقعیت اشاره کرد که قدرت فرستنده 75 مگاوات است و این به شما امکان می دهد از ثبت تجهیزات به عنوان فرکانس رادیویی خودداری کنید. چرا مهم است؟ ما فانی های ساده نباید آماتورهای رادیویی را فراموش کنیم که منافع آنها توسط قانون محافظت می شود و در صورت نقض حقوق یا سر و صدای محدوده فرکانس رادیویی انتخاب شده ، Rospotrebnadzor برای محافظت از آنها ایستادگی می کند. شما می توانید یک مقاله بزرگ جداگانه در مورد نبردهای موجود و راه حل های مهندسی بنویسید. فقط می توانم بگویم که هچ جنگ دفن شده است، صلح متزلزل با پاسخ سریع مهندسان به درخواست های آماتورهای رادیویی پشتیبانی می شود.

حالا نوبت نواقص فناوری است. علاوه بر هزینه تجهیزات، به تعداد CPEهای فعال برای یک HE نیز بستگی دارد. این شرایط توسط توپولوژی باس شبکه تعیین می شود. در مورد نویز فرکانس بالا که به دلیل گنجاندن وسایل الکتریکی یا هنگام استفاده از منابع تغذیه سوئیچینگ، لامپ های کم مصرف و غیره در شبکه ظاهر می شود، فراموش نکنید. در برخی موارد، به معنای واقعی کلمه باید انتخاب کنید: یا اتصال به شبکه در تاریکی یا بدون اینترنت، اما در یک اتاق روشن. طعنه آمیز است، اما همه اینها تا زمانی که مجبور شوید رودررو با مشکل روبرو شوید مضحک به نظر می رسد. علاوه بر این، کیفیت و سرعت ارتباط تحت تأثیر کیفیت سیم کشی برق، وجود پیچ ​​و تاب (کاهش سرعت تا ناپدید شدن کامل)، نوع و قدرت لوازم و وسایل برقی خانگی قرار می گیرد.

امیدوارم مطالب ارائه شده در این مقاله به برخی سؤالات پاسخ دهد، شاید علاقه سالمی به فناوری برانگیزد.

انتقال اطلاعات از طریق شبکه های قدرت با استفاده از Semtech IS (2015)

طیف محصولات تولید شده توسط Semtech Corporation شامل انواع آی سی می باشد لایه فیزیکی، که امکان سازماندهی انتقال اطلاعات را هم از طریق سیم و هم از طریق کانال رادیویی (فرستنده های نوری، درایورهای خط، فرستنده های رادیویی و غیره) فراهم می کند. تصاحب EnVerv، پیشرو در توسعه مودم‌های PLC (ارتباطات خط برق)، در اوایل سال 2015، خط تولید ارتباطات Semtech را با دستگاه‌هایی که تبادل اطلاعات را از طریق خطوط برق معمولی فراهم می‌کنند، گسترش داد. در چارچوب این مقاله، بر اصول عملکرد و ساخت شبکه‌های مبتنی بر ریزمدارهای PLC تک تراشه از Semtech تمرکز می‌کنیم، ویژگی‌های نمایندگان فردی خانواده جدید را در نظر می‌گیریم و مثال‌هایی از اجرای عملی دستگاه‌های مبتنی بر آنها

معرفی
انتقال اطلاعات و سازماندهی منبع تغذیه از طریق سیم های مشابه به طور موثر در برنامه های مختلف استفاده می شود. برای مثال، می‌توانید خطوط تلفن استاندارد یا شبکه‌های اترنت را به یاد بیاورید که گره‌های راه دور را با استفاده از فناوری متصل می‌کنند که در آن برق از طریق هسته‌های جداگانه کابل ارتباطی تامین می‌شود. با این حال، اکثر این راه حل ها یک اشکال آشکار دارند: همه آنها معمولاً به کار نصب نیاز دارند که هزینه های آن اغلب بخش بزرگی از هزینه راه اندازی شبکه را تشکیل می دهد. علاوه بر این، چندین موقعیت وجود دارد که در آن کابل های جدید بسیار نامطلوب یا حتی غیرممکن است - نمونه ای از چنین شرایطی تعمیری است که اخیراً انجام شده است، پس از آن ناگهان معلوم می شود که لازم است سیم های اضافی برای آن گذاشته شود. شبکه های کامپیوتریا یک دفتر اجاره ای با کانال دسترسی پیش بینی نشده به اینترنت. در این موارد، تقریباً همیشه می‌توان خود را به زیرساخت‌های موجود محدود کرد، یعنی استفاده از سیم‌کشی برقی که تقریباً در هر اتاق موجود است برای سازماندهی یک کانال ارتباطی نسبتاً سریع و قابل اعتماد که در سراسر ساختمان منشعب شده است.

فناوری مخابرات PLC، مبتنی بر استفاده از شبکه های قدرت برای تبادل داده با قرار دادن یک سیگنال مفید بر روی یک جریان متناوب استاندارد با فرکانس 50 یا 60 هرتز، با سهولت اجرا و نصب سریع دستگاه های مبتنی بر آن متمایز می شود. اولین سیستم های انتقال داده از طریق شبکه های الکتریکی در دهه 1930 ظاهر شد، آنها عمدتا برای سیگنال دهی در سیستم های قدرت و در سیستم های قدرت استفاده می شدند. راه آهن، با بسیار کم توان عملیاتی. در اواخر دهه 1990 تعدادی از شرکت ها اولین پروژه های بزرگ را در این زمینه اجرا کردند، اما مشکلات جدی در حین بهره برداری شناسایی شد که اصلی ترین آنها ایمنی ضعیف در برابر صدا بود. کارکرد لامپ های کم مصرف، منابع تغذیه سوئیچینگ، شارژرها، دیمرهای تریستور و لوازم برقی خانگی و همچنین موتورهای الکتریکی و تجهیزات جوشکاری، به ویژه لامپ هایی که در مجاورت مودم PLC روشن می شوند، باعث ایجاد نویز ضربه ای در سیم های محافظت نشده از آن می شود. تشعشعات فرکانس بالا، که منجر به کاهش شدید قابلیت اطمینان انتقال داده شد. همچنین، پایداری و سرعت سیگنال تحت تأثیر ناهمگونی خطوط ارتباطی، به ویژه کیفیت و زوال شبکه‌های الکتریکی، وجود اتصالات ساخته شده از مواد با رسانایی الکتریکی متفاوت (به عنوان مثال، مس و آلومینیوم) قرار گرفت. وجود پیچ ​​و تاب و غیره در نتیجه، کاهش کلی در نرخ اسمی داده بین 5 تا 50 درصد بود. علاوه بر این، در اتاق هایی که دستگاه های PLC کار می کردند، در برخی موارد، در فاصله حدود 3-5 متری از مودم، به ویژه در امواج متوسط ​​و کوتاه، نقض دریافت رادیو وجود داشت. این به این دلیل بود که سیم های شبکه برق شروع به کار به عنوان آنتن برای تکرار کننده های رادیویی کردند و در واقع تمام ترافیک را به هوا تابش کردند.
فن آوری انتقال داده از طریق شبکه های برق تنها در آغاز قرن حاضر مورد استفاده تجاری قرار گرفت و معرفی و توزیع گسترده آن به دلیل ظهور یک پایه المان مناسب از جمله. میکروکنترلرهای با کارایی بالا و پردازنده‌های سریع DSP (پردازنده‌های سیگنال دیجیتال) که امکان پیاده‌سازی روش‌های پیچیده مدولاسیون سیگنال و الگوریتم‌های مدرن رمزگذاری داده‌ها را فراهم می‌کنند. این نه تنها سطح بالایی از قابلیت اطمینان در انتقال اطلاعات را فراهم می کند، بلکه از آن در برابر دسترسی غیرمجاز محافظت می کند. همچنین حل مشکل استانداردسازی جنبه های مختلف فناوری مهم بود. در حال حاضر، سازمان ها و جوامع اصلی که الزامات دستگاه های PLC را تنظیم می کنند عبارتند از IEEE، ETSI، CENELEC، OPERA، UPA و HomePlug Powerline Alliance. آخرین آنها یک اتحاد بین المللی است که حدود 80 شرکت شناخته شده در بازار ارتباطات راه دور از جمله زیمنس، موتورولا، سامسونگ و فیلیپس را متحد می کند. فعالیت این اتحاد که در سال 2000 سازماندهی شده است، با هدف انجام تحقیقات علمی و آزمایش عملی سازگاری دستگاه های سازنده مختلف با استفاده از این فناوری و همچنین پشتیبانی و ترویج استاندارد واحدی به نام HomePlug است.
تمام سیستم های PLC موجود معمولاً به پهنای باند (BPL - Broadband over Power Lines) و باند باریک (NPL - Narrowband over Power Lines) تقسیم می شوند. دامنه وظایف حل شده با کمک آنها بسیار گسترده است و انتخاب روش لازم بر اساس ویژگی ها و میزان اطلاعات منتقل شده است. دستگاه های پهن باند (با سرعت 1 تا 200 مگابیت در ثانیه) بر روی سیستم های دسترسی به اینترنت، شبکه های کامپیوتری خانگی و همچنین برنامه هایی که نیاز به تبادل داده با سرعت بالا دارند متمرکز هستند: پخش ویدئو، سیستم های کنفرانس ویدئویی، تلفن دیجیتال و غیره. مودم‌های PLC باند باریک به دلیل ارزان بودن نسبی و ویژگی‌های بهبود یافته، بیشترین علاقه را برای توسعه‌دهندگان سخت‌افزار دارند که به آنها اجازه می‌دهد نه تنها در شبکه‌های معمولی، بلکه در شبکه‌هایی با سطح تداخل بالا نیز کار کنند. ریز مدارها و ماژول ها برای مودم های باند باریک (با ظرفیت کانال 0.1 تا 100 کیلوبیت بر ثانیه) به طور گسترده به عنوان بخشی از محصولات مختلف خانگی و صنعتی، هنگام ایجاد سیستم های کنترل و مدیریت خودکار توزیع شده در کارگاه ها و سیستم های پشتیبانی زندگی ساختمان (آسانسور، دستگاه) استفاده می شود. تهویه مطبوع و تهویه)، اندازه گیری مصرف برق، آب، گاز، گرما، حفاظتی و دستگاه های اعلام حریق.

ویژگی های فن آوری PLC
اساس فناوری PLC استفاده از تقسیم فرکانس سیگنال است که در آن یک جریان داده پرسرعت به چندین جریان نسبتاً کم سرعت تقسیم می شود که هر کدام در یک فرکانس زیر حامل جداگانه منتقل می شوند و سپس در نتیجه ترکیب می شوند. سیگنال (شکل 1).

مولتی پلکسینگ تقسیم فرکانس معمولی (FDM) از طیف موجود به طور ناکارآمد استفاده می کند. این به دلیل وجود فواصل نگهبانی بین حامل های فرعی است که برای جلوگیری از تأثیر متقابل سیگنال ها ضروری است (شکل 2a). بنابراین، دستگاه های PLC از مالتی پلکسی تقسیم فرکانس متعامد (OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing) استفاده می کنند که در آن مراکز فرکانس های فرکانس فرکانس به گونه ای قرار می گیرند که پیک هر سیگنال بعدی با مقدار صفر سیگنال قبلی منطبق باشد. همانطور که در شکل مشاهده می شود. 2b، باند فرکانسی موجود در این مورد منطقی تر استفاده می شود.

قبل از ترکیب شدن در یک سیگنال، همه فرکانس‌های حامل فرعی مدوله‌شده فاز هستند - هر کدام دنباله بیت‌های خاص خود را دارند. پس از آن، آنها از بلوک تشکیل عبور می کنند، جایی که در یک بسته اطلاعاتی واحد جمع می شوند که نماد OFDM نیز نامیده می شود. شکل 3 نمونه ای از کلید زدن تغییر فاز چهارگانه نسبی (DQPSK - Differential Quadrature Phase Shift Keying) برای هر یک از چهار حامل فرعی در محدوده 4.5-5.1 مگاهرتز را نشان می دهد. در حقیقت، در فناوری PLC، انتقال با استفاده از 1536 فرکانس فرکانس فرکانس با انتخاب 84 فرکانس بهترین در محدوده 2 تا 32 مگاهرتز، بسته به وضعیت فعلی خط و وجود تداخل، انجام می شود. این روشبه فناوری PLC انعطاف پذیری برای استفاده در محیط های مختلف می دهد. به عنوان مثال، همانطور که در بالا ذکر شد، یک دستگاه PLC کار می تواند دریافت رادیویی را در فرکانس های خاصی "جمع" کند، این مشکل برای آماتورهای رادیویی به خوبی شناخته شده است. مثال دیگر زمانی است که یک برنامه در حال حاضر از بخشی از محدوده استفاده می کند. از نظر فنی، حذف نفوذ ناخواسته متقابل با استفاده از تنظیمات، به اصطلاح حالت سیگنال و ماسک قدرت بر روی دستگاه‌هایی که قابلیت مناسب را ارائه می‌دهند، اجرا می‌شود. Signal Mode یک روش نرم افزاری برای تعیین محدوده فرکانس کاری است و Power Mask یک روش نرم افزاری برای محدود کردن طیف فرکانس های مورد استفاده است. با توجه به این، دستگاه های PLC می توانند به راحتی در یک محیط فیزیکی یکسان وجود داشته باشند و با باندهای فرکانسی مورد استفاده برای ارتباطات رادیویی تداخلی ایجاد نکنند.

هنگام انتقال سیگنال ها از طریق منبع تغذیه خانگی، تضعیف قابل توجه سیگنال ارسالی در فرکانس های خاص ممکن است رخ دهد که می تواند منجر به از دست دادن داده ها و فساد شود. برای حل مشکل انطباق با رسانه انتقال فیزیکی، روشی برای روشن و خاموش کردن دینامیک انتقال سیگنال ارائه شده است که امکان تشخیص و حذف خطا و تعارض را فراهم می کند. ماهیت این روش در نظارت مداوم کانال انتقال به منظور شناسایی بخشی از طیف با مقدار آستانه معینی از تضعیف است. اگر این واقعیت تشخیص داده شود، استفاده از محدوده مشکل برای مدتی متوقف می شود تا زمانی که یک مقدار کاهش قابل قبول بازیابی شود، و داده ها در فرکانس های دیگر منتقل می شوند (شکل 4).

یکی دیگر از مشکلات مهم در انتقال داده ها از طریق یک شبکه الکتریکی خانگی، اکنون برای خود دستگاه های PLC، نویز ضربه ای است که منابع آن می تواند شارژرهای مختلف، لامپ های هالوژن، روشن یا خاموش کردن وسایل برقی مختلف باشد (شکل 5). پیچیدگی وضعیت در این واقعیت نهفته است که با استفاده از روش فوق، مودم PLC زمانی برای انطباق با شرایط به سرعت در حال تغییر ندارد، زیرا مدت زمان آنها ممکن است از یک میکروثانیه تجاوز نکند، در نتیجه ممکن است برخی از بیت ها از بین بروند. برای حل این مشکل، کدگذاری تصحیح خطا دو مرحله ای (آبشاری) جریان های بیت قبل از مدوله شدن و ورود به کانال داده استفاده می شود. ماهیت آن اضافه کردن بیت های اضافی ("محافظت کننده") به جریان اطلاعات اصلی طبق الگوریتم های خاصی است که توسط رمزگشا در سمت گیرنده برای شناسایی و تصحیح خطاها استفاده می شود. آبشاری یک کد بلوک Reed-Solomon و یک کد کانولوشن ساده رمزگشایی شده با استفاده از الگوریتم Viterbi امکان تصحیح نه تنها خطاهای منفرد، بلکه انفجارهای خطا را نیز ممکن می سازد، که به طور قابل توجهی یکپارچگی داده های ارسال شده را افزایش می دهد. علاوه بر این، کدگذاری ایمن در برابر نویز، امنیت اطلاعات ارسال شده را از نظر محافظت در برابر دسترسی های غیرمجاز افزایش می دهد.

از آنجایی که یک شبکه گسترده منبع تغذیه خانگی به عنوان رسانه انتقال داده انتخاب شده است، چندین دستگاه متصل می توانند همزمان انتقال را آغاز کنند. در چنین شرایطی، برای حل تعارضات برخورد ترافیک، از یک مکانیسم نظارتی استفاده می شود - پروتکل دسترسی رسانه CSMA / CA. تفکیک تصادم بر اساس یک یا آن اولویت مشخص شده در فیلدهای اولویت بندی بسته های داده خاص رخ می دهد.

SEMTECH برای پیاده سازی فناوری PLC است
محصولات PLC Semtech برای استفاده در خطوط معمولی برق با ولتاژ پایین یا متوسط ​​طراحی شده اند. هر مودمی که با خط فیزیکی آنالوگ کار می‌کند باید گره‌های کاربردی لازم برای پردازش داده‌های آنالوگ، تبدیل آن به شکل دیجیتال و البته پردازش داده‌های دیجیتال را داشته باشد. در سمت انتقال، مودم همچنین باید داده های دیجیتال را مطابق با یک الگوریتم داده شده رمزگذاری کند، آنها را به آنالوگ تبدیل کرده و به خط ارسال کند.
تمامی این اقدامات توسط ریز مدارهای سری EV8xxx انجام می شود. ریزمدارهای باریک، که «سیستم‌های روی یک تراشه» هستند، بسیار یکپارچه هستند و شامل تمام بلوک‌های ساختمانی لازم برای پیاده‌سازی لایه‌های فیزیکی، MAC و دیگر پروتکل‌ها (6LoWPAN و IEC) هستند. آنها چندین نوع مدولاسیون را پشتیبانی می کنند؛ در عمل، OFDM اغلب برای سازماندهی یک کانال ارتباطی پایدار و بدون نویز استفاده می شود. آی سی های تک تراشه ای که تست قابلیت همکاری در HomePlug Alliance Netricity را گذرانده اند به دلیل تطبیق پذیری خود متمایز می شوند، هر دو گره انتهایی و هماهنگ کننده های شبکه بر اساس آنها طراحی شده اند. مشخصات Netricity برای ارتباطات شبکه از طریق خطوط برق مسافت طولانی طراحی شده است و برای زیرساخت های خارج از سایت، شبکه های هوشمند برای توزیع برق و کنترل فرآیندهای صنعتی در نظر گرفته شده است. این فناوری را می توان در شبکه های برق شهری و روستایی متراکم با استفاده از فرکانس های زیر 500 کیلوهرتز استفاده کرد. همچنین شامل یک لایه دسترسی مبتنی بر IEEE 802.15.4 (MAC) است که کلید توسعه شبکه های سیمی/بی سیم هیبریدی است. مشخصات فنی اصلی تراشه های Semtech PLC در جدول 1 ارائه شده است.

آی سی های سری EV8xxx دارای محدوده فرکانس قابل برنامه ریزی از 10 تا 490 کیلوهرتز هستند که CENELEC A (10 - 95 kHz)، CENELEC B (95 - 120 kHz)، CENELEC C (120 - 140 kHz)، FCC (10 - 490 kHz) را پوشش می دهد. باندهای (10 - 490 کیلوهرتز) بدون تغییر در طراحی دستگاه. با دانلود سفت‌افزار مناسب از راه دور از طریق خط برق، می‌توان آن‌ها را برای عملکرد در ITU-T G.9903 (G3-PLC)، ITU G.9902، ITU-T G.9904 (PRIME)، IEEE P1901.2 و IEC-61334 (S-FSK). علاوه بر این، آنها از حالت اختصاصی 4GPLC با عملکرد بالا پشتیبانی می کنند. از نظر ساختاری، ریزمدارهای خانواده در بسته‌های سطحی با مشخصات پایین تولید می‌شوند که برای عملکرد در محدوده دمای عملیاتی از -40 تا +85 درجه سانتیگراد طراحی شده‌اند. ساختار ساده شده اصلی را نشان می دهد واحدهای عملکردیدر شکل 6 نشان داده شده است، بلوک های زیر را می توان در اینجا تشخیص داد:
بلوک AFE (Analog Front-End) مجموعه ای از اجزای آنالوگ است که با استفاده از یک ترانسفورماتور با یک خازن جفت کننده، ایزوله را فراهم می کند، سیگنال ورودی را فیلتر و تقویت می کند و سطوح مشخصی از سیگنال ارسالی خروجی را با استفاده از یک درایور خط op-amp تولید می کند. ;
PHY بلوکی است که برای اتصال بخش دیجیتال ریزمدار با یک خط آنالوگ طراحی شده است.
میکروکنترلر 32 بیتی RISC یک پیاده سازی در مدار سطح MAC را فراهم می کند، پردازش داده ها، تشکیل بسته ها، کدگذاری داده ها را با استفاده از الگوریتم رمزگذاری بلوک متقارن AES و غیره انجام می دهد و همچنین مشکلات کاربردی را حل می کند.
بلوک های جانبی که ریزپردازنده داخلی را با ریزمدارهای خارجی رابط می کنند - حافظه EEPROM، ADC با کیفیت بالاو کنترل کننده میزبان برای ارتباط، یک پیاده سازی سخت افزاری از رابط های پرکاربرد SPI، I2C و UART استفاده می شود.
رم یکپارچه و فلش مموری. اندازه حافظه برنامه داخلی از 1 تا 2 مگابایت متغیر است.
واحد کنترل ساعت؛
یک زیر سیستم قدرت که تمام ولتاژهای لازم برای گره های جداگانه را فراهم می کند. به عنوان یک قاعده، منبعی استفاده می شود که از همان شبکه AC که برای انتقال داده استفاده می شود، کار می کند.
به طور جداگانه، شایان ذکر است IC EV8100، که علاوه بر گره های معمولی، شامل یک کنترلر داخلی برای صفحه نمایش LCD 6x33 و یک درایور صفحه کلید لمسی است.

برنامه های کاربردی خانواده EV8XXX
تراشه‌های PLC Semtech عمدتاً برای استفاده در سیستم‌های اتوماسیون در نظر گرفته شده‌اند. کنترل از راه دورو کنترل اشیاء راه دور، محبوب ترین مناطق کاربرد آنها:
شبکه های اتوماسیون ساختمان (AMI)؛
سیستم های کنترل نور فرود در فرودگاه ها؛
;
خانگی شبکه های محلی;
تجهیزات هوشمند ("چیزهای هوشمند")، از جمله. لوازم الکترونیکی مصرفی؛
سیستم های نظارت و کنترل برای نیروگاه های خورشیدی؛
شبکه های روشنایی خیابانی؛
تجهیزات ارتباطی با پست ها؛
سیستم های مدیریت ترافیک
در میان تمام موارد فوق، تمرکز اصلی شبکه های AMI (زیرساخت اندازه گیری هوشمند) است که کنتورهای هوشمند، متمرکز کننده های داده، ابزارهای مدیریت انرژی، نمایشگرها و سایر اجزای سیستم های اتوماسیون ساختمان را یکپارچه می کند (شکل 7).

ارتباط خط میدانی عنصر اصلی است سیستم های خودکارکنترل و حسابداری حامل های انرژی مورد استفاده توسط شرکت های برق. مزایای اصلی این فناوری عبارتند از: امکان دریافت خودکار اطلاعات از اماکن مسکونی و صنعتی واقع در مناطق دورافتاده با تراکم جمعیت کم و کیفیت زیرساخت ضعیف، عمر طولانی، مقیاس پذیری و هزینه کم. اصل عملکرد سیستم بسیار ساده است. برق نیروگاه از طریق کابل فشار قوی به پست انتقال می یابد. در اینجا، ولتاژ کاهش می یابد و به تعداد زیادی پست ترانسفورماتور ولتاژ پایین توزیع می شود که ولتاژ را به خانه کاهش می دهد. معمولاً از 500 تا 1000 مصرف کننده نهایی به یک ترانسفورماتور متصل می شوند. بنابراین، ما می‌توانیم گزینه زیر را برای ساختن سیستم‌های PLC برای این اهداف پیشنهاد کنیم: یک متمرکز کننده، که به عنوان یک گره مرکزی عمل می‌کند، بر روی پست‌های ولتاژ پایین استوار است و به طور منظم (مثلاً یک بار در ساعت) نتایج اندازه‌گیری را از متر جمع‌آوری می‌کند (اینها می‌توانند نه تنها کنتور برق، بلکه آب، گرما، گاز نیز باشد). علاوه بر این، اطلاعات برای پردازش بیشتر، به عنوان مثال، از طریق کانال GSM به سرور ارسال می شود. این نوع سیستم به دریافت اطلاعات از کنتورها محدود نمی شود و می تواند عملکردهای دیگری را نیز انجام دهد.
برای اجرای عملی این سیستم، Semtech یک کیت شروع توسعه دهنده ارائه می دهد که شامل راه حل های آماده مبتنی بر ریز مدارهای EV8000، EV8100 و EV8200 برای سریع ترین سازماندهی انتقال داده ها از طریق شبکه PLC و ابزارهای اشکال زدایی برای ارزیابی قابلیت های سیستم می باشد. جدول 2).

مورد دوم ماژول هایی برای گره های انتهایی (متر) و متمرکز کننده ها هستند که بسته تحویل آنها شامل همه چیزهایی است که شما نیاز دارید از جمله توصیه هایی برای استفاده و همچنین نرم افزاری برای تنظیم پارامترهای گره های جداگانه و نظارت بر کیفیت ارتباطات در شبکه طراحی شده. رابط کاربری گرافیکی گنجانده شده به شما امکان می دهد محدوده فرکانس کاری، نوع مدولاسیون، نرخ انتقال، سطح توان خروجی و غیره را برنامه ریزی کنید، همچنین به صورت بصری نرخ خطای PER و BER را در بسته های داده دریافتی نظارت کنید.
کیت‌های اشکال‌زدایی EVM8K-01، EVM8K-02 و EVM8K-03 می‌توانند هم به‌عنوان گره‌های اندازه‌گیری از راه دور و هم به‌عنوان متمرکزکننده‌ای عمل کنند که جمع‌آوری داده‌ها را فراهم می‌کنند. ماژول ها برای کار در شبکه های تک فاز و سه فاز طراحی شده اند، آنها از منبع AC داخلی با ولتاژ 80-280 ولت (EVM8K-01 و EVM8K-02) یا از منبع DC با استاندارد تغذیه می شوند. ولتاژ 12 ولت (EVM8K-01 و EVM8K-03). ارتباط با کنترلر میزبان از طریق رابط های RS-232 یا USB انجام می شود. کیت EVM8K-13 یک هاب شبکه است که یک مودم مبتنی بر EV8000 را روی یک برد PLC با یک میکروکنترلر RISC 32 بیتی که برای اجرای یک برنامه کاربردی لازم است ترکیب می‌کند. این کیت قادر است تا 500 گره انتهایی (تا 2000 به صورت اختیاری) را سرویس دهد. از جمله ویژگی های متمایز، می توان به وجود یک مودم 3G/EDGE/GPRS، یک ماژول GPS و یک کارت SD 8 گیگابایتی «روی برد» اشاره کرد. . علاوه بر انتقال بی سیم داده به سرور، می توانید از رابط های RS-232، USB یا اترنت نیز استفاده کنید. ظاهرکیت های اشکال زدایی در شکل نشان داده شده است. هشت

نتیجه
توزیع گسترده شبکه های الکتریکی کم ولتاژ 0.22-0.38 کیلو ولت و عدم نیاز به کار نصب پرهزینه برای تخمگذار کابل ها باعث افزایش علاقه به شبکه های الکتریکی به عنوان یک رسانه انتقال داده می شود. توسعه فعلی فناوری PLC تا حد زیادی با ظهور استانداردهای نظارتی پذیرفته شده عمومی و بهبود پایه عناصر مربوطه مرتبط است. مودم‌های PLC Semtech که با درجه بالایی از یکپارچگی مشخص می‌شوند، یک کانال ارتباطی پایدار و ضد نویز با توان عملیاتی به اندازه کافی بالا ارائه می‌کنند.

کتابشناسی - فهرست کتب
1. Okhrimenko V. PLC-فناوری. // قطعات الکترونیکی. 2009. شماره 10. با. 58-62.
2. سایت رسمی Semtech. www.semtech.com
3.بروشور محصول. EV8000: مودم PLC چند حالته تک تراشه.
4.بروشور محصول. EV8010: مودم PLC مبتنی بر استانداردهای تک تراشه.
5.بروشور محصول. EV8020: مودم PLC مبتنی بر استانداردهای تک تراشه.
6.بروشور محصول. EV8100: SoC نمایشگر اسپلیت متر با PLC یکپارچه.
7. خلاصه محصول. محصولات ارتباطی خط برق