Az elektromos hálózaton keresztüli adatátvitel ötlete több évtizeddel ezelőtt jelent meg. A múlt század 30-as éveiben Oroszországban és Németországban kísérleteket végeztek a távvezetékek információtovábbításra való használatával kapcsolatban. A 90-es évek végéig azonban a technológia nagyon korlátozott alkalmazásra talált. Főleg a nagyfeszültségű távvezetékek HF kommunikációs csatornákkal való felszerelésére használták, hogy alacsony (2,4 Kbit / s) sebességgel továbbítsák a vezérlési információkat a műszaki szolgáltatások számára.

Az energiahálózaton keresztüli információtovábbítás lehetősége iránt az internet fejlődésével különös érdeklődés mutatkozott. A lakossági internetelérés érdekében a szolgáltató jelenléti pontjait az ügyfelek otthonaihoz vagy irodáihoz kellett kötni, amelyek többsége nem rendelkezik a szolgáltatóéhoz hasonló nagy sebességű hozzáférési csatornával. Ezenkívül egy ilyen kábel lefektetéséhez minden ügyfélnek jelentős összeget kell fizetnie. És ha a vállalati felhasználók gyakran megengedhetik maguknak, hogy drága technológiával csatlakozzanak, akkor az otthoni felhasználók számára, amelyekből sokkal több van, ez teljesen elfogadhatatlan. A kihívás tehát egy olyan megfizethető last mile technológia kifejlesztése volt, amely megbízhatóan összeköti a szolgáltatót és ügyfeleit.

Vállalatok tucatjai dolgoztak ebben az irányban, dollár százmilliókat fektetve az xDSL-től a koaxiális televíziókábelen, a vezeték nélküli rádióelérésen át a műholdon keresztüli adatátvitelig terjedő technológiákba.

Számos technológia a meglévő infrastruktúra – telefonvonalak, kábeltévé-hálózatok stb. - az internet eléréséhez. Nyilvánvaló azonban, hogy a kész infrastruktúra elterjedtségét és elérhetőségét tekintve semmi más nem hasonlítható össze az elektromos hálózattal. Minden otthonban van konnektor, még a világ legtávolabbi pontjain is.

A 90-es években számos kutatómunkák nagysebességű adatátvitelről az elektromos hálózaton, amelynek során néhány problémát azonosítottak: a vezetékezést magas zajszint, a nagyfrekvenciás jel gyors csillapítása, valamint a vezeték kommunikációs paramétereinek változása jellemzi. az aktuális terhelés. Idővel ezeket a nehézségeket sikerült legyőzni. A jelek modulálására szolgáló fejlettebb módszerek kidolgozása során a nagy sebességű internet-hozzáférés technológiái jöttek létre az elektromos hálózaton keresztül.

Ezen a területen az úttörő a brit Nor.Web cég volt, amely a a United által Az Utilities kifejlesztette a Digital Power Line (DPL) technológiát, amely lehetővé teszi a hang- és adatcsomagok egyszerű 120/220 V-os elektromos hálózatokon történő továbbítását.

1997-ben végezték el az első kísérletet, majd két évvel később Manchesterben és Milánóban is tesztelték a technológiát. Az eredmények azonban nem jártak sikerrel, és a Nor.Web abbahagyta a kutatást. Az átviteli közeg inhomogenitása és az elembázis hiánya és egységes szabvány oda vezetett, hogy a Digital Powerline technológia nem talált kereskedelmi használatra.

A DPL-t követően megjelentek a német cégek megoldásai: a Bewag szabadalmaztatott egy távközlési fejlesztést, amely lehetővé teszi az elektromos vezetékeken történő adatátvitelt, a Veba az elektromos hálózatokon történő adatátvitel sebességének növelését érte el, de az izraeli Main.net (www.mainnet-plc . com). PLC (Powerline Communications) technológiája széles körben elterjedt.

A PLC berendezések adat- és hangátvitelt (VoIP) egyaránt biztosítanak. Az adatátviteli sebesség 2 és 10 Mbps között változhat.

A PLC technológia a jel frekvenciaosztásán alapul, melynek során egy nagy sebességű adatfolyamot több kis sebességű folyamra osztanak, külön alvivőkön továbbítják, majd egyetlen jellé egyesítik.

Az elektromos hozzáférés fő árversenyzője az aszimmetrikus digitális előfizetői vonalak (ADSL). Megjegyzendő azonban, hogy az aszimmetrikus csatornák nem alkalmasak minden probléma megoldására, például nem alkalmasak dinamikus online játékokra, ahol a visszatérő forgalom elég nagy.

A PLC-szolgáltatások, például a nagy sebességű internet ma már számos európai országban elérhetők. Például Németországban a szolgáltatást több városban is kínálják különböző védjegyek: Vype (www.vype.de); Piper-Net (www.piper-net.de) és PowerKom (www.drewag.de); Ausztriában Speed-Web márkanéven (www.linzag.net); Svédországban a szolgáltatást az ENkom márkanév alatt nyújtják (www.enkom.nu); Hollandiában Digistroom néven (www.digistroom.nl); Skóciában – Szélessáv (www.hydro.co.uk/broadband).

Ez az ígéretes technológia a távközlési piac olyan erős szereplőinek érdeklődését keltette fel, mint a Motorola, a Cisco Systems, az Intel, a Hewlett-Packard, a Panasonic, a Sharp és mások, így például a Motorola, a Phonex Broadband és a Sonicblue sikeresen tesztelte a módszert. zenei fájlok elektromos hálózaton keresztüli továbbításáról. A negatív versenytényezők elkerülése érdekében több nagy távközlési vállalat szövetségbe (HomePlug Alliance néven) egyesült közös kutatás és gyakorlati tesztelés, valamint a teljesítmény feletti adatátvitel egységes szabványának elfogadása érdekében. ellátó rendszerek.

A PLC technológia vonzereje az energetikai vállalatok számára

Az energiavállalatok számára a PLC technológia a következő okok miatt előnyös:

Megnyitja az utat új piacok felé, mivel az elektromos vezetékeket adatátviteli hálózattá alakítja;

Lehetővé teszi, hogy olyan népszerű szolgáltatásokat kínáljon ügyfeleinek, mint a nagy sebességű internet-hozzáférés, telefonálás stb.;

Nem igényel frekvencia erőforrást és megfelelő licenceket;

Az olcsó berendezések alacsony kezdeti beruházást és a kapacitás fokozatos növelésének lehetőségét biztosítják;

Lehetővé teszi, hogy jelentősebb tőkebefektetés nélkül kínáljunk új típusú szolgáltatásokat, hiszen a villamosenergia-hálózati berendezéseknek már nagy felhasználói száma, fejlett infrastruktúrája van ügyfélszolgálati rendszer kiépítéséhez, javítási szolgáltatások, stb.;

Lehetővé teszi az energia- és önkormányzati társaságok számára, hogy folyamatosan távolról nyomon kövessék a villamosenergia-, víz-, gáz-, hőfogyasztás összes paraméterét, valamint a fizetési tranzakciókat bármilyen típusú szolgáltatásért.

Nagy sebességű internet-hozzáférés

Az utolsó mérföldes technológia megvalósításának költsége a lineáris infrastruktúra költségéből (az összköltség kb. 60-80%-a), a berendezések költségéből (20-30%) és a tervezési, előkészítő mérnöki munkák stb. (10-20%). A 0,2-0,4 kV-os elektromos hálózatok széles körben elterjedtsége, az árkok lefektetésének és a kábelfektetéshez szükséges falak lyukasztásának költséges munkáinak hiánya fokozott érdeklődést vált ki ezek, mint adatátviteli közeg iránt. A nagy sebességű internetkapcsolatra példa a svájci Ascom cég technológiája, amely vezető szerepet tölt be a PLC technológián alapuló kommunikációs rendszerek és hálózatok gyártásában. A cég olyan végponttól végpontig terjedő megoldást kínál, amelyben az épületet ellátó tápkábelek az adatátvitel „utolsó mérföldjeként”, az épületen belüli elektromos vezetékek pedig az „utolsó hüvelyk”. A kültéri (Outdoor; Fig. 2) és a beltéri (Indoor; Fig. 3) rendszerek lehetővé teszik ugyanazon átviteli közeg és különböző vivőfrekvenciák használatát. Az épületet tápláló adagolókon keresztül történő adatátvitelhez használják alacsony frekvenciák, és az épületek belsejében - magas.

Kültéri alkalmazásokhoz az Ascom három hordozót kínál 2,4-es középtartományban; 4,8 és 8,4 MHz. Az átviteli távolságtól függően az egyes szolgáltatók 0,75-1,5 Mbps sebességgel továbbítják az adatokat. Kis távolságra egy közbenső adó-vevő pont (például egy transzformátor alállomás) és az épület között mindhárom vivőt használják. Ezzel akár 4,5 Mbit/s átviteli sebesség érhető el. A jelismétlők nélküli minimális adatátviteli sebességnél 200-300 m távolságot lehet megtenni, a legnagyobb adatátviteli sebességeknél a távolság körülbelül a felére csökken.

Az átjátszó koncepció lehetővé teszi, hogy a PLC megkétszerezze a kültéri és belső alkalmazások... Az átjátszó adatforgalmat fogad a mestertől és továbbítja olyan végpontokhoz, amelyeket közvetlenül nem tud elérni.

Az Ascom hetente körülbelül 6000 PLC-adaptert és 2000 hálózati eszközt gyárt.

Az Ascom Powerline projektek megvalósítására példaként említhető Németország egyik vezető áramszolgáltatójának, az RWE-nek a projektje, amely az RWE PowerNet hálózaton keresztül olcsóbban biztosít hozzáférést, mint a TV- és kábeltársaságok. Jelenleg az Ascom Powerline Communications AG berendezései alapján már számos projekt valósult meg Kelet-Európában, és készülnek a PLC-k ukrajnai és oroszországi megvalósítására vonatkozó pilot projektek.

PLC technológiák otthoni hálózatokhoz

Az elektromos hálózaton keresztüli információtovábbítás képessége nemcsak az utolsó mérföld, hanem az "utolsó hüvelyk" problémáját is megoldja. Az a tény, hogy az otthoni számítógépek és egyéb otthoni elektronikai cikkek csatlakoztatására használt vezetékek száma már most is ugrásszerűen megnőtt: egy 150 méteres lakásban akár 3 km-nyi különféle kábelt is lefektetnek. Az elektromos hálózat pedig éppen az ideális környezet a vezérlőjelek továbbítására a 110/220 V-os hálózatban működő háztartási készülékek között.Az otthoni hálózatok PLC-technológiái egy sor szolgáltatás nyújtásával teszik lehetővé az intelligens otthon koncepciójának hatékony megvalósítását távfelügyelethez, otthoni biztonsághoz és vezérléshez módok, erőforrások stb.

Különösen a jól ismert LG cég kínálja fogyasztói elektronikájának csatlakoztatását az elektromos hálózaton keresztül (5. ábra):

Az Internet hűtőszekrény a hálózathoz csatlakoztatott digitális elektronika vezérlésének és felügyeletének funkcióit látja el, és internet hozzáférést biztosít;

Az internet alapú mosógép hálózatról vezérelhető, lehetővé teszi mosóprogramok letöltését az internetről;

Az internetes mikrohullámú sütő lehetővé teszi egy recept letöltését az internetről, távoli internetes megfigyelést;

Az internetes klíma vezérlése az interneten keresztül történik.

A PLC-technológia várhatóan új lendületet adhat majd a távvezetékeken keresztüli adatátvitel fejlesztésének, és lehetővé teszi a globális hálózat közvetlen elérését szinte bárhonnan, minimális költséggel. A technológia még nem terjedt el széles körben, de a közeljövőben várható, hogy komolyan visszaszorítja az alternatív technológiákat, és jelentős változásokhoz vezet a szolgáltatói szolgáltatások piacán: a Hálózathoz való hozzáférés díjainak csökkenéséhez, beleértve a tárcsázási díjakat is. felső és bérelt vonali kapcsolatok....

Ha a PLC elterjed, az jelentősen megváltoztathatja az erőviszonyokat az internet-hozzáférési szolgáltatások piacán, és hozzájárul az elektromos hálózatok tervezésének új elveinek kidolgozásához - mind az energetikai, mind a kommunikációs követelményeket figyelembe véve.

Az intelligens elektromos hálózatok a jövő intelligens hálózatai, amelyek az iparban az intelligens hálózati technológia gerincévé váltak. A koncepció az energiaellátó rendszerek intelligens vezérlésén és a vállalati berendezések közötti adatcserén alapul, ami új elvek kidolgozását igényli az energiahálózatok adminisztrációjában. A HARTING cég ötlete: minden eszköz a hálózat előfizetőjévé válik, függetlenül attól, hogy adatkábellel vagy csak tápkábellel csatlakozik.

CJSC "HARTING", Moszkva

A vállalkozás irányításának részeként kidolgozásra kerül a kereskedelmi és ipari épületek fejlesztésének általános koncepciója, amely lehetővé teszi a termelési és üzemeltetési költségek folyamatos csökkentését, valamint a berendezések karbantartási készenlétének biztosítását. A fő cél a „zöld” termelés elérése, valamint a teljes üzem termelékenységének és ezáltal jövedelmezőségének növelése az energiaköltségek csökkentésével, az energiaelosztás hatékonyságának növelésével, a csúcsterhelések optimalizálásával vagy az energiafogyasztás optimalizálásával szoftvereszközök segítségével, valamint korszerű energiaelosztási koncepció egy vállalat DIN EN 16001 szerinti energiagazdálkodási rendszerének részeként. A cél eléréséhez egységes és univerzális kommunikációs rendszerre van szükség, amely egyesíti az energia- és adathálózatokat. A nagy villamosenergia-fogyasztók számára energiafigyelő rendszert hoznak létre, amely egyesíti a villamosenergia-szolgáltatási folyamatok irányítását, az energiafogyasztás kezelését és a felhasználók teljes körű tájékoztatását. A minőségi kommunikáció a hatékonyság alapja. Az ipari eszközök közötti adatcsere továbbra is csak segédfunkciónak számít. Ha azonban az ipari eszközök elszigetelten, az adatcsere rendszeren kívül működnek, az ipari folyamatok további fejlesztése, hatékonyságának javítása lehetetlen. A diagnosztika hiánya negatívan befolyásolja a berendezések karbantartásra való felkészültségét, az energiahatékonyság javítása a berendezések üzemeltetése során lehetetlen hatékony villamosenergia-fogyasztó-azonosító rendszer nélkül. Mindkét feladat csak olyan adathálózat használatával oldható meg, amely lehetővé teszi az egyes működő eszközök „látását” és vezérlését.

Ipari tápegység és kommunikációs jeltípusok

Az ipari eszközök működése három létfontosságú "artériához" kapcsolódik - ezek a tápvezetékek, az adatvezetékek és a vezérlővezetékek. A 400 V-os vezetékre állandóan csatlakoznak a nagyobb áramot fogyasztó készülékek, de ezek kevesebb mint 50%-a képes információ továbbítására és fogadására. Az ilyen eszközök hatékony adminisztrációja érdekében mindegyiket végberendezésként be kell építeni az elektromos hálózatba.

Innen ered az energiaellátó hálózatokra vonatkozó követelmények. Amikor a készüléket az áramforrásra csatlakoztatjuk, azonnal felismerni kell magát a készüléket és annak áramfelvételének értékét, valamint a kiválasztott algoritmus szerint a terhelést is le kell tudni kapcsolni. A felsorolt ​​funkciók megvalósításához kellően szűk sávszélességű csatorna szükséges.

Ezzel szemben az automatizáláshoz olyan kommunikációs vonalakra van szükség, amelyek képesek nagy sebességgel, valós időben továbbítani az adatokat. Például az automatikus diagnosztika optikai vonalai meglehetősen széles frekvenciatartományban működnek.

Adatátviteli vezetékek szervezése az áramellátó hálózatban

A telepítési költségek csökkentése, valamint az alapvető hálózati menedzsment funkciók biztosítása érdekében a HARTING a tápkábel adattechnológiáját választotta. Azonban annak ellenére, hogy a hálózatok össze vannak kötve, úgy kell működniük, ahogyan a külön kábelekkel szervezett hálózatok működnének. Ezért az Ethernet szabványt választották az elektromos hálózat alapjául, amely lehetővé teszi a hálózat új funkcióinak hozzáadását a felhasználói igények függvényében. Ha az intelligens vezérlést integrálják a hagyományos táphálózatba, akkor az smartPowerNetté válik. Ebben az esetben a hálózatba kapcsolt eszközök kezdenek kulcsszerepet játszani, mivel ezek határozzák meg az iparág által megkövetelt hálózati topológiát. Ebből adódóan a smartPowerNet hálózat elemei képezik a hálózati struktúra alapját: a HARTING levonta a megfelelő következtetéseket, és elsőként fejlesztett ki adatátviteli funkcióval rendelkező elektromos hálózatokhoz szükséges eszközöket.

Szabványos Ethernet hálózat használata

Az Ethernet hálózat felügyelete a felügyelt hálózati komponenseken keresztül történik.

Teljesen logikus, hogy a menedzselt kapcsolók funkcióit a smartPowerNet hálózat eszközei is átvehetik. A hálózatkezelés egyik fő funkciója a hálózathoz kapcsolódó topológia és végpontok megjelenítése. Ha az Ethernetet választjuk adatátviteles tápegységhez, akkor az adathálózat topológiája követi a tápegység topológiáját, mivel ugyanazt a kábelt használják adatátvitelre és tápellátásra. Következésképpen a szabványos Ethernet-funkciók széles választékkal használhatók egy ilyen összetett hálózat adminisztrálására. Ezen koncepció alapján lehet univerzális megoldást alkotni. A rendszer nyitott és skálázható, mivel további kommunikációs vonalak csatlakoztatása a kompatibilitás korlátozása nélkül bővíti a rendszer frekvenciatartományát.

Integrált hálózatkezelési funkciók

V jelenleg olyan megoldások keresettek, amelyek támogatják az adat- és távvezetékek különféle kombinációkban történő használatát lehetővé tevő topológiákat, és lehetővé teszik az energiafogyasztási adatok további adatkábelek lefektetése nélkül történő továbbítását például a vezérlőterembe, valamint a a rendszer állapota telepítés és konfiguráció nélkül további eszközök... Egy ilyen hálózatban nagyon fontos a hálózati topológia automatikus felismerése az első bekapcsolás pillanatában és a hálózat működése közben, valamint az áramelosztó rendszer adatainak megjelenítése. Az áramot elosztó és fogyasztó eszközöket a rendszer felismeri, amikor a hálózat be van kapcsolva, és egy ipari PC vagy a fő munkairányító állomás kijelzőjén az aktuális energiafogyasztással együtt jelennek meg. A terheléskezelő rendszer integrálása elkerüli a túlterheléseket, a rendszer a terhelésre előre beállított csúcsértékek túllépése esetén aktiválódik. Ezért célszerű előre meghatározni azokat a fogyasztókat, akiket általános hálózati túlterhelés esetén biztonságosan le lehet választani.

A rendszer állapotának figyelése

Az áramelosztó rendszer terhelési állapotának, valamint a géphez vagy egyéb berendezéshez kapcsolt terhelésének monitorozási funkciója a vonatkozó adatok rendszeres leolvasásán és utólagos elemzésén alapul. A rendszer biztonságát és hatékonyságát szolgálja. A T-kanyarok kimenetein lévő jel mérése mellett a teljes elosztóhálózat és az egyes smartPowerNet elemek állapotát folyamatosan figyelik.

A hálózati paraméterek és teljesítménymutatók változásait rögzíti és elemzi. Például az olyan hibák, mint a feszültségesés, a kábelszakadás vagy a hibás csatlakozások azonnal azonosíthatók, még mielőtt az egész rendszer meghibásodna.

Rizs. A Smart Grid technológia ipari alkalmazása jelentősen növeli a hatékonyságot

Energia fogyasztás

Az energiaköltségek csökkentése érdekében az összes fogyasztóra vonatkozó adatokra van szükség. Ennek érdekében minden smartPowerNet elembe, minden kapcsoló- vagy elektromos szekrénybe beépítenek egy mérő integrált áramkört, amely az energiafogyasztás kiszámításához használt adatokat olvassa és írja. Az energiafogyasztás csökkentésének legegyszerűbb módja a fogyasztók kikapcsolása. Az adminisztrált kapcsolóberendezés szabványos I/O-ja lehetővé teszi a leválasztást extra eszközök PLC használatával további hálózati protokollok használata nélkül.

Adatok megjelenítése

Minden mérési eredményt ipari PC-n dolgozunk fel. A smartPowerNet adatok szabványos kommunikációs interfészeken keresztül kerülnek kiolvasásra, majd feldolgozásra és archiválásra.

A mért értékek normálértéktől való jelentős eltéréseit a fontosság mértékének megfelelően regisztráljuk, elemzik, rögzítik és megjelenítik az ipari PC-n vagy a vezérlőteremben. Kiszámolja például a teljes rendszer vagy az egyes kimeneti áramkörök által fogyasztott energiát. Az elfogyasztott villamos energia értéke a névleges értékhez viszonyítva jelenik meg, és túlterhelési figyelmeztetés jelenik meg. Lehetőség van a villamosenergia-fogyasztás grafikus elemzésére és az energiafogyasztás grafikonjára is kellően hosszú időszakra.

Áramhálózati kommunikációs technológiák (Power Vonal kommunikáció, PLC) aktívan fejlődnek, és egyre keresletesebbé válnak szerte a világon. És Oroszország sem kivétel. Használják a technológiai folyamatok automatizálásában, a videó megfigyelő rendszerek megszervezésében és még az "okos" otthonok vezérlésében is.

Az elektromos hálózatot használó adatátvitel területén már régóta folynak kutatások. Valamikor a PLC-k használatát akadályozta az alacsony adatátviteli sebesség és a nem megfelelő zavarvédelem. A mikroelektronika fejlesztése és a korszerű, és legfőképpen hatékonyabb processzorok (chipsetek) létrehozása lehetővé tette a jelfeldolgozás komplex modulációs módszerek alkalmazását, amelyek jelentős előrelépést tettek lehetővé a PLC megvalósításában. Az elektromos hálózaton keresztüli kommunikációs technológia valós lehetőségeiről azonban még csak kevés szakember tud.

A PLC technológia elektromos hálózatokat használ a nagy sebességű adatátvitelhez, és ugyanazon az elveken alapul, mint az ADSL, amelyet az adatok átvitelére használnak. telefonhálózat... A működés elve a következő: egy nagyfrekvenciás (1-30 MHz-es) jelet egy hagyományos elektromos jelre (50 Hz) helyeznek rá különböző modulációk segítségével, és a jelet elektromos vezetékeken továbbítják. A berendezés jelentős távolságból - akár 200 m-ig - képes fogadni és feldolgozni az ilyen jeleket Az adatátvitel szélessávú (BPL) és keskeny sávú (NPL) vezetékeken egyaránt megvalósítható. Csak az első esetben az adatátvitel akár 1000 Mbit / s sebességgel megy végbe, a másodikban pedig sokkal lassabb lesz - csak 1 Mbit / s-ig.

A sebességkorlátozásnál?

Ma már harmadik generációs PLC-technológiák állnak a felhasználók rendelkezésére. Ha 2005-ben, a HomePlug AV szabvány megjelenésével az adatátviteli sebesség 14-ről 200 Mbps-ra nőtt (ez elegendő az ún. "Triple Play" szolgáltatások biztosításához, amikor a felhasználók egyidejűleg nagy sebességű internet-hozzáférést is biztosítanak , kábel TV és telefonos kommunikáció), akkor a PLC-k legújabb generációja már kettős fizikai réteget használ az adatátvitelhez - Dual Physical Layer. Az FFT OFDM-mel együtt Wavelet OFDM modulációt alkalmaznak, vagyis ortogonális frekvenciaosztásos multiplexelést, de waveleteket használnak. Ez lehetővé teszi az adatátviteli sebesség többszörös növelését - akár 1000 Mbps-ig.

Fontos azonban megérteni, hogy fizikai sebességről beszélünk. A tényleges adatátviteli sebesség sok tényezőtől függ, és többszöröse is lehet. A vezetékezés minősége a házban, csavarok a vezetékben, inhomogenitása (pl. alumínium huzalozásnál erősebb a jelcsillapítás, mint a réznél, ami kb felére csökkenti a kommunikációs hatótávolságot) – mindez rombolóan befolyásolja a fizikai sebességet, ill. az adatátvitel minősége. PLC is - minden adapternek azonos fázisban kell lennie az elektromos hálózatban, az adapterek közötti elektromos hálózatban nem lehet galvanikus leválasztás (transzformátorok, UPS), a pilotok, a szűrők és az RCD-k csökkentik az adatátviteli sebességet. A kivétel a QPLA-200 v.2 és a QPLA-200 v.2P, mert ezen adapterek egyik jellemzője az egyedülálló Clear Path technológia. A Clear Path technológia segítségével akkor is lehetséges hálózatot létrehozni, ha a PLC eszközök különböző fázisokhoz kapcsolódnak, pl. ez a technológia dinamikusan választja ki a kevésbé zajos csatornákat az információátvitelhez, ezáltal növeli az adatátviteli sebességet. Egy PLC hálózat legfeljebb 8 eszközt tartalmazhat.

Ha már a PLC technológiáról beszélünk, akkor a félduplex vagy egyirányú sebességet szokás venni sebességnek. Vagyis ha a megadott sebesség 200 Mbit / s, akkor az igazi 70-80 Mbit / s lesz. V való élet A fizikai sebesség nagy biztonsággal felezhető, és arányosan 10%-kal csökkenthető, ha minden nagy teljesítményű otthoni eszköz - vasaló, vízforraló, légkondicionáló, hűtőszekrény stb. - csatlakoztatva van.

Szokásos háztartási körülmények között a jelet körülbelül 200 m távolságra lehet továbbítani vezetékekkel PLC segítségével, például egy 200 négyzetméteres háznál. m gond nélkül lefedhető. Ebben az esetben a kommunikáció minősége az elektromos hálózat minőségétől függ. Egy közönséges túlfeszültségvédő, amelyet gyakran hosszabbítóba, szünetmentes tápegységbe vagy transzformátorba építenek, akadályozhatja a jel áthaladását. Emlékeztetni kell arra is, hogy a hálózat elosztását a vezetékeken keresztül biztosítékokkal ellátott elektromos panel korlátozza. Tehát nem fog működni egy hálózat létrehozása például egy lakótárssal. Erre a célra a Wi-Fi alkalmasabb.

A PLC előnyei és hátrányai

A PLC-technológiák mindenképpen figyelmet érdemelnek, de előnyeik mellett nyilvánvaló hátrányaik is vannak. De először a dolgok. A PLC segít a Triple Play szolgáltatások magas színvonalú nyújtásában, nem igényel vezetékezést az adatátvitelhez, és ezáltal többletköltséget. A gyors telepítés és a meglévő hálózatokhoz való csatlakozás is a PLC mellett szól. Ezenkívül a PLC-hálózat könnyen szétszedhető és konfigurálható például egy iroda másik épületbe költöztetésekor. Egy ilyen hálózat könnyen méretezhető - szinte minden topológiáját minimális költséggel megszervezheti (a további PLC-adapterek számától függően). Nehéz körülmények között (vasbeton szerkezetek, magas szint elektromágneses interferencia) a vezeték nélkülivel szemben Wi-Fi technológiák, a WiMAX és az LTE PLC hálózat zökkenőmentesen fog működni. Ugyanakkor a legmodernebb titkosítási algoritmusok használatának köszönhetően a hálózaton keresztüli biztonságos adatátvitel is biztosított.

A PLC-nek kevesebb a hátránya, de érdemes tudni róluk. Először is, a hálózat kábelezési kapacitása fel van osztva az összes résztvevő között. Például, ha két pár adapter aktívan cserél információt egy PLC-hálózatban, akkor az egyes párok átváltási árfolyama a teljes átviteli sebesség körülbelül 50%-a lesz. Másodszor, a vezetékek minősége (például réz- és alumíniumvezetők) befolyásolja a PLC stabilitását és sebességét. Harmadszor pedig a PLC nem működik hálózati szűrőkés szünetmentes tápegységek, amelyek nincsenek felszerelve dedikált PLC Ready aljzatokkal.

PLC alkalmazása a gyakorlatban

Ma a PLC széles körű gyakorlati alkalmazást talál. Tekintettel arra, hogy a technológia a meglévő elektromos hálózatot használja fel, felhasználható az automatizálási egységek elektromos vezetékeken keresztüli összekapcsolására szolgáló technológiai folyamatok automatizálásában (például városi árammérők).

A PLC-ket gyakran használják videó megfigyelő rendszerek vagy helyi hálózatok létrehozására kis irodákban (SOHO), ahol a hálózattal szemben támasztott fő követelmények a könnyű implementáció, az eszközök mobilitása és a könnyű méretezhetőség. Ugyanakkor a teljes irodai hálózat és annak egyes szegmensei is kiépíthetők PLC adapterekkel. Gyakran szükséges a már meglévő irodahálózatba való beépítés távoli számítógép vagy egy másik helyiségben vagy akár az épület másik oldalán elhelyezett hálózati nyomtatót - PLC adapterek segítségével ez a probléma néhány perc alatt megoldható.

Ezenkívül a PLC technológia új lehetőségeket nyit meg az "okos" otthon ötletének megvalósításában, amelyben az összes szórakoztató elektronikát egyetlen egységbe kell kötni. információs hálózat lehetőséggel központosított irányítás.

Furcsa módon, de még mindig vannak olyanok, akik nem közömbösek az elektromos vezetékeken keresztüli adatátvitel gondolata iránt. Igen, sokan vannak a világon, akik szemtől szembe találkoztak ezzel a jelenséggel, valaki talán még csak megismerkedik azokkal a technológiákkal, amelyek ilyen lehetőségeket nyitnak meg, valakinek ez már sikeres vagy sikertelen élmény, ill. valakinek – tegnap.

Szóval PLC. Sajnos a hálózaton nincs annyi információ, mint az Ethernetről vagy a Wi-Fi-ről. Ezzel a cikkel megpróbálok választ adni a legnépszerűbb kérdésekre, amelyek egykor engem is érdekeltek. A PLC (Power Line Communication) egy olyan kommunikációs hálózat, amelynek szállítása egy lakás, iroda vagy vállalkozás szokásos elektromos vezetékezése. Az ilyen hálózatok adat- és hangátvitelre használhatók. Az elektromos kábel szó szerint körülveszi modern ember... Otthonokban, irodákban és üzletekben, nyilvános helyeken található. És ez nem meglepő, mert a vezetékek az egyetlen módja annak, hogy elektromos áramot szállítsanak a fogyasztóhoz. Gyakran nem egy, hanem több tápkábel is alkalmas villamosított objektumokhoz. Ez több elektromos fázis vagy további tápvezeték használatának köszönhető.

Magától értetődik, hogy az elektromos kábel kommunikációs eszközként való alkalmazásán már régóta gondolkodtak. Ennek a vállalkozásnak a megvalósítása során a hálózathoz való csatlakozás az adapter dugójának a konnektorhoz való csatlakoztatására csökkenne. Ennek eredményeként egy új specifikációt dolgoztak ki, amely a PLC és a DPL (Digital PowerLine) korábban végzett fejlesztésén alapul. A HomePlug Powerline Alliance-t létrehozó vállalatcsoport, például a Siemens, a Nortel, a Motorola és mások erőfeszítései eredményeként jött létre. A HomePlug 1.0 szabványok, majd a HomePlug AV PLC megjelenésével a BPL (Broadband over Power Lines) módban működő eszközök akár 200 Mb/s sebességű adatcserére is képesek lettek.

Hol használhatja a Power Line kommunikációs technológiát? Helyesen alkalmazva szinte bárhol, de főként ezt a technológiát az otthoni és irodai helyi hálózat megszervezésére, valamint a szolgáltatói szintű hozzáférési technológia megszervezésére használják. Ennek a technológiának az előnyei közé tartozik a hálózat könnyű méretezhetősége, a rendszer megvalósításának lehetősége. okos Ház"(mint a Z-Wave technológia :)), nincsenek további lyukak a falon és nincsenek kábelek a lakásban/házban.

Történelem

Az elektromos hálózatok fejlődésének hajnalán felmerült a kérdés az erőátviteli csomópontok közötti diszpécser információcsere megszervezése. A legracionálisabb a meglévő elektromos vezetékek használata volt, nem pedig külön távíróvezetékek építése. Az Egyesült Államokban már a 20. század elején egyenáramú vezetékeket használtak a távíró információcserére. A rádiókommunikáció fejlődésével lehetővé vált a hálózatok azonos célokra történő használata. váltakozó áram.

Jelenleg a távvezetékeken keresztüli diszpécserek információcseréjét széles körben használják a kommunikáció egyik fő típusaként. Az adó-vevő egy kis kondenzátorból (2200 - 6800 picofarad) és egy nagyfrekvenciás transzformátorból (autotranszformátorból) kialakított csatlakozószűrőn keresztül csatlakozik az erőátviteli vezetékhez. Egy ilyen rendszer lehetővé teszi mind a hanginformációk, mind a telemetriai és távvezérlési adatok továbbítását. A PLC-technológia mögött meghúzódó ötlet az, hogy nagy sebességű adatcserére távvezetékeket használjunk.

Mint a fejlesztés és az azt követő üzemeltetés során kiderült, a technológia szűk keresztmetszete a gyenge zajtűrés és az alacsony adatátviteli sebesség volt. 2000 márciusában több jelentős távközlési vállalat beolvadt a közös kutatás, fejlesztés és tesztelés céljából megszervezett HomePlug Powerline Alliance-ba, emellett az áramellátó rendszereken keresztüli adatátvitel egységes szabványának elfogadásáról döntöttek. A HomePlug Powerline Alliance jelenleg egyébként több mint száz szervezetet foglal magában.

A PowerLine prototípusa az Intellon PowerPacket technológiája, amely az egységes HomePlug1.0 szabvány alapját képezte (amelyet a HomePlug szövetség 2001. június 26-án fogadott el), amelyben az adatátviteli sebességet 14 Mb/s-ig határozták meg. Azonban tovább Ebben a pillanatban a HomePlug AV szabvány 200 Mbps-ra emelte az adatátviteli sebességet. Az új G.hn szabvány pedig a következő évben 1 Gbps-ra bővíti a sávszélességet.

Érdemes megjegyezni, hogy a HomePlug nem az egyetlen meglévő specifikációcsomag. Továbbá HomePlug vannak mások is – ez egy nemzetközi szövetség által támogatott szélessávú technológia UPA(Universal Powerline Association), valamint az azonos nevű technológiát, amelyet számos befolyásos japán cég fejlesztett ki, amelyek szövetségben egyesültek. HD-PLC(High-Definition Powerline Communications). Európában a szövetség hozzájárult a PLC technológia fejlesztéséhez OPERA(Open PLC European Research Alliance). Röviden mesélek róluk.

OPERA

Az OPERA-t európai gyártó vállalatok és egyetemek alapították 2004-ben. A szövetségnek több mint 40 tagja van. A cél a szélessávú hozzáférés megszervezésére szolgáló integrált PLC hálózatok kutatás-fejlesztése volt.

2006-ban fejeződött be a szövetség első projektje. A befejezés eredményeként megjelent a szabvány első változata, amelyet sok PLC-berendezés gyártó sietett alkalmazni. A projekt második szakasza 2007 januárjában kezdődött és 2008 decemberében ért véget. A projekt célja olyan specifikációk kidolgozása volt, amelyek lehetővé teszik a szélessávú rendszerek működését a meglévő vezetékek fizikai közegként történő felhasználásával. Innen a másik név - BPL (Broadband over Power Line).

A BPL technológia nagy sebességű adatátvitelt (streaming video, IP-telefónia stb.), valamint az otthoni helyi hálózatok szervezését biztosítja. A projekt második szakaszában a vezető európai egyetemek, a Swiss Federal Institute of Technology (Svájc), a Drezdai Egyetem és a Karlsruhei Egyetem (Németország) és mások, a DS2 (Spanyolország) és a CTI (Svájc) nagy technológiai fejlesztő cégek vettek részt. valamint az európai PLC-üzemeltetők EDEV-CPL (Franciaország), ONI (Portugália), PPC (Németország), közművek és OEM-ek – összesen 26 tag. A szövetség által javasolt specifikációk a spanyol DS2 cég által kifejlesztett technológián alapulnak, amely elsőként vezette be a kereskedelmi forgalomban kapható PLC-modem mikroáramköröket, amelyek akár 200 Mbps-os kommunikációs csatornát biztosítanak a fizikai rétegben. Adatátvitelt biztosít a 10, 20 vagy 30 MHz-es frekvenciasávban. A modulációs módszer OFDM, az alvivők száma 1536. Az alvivők modulációjához az ADPSK típusú modulációt (Amplitude Differential Phase Shift Keying) alkalmazzák, amely alvivőnként legfeljebb 10 bit átvitelét biztosítja. Az elméletileg elérhető adatátviteli sebesség 205 Mbps.

UPA

Az UPA-t 2004-ben alapították. Vezető elektronikai berendezések gyártókat és kutatóközpontokat foglal magában: Analog Devices, Ambient, Buffalo, Comtrend, Corinex, D-Link, NETGEAR, Korea Electrotechnology Research Institute, Toshiba stb. Az egyesület célja az volt, hogy szabványokat és szabályozási dokumentumokat dolgoznak ki, amelyek meghatározzák az adatátviteli folyamat különböző aspektusait, hogy felgyorsítsák a PLC-piac fejlődését, és előmozdítsák az adatátviteli rendszereket az elektromos hálózatokon kormányzati és vállalati szinten. Az UPA-tanúsítvány egyik szempontja az azonos fizikai adatátviteli közeget használó, különböző szabványú berendezések interoperabilitása, azaz például ugyanazon áramhálózat egyidejű használata adatfolyamok továbbítására a HomePlug és OPERA szerint. szabványok. Az UPA támogatja az OPERA szövetség által javasolt alapvető specifikációkat.

HD-PLC

A HD-PLC-t a japán Panasonic Corporation alapította, amely olyan cégeket foglal magában, mint az AOpen, az Advanced Communications Networks, az Icron Technologies Corporation, az IO DATA DEVICE, az Analog Devices, az APTEL, az Audiovox Accessories Corporation, a Buffalo, az OKI, a Kawasaki Microelectronics, az OMURON NOHGATA, Murata és mások A Panasonic Corporation által javasolt HD-PLC szélessávú technológia célja a nagy sebességű adatátvitel és -vétel megszervezése az elektromos hálózaton keresztül, és a CEPCA (Consumer Electronics Powerline Communication Alliance) támogatja.

Ezt a szövetséget 2005-ben hozták létre a befolyásos japán nagyvállalatok, a Panasonic, a Sony, a Toshiba, a Mitsubishi, a Sanyo és a Yamaha. A CEPCA egyik tevékenysége, hogy egyesítsen erőfeszítéseket a különböző szabványokkal kompatibilis technológia kifejlesztésére, amely potenciálisan lehetővé teszi multimédiás adathálózatok összekapcsolását egy lakáson vagy épületen belül. A HD-PLC technológia versenytársai a HomePlug és az UPA által támogatott technológiák. A HD-PLC technológia megkülönböztető jellemzője az OFDM jel szintetizálására javasolt módszer. Ellentétben az inverz gyors Fourier-transzformációval (FFT) alkalmazott OFDM-jelképzési módszerrel, amelyet például a HomePlug AV technológiában alkalmaztak, a szerzők a HD-PLC technológiában Wavelet transzformációt javasoltak. A Wavelet OFDM egy szélessávú villamosenergia-hálózati technológia, magas spektrális hatékonysággal. Ez a technológia Wavelet transzformációt használ az OFDM jel szintetizálására. Ebben az esetben az elméletileg elérhető adatátviteli sebesség 210 Mbit / s.

Résztvevők

Meg kell értenie, hogy az összes felsorolt ​​szövetség és egyesület egyfajta "érdekklub", amelynek magját több nagy gyártók kereskedelmi hasznot hajtó integrált áramkörök. A periférián modemek és egyéb berendezések gyártói vannak. Így jöttek létre a "non-profit" szervezetek, amelyek a "gyártó-független" szabványt fejlesztették és népszerűsítették.

A Homeplug Powerline Alliance magját a Cisco, az Intel, az LG, a Motorola és a Texas Instruments alkotja. Ők az Intellon szövetségesei, ami e technológia amerikai fejlesztési irányát tükrözi. Az európai irányvonalat az Európai Unió által az OPERA projekt keretében támogatott DS2 cég határozza meg. Több mint két tucat DS2 partnercég csatlakozott az UPA-hoz, amelybe a Buffalo, a Corinex, a D-Link, az Intersil, a Netgear, a Toshiba és más cégek tartoznak. A Panasonic Corporation fejlesztései során betartja a CEPCA ipari szövetség előírásait. Az olyan vállalatokat, mint a Hitachi, a Mitsubishi, a Philips, a Pioneer, a Sanyo, a Sony és mások, ugyanaz a szabvány vezérli, mint az Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) és a Nemzetközi Távközlési és Szabványügyi Unió (ITU). Ezekben a szervezetekben a világ vezető vállalatainak képviselői vannak.

2008 decemberében az ITU-T Szabványügyi Intézet nemzetközi szabványt fogadott el a nagy sebességű adatátvitelre távvezetékeken, telefon- és koaxiális kábeleken keresztül. Az új szabvány Az ITU-T (G.9960), más néven G.hn, egy adatkapcsolati és fizikai réteg specifikációs csomag, amely egyesíti a vezetékes otthoni hálózat fogalmát. 2008 végén jelent meg először egy nemzetközi szabvány, amely lehetővé teszi a vezetékes hálózatokban rejlő lehetőségek teljes kihasználását, amelyben az adatátvitel fizikai közegeként elektromos vezetékeket, koaxiális vagy telefonkábeleket használnak. A Home Grid Forum, a DS2 által társalapító non-profit szervezet felügyeli az összes G.hn-alapú hálózat interoperabilitását.

2008 végén a DS2 bejelentette azon szándékát, hogy olyan PLC modem chipet fejleszt ki, amely kompatibilis a G.hn, UPA és OPERA specifikációival. 2005 júliusában az IEEE bejelentette a létrehozását munkacsoport, amely elkészíti a Broadband PowerLine szabványt. A tanulmány tárgya a nagysebességű adatátviteli hálózatok versengő és egymással össze nem egyeztethető specifikációi voltak. A specifikációkat a HomePlug Powerline Alliance, a Panasonic Corporation és a DS2 ismertette.

Ennek eredményeként jóváhagyták a szabvány első tervezetét: IEEE P1901 szabványtervezet a szélessávú hálózaton keresztüli hálózatokhoz: Közepes hozzáférés-vezérlés és fizikai réteg specifikációi. A szabványtervezet lehetővé teszi két inkompatibilis modulációs módszer alkalmazását a fizikai rétegen (FFT OFDM és Wavelet OFDM). Ezen túlmenően két, egymással össze nem egyeztethető előzetes hibajavítási módszer alkalmazásának lehetőségét is elfogadták.

Az egyik konvolúciós turbókódokon alapul, a második LDPC kódokat használ - alacsony paritásellenőrzési sűrűségű kódokat. Jelenleg a turbó kódokat műholdas és mobil kommunikációs rendszerekben, vezeték nélküli szélessávú hozzáférésben és digitális televíziózás... A szabványtervezetben nincs utalás a DS2 által javasolt technológia alkalmazására, és a két alapul vett PHY opció jelentősen eltér egymástól. Ennek eredményeként a berendezés a különböző fajták A moduláció nem tud együttműködni ugyanazon a hálózaton, bár megfelel az IEEE P1901 szabvány követelményeinek. Az oldalról származó anyagokat használtak az írás során.

Elméletben

A PowerLine technológia alapja a jel frekvenciaosztásának alkalmazása, melynek során egy nagy sebességű adatfolyamot több viszonylag kis sebességű adatfolyamra elemeznek, amelyek mindegyikét külön alvivő frekvencián továbbítják, majd egyetlen jellé egyesítik. .

A Frequency-Division Multiplexing (FDM) nem hatékonyan használja fel a rendelkezésre álló spektrumot. Ez annak köszönhető, hogy az alvivők között vannak védősávok (Guard Band). A védőintervallumok megléte szükséges a jelek kölcsönös befolyásolásának elkerülése érdekében.

Ezért ortogonális frekvenciaosztásos multiplexelést (OFDM) használnak. Az ötlet az, hogy az alvivők középpontját úgy helyezzük el, hogy minden következő jel csúcsa egybeessen az előző nulla értékével. Amint látható, a rendelkezésre álló sávszélességet hatékonyabban használják fel OFDM használatakor.

Mielőtt egyetlen jellé egyesítenék, az egyes alvivőket fázismodulálják, mindegyiknek saját bitszekvenciája van.

Ezután jön a PowerPacket motor sora, amelyben az alvivők egyetlen információs csomagba (OFDM-szimbólum) állnak össze. A PowerLine technológia 1536 alvivőt használ, amelyek közül 84 a legjobban a 2-32 MHz tartományban allokált. Minden adatátviteli technológiának alkalmazkodnia kell a fizikai környezethez, ami azt jelenti, hogy eszközökre van szüksége a hibák és konfliktusok észlelésére és kiküszöbölésére. Ez alól a PLC sem kivétel. Ha háztartási hálózaton keresztül továbbítjuk a jeleket, bizonyos frekvenciákon nagy csillapítás léphet fel, ami adatvesztéshez vezet. A Powerline technológia biztosítja speciális módszer A probléma megoldása az adathordozó jelek dinamikus ki- és bekapcsolása. A módszer lényege a csatorna folyamatos monitorozása annak érdekében, hogy azonosítani lehessen a spektrum azon részét, ahol a maximális csillapítási küszöb túllépi. Ha ilyen szakaszt találunk, az adatátvitel a problémás frekvenciatartományban leáll, amíg az elfogadható csillapítási érték vissza nem áll.

A PowerLine technológia erőssége széles frekvenciaspektrumában egyben a gyenge pontja is. Különböző országokban a tiltott frekvenciák spektruma szigorúan szabályozott. Működés közben a PLC eszköz képes "akadályozni" a rádióvételt a használt spektrumban. Ez a probléma jól ismert a rádióamatőrök számára. Ezért az OFDM és a széles frekvenciatartomány alkalmazása rugalmassá teszi a PowerLine technológiát a különféle környezetekben való használatra. Technikailag ezt a beállításokkal, az úgynevezett Signal Mode és Power Mask beállításokkal valósítják meg az eszközökön (amelyekben a megfelelő opció biztosított). A Signal Mode egy szoftveres módszer a működési frekvencia tartomány meghatározására. A Power Mask egy szoftveres módszer a használt frekvenciák spektrumának korlátozására. Ennek köszönhetően a PowerLine eszközök könnyen együtt élhetnek ugyanabban a fizikai környezetben, és nem zavarják a rádióamatőrök által használt frekvenciatartományokat.

Egy másik jelentős probléma, immár maguknak a PLC-készülékeknek az impulzuszaj, melynek forrásai lehetnek különféle töltők, halogénlámpák, különféle elektromos készülékek be- és kikapcsolása.

A helyzet bonyolultsága abban rejlik, hogy a fenti módszerrel a PLC-nek nincs ideje alkalmazkodni a gyorsan változó körülményekhez, mert azok időtartama egy mikroszekundum vagy annál is kevesebb lehet. A probléma megoldására a bitfolyamok összefűzött kódolását használják, mielőtt modulálnák, majd a hálózatra továbbítanák őket. A hibajavító kódolás lényege, hogy az eredeti információfolyamhoz redundáns biteket adunk, amelyeket a vevőoldali dekóder a hibák észlelésére és kijavítására használ fel. A blokk Reed-Solomon kód és a Viterbi algoritmus által dekódolt egyszerű konvolúciós kód kaszkádolása lehetővé teszi nemcsak az egyes hibák, hanem a hibakitörések kijavítását is, ami jelentősen növeli a továbbított adatok integritását.

Ezenkívül a hibajavító kódolás növeli a továbbított információ biztonságát egy közös átviteli közegben. Mivel adatátviteli közegként a háztartási táphálózatot választották, így egyszerre több készülék is elindíthatja az átvitelt. Az ütközések megoldásához a CSMA / CA módszert használják. A PowerLine adatkeretekhez prioritási mezők hozzáadásával lehetővé vált a hang és a kép továbbítása IP-n keresztül.

A gyakorlatról

HomePlug 1.0

A HomePlug szabvány első „elektromos” specifikációját a szövetség egy éves munkája után – 2001 közepén – fejlesztették ki és fogadták el. Ez a specifikáció a következő szabályokat írja le a helyi hálózat működésére vonatkozóan:

• hálózati topológiaként egy "buszt" használnak;
• a maximális adatátviteli sebesség 14 Mbps;
• a hálózat maximális átmérője 100 m (a gyakorlatban a távolság 1000 m-nél is nagyobb lehet, de kisebb adatsebesség mellett);
• az átjátszók használata megengedett, ami lehetővé teszi az adatátviteli távolság 10 000 m-re történő növelését;
• adaptív mechanizmusokat használnak a frekvencia megváltoztatására vagy bizonyos csatornák kikapcsolására, ha erős interferencia észlelhető;
• A QoS (Quality of Service) szolgáltatást négy szállítási minőségi szinttel alkalmazzák;
• az adatok titkosítása DES használatával történik 56 bites titkosítási kulccsal.

Rövid idő elteltével megjelent a HomePlug 1.0 nem hivatalos verziója, Turbo felirattal, amelynek műszaki jellemzői megismételték a HomePlug 1.0 jellemzőit az egyetlen, de jelentős eltéréssel: az adatátviteli sebességet 85 Mbps-ra növelték.

HomePlug AV

A HomePlug AV specifikáció 2005-ös elfogadása mérföldkőnek számít, mivel lehetővé tette a szabvány használatát nagy mennyiségű adatfolyamhoz, például HDTV (HDTV) streaminghez. Ha részletesen elemzi ezt a specifikációt, észre fogja venni, hogy fejlesztése során számos megközelítést felülvizsgáltak, amelyeket a HomePlug 1.0 és a HomePlug 1.0 Turbo fejlesztése során használtak. A HomePlug AV specifikáció a következő képességekkel rendelkezik:

• a maximális adatátviteli sebesség 200 Mbps;
• az adatátvitel a 2-28 MHz és a 4-32 MHz frekvenciatartományban történik;
• a CSMA / CA átviteli közeghez való hozzáférés módját használják;
• QoS (Quality of Service) szolgáltatást használnak;
• Az adatok titkosításához AES technológiát használnak 128 bites titkosítási kulccsal.

Napjainkban a végösszeköttetések túlnyomó többsége kábelfektetésen keresztül történik a nagysebességű vonaltól a felhasználó lakásáig vagy irodájáig. Ez a legolcsóbb és legmegbízhatóbb megoldás, de ha a kábelfektetés nem lehetséges, akkor az épületenként elérhető erősáramú elektromos kommunikációs rendszert használhatja. Ugyanakkor az épület bármely elektromos aljzata az internet elérési pontjává válhat. A felhasználónak csak egy hasonló eszközzel való kommunikációhoz szükséges PowerLine modemmel kell rendelkeznie, amely rendszerint az épület vezérlőtermében van felszerelve és nagy sebességű csatornára csatlakozik.

Valamint a PLC tökéletes megoldás az utolsó mérföld a nyaralótelepüléseken és az alacsony épületekben, mivel az alternatív kommunikációs csatornák szervezése 4-szer vagy többször drágább, mint a kész vezetékezés.

A PowerLine technológiával kis irodákban (max. 10 számítógép) lehet helyi hálózatot létrehozni, ahol a hálózattal szemben támasztott fő követelmények a könnyű implementáció, az eszközök mobilitása és a könnyű bővíthetőség. Sőt, a teljes irodai hálózat és annak egyes szegmensei is felépíthetők PowerLine adapterekkel. Gyakran adódik olyan helyzet, amikor már szerepeltetni kell meglévő hálózat távoli számítógép vagy hálózati nyomtató, amely egy másik helyiségben vagy az épület másik oldalán található. Ez a probléma könnyen megoldható a PowerLine adapterekkel.

A PowerLine technológiával megvalósítható az „okosotthon” gondolata, ahol az összes fogyasztói elektronika egyetlen információs hálózatba kapcsolódik, központi vezérlés lehetőségével. Tekintettel arra, hogy a PLC kész kommunikációt használ, a PowerLine technológia a technológiai folyamatok automatizálásában, az automatizálási egységek elektromos vezetékeken vagy más típusú vezetékeken keresztül történő összekapcsolásában használható. Tekintettel arra, hogy a PLC különféle vezetékeken (nem feltétlenül elektromosan) tud működni, lehetővé válik a technológia alkalmazása biztonsági tűzvédelmi rendszerekben, valamint videó megfigyelő rendszerek szervezésében.

Vannak hátrányai is: például, hogy az összes LAN-adaptert ugyanahhoz a fázishoz kell csatlakoztatni. Ezek közé tartozik a "busz" topológia hátránya is - a sebesség megoszlik a hálózat összes eszköze között.

Példát adok a technológia megvalósítására az internetszolgáltató hálózatában. A technológia megvalósítására többféle lehetőség kínálkozik.

Elmesélek egyet, talán a legegyszerűbbet. Az Ethernet kapcsolókhoz való csatlakozás nem szokatlan. A PLC vezérlő a házon lévő kapcsolóval együtt a dobozba van beépítve. Egy szabványos patch kábellel csatlakoznak egymáshoz 100 Mb/s sebességű FastEthernet portokon. A doboz a PLC vezérlő vagy a Head End "a" (a továbbiakban HE) típusától függően eltérően nézhet ki.

A PLC jelet koaxiális kábelen továbbítják, amely egyrészt a NOT-hoz, másrészt az elosztóhoz csatlakozik. Az elosztó egyfajta adapter, amellyel több NEM-et csatlakoztathatunk a házban. Ilyen igény felmerülhet nagyszámú kapcsolat vagy a kommunikációs csatorna sávszélességére vonatkozó magas követelmények esetén.

Több felhasználása esetén NEM készülnek Energiagazdálkodási beállítások Maszk jel mód kiválasztásával. Ennek az intézkedésnek az elfogadása szükséges ahhoz, hogy egyértelműen meghatározzuk a tényleges NEM-et egy adott CPE-ügyfél esetében. Ellenkező esetben előfordulhat, hogy a CPE átvált a HE között, és ezért minden váltás után újraengedélyezés történik.

A kapcsolók számát a HE és a CPE közötti kapcsolat stabilitása határozza meg. A Signal Mode beállítással ez nem fog túlságosan menni, csak néhány lehetőség van, de a Power Mask meglehetősen rugalmasan konfigurálható. A mérnök rendelkezésére áll egy 256 bites adatmező, amelyen belül lehetőség van egy adott frekvenciaspektrumon végzett munka engedélyezésére vagy letiltására. Jelenleg két független hálózatunk van: az elektromos és az adathálózat. Hogyan juthat hozzá az áhított környezeten keresztül adatátvitelre képes hálózat? Itt nem nélkülözheti a PLC jelet az elektromos vezetékekbe "befújó" eszközt. Az ilyen eszköz egy injektor vagy más néven csatoló, és az "infúziós" folyamat az injekció.

A koaxiális kábelek csatlakoztatásához speciális csatlakozókat használnak.

Ferrit gyöngyök is befecskendezhetők. Igen, nem csak a zaj ellen védő szűrők lehetnek. Itt kell elmondani, hogy nem minden ferrit alkalmas, és a beszerelés sem olyan egyszerű, mint szeretnénk. A ferritgyűrű felszerelése következtében jelet injektálnak, de az eredmény mindenképpen rosszabb lesz, mint egy csatoló használata.

Ezt követően a végfelhasználó a konnektoron keresztül már hozzáférhet a hálózathoz. De a kulcsszó itt a "tud". A jelerősséget és az elektromos hálózaton keresztüli adatátvitel képességét számos tényező befolyásolja. Ezeket a jelszint mérésével kell azonosítani a hálózat különböző részein, és a legmegfelelőbb módon meg kell szüntetni. Általában ez magas zajszint az alsóbb szinteken, például egy kilencemeletes épületben, vagy erős zaj az elektromos áramkör RCD utáni szakaszán (a fogyasztó felé). Ezekben a helyzetekben hatékony a sönt alkalmazása, amely egyfajta "megkerülő megoldás" a hálózatban továbbított PLC jelre. Gyenge jel esetén további befecskendezés végezhető ugyanazzal a ferritgyűrűvel vagy csatlakozóval. Végül a csatlakozási diagram így néz ki:

A száraz maradékban

Befejezésül elmondom, hogy a PowerLine technológia számos buktatóval jár, és nem is olyan könnyű megvalósítani és használni, mint ahogy a gyártó írja róla. Ez a technológia meglehetősen jól használható vállalatoknál automatizált vonalak vezérlésére. A helyi hálózat otthoni építése ezzel a technológiával valószínűleg gazdaságilag veszteséges, mivel az egyik legolcsóbb PLC-adapter körülbelül 1200 rubelbe kerül. Meg kell jegyezni, hogy legalább két eszközre van szükség, ami azt jelenti, hogy a megoldás összege már két és fél ezer rubelre nő, miközben nincs garancia arra, hogy egy ilyen hálózat stabilan fog működni a hét minden napján, 24 órában. De itt, ahogy mondani szokás, mindenki maga dönti el, mi az, ami neki elfogadható.

Ami a Power Line használatát illeti a szolgáltató hálózatában, akkor valószínűleg a PLC ideje már lejárt. Először is, mivel 1-15 felhasználó tud kényelmesen dolgozni a hálózatban, akkor kezdődhetnek a kapcsolat sebességével és stabilitásával kapcsolatos problémák. Jelenleg a helyzet NEM túlterhelt ritkaság, mert a hálózati lefedettségbe tartozó házak többsége keresztül csatlakozik Ethernet technológiák... A PLC-nek van egy komoly előnye: a szolgáltatás készen áll arra, hogy bármely potenciális ügyfél számára nyújtható legyen. Mit jelent?

Ha összehasonlítjuk ugyanazzal az Ethernettel, akkor az ügyfélnek először kérést kell hagynia, szerződést kell kötnie a szolgáltatásnyújtásról, majd jönnek a telepítők, fúrnak, nyújtanak, krimpelnek és kész - a szolgáltatás használható. A PLC-vel más a helyzet. Az ügyfél telefonon, weboldalon vagy ICQ-n keresztül jelentkezik, elvégre egyszerűen bejöhet az értékesítési irodába szerződést kötni és felszerelést átvenni. A berendezés telepítése rendkívül egyszerű: csak csatlakoztatni kell a modemet a konnektorhoz. 10 perc elteltével a kapcsolat már működik (kivéve persze, ha nincs probléma a jellel a lakásban). Ilyenkor a felhasználó nem is sejti, hogy a modem kapcsolatot létesít a NOT-al, jogosult a RADIUS-ra, bekerül az adatbázisba, konfigurációs paramétereket rendel hozzá, külön konfigurációs fájl formájában alakítja ki, amit a modem letöltések és felhasználások. És csak ezután, a kliens berendezés kap egy IP-címet, amellyel működhet a hálózatban. Ettől kezdve a berendezés telepítettnek minősül. A későbbi kapcsolatok ugyanazon HE mögött kevesebb mint egy perc alatt jönnek létre.

Ha a CPE-t egy másik HE mögött (más cím vagy más bejárat) használják, a berendezést újra fel kell szerelni. A folyamat olyan gördülékenyen megy, hogy egyes felhasználók azt sem tudják, hány száz méter kábel és különféle eszközök vannak a NOT-tól a BGW-ig a modem mögött.

Egy nap egy ügyfél jelentkezett, és bosszankodott, hogy milyen, az internet nem működött neki a dachában. Otthon és a barátoknál minden működik a modemmel! És ez nem egyedi eset, voltak olyan ügyfelek is, akik ideiglenes használatra kiadott eszközökkel akár másik városba is költöznek. A berendezés átadási kérelmét megválaszolták, azt mondják, nincs idő, ráadásul az ügyfél tovább akarta használni ezt a berendezést. Az operátor megpróbálta meggyőzni az ügyfelet, hogy adja vissza a berendezést a cégnek, azzal érvelve, hogy az úgyis használhatatlan számára, és ott, egy másik városban nem lehet majd csatlakozni az internetre. A válasz tele volt szarkazmussal: "Vannak aljzatok is." Hát mit mondjak...

A PLC technológia előnyei közé tartozik, hogy az adó teljesítménye 75 mW, így elkerülhető a berendezések rádiófrekvenciás regisztrációja. Miért fontos? Nekünk, egyszerű halandóknak nem szabad megfeledkeznünk a rádióamatőrökről, akiknek az érdekeit törvény védi, és a kiválasztott rádiófrekvenciás tartomány jogainak megsértése vagy zaj esetén a Rospotrebnadzor feláll a védelmére. A meglévő csatákról, mérnöki megoldásokról külön nagy cikket írhatsz. Csak azt tudom mondani, hogy a háború fejszéje el van temetve, a megrendült békét a mérnökök gyors reagálása a rádióamatőrök kérésére támasztja alá.

Most a technológia hátrányain van a sor. A felszerelés költségén túl az egy HE-nél dolgozó CPE-k számától való függést is. Ezt a körülményt a hálózat busztopológiája határozza meg. Ne feledkezzünk meg a nagyfrekvenciás zajokról, amelyek az elektromos készülékek beépítése vagy a kapcsolóüzemű tápegységek, energiatakarékos lámpák stb. használatakor jelennek meg a hálózatban. Bizonyos esetekben szó szerint választania kell: vagy sötétben csatlakozik a hálózathoz, vagy internet nélkül, de megvilágított szobában. Irónia irónia, de mindez nevetségesnek tűnik mindaddig, amíg szemtől szembe kell néznie a problémával. Ezenkívül a kommunikáció minőségét és sebességét negatívan befolyásolja a vezetékek minősége, a csavarások jelenléte (a sebesség csökkenése, amíg teljesen eltűnik), a háztartási elektromos készülékek és eszközök típusa, teljesítménye.

Remélem, hogy a cikkben bemutatott anyag választ ad néhány kérdésre, és esetleg egészséges érdeklődést vált ki a technológia iránt.

Információ továbbítása elektromos hálózatokon keresztül a Semtech IS segítségével (2015)

A Semtech Corporation termékcsaládja számos IC-t tartalmaz fizikai réteg, amely lehetővé teszi az információ továbbításának megszervezését mind vezetékes, mind rádiós úton (optikai adó-vevők, vonali meghajtók, rádió adó-vevők stb.). A PLC (Power Line Communications) modemek fejlesztésében vezető EnVerv felvásárlása 2015 elején lehetővé tette a Semtech számára, hogy olyan eszközökkel bővítse kommunikációs termékcsaládját, amelyek szabványos távvezetékeken keresztül cserélnek adatot. E cikk keretein belül a Semtech egylapkás PLC mikroáramkörökön alapuló hálózatok működési és felépítési elveivel foglalkozunk, megvizsgáljuk az új család egyes képviselőinek jellemzőit, és példákat adunk az ezeken alapuló eszközök gyakorlati megvalósítására. .

BEVEZETÉS
Az információk továbbítását és az áramellátás megszervezését ugyanazon a vezetékeken keresztül meglehetősen hatékonyan használják különféle alkalmazásokban. Például előhívhat olyan szabványos telefonvonalakat vagy Ethernet-hálózatokat, amelyek távoli csomópontokat kötnek össze egy olyan technológia használatával, amelyben a tápellátást egy kommunikációs kábel különálló magján keresztül biztosítják. A legtöbb ilyen megoldásnak azonban van egy nyilvánvaló hátránya: általában mindegyik szerelési munkát igényel, amelyek költségei gyakran a hálózat kiépítési költségeinek nagy részét teszik ki. Ezenkívül számos olyan helyzet van, amikor az új kábelek lefektetése rendkívül nemkívánatos, vagy akár lehetetlen is - ilyen helyzetekre példa egy nemrég befejezett javítás, amely után hirtelen kiderül, hogy további vezetékeket kell fektetni számítógépes hálózatok vagy bérelt iroda nem szándékos internetkapcsolattal. Ezekben az esetekben szinte mindig lehet a meglévő infrastruktúrára szorítkozni, nevezetesen a szinte minden helyiségben már rendelkezésre álló elektromos vezetékeket felhasználni egy viszonylag gyors és megbízható, az egész épületben elágazó kommunikációs csatorna megszervezésére.

A PLC távközlési technológiát, amely az adatcserére szolgáló elektromos hálózatok használatán alapul, hasznos jelet 50 vagy 60 Hz frekvenciájú szabványos váltakozó áramra helyezve, megkülönbözteti a könnyű implementáció és az ezen alapuló eszközök gyors telepítése. Az első elektromos hálózaton keresztüli adatátviteli rendszerek az 1930-as években jelentek meg, főként jelzésre használták őket villamosenergia-rendszerekben, ill. vasutak, amelyet ugyanakkor egy nagyon alacsony áteresztőképesség... Az 1990-es évek végén számos cég valósította meg az első nagy projekteket ezen a területen, azonban az üzemeltetés során komoly problémákat azonosítottak, amelyek közül a fő probléma a rossz zajvédelem volt. Az energiatakarékos lámpák, a kapcsolóüzemű tápegységek, a töltők, a tirisztoros fényerő-szabályozók és a háztartási elektromos készülékek, valamint a villanymotorok és hegesztőberendezések, különösen a PLC modem közvetlen közelében bekapcsolt berendezések működése impulzuszajt okozott a vezetékekben védtelenül. nagyfrekvenciás sugárzástól, ami az adatátvitel megbízhatóságának meredek csökkenéséhez vezetett. A jelátvitel stabilitását és sebességét negatívan befolyásolta a kommunikációs vonalak inhomogenitása, különösen az elektromos hálózatok minősége és romlása, a különböző elektromos vezetőképességű anyagokból (például réz és alumínium) készült csatlakozások jelenléte, csavarok jelenléte stb. Ennek eredményeként a névleges adatsebesség általános csökkenése 5 és 50% között mozgott. Ezenkívül azokban a helyiségekben, ahol a PLC eszközök működtek, néhány esetben a modemtől körülbelül 3-5 méteres távolságban megsértették a rádióvételt, különösen közepes és rövid hullámokon. Ez annak volt köszönhető, hogy az elektromos hálózat vezetékei a rádió-átjátszók antennáiként kezdtek működni, és valójában az összes forgalmat a levegőben bocsátották ki.
Az elektromos hálózatokon történő adatátvitel technológiája csak a század elején kapott megfelelő kereskedelmi alkalmazást, bevezetése és elterjedése a megfelelő elembázis megjelenésének köszönhető, pl. nagy teljesítményű mikrokontrollerek és gyors DSP processzorok (digitális jelfeldolgozók), amelyek lehetővé teszik komplex jelmodulációs eljárások és modern adattitkosítási algoritmusok megvalósítását. Ez nemcsak az információtovábbítás magas szintű megbízhatóságát, hanem az illetéktelen hozzáférés elleni védelmét is biztosította. Fontos volt megoldani a technológia különböző aspektusainak szabványosításának problémáját is. Jelenleg a PLC-eszközök követelményeit szabályozó fő szervezetek és közösségek az IEEE, ETSI, CENELEC, OPERA, UPA és a HomePlug Powerline Alliance. Utóbbi egy nemzetközi szövetség, amely a távközlési piacon mintegy 80 neves céget egyesít, köztük a Siemenst, a Motorolát, a Samsungot és a Philipst. A 2000-ben alapított szövetség célja tudományos kutatás és gyakorlati tesztelés a különböző gyártók eszközeinek kompatibilitásának ezzel a technológiával történő lebonyolításával, valamint a HomePlug nevű egységes szabvány támogatásával és népszerűsítésével.
Az összes létező PLC rendszert általában széles sávra (BPL – Broadband over Power Lines) és keskeny sávra (NPL – Narrowband over Power Lines) osztják. A segítségükkel megoldott feladatok köre igen széles, a szükséges módszer kiválasztása a továbbított információ jellemzői és mennyisége alapján történik. A szélessávú eszközök (1 és 200 Mbit/s közötti sebességgel) az internetelérési rendszerekre, otthoni számítógép-hálózatokra, valamint a nagy sebességű adatcserét igénylő alkalmazásokra összpontosítanak: streaming video, videokonferencia rendszerek, digitális telefonálás stb. A hardverfejlesztők számára leginkább a keskeny sávú PLC modemek érdekesek relatív olcsóságuk és továbbfejlesztett jellemzőik miatt, amelyek nemcsak a hagyományos, hanem a fokozott interferenciaszintű hálózatokban is lehetővé teszik a munkát. A keskeny sávú modemekhez (0,1-100 Kbps csatornakapacitású) mikroáramkörök és modulok széles körben használatosak különféle háztartási és ipari termékek részeként, elosztott automatizált vezérlő- és vezérlőrendszerek létrehozásakor műhelyekben és épületek életfenntartó rendszereiben (liftek, klímaberendezések). és szellőztetés), villamosenergia-, víz-, gáz-, hő-, biztonsági és tűzjelző készülékek fogyasztásmérői.

A PLC TECHNOLÓGIA JELLEMZŐI
A PLC technológia alapja a jel frekvenciaosztásának alkalmazása, melynek során egy nagy sebességű adatfolyamot több viszonylag kis sebességűre osztanak fel, amelyek mindegyikét külön alvivő frekvencián továbbítják, majd egyesítik a kapott jelbe. (1. ábra).

A hagyományos frekvenciaosztásos modulációval (FDM) a rendelkezésre álló spektrum nem hatékonyan pazarol el. Ennek oka az egyes alvivők közötti védőintervallumok jelenléte, amelyek szükségesek a jelek kölcsönös befolyásolásának megakadályozásához (2a. ábra). Ezért a PLC-eszközök az ortogonális frekvenciaosztásos multiplexelést (OFDM) használják, amelyben az alvivők középpontjai úgy helyezkednek el, hogy minden következő jel csúcsa egybeessen az előző nulla értékével. ábrán látható módon. A 2b. ábrán látható, hogy a rendelkezésre álló frekvenciasávot ebben az esetben ésszerűbben használják fel.

Mielőtt egyetlen jellé egyesítenék, az összes alvivőt fázismodulálják, mindegyiknek saját bitszekvenciája van. Ezt követően áthaladnak az alakító egységen, ahol egyetlen információs csomaggá állnak össze, amelyet OFDM szimbólumnak is neveznek. A 3. ábra egy példát mutat a differenciális kvadratúra fáziseltolásos kulcsozásra (DQPSK) mind a négy alvivő esetében a 4,5-5,1 MHz-es tartományban. A valóságban a PLC technológiában az átvitel 1536 alvivővel történik, a 84 legjobb közül a 2 és 32 MHz közötti tartományban, a vonal aktuális állapotától és az interferencia jelenlététől függően. Ez a módszer rugalmasságot biztosít a PLC technológiának a különféle környezetekben való használatra. Például, mint fentebb említettük, egy működő PLC-eszköz bizonyos frekvenciákon képes zavarni a rádióvételt, ezt a problémát a rádióamatőrök jól ismerik. Egy másik példa, amikor egy alkalmazás már használja egy tartomány egy részét. Technikailag a nem kívánt kölcsönös befolyásolás kiküszöbölése a beállítások, az úgynevezett Signal Mode és Power Mask használatával valósul meg azokon az eszközökön, amelyek megfelelő lehetőséget biztosítanak. A Signal Mode egy szoftveres módszer a működési frekvenciatartomány meghatározására, a Power Mask pedig egy szoftveres módszer a használt frekvenciák spektrumának korlátozására. Ennek köszönhetően a PLC-eszközök könnyen együtt élhetnek ugyanabban a fizikai környezetben, és nem zavarják a rádiókommunikációhoz használt frekvenciatartományokat.

Ha háztartási tápegységen keresztül továbbítjuk a jeleket, bizonyos frekvenciákon az átvitt jel jelentős csillapítása léphet fel, ami adatvesztéshez és torzuláshoz vezethet. A fizikai átviteli közeghez való alkalmazkodás problémájának megoldására a jelátvitel dinamikus be- és kikapcsolására szolgáló eljárást biztosítanak, amely lehetővé teszi a hibák és konfliktusok észlelését és kiküszöbölését. Ennek a módszernek a lényege az átviteli csatorna folyamatos figyelése annak érdekében, hogy azonosítani lehessen a spektrum egy bizonyos csillapítási küszöböt meghaladó részét. Ha ezt a tényt észleljük, a probléma sáv használatát átmenetileg leállítjuk, amíg az elfogadható csillapítási érték vissza nem áll, és más frekvenciákon továbbítjuk az adatokat (4. ábra).

A háztartási elektromos hálózaton történő adatátvitel másik jelentős nehézsége – immár maguknak a PLC-készülékeknek – az impulzuszaj, melynek forrásai lehetnek különféle töltők, halogénlámpák, különféle elektromos készülékek be- és kikapcsolása (5. ábra). A helyzet bonyolultsága abban rejlik, hogy a fenti módszerrel a PLC-modemnek nincs ideje alkalmazkodni a gyorsan változó körülményekhez, mert azok időtartama nem haladhatja meg az egy mikroszekundumot, ennek következtében a bitek egy része meghibásodhat. elveszett. A probléma megoldására a bitfolyamok kétlépcsős (kaszkád) hibajavító kódolását alkalmazzák, mielőtt azok modulálnának és belépnének az adatátviteli csatornába. Lényege abban áll, hogy bizonyos algoritmusok szerint redundáns ("védő") biteket adnak az eredeti információfolyamhoz, amelyeket a vevőoldali dekóder használ fel a hibák észlelésére és kijavítására. A blokk Reed-Solomon kód és a Viterbi algoritmus által dekódolt egyszerű konvolúciós kód kaszkádolása lehetővé teszi nemcsak az egyes hibák, hanem a hibakitörések kijavítását is, ami jelentősen növeli a továbbított adatok integritását. Ezenkívül a zavarásgátló kódolás növeli a továbbított információk biztonságát az illetéktelen hozzáférés elleni védelem szempontjából.

Mivel adatátviteli közegként egy kiterjedt háztartási áramszolgáltató hálózatot választottak, több csatlakoztatott eszköz is elindíthatja az átvitelt egyszerre. Ilyen helyzetben egy szabályozási mechanizmust alkalmaznak a forgalmi ütközési konfliktusok megoldására - a CSMA / CA Medium Access Protocol. Az ütközésfeloldás az egyik vagy másik prioritáson alapul, amely az adatcsomagok prioritásának speciális mezőiben van beállítva.

SEMTECH IC PLC TECHNOLÓGIA MEGVALÓSÍTÁSÁHOZ
A Semtech PLC termékeket tipikus kis- és középfeszültségű vezetékeken való használatra tervezték. Minden analóg fizikai vonallal működő modemnek rendelkeznie kell az analóg adatok feldolgozásához, digitális formába alakításához és természetesen a digitális adatok feldolgozásához szükséges funkcionális egységekkel. Az átviteli oldalon a modemnek digitális adatokat is kódolnia kell a megadott algoritmusnak megfelelően, analógra konvertálnia és a vonalra küldenie.
Mindezeket a műveleteket az EV8xxx sorozatú mikroáramkörök hajtják végre. A keskeny sávú rendszerek a chipen nagymértékben integráltak, és minden szükséges építőelemet tartalmaznak a fizikai, MAC és egyéb protokollrétegek (6LoWPAN és IEC) megvalósításához. Többféle modulációt támogatnak, a gyakorlatban az OFDM-et leggyakrabban egy stabil és zajmentes kommunikációs csatorna szervezésére használják. A HomePlug Alliance Netricity interoperabilitási tesztjén átesett SIC-k sokoldalúak, és mind a végcsomópontok, mind a hálózati koordinátorok alapjaként használhatók. A Netricity specifikációt hosszú távú távvezetékeken keresztüli hálózati kommunikációra tervezték, és az épületen kívüli infrastruktúrára, intelligens áramelosztásra és ipari folyamatszabályozásra szolgál. A technológia 500 kHz alatti frekvenciát használó sűrű városi és vidéki elektromos hálózatokban egyaránt használható. Tartalmaz egy IEEE 802.15.4 (MAC) alapú hozzáférési réteget is, amely kulcsfontosságú a hibrid vezetékes/vezeték nélküli hálózatok fejlesztésében. A Semtech PLC mikroáramkörök főbb műszaki jellemzőit az 1. táblázat mutatja be.

Az EV8xxx sorozatú IC-k 10 és 490 kHz közötti programozható frekvenciatartományokkal rendelkeznek, amelyek lefedik a CENELEC A (10 - 95 kHz), CENELEC B (95 - 120 kHz), CENELEC C (120 - 140 kHz), FCC (10 - 490 kHz) és ARIB (10 - 490 kHz) sávok a készülék kialakításának változtatása nélkül. Beállíthatók úgy, hogy az ITU-T G.9903 (G3-PLC), ITU G.9902, ITU-T G.9904 (PRIME), IEEE P1901.2 és IEC-61334 (S-FSK) szabványban működjenek. Ezenkívül támogatják a szabadalmaztatott, nagy teljesítményű 4GPLC módot. Szerkezetileg a család mikroáramköreit alacsony profilú, felületre szerelhető tokban gyártják, amelyeket -40 és + 85 ° C közötti üzemi hőmérsékleti tartományban történő működésre terveztek. A főt ábrázoló egyszerűsített szerkezet funkcionális egységekábrán látható, itt a következő blokkok különböztethetők meg:
Az AFE (Analog Front-End) blokk analóg komponensek készlete, amelyek leválasztást biztosítanak egy leválasztó kondenzátorral ellátott transzformátor segítségével, szűrik és erősítik a bemeneti jelet, valamint alakítják a kimenő jelek meghatározott szintjeit a vonali meghajtó segítségével. erősítő;
A PHY egy blokk, amelyet a mikroáramkör digitális részének analóg vonallal való összekapcsolására terveztek;
A 32 bites RISC mikrokontroller biztosítja a MAC szintű áramkörön belüli megvalósítást, adatfeldolgozást, csomagképzést, adatkódolást végez a szimmetrikus AES blokk titkosítási algoritmus szerint stb., valamint megoldja az alkalmazott problémákat;
Periféria blokkok, amelyek a beépített mikroprocesszort külső mikroáramkörökkel kapcsolják össze - EEPROM memória, ADC nagy felbontásúés egy gazdavezérlőt. A kommunikációhoz a széles körben elterjedt SPI, I2C és UART interfészek hardveres megvalósítását használják;
Integrált RAM és flash memória. A beépített programmemória mérete 1 és 2 MB között változik, az operatív memória - az EV8100 esetében 256 kbyte-tól a többi 384 kbyte-ig, a gyártó kérésére egyéb lehetőségek is lehetségesek;
Óravezérlő egység;
Energiaellátási alrendszer, amely biztosítja az egyes csomópontokhoz szükséges összes feszültséget. Jellemzően olyan forrást használnak, amely ugyanazon a váltakozó áramú hálózaton működik, mint az adatátvitelhez.
Külön érdemes megemlíteni az EV8100 IC-t, amely a tipikus egységek mellett integrált 6x33 szegmenses LCD kijelző vezérlőt és érintőbillentyűzet meghajtót tartalmaz.

ALKALMAZÁSOK EV8XXX CSALÁDI IC-kre
A Semtech PLC mikroáramkörök elsősorban az automatizálási rendszerekben történő felhasználásra összpontosítanak, távirányítóés távoli objektumok vezérlése, alkalmazásuk legnépszerűbb területei:
Épületautomatizálási hálózatok (AMI);
Leszállási fényvezérlő rendszerek repülőtereken;
;
itthon helyi hálózatok;
Intelligens berendezések („okos dolgok”), beleértve a a fogyasztói elektronika;
Szabályozási és irányítási rendszerek naperőművekhez;
Utcai világítási hálózatok;
Kommunikációs berendezések alállomásokkal;
Forgalomirányítási rendszerek.
A fentiek közül a fő hangsúly az AMI (Smart Metering Infrastructure) hálózatokon van, amelyek integrálják az intelligens mérőket, adatközpontokat, energiamenedzsment eszközöket, kijelzőket és az épületautomatizálási rendszerek egyéb összetevőit (7. ábra).

Az elektromos vezetékes kommunikáció a fő elem automatizált rendszerek a közművek által használt energiahordozók ellenőrzése, elszámolása. Ennek a technológiának a fő előnyei: az alacsony népsűrűséggel és alacsony minőségű infrastruktúrával rendelkező távoli területeken található lakossági és ipari helyiségekből származó információk automatikus fogadása, hosszú élettartam, skálázhatóság és alacsony költségek. A rendszer elve meglehetősen egyszerű. Az erőműből származó villamos energia nagyfeszültségű kábelen keresztül jut el az alállomásra. Itt a feszültséget csökkentik, és nagyszámú kisfeszültségű transzformátor alállomásra osztják el, amelyek csökkentik a háztartási feszültséget. Általában 500-1000 végfogyasztó csatlakozik egy transzformátorhoz. Így a PLC rendszerek ilyen célú megépítésére a következő lehetőség javasolható: a központi egységként működő koncentrátor kisfeszültségű alállomásokra épül, és rendszeresen (például óránként egyszer) gyűjti a mérési eredményeket a mérőórákból (ezeket nem lehet csak villanyórák, de víz, hő, gáz is). Ezután az információt továbbítják a szerverhez további feldolgozás céljából, például a GSM csatornán keresztül. Az ilyen típusú rendszerek nem korlátozódnak csak a mérőóráktól származó információk fogadására, és más funkciókat is elláthatnak.
Ennek a rendszernek a gyakorlati megvalósításához a Semtech egy fejlesztői indítókészletet kínál, amely az EV8000, EV8100 és EV8200 mikroáramkörökre épülő kész megoldásokat egyaránt tartalmazza a PLC hálózaton keresztüli adatátvitel lehető leggyorsabb megszervezéséhez, valamint hibakereső eszközöket az adatátvitel értékeléséhez. a rendszer képességeit (2. táblázat).

Ez utóbbiak a végcsomópontok (számlálók) és hubok moduljai, amelyek szállítási készlete mindent tartalmaz, amire szüksége van, beleértve a használati ajánlásokat, valamint az egyes csomópontok paramétereinek konfigurálásához és a tervezett hálózatban a kommunikáció minőségének figyeléséhez szükséges szoftvereket. A hozzá tartozó grafikus felhasználói felület lehetővé teszi a működési frekvencia tartomány, a moduláció típusa, az átviteli sebesség, a kimeneti teljesítményszint stb. programozását, valamint a vett adatcsomagokban a PER és BER hibaarányok vizuális követését.
Az EVM8K-01, EVM8K-02 és EVM8K-03 hibakereső készletek távoli mérési csomópontként és adatgyűjtési központként is működhetnek. A modulokat egy- és háromfázisú hálózatokban való működésre tervezték, és beépített 80-280 V AC forrásból (EVM8K-01 és EVM8K-02) vagy 12 V-os DC tápról (EVM8K-01 és EVM8K) táplálják. -03). A gazdavezérlővel való kommunikáció RS-232 vagy USB interfészen keresztül történik. Az EVM8K-13 készlet egy hálózati hub, amely egy EV8000-alapú PLC-modemet és egy 32 bites RISC mikrokontrollert kombinál egyetlen kártyán egyéni alkalmazás futtatásához. A készlet akár 500 végcsomópont kiszolgálására is alkalmas (akár 2000 opcionális), a jellegzetes tulajdonságok között megjegyezhetjük a 3G / EDGE / GPRS modem, a GPS modul és a 8 GB-os SD kártya jelenlétét a fedélzeten. A szerver felé történő vezeték nélküli adatátvitel mellett RS-232, USB vagy Ethernet interfészt is használhat. Megjelenésábrán láthatók a hibakereső készletek. nyolc.

KÖVETKEZTETÉS
A 0,22-0,38 kV-os kisfeszültségű elektromos hálózatok széles körű elterjedése és a kábelfektetés költséges szerelési munkáinak hiánya felkelti az érdeklődést az elektromos hálózatok, mint adatátviteli közeg iránt. A PLC technológia jelenlegi fejlődése nagyrészt az általánosan elfogadott szabályozási szabványok megjelenésével és a megfelelő elembázis fejlesztésével függ össze. A Semtech PLC modemei magas fokú integrációval rendelkeznek, stabil és zajmentes kommunikációs csatornát biztosítanak kellően nagy sávszélességgel.

BIBLIOGRÁFIA
1. Okhrimenko V. PLC-technológia. // Elektromos alkatrészek. 2009. 10. sz. val vel. 58-62.
2. A Semtech cég hivatalos honlapja. www.semtech.com
3. Termékismertető. EV8000: Egylapkás multimódusú PLC modem.
4. Termékismertető. EV8010: Egylapkás szabvány alapú PLC modem.
5. Termékismertető. EV8020: Egylapkás szabvány alapú PLC modem.
6. Termékismertető. EV8100: Osztott méteres kijelzős SoC integrált PLC-vel.
7. Termékismertető. Erőátviteli vezetékes kommunikációs termékek.