Ide untuk mengirimkan data melalui jaringan listrik muncul beberapa dekade yang lalu. Kembali pada 30-an abad terakhir, eksperimen dilakukan di Rusia dan Jerman tentang penggunaan saluran listrik untuk mentransmisikan informasi. Namun, hingga akhir tahun 1990-an, penerapan teknologi tersebut sangat terbatas. Itu terutama digunakan untuk melengkapi saluran listrik tegangan tinggi dengan saluran komunikasi HF untuk mentransmisikan informasi kontrol untuk layanan teknis dengan kecepatan rendah (2,4 Kbps).

Ketertarikan khusus pada kemungkinan transmisi informasi melalui jaringan listrik muncul dengan perkembangan Internet. Untuk menyediakan akses Internet kepada masyarakat umum, perlu untuk menghubungkan titik-titik keberadaan penyedia ke rumah atau kantor pelanggan, yang sebagian besar tidak memiliki saluran akses berkecepatan tinggi yang serupa dengan milik penyedia. Selain itu, untuk memasang kabel seperti itu, setiap klien harus membayar jumlah yang cukup besar. Dan jika pengguna korporat sering kali dapat terhubung menggunakan teknologi mahal, maka untuk pengguna rumahan, yang jauh lebih besar, ini sama sekali tidak dapat diterima. Dengan demikian, para insinyur ditugaskan untuk mengembangkan teknologi jarak jauh yang terjangkau yang akan menghubungkan penyedia dan pelanggannya dengan andal.

Puluhan perusahaan telah bekerja ke arah ini, menginvestasikan ratusan juta dolar dalam teknologi mulai dari xDSL, kabel televisi koaksial, akses radio nirkabel hingga transmisi data melalui satelit.

Banyak teknologi didasarkan pada penggunaan infrastruktur yang ada - saluran telepon, jaringan televisi kabel, dll. - untuk mengakses Internet. Namun, jelas bahwa dalam hal prevalensi dan ketersediaan infrastruktur siap pakai, tidak ada jaringan lain yang dapat menandingi jaringan listrik. Ada outlet listrik di setiap rumah, bahkan di sudut paling terpencil di dunia.

Pada tahun 1990-an, ada beberapa pekerjaan penelitian pada transmisi data berkecepatan tinggi melalui jaringan listrik, di mana beberapa masalah diidentifikasi: perkabelan ditandai dengan tingkat kebisingan yang tinggi, redaman cepat dari sinyal frekuensi tinggi, perubahan parameter komunikasi saluran tergantung pada arus memuat. Seiring waktu, kesulitan ini diatasi. Dalam proses pengembangan metode modulasi sinyal yang lebih maju, teknologi untuk akses Internet berkecepatan tinggi menggunakan jaringan listrik telah dibuat.

Pelopor di bidang ini adalah perusahaan Inggris Nor.Web, yang bersama-sama dengan oleh United Utilitas telah mengembangkan teknologi Digital Power Line (DPL) yang memungkinkan paket suara dan data ditransmisikan melalui jaringan listrik 120/220V sederhana.

Pada tahun 1997, percobaan pertama dilakukan, dan dua tahun kemudian teknologi diuji di Manchester dan Milan. Namun, hasilnya tidak berhasil dan Nor.Web menghentikan penelitian. Heterogenitas media transmisi dan kurangnya basis elemen dan standar tunggal menyebabkan fakta bahwa teknologi Digital Powerline belum menerima aplikasi komersial.

Mengikuti DPL, solusi dari perusahaan Jerman muncul: Bewag mematenkan pengembangan telekomunikasi yang memungkinkan data ditransmisikan melalui kabel listrik, Veba mencapai peningkatan kecepatan transfer data melalui jaringan listrik, tetapi perusahaan Israel Main.net (www.mainnet- plc.com). Teknologi PLC (Powerline Communications)-nya telah tersebar luas.

Peralatan PLC menyediakan transmisi data dan suara (VoIP). Kecepatan transfer data bisa dari 2 hingga 10 Mbps.

Teknologi PLC didasarkan pada pembagian frekuensi sinyal, di mana aliran data berkecepatan tinggi dibagi menjadi beberapa aliran berkecepatan rendah yang ditransmisikan pada frekuensi subcarrier yang terpisah dan kemudian digabungkan menjadi satu sinyal.

Pesaing harga utama akses "listrik" adalah saluran pelanggan digital asimetris (Asymmetrical Digital Subscriber Lines, ADSL). Pada saat yang sama, perlu dicatat bahwa saluran yang tidak seimbang tidak cocok untuk menyelesaikan semua masalah, misalnya, mereka tidak cocok untuk game online dinamis di mana lalu lintas kembali cukup besar.

Layanan PLC seperti akses Internet kecepatan tinggi kini tersedia di sejumlah negara Eropa. Misalnya, di Jerman, layanan ini ditawarkan di beberapa kota dengan perbedaan merek dagang: Vype (www.vype.de); Piper-Net (www.piper-net.de) dan PowerKom (www.drewag.de); di Austria dengan merek Speed-Web (www.linzag.net); di Swedia, layanan ini disediakan dengan merek ENkom (www.enkom.nu); di Belanda dengan nama Digistroom (www.digistroom.nl); di Skotlandia, Broadband (www.hydro.co.uk/broadband).

Teknologi yang menjanjikan menarik minat pemain kuat di pasar telekomunikasi seperti Motorola, Cisco Systems, Intel, Hewlett-Packard, Panasonic, Sharp, dll. Misalnya, Motorola, bersama dengan Phonex Broadband dan Sonicblue, berhasil menguji metode mentransfer file musik melalui jaringan listrik. Untuk menghindari faktor negatif persaingan, beberapa perusahaan telekomunikasi besar telah bersatu dalam aliansi (disebut HomePlug Alliance) untuk bersama-sama melakukan penelitian dan uji praktik, serta mengadopsi standar tunggal untuk transmisi data melalui sistem catu daya.

Daya tarik teknologi PLC untuk perusahaan energi

Untuk perusahaan energi, teknologi PLC bermanfaat karena alasan berikut:

Membuka jalan ke pasar baru, karena mengubah saluran listrik menjadi jaringan transmisi data;

Memungkinkan Anda untuk menawarkan kepada pelanggan layanan populer seperti akses Internet berkecepatan tinggi, telepon, dll.;

Tidak memerlukan sumber daya frekuensi dan lisensi yang sesuai;

Peralatan yang murah memberikan investasi awal yang rendah dan kemungkinan peningkatan kapasitas secara bertahap;

Memungkinkan Anda untuk menawarkan jenis layanan baru tanpa investasi modal yang signifikan, karena peralatan jaringan listrik sudah memiliki banyak pengguna, infrastruktur yang dikembangkan untuk membangun sistem dukungan pelanggan, layanan perbaikan, dll.;

Menyediakan perusahaan energi dan kota dengan kemungkinan pemantauan jarak jauh terus menerus dari semua parameter konsumsi listrik, air, gas, panas dan transaksi untuk pembayaran untuk semua jenis layanan.

Akses Internet kecepatan tinggi

Biaya penerapan teknologi last mile terdiri dari biaya infrastruktur linier (sekitar 60-80% dari total biaya), biaya peralatan (20-30%) dan biaya desain, pekerjaan rekayasa persiapan, dll. (10-20%). Meluasnya penggunaan jaringan listrik 0,2-0,4 kV, tidak adanya kebutuhan untuk penggalian yang mahal dan pelubangan dinding untuk peletakan kabel merangsang peningkatan minat mereka sebagai media transmisi data. Contoh koneksi Internet berkecepatan tinggi adalah teknologi dari perusahaan Swiss Ascom, yang merupakan pemimpin dalam produksi sistem komunikasi dan jaringan berdasarkan teknologi PLC. Perusahaan menawarkan solusi ujung ke ujung di mana kabel listrik gedung berfungsi sebagai "jarak terakhir" untuk transmisi data, sedangkan kabel listrik di dalam gedung bertindak sebagai "inci terakhir". Sistem Outdoor (Outdoor; Gbr. 2) dan Indoor (Indoor; Gbr. 3) memungkinkan penggunaan media transmisi yang sama dan frekuensi pembawa yang berbeda. Untuk transmisi data di sepanjang feeder yang memasok gedung, frekuensi rendah, dan di dalam gedung - tinggi.

Untuk aplikasi luar ruangan, Ascom menyarankan menggunakan tiga operator dengan frekuensi rata-rata 2,4; 4,8 dan 8,4 MHz. Tergantung pada jarak transmisi, masing-masing operator mentransmisikan data dengan kecepatan 0,75 hingga 1,5 Mbps. Dengan jarak kecil antara titik transceiver perantara (misalnya, gardu transformator) dan bangunan, ketiga pembawa digunakan. Ini mencapai kecepatan transfer hingga 4,5 Mbps. Pada baud rate minimum, tanpa repeater, jarak 200-300 m dapat ditempuh.Untuk baud rate tertinggi, jaraknya kira-kira setengahnya.

Konsep repeater memungkinkan PLC menggandakan jangkauan outdoor dan aplikasi internal. Repeater menerima lalu lintas data dari perangkat master dan meneruskannya ke perangkat akhir yang tidak dapat dijangkau secara langsung.

Setiap minggu, Ascom memproduksi sekitar 6.000 adaptor PLC dan 2.000 perangkat jaringan.

Sebagai contoh proyek Ascom Powerline, salah satu pemasok listrik terkemuka di Jerman, RWE, menyediakan akses melalui jaringan RWE PowerNet dengan biaya lebih rendah daripada perusahaan televisi dan kabel. Saat ini, berdasarkan peralatan Ascom Powerline Communications AG, sejumlah proyek telah dilaksanakan di Eropa Timur, dan proyek percontohan sedang dipersiapkan untuk memperkenalkan PLC di Ukraina dan Rusia.

Teknologi PLC untuk jaringan rumah

Kemampuan untuk mengirimkan informasi melalui jaringan listrik memungkinkan Anda untuk memecahkan masalah tidak hanya mil terakhir, tetapi juga "inci terakhir". Faktanya adalah bahwa jumlah kabel yang digunakan untuk menghubungkan PC rumah dan elektronik rumah lainnya telah meningkat secara luar biasa: hingga 3 km berbagai kabel diletakkan di apartemen 150 meter. Dan jaringan listrik hanyalah media yang ideal untuk mentransmisikan sinyal kontrol antara peralatan rumah tangga yang beroperasi di jaringan 110/220 V. Teknologi PLC untuk jaringan rumah memungkinkan penerapan konsep rumah pintar secara efektif, menyediakan berbagai layanan untuk remote pemantauan, keamanan rumah, mode manajemen rumah, sumber daya, dll.

Secara khusus, perusahaan terkenal LG menawarkan untuk menghubungkan elektronik konsumennya melalui jaringan listrik (Gbr. 5):

Kulkas Internet melakukan fungsi kontrol dan pemantauan elektronik digital yang terhubung ke jaringan dan menyediakan akses Internet;

Mesin cuci Internet dikendalikan oleh jaringan, memungkinkan Anda mengunduh program cuci dari Internet;

Microwave internet memungkinkan Anda mengunduh resep dari Internet, melakukan pemantauan Internet jarak jauh;

AC Internet dikendalikan melalui Internet.

Teknologi PLC diharapkan dapat memberikan dorongan baru bagi perkembangan transmisi data melalui saluran listrik dan memungkinkan akses langsung ke jaringan global dari hampir semua tempat di dunia dengan biaya minimal. Sejauh ini, teknologi belum menyebar luas, tetapi dalam waktu dekat dapat diharapkan bahwa teknologi ini akan secara serius menyingkirkan teknologi alternatif dan menyebabkan perubahan signifikan di pasar layanan penyedia: untuk mengurangi harga akses ke Jaringan, termasuk harga untuk saluran telepon dial-up dan sambungan saluran khusus.

Jika teknologi PLC tersebar luas, ini dapat secara signifikan mengubah keseimbangan daya di pasar untuk menyediakan layanan akses Internet dan akan berkontribusi pada pengembangan prinsip-prinsip baru untuk desain jaringan listrik tenaga - dengan mempertimbangkan kebutuhan energi dan komunikasi.

Smart Power Grids adalah jaringan listrik pintar masa depan yang telah menjadi tulang punggung teknologi Smart Grid di industri. Konsep ini didasarkan pada kontrol cerdas sistem catu daya dan pertukaran data antara peralatan perusahaan, yang memerlukan pengembangan prinsip-prinsip baru untuk administrasi jaringan energi. Ide HARTING: setiap perangkat menjadi pelanggan jaringan, baik yang terhubung ke kabel data atau hanya ke kabel listrik.

CJSC HARTING, Moskow

Sebagai bagian dari manajemen perusahaan, konsep umum dikembangkan untuk pengembangan bangunan komersial dan industri, yang memungkinkan untuk mencapai pengurangan berkelanjutan dalam biaya produksi dan operasi dan memastikan kesiapan peralatan untuk pemeliharaan. Tujuan utamanya adalah untuk mencapai produksi "hijau", serta untuk meningkatkan produktivitas dan oleh karena itu profitabilitas seluruh perusahaan dengan mengurangi biaya energi, meningkatkan efisiensi distribusi energi, mengoptimalkan beban puncak atau mengoptimalkan konsumsi energi menggunakan perangkat lunak, serta seperti dengan menggunakan konsep modern distribusi energi sebagai bagian dari sistem manajemen sumber daya energi perusahaan menurut DIN EN 16001. Untuk mencapai tujuan ini, diperlukan sistem komunikasi tunggal dan universal yang menggabungkan daya dan jaringan data. Untuk konsumen listrik yang besar, akan dibuat sistem pemantauan energi yang menggabungkan fungsi pengelolaan proses penyediaan listrik, pengelolaan konsumsi energi, dan penyediaan informasi yang lengkap kepada pengguna. Komunikasi yang berkualitas adalah dasar dari efisiensi. Pertukaran data antar perangkat industri masih dianggap hanya sebagai fungsi tambahan. Namun, jika perangkat industri beroperasi secara terpisah, di luar sistem komunikasi, pengembangan lebih lanjut dan peningkatan efisiensi proses industri tidak mungkin dilakukan. Kurangnya diagnostik berdampak negatif pada kesiapan peralatan untuk pemeliharaan, dan peningkatan efisiensi energi selama pengoperasian peralatan tidak mungkin dilakukan tanpa sistem yang efektif untuk mengidentifikasi konsumen listrik. Kedua tugas diselesaikan hanya saat menggunakan jaringan transmisi data, yang memungkinkan Anda untuk "melihat" setiap perangkat yang beroperasi dan mengontrolnya.

Catu daya di industri dan jenis sinyal komunikasi

Pengoperasian perangkat industri dikaitkan dengan tiga "arteri" vital - ini adalah saluran listrik, saluran data, dan saluran sinyal kontrol. Perangkat berdaya tinggi secara permanen terhubung ke saluran listrik 400 V, tetapi kurang dari 50% di antaranya mampu mengirim dan menerima informasi. Untuk mengelola perangkat tersebut secara efektif, masing-masing perangkat tersebut harus diintegrasikan ke dalam jaringan listrik sebagai perangkat terminal.

Oleh karena itu persyaratan untuk jaringan catu daya. Ketika perangkat terhubung ke catu daya, perangkat itu sendiri dan nilai konsumsi dayanya harus segera dikenali, dan juga memungkinkan untuk memutuskan beban sesuai dengan algoritma yang dipilih. Untuk mengimplementasikan fungsi-fungsi ini, diperlukan saluran dengan bandwidth yang cukup sempit.

Otomatisasi, di sisi lain, membutuhkan jalur komunikasi yang mampu mentransmisikan data dengan kecepatan tinggi secara real time. Misalnya, jalur optik diagnostik otomatis beroperasi dalam rentang frekuensi yang cukup lebar.

Organisasi jalur transmisi data di jaringan catu daya

Untuk mengurangi biaya pemasangan dan untuk menerapkan fungsi manajemen daya dasar, HARTING telah memilih transmisi data melalui kabel daya. Namun, meskipun jaringan saling berhubungan, mereka harus bekerja karena jaringan yang diatur menggunakan kabel terpisah akan berfungsi. Oleh karena itu, standar Ethernet dipilih sebagai dasar untuk jaringan listrik, yang memungkinkan fungsi baru ditambahkan ke jaringan tergantung pada kebutuhan pengguna. Ketika kontrol cerdas diintegrasikan ke dalam jaringan listrik tradisional, itu menjadi jaringan smartPowerNet. Dalam hal ini, perangkat jaringan ikut bermain karena mereka menentukan topologi jaringan yang dibutuhkan oleh industri. Oleh karena itu, elemen jaringan smartPowerNet membentuk dasar struktur jaringan: HARTING telah mempelajarinya dan telah menjadi perusahaan pertama yang mengembangkan perangkat untuk jaringan daya dengan komunikasi data.

Menggunakan Ethernet Standar

Jaringan Ethernet dikelola melalui komponen jaringan terkelola.

Cukup logis bahwa perangkat jaringan smartPowerNet dapat mengambil alih fungsi sakelar yang dikelola. Salah satu fungsi utama manajemen jaringan adalah visualisasi topologi dan perangkat akhir yang terhubung ke jaringan. Jika standar Ethernet dipilih untuk jaringan daya data, topologi jaringan data mengikuti topologi jaringan daya, karena kabel yang sama digunakan untuk transmisi data dan daya. Oleh karena itu, fungsi Ethernet standar dapat digunakan untuk mengelola jaringan yang sedemikian kompleks, dan pilihannya cukup luas. Berdasarkan konsep ini, dimungkinkan untuk membuat solusi universal. Sistem ini terbuka dan dapat diskalakan, karena koneksi jalur komunikasi tambahan memperluas rentang frekuensi sistem tanpa memberlakukan batasan apa pun pada kompatibilitas.

Fungsi Manajemen Jaringan End-to-End

DI DALAM saat ini Permintaan adalah solusi yang mendukung topologi yang menggunakan berbagai kombinasi data dan saluran listrik dan memungkinkan Anda untuk mentransfer data tentang konsumsi energi, misalnya, ke ruang kontrol, tanpa memasang kabel data tambahan, serta terus memantau status jaringan. sistem tanpa instalasi dan konfigurasi perangkat tambahan. Dalam jaringan seperti itu, fungsi mengenali topologi jaringan secara otomatis pada saat power-up pertama dan selama operasi jaringan, serta menampilkan data tentang sistem distribusi daya, sangat penting. Perangkat yang mendistribusikan dan mengkonsumsi listrik dikenali saat jaringan dinyalakan dan ditampilkan pada layar PC industri atau stasiun kerja kontrol utama, bersama dengan konsumsi energi saat ini. Integrasi sistem manajemen beban memungkinkan Anda untuk menghindari kelebihan beban, sistem dipicu ketika nilai puncak preset untuk beban terlampaui. Oleh karena itu, disarankan untuk menentukan terlebih dahulu konsumen yang dapat dimatikan dengan aman jika terjadi kelebihan jaringan secara umum.

Pemantauan Kesehatan Sistem

Fungsi pemantauan keadaan beban dalam sistem distribusi daya, serta beban yang terhubung ke mesin atau peralatan lain, didasarkan pada pembacaan reguler dan analisis selanjutnya dari data yang relevan. Ini berfungsi untuk memastikan keamanan dan efisiensi sistem. Selain mengukur sinyal pada keluaran tee, keadaan seluruh jaringan distribusi dan setiap elemen smartPowerNet individu terus dipantau.

Setiap perubahan dalam parameter jaringan dan metrik kinerja dicatat dan dianalisis. Jadi, misalnya, kesalahan seperti penurunan tegangan, putusnya kabel, atau koneksi yang salah dapat langsung diidentifikasi hingga seluruh sistem gagal.

Beras. Penerapan teknologi "Smart Grid" di industri akan sangat meningkatkan efisiensi

penggunaan daya

Untuk mengurangi biaya energi, Anda memerlukan data semua konsumen. Untuk melakukan ini, setiap elemen jaringan smartPowerNet, setiap switchgear atau kabinet kontrol memiliki sirkuit terintegrasi pengukuran built-in yang membaca dan menulis data yang digunakan untuk menghitung konsumsi energi. Cara paling sederhana untuk mengurangi konsumsi energi adalah dengan mematikan konsumen. Input/output standar switchgear terkelola memungkinkan shutdown perangkat tambahan menggunakan PLC tanpa menggunakan protokol jaringan tambahan.

tampilan data

Semua hasil pengukuran diproses pada PC industri. Data jaringan SmartPowerNet dibaca melalui antarmuka komunikasi standar, kemudian diproses dan diarsipkan.

Penyimpangan yang signifikan dari hasil pengukuran dari nilai normal dicatat, dianalisis, dicatat dan ditampilkan pada PC industri atau di ruang kontrol sesuai dengan tingkat kepentingannya. Misalnya, energi yang dikonsumsi oleh seluruh sistem atau setiap rangkaian keluaran dihitung. Nilai listrik yang dikonsumsi ditampilkan relatif terhadap nilai nominal dan peringatan kelebihan beban dikeluarkan. Dimungkinkan juga untuk menganalisis konsumsi listrik secara grafis dan menyusun jadwal konsumsi energi untuk jangka waktu yang cukup lama.

Teknologi komunikasi jaringan listrik (Power Komunikasi jalur, PLC) secara aktif berkembang dan menjadi semakin populer di seluruh dunia. Dan Rusia tidak terkecuali. Mereka digunakan dalam otomatisasi proses teknologi, organisasi sistem pengawasan video, dan bahkan untuk mengontrol rumah "pintar".

Penelitian di bidang transmisi data menggunakan jaringan listrik sudah berlangsung lama. Di masa lalu, penggunaan PLC terhalang oleh kecepatan transfer data yang rendah dan kekebalan yang tidak memadai terhadap interferensi. Perkembangan mikroelektronika dan penciptaan prosesor (chipset) modern, dan yang paling penting, memungkinkan untuk menggunakan metode modulasi kompleks untuk pemrosesan sinyal, yang memungkinkan untuk membuat kemajuan signifikan dalam implementasi PLC. Namun, hanya sedikit ahli yang masih menyadari kemungkinan nyata dari teknologi komunikasi melalui jaringan listrik.

Teknologi PLC menggunakan jaringan listrik untuk transmisi data berkecepatan tinggi dan didasarkan pada prinsip yang sama seperti ADSL, yang digunakan untuk mengirimkan data dalam jaringan telepon. Prinsip operasinya adalah sebagai berikut: sinyal frekuensi tinggi (dari 1 hingga 30 MHz) ditumpangkan pada sinyal listrik konvensional (50 Hz) menggunakan berbagai modulasi, dan sinyal itu sendiri ditransmisikan melalui kabel listrik. Peralatan dapat menerima dan memproses sinyal seperti itu pada jarak yang cukup jauh - hingga 200 m. Transfer data dapat dilakukan baik melalui saluran listrik broadband (BPL) dan narrowband (NPL). Hanya dalam kasus pertama, transfer data akan berjalan dengan kecepatan hingga 1000 Mbps, dan yang kedua akan jauh lebih lambat - hanya hingga 1 Mbps.

Pada batas kecepatan?

Saat ini, teknologi PLC generasi ketiga tersedia untuk pengguna. Jika pada tahun 2005, dengan munculnya standar HomePlug AV, kecepatan transfer data meningkat dari 14 menjadi 200 Mbps (ini cukup untuk menyediakan apa yang disebut layanan "Triple Play", ketika pengguna secara bersamaan diberikan akses Internet berkecepatan tinggi , TV kabel dan komunikasi telepon), maka PLC generasi terbaru sudah menggunakan lapisan fisik ganda untuk transfer data - Lapisan Fisik Ganda. Bersama-sama dengan FFT OFDM, digunakan modulasi Wavelet OFDM, yaitu multiplexing separasi frekuensi ortogonal, tetapi menggunakan wavelet. Ini memungkinkan Anda untuk meningkatkan kecepatan transfer data beberapa kali - hingga 1000 Mbps.

Namun, penting untuk dipahami bahwa kita berbicara tentang kecepatan fisik. Kecepatan transfer data sebenarnya tergantung pada banyak faktor dan bisa berkali-kali lebih sedikit. Kualitas kabel listrik di rumah, memutar garis, heterogenitasnya (misalnya, dalam kabel aluminium, redaman sinyal lebih kuat daripada di tembaga, yang mengurangi jangkauan komunikasi sekitar setengahnya) - semua ini memiliki efek destruktif pada kecepatan fisik dan kualitas transfer data. Juga PLC - semua adaptor harus berada pada fase yang sama dalam jaringan listrik, tidak boleh ada isolasi galvanik antara adaptor (transformator, UPS), pilot, filter, dan RCD mengurangi kecepatan transfer data. Pengecualian adalah QPLA-200 v.2 dan QPLA-200 v.2P, karena Sebuah fitur dari adapter ini adalah teknologi Clear Path yang unik. Menggunakan teknologi Clear Path, dimungkinkan untuk membuat jaringan bahkan ketika perangkat PLC terhubung ke fase yang berbeda, mis. teknologi ini secara dinamis memilih saluran yang tidak terlalu bising untuk mentransmisikan informasi, sehingga meningkatkan kecepatan transfer data. Hingga 8 perangkat dapat berada dalam satu jaringan PLC.

Berbicara tentang teknologi PLC, biasanya mengambil kecepatan setengah dupleks atau searah sebagai kecepatan. Artinya, jika kecepatan yang ditunjukkan adalah 200 Mbps, yang sebenarnya adalah 70-80 Mbps. DI DALAM kehidupan nyata kecepatan fisik dengan keyakinan besar dapat dibagi dua, dan dikurangi secara proporsional sebesar 10% saat menghubungkan setiap perangkat rumah yang kuat - setrika, ketel, AC, lemari es, dll.

Dalam kondisi rumah tangga normal, sinyal dapat ditransmisikan melalui kabel menggunakan PLC dengan jarak sekitar 200 m, misalnya rumah dengan luas 200 meter persegi. m dapat ditutupi tanpa masalah. Kualitas komunikasi dalam hal ini akan tergantung pada kualitas jaringan listrik. Pelindung lonjakan arus biasa, yang sering dipasang pada kabel ekstensi, catu daya atau trafo yang tidak pernah terputus, dapat menjadi penghalang lewatnya sinyal. Juga harus diingat bahwa distribusi jaringan melalui kabel terbatas pada panel listrik dengan sekering. Jadi membuat jaringan, misalnya, dengan flatmate tidak akan berfungsi. Wi-Fi lebih baik untuk ini.

Pro dan kontra PLC

Teknologi PLC tentu patut mendapat perhatian, tetapi selain kelebihannya, mereka juga memiliki kelemahan yang jelas. Tapi hal pertama yang pertama. PLC membantu membangun penyediaan layanan Triple Play berkualitas tinggi, tidak memerlukan kabel untuk transmisi data, dan, oleh karena itu, biaya tambahan. Instalasi cepat dan kemampuan untuk terhubung ke jaringan yang ada juga merupakan keunggulan PLC. Selain itu, jaringan PLC dapat dengan mudah dibongkar dan dikonfigurasi, misalnya saat kantor pindah ke gedung lain. Jaringan seperti itu mudah diskalakan - Anda dapat mengatur hampir semua topologinya dengan biaya minimal (tergantung pada jumlah adaptor PLC tambahan). Dalam kondisi sulit (struktur beton bertulang, level tinggi interferensi elektromagnetik) sebagai lawan dari nirkabel Teknologi Wi-Fi, Jaringan WiMAX dan LTE PLC akan bekerja tanpa gangguan. Pada saat yang sama, karena penggunaan algoritma enkripsi paling modern, transmisi data yang aman melalui jaringan juga dipastikan.

PLC memiliki lebih sedikit kelemahan, tetapi perlu diketahui tentang mereka. Pertama, bandwidth jaringan melalui kabel listrik dibagi di antara semua pesertanya. Misalnya, jika dua pasang adaptor secara aktif bertukar informasi dalam satu jaringan PLC, maka nilai tukar untuk setiap pasangan akan menjadi sekitar 50% dari total bandwidth. Kedua, stabilitas dan kecepatan PLC dipengaruhi oleh kualitas kabel listrik (misalnya, konduktor tembaga dan aluminium). Dan ketiga, PLC tidak bekerja melalui filter jaringan dan catu daya tak terputus yang tidak dilengkapi soket Siap PLC khusus.

Penerapan PLC dalam praktik

Saat ini PLC menemukan aplikasi praktis yang luas. Karena fakta bahwa teknologi menggunakan jaringan listrik yang ada, dapat digunakan dalam otomatisasi proses untuk menghubungkan unit otomatisasi melalui kabel listrik (misalnya, meteran listrik kota).

Seringkali, PLC digunakan untuk membuat sistem pengawasan video atau jaringan area lokal di kantor kecil (SOHO), di mana persyaratan utama untuk jaringan adalah kemudahan implementasi, mobilitas perangkat, dan skalabilitas yang mudah. Pada saat yang sama, baik seluruh jaringan kantor dan segmen individualnya dapat dibangun menggunakan adaptor PLC. Seringkali perlu dimasukkan ke dalam jaringan kantor yang sudah ada komputer remot atau printer jaringan yang terletak di ruangan lain atau bahkan di ujung lain gedung - dengan bantuan adaptor PLC, masalah ini dapat diselesaikan dalam beberapa menit.

Selain itu, teknologi PLC membuka peluang baru untuk menerapkan gagasan rumah "pintar", di mana semua elektronik konsumen harus diikat menjadi satu. jaringan informasi dengan kesempatan kontrol terpusat.

Anehnya, masih ada orang yang acuh tak acuh dengan gagasan transmisi data melalui kabel listrik. Ya, ada banyak orang di dunia yang telah menemukan fenomena ini secara langsung, seseorang, mungkin, hanya akan berkenalan dengan teknologi yang membuka peluang seperti itu, bagi seseorang ini sudah merupakan pengalaman yang berhasil atau tidak berhasil, dan bagi seseorang itu adalah hari kemarin.

Jadi PLCnya. Sayangnya, tidak ada banyak informasi di jaringan seperti tentang Ethernet atau Wi-Fi yang sama. Dengan artikel ini saya akan mencoba menjawab pertanyaan paling populer yang pernah membuat saya tertarik. PLC (Power Line Communication) adalah jaringan komunikasi, yang pengangkutannya merupakan kabel listrik biasa dari sebuah apartemen, kantor atau perusahaan. Jaringan semacam ini dapat digunakan untuk mengirimkan data dan suara. Kabel listrik secara harfiah mengelilingi pria modern. Itu ditemukan di rumah, kantor dan bisnis, tempat umum. Dan ini tidak mengherankan, karena kabel adalah satu-satunya alat untuk menyalurkan arus listrik ke konsumen. Seringkali, bukan hanya satu, tetapi beberapa kabel daya cocok untuk objek yang dialiri listrik. Hal ini disebabkan penggunaan beberapa fasa listrik atau saluran listrik tambahan.

Tak perlu dikatakan bahwa penggunaan kabel listrik sebagai alat komunikasi telah dipikirkan sejak lama. Dengan ide ini, menghubungkan ke jaringan akan dikurangi menjadi menghubungkan steker adaptor ke stopkontak. Alhasil, dikembangkanlah spesifikasi baru yang didasarkan pada pengembangan PLC dan DPL (Digital PowerLine) yang telah dilakukan sebelumnya. Itu dibuat oleh upaya sekelompok perusahaan seperti Siemens, Nortel, Motorola, dll., Yang membentuk HomePlug Powerline Alliance. Dengan munculnya standar HomePlug 1.0, dan kemudian HomePlug AV PLC, perangkat dalam mode BPL (Broadband over Power Lines - transmisi broadband melalui saluran listrik) menjadi dapat bertukar data dengan kecepatan hingga 200Mb / s.

Di mana Anda dapat menggunakan teknologi Power Line Communication? Ketika digunakan dengan benar, hampir di mana saja, tetapi terutama, teknologi ini digunakan untuk mengatur jaringan area lokal di rumah dan kantor, serta teknologi akses di tingkat penyedia. Keunggulan teknologi ini antara lain skalabilitas jaringan yang mudah, kemampuan untuk mengimplementasikan sistem” rumah pintar(seperti teknologi Z-Wave :)), tidak adanya lubang tambahan pada dinding dan kabel pada apartemen/rumah.

Sejarah

Pada awal pengembangan jaringan listrik, muncul pertanyaan tentang mengatur pertukaran informasi pengiriman antara node energi. Yang paling rasional adalah penggunaan saluran listrik yang ada, daripada pembangunan saluran telegraf terpisah. Sudah pada awal abad ke-20 di Amerika Serikat, saluran listrik DC digunakan untuk bertukar informasi telegraf. Dengan perkembangan komunikasi radio, menjadi mungkin untuk menggunakan jaringan untuk tujuan yang sama. arus bolak-balik.

Saat ini, pertukaran informasi pengiriman melalui saluran listrik banyak digunakan sebagai salah satu jenis komunikasi utama. Transceiver terhubung ke saluran listrik melalui filter koneksi yang dibentuk dari kapasitor berkapasitas rendah (2200 - 6800 picofarad) dan transformator frekuensi tinggi (autotransformer). Sistem seperti itu memungkinkan transmisi informasi suara dan data telemetri dan telekontrol. Ide teknologi PLC adalah menggunakan saluran listrik untuk pertukaran informasi berkecepatan tinggi.

Ternyata selama pengembangan dan operasi selanjutnya, hambatan teknologi adalah kekebalan kebisingan yang buruk dan kecepatan transfer data yang rendah. Pada bulan Maret 2000, HomePlug Powerline Alliance dibentuk sebagai hasil dari penggabungan beberapa perusahaan telekomunikasi besar, yang diselenggarakan untuk meneliti, mengembangkan, dan menguji bersama, selain itu, diputuskan untuk mengadopsi standar tunggal untuk transmisi data melalui sistem tenaga. Omong-omong, saat ini HomePlug Powerline Alliance mencakup lebih dari seratus organisasi.

Prototipe PowerLine adalah teknologi PowerPacket Intellon, yang menjadi dasar dari standar HomePlug1.0 tunggal (diadopsi oleh aliansi HomePlug pada 26 Juni 2001), yang menetapkan kecepatan transfer data hingga 14 Mb / s. Namun, pada saat ini standar HomePlug AV meningkatkan kecepatan transfer data menjadi 200 Mbps. Dan standar G.hn yang baru akan memperluas bandwidth menjadi 1 Gbps di tahun mendatang.

Perlu dicatat bahwa HomePlug bukan satu-satunya paket spesifikasi yang ada. Selain RumahPlug ada yang lain - ini adalah teknologi broadband yang didukung oleh asosiasi internasional UPA(Universal Powerline Association), serta teknologi dengan nama yang sama, yang dikembangkan oleh sejumlah perusahaan Jepang berpengaruh yang telah bersatu dalam aliansi HD-PLC(Komunikasi Saluran Listrik Definisi Tinggi). Di Eropa, aliansi berkontribusi pada pengembangan teknologi PLC OPERA(Aliansi Riset Eropa OpenPLC). Saya akan berbicara singkat tentang mereka.

OPERA

OPERA didirikan oleh perusahaan manufaktur dan universitas Eropa pada tahun 2004. Aliansi ini memiliki lebih dari 40 anggota. Tujuannya adalah penelitian dan pengembangan di bidang jaringan PLC terintegrasi untuk menyelenggarakan akses broadband.

Pada tahun 2006, proyek pertama aliansi selesai. Penyelesaian tersebut menghasilkan rilis versi pertama dari standar, yang banyak digunakan oleh produsen peralatan PLC. Tahap kedua proyek dimulai pada Januari 2007 dan berakhir pada Desember 2008. Tujuan dari proyek ini adalah untuk mengembangkan spesifikasi yang memungkinkan sistem broadband untuk beroperasi menggunakan kabel listrik yang ada sebagai media fisik. Oleh karena itu nama lain - BPL (Broadband over Power Line).

Teknologi BPL menyediakan transmisi data berkecepatan tinggi (streaming video, IP-telephony, dll.), serta pengorganisasian jaringan lokal rumah. Peserta tahap kedua proyek ini termasuk universitas terkemuka Eropa Institut Teknologi Federal Swiss (Swiss), Universitas Dresden dan Universitas Karlsruhe (Jerman) dan lainnya, perusahaan teknologi besar-pengembang DS2 (Spanyol) dan CTI ( Swiss), serta operator PLC Eropa EDEV-CPL (Prancis), ONI (Portugal), PPC (Jerman), utilitas dan OEM - total 26 peserta. Spesifikasi yang diusulkan oleh aliansi didasarkan pada teknologi yang dikembangkan oleh perusahaan Spanyol DS2, yang pertama kali memperkenalkan chip modem PLC komersial yang menyediakan throughput saluran komunikasi pada tingkat fisik hingga 200 Mbps. Ini menyediakan transmisi data dalam pita frekuensi 10, 20 atau 30 MHz. Metode modulasinya adalah OFDM, jumlah subcarrier adalah 1536. Untuk modulasi subcarrier, digunakan modulasi ADPSK (Amplitude Differential Phase Shift Keying), yang menyediakan transmisi hingga 10 bit per subcarrier. Kecepatan data yang dapat dicapai secara teoritis adalah 205 Mbps.

UPA

UPA didirikan pada tahun 2004. Ini mencakup produsen peralatan elektronik dan pusat penelitian terkemuka: Perangkat Analog, Ambient, Buffalo, Comtrend, Corinex, D-Link, NETGEAR, Institut Penelitian Elektroteknologi Korea, Toshiba, dll. Tujuan dari asosiasi ini adalah untuk mengembangkan standar dan peraturan yang mendefinisikan berbagai aspek proses transmisi data untuk mempercepat pengembangan pasar PLC dan promosi sistem transmisi data melalui jaringan listrik di tingkat pemerintah dan perusahaan. Salah satu aspek sertifikasi UPA adalah koeksistensi peralatan dengan standar yang berbeda menggunakan media transmisi fisik yang sama, misalnya, penggunaan jaringan listrik yang sama secara simultan untuk transmisi aliran data sesuai dengan standar HomePlug dan OPERA. Asosiasi UPA mendukung spesifikasi utama yang diusulkan oleh Aliansi OPERA.

HD-PLC

HD-PLC didirikan oleh perusahaan Jepang Panasonic Corporation, yang mencakup perusahaan seperti AOpen, Advanced Communications Networks, ICron Technologies Corporation, IO DATA DEVICE, Analog Devices, APTEL, Audiovox Accessories Corporation, Buffalo, OKI, Kawasaki Microelectronics, OMURON NOHGATA, Murata dan lain-lain Teknologi broadband HD-PLC Panasonic dirancang untuk transmisi berkecepatan tinggi dan penerimaan data melalui jaringan listrik dan didukung oleh CEPCA (Consumer Electronics Powerline Communication Alliance).

Aliansi ini dibentuk pada tahun 2005 oleh perusahaan Jepang yang berpengaruh seperti Panasonic, Sony, Toshiba, Mitsubishi, Sanyo dan Yamaha. Salah satu kegiatan CEPCA adalah menggabungkan upaya untuk mengembangkan teknologi yang kompatibel dengan standar yang berbeda, yang berpotensi memungkinkan untuk menghubungkan jaringan transmisi data multimedia di dalam apartemen atau gedung. Pesaing teknologi HD-PLC adalah teknologi yang dipromosikan oleh asosiasi HomePlug dan UPA. Sebuah fitur khas dari teknologi HD-PLC adalah metode yang diusulkan untuk mensintesis sinyal OFDM. Berbeda dengan metode pembentukan sinyal OFDM menggunakan inverse fast Fourier transform (FFT) yang diadopsi, misalnya, dalam teknologi HomePlug AV, penulis mengusulkan penggunaan transformasi Wavelet dalam teknologi HD-PLC. Wavelet OFDM adalah teknologi transmisi data broadband menggunakan jaringan listrik, yang ditandai dengan efisiensi spektral yang tinggi. Teknologi ini menggunakan transformasi Wavelet untuk mensintesis sinyal OFDM. Kecepatan transfer data yang secara teoritis dapat dicapai adalah 210 Mbps.

Anggota

Harus dipahami bahwa semua aliansi dan asosiasi di atas adalah semacam "klub kepentingan", yang intinya terdiri dari beberapa produsen besar sirkuit terpadu untuk tujuan komersial. Di pinggiran adalah produsen modem dan peralatan lainnya. Dengan demikian, organisasi "non-profit" dibentuk untuk mengembangkan dan mempromosikan standar "manufaktur-independen".

Inti dari Homeplug Powerline Alliance adalah Cisco, Intel, LG, Motorola, Texas Instruments. Mereka adalah sekutu Intellon, yang mencerminkan arah Amerika dalam pengembangan teknologi ini. Arah Eropa ditentukan oleh perusahaan DS2 yang didukung oleh Uni Eropa dalam kerangka proyek OPERA. Lebih dari dua lusin perusahaan mitra DS2 telah bersatu dalam asosiasi UPA, yang meliputi Buffalo, Corinex, D-Link, Intersil, Netgear, Toshiba, dan perusahaan lainnya. Panasonic Corporation dalam perkembangannya mengikuti spesifikasi dari aliansi industri CEPCA. Perusahaan seperti Hitachi, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sanyo, Sony, dll dipandu oleh standar yang sama. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) dan International Telecommunication and Standardization Union (ITU) tidak diragukan lagi termasuk dalam jumlah organisasi internasional yang berpengaruh untuk standardisasi. ). Organisasi-organisasi ini termasuk perwakilan perusahaan terkemuka dari banyak negara di dunia.

Pada bulan Desember 2008, lembaga standarisasi ITU-T mengadopsi standar internasional untuk transmisi data berkecepatan tinggi melalui saluran listrik, telepon dan kabel koaksial. standar baru ITU-T (G.9960), juga disebut G.hn, adalah paket data link dan spesifikasi lapisan fisik yang menyatukan prinsip membangun jaringan rumah kabel. Pada akhir tahun 2008, untuk pertama kalinya muncul standar internasional yang memungkinkan pemanfaatan penuh potensi jaringan kabel, yang menggunakan kabel listrik, koaksial atau kabel telepon sebagai media transmisi data fisik. Interoperabilitas semua jaringan berbasis G.hn diawasi oleh Home Grid Forum, sebuah organisasi nirlaba yang didirikan bersama oleh DS2.

Pada akhir tahun 2008, DS2 mengumumkan niatnya untuk mengembangkan chip modem PLC yang kompatibel dengan spesifikasi G.hn, UPA dan OPERA. Pada Juli 2005, IEEE mengumumkan pembuatan kelompok kerja, yang akan menyiapkan standar Broadband PowerLine. Objek penelitian adalah spesifikasi yang bersaing dan tidak sesuai untuk penggunaan jaringan listrik untuk transmisi data berkecepatan tinggi. Spesifikasi diajukan oleh HomePlug Powerline Alliance, Panasonic Corporation dan DS2.

Hasilnya, draf pertama standar disetujui: IEEE P1901 Draf Standar untuk Broadband melalui Jaringan Saluran Listrik: Kontrol Akses Menengah dan Spesifikasi Lapisan Fisik. Rancangan standar memberikan kemungkinan untuk menggunakan dua metode modulasi yang tidak kompatibel (FFT OFDM dan Wavelet OFDM) pada lapisan fisik. Selain itu, kemungkinan menggunakan dua metode koreksi kesalahan langsung yang tidak kompatibel diperbolehkan.

Salah satunya didasarkan pada kode turbo konvolusi, yang kedua menggunakan kode LDPC - kode dengan kepadatan pemeriksaan paritas rendah. Saat ini, kode turbo digunakan dalam sistem komunikasi satelit dan seluler, akses broadband nirkabel, dan televisi digital. Tidak ada referensi dalam draf standar untuk penggunaan teknologi yang diusulkan oleh DS2, dan dua versi PHY yang diambil sebagai dasar berbeda secara signifikan satu sama lain. Akibatnya, peralatan jenis yang berbeda modulasi tidak dapat berkomunikasi pada jaringan yang sama, meskipun akan memenuhi standar IEEE P1901. Saat menulis, bahan dari situs ini digunakan.

Dalam teori

Dasar dari teknologi PowerLine adalah penggunaan pembagian frekuensi sinyal, di mana aliran data berkecepatan tinggi diuraikan menjadi beberapa aliran berkecepatan relatif rendah, yang masing-masing ditransmisikan pada frekuensi subcarrier yang terpisah, dan kemudian digabungkan menjadi satu sinyal.

Dengan multiplexing frekuensi (FDM - Frequency-Division Multiplexing), spektrum yang tersedia dikonsumsi secara tidak efisien. Hal ini disebabkan adanya interval penjaga (Guard Band) antar subcarrier. Kehadiran interval penjaga diperlukan untuk mencegah pengaruh timbal balik dari sinyal.

Oleh karena itu, digunakan orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). Idenya adalah untuk menempatkan pusat-pusat subcarrier sehingga puncak setiap sinyal berikutnya bertepatan dengan nilai nol dari yang sebelumnya. Seperti dapat dilihat, bandwidth yang tersedia digunakan lebih efisien saat menggunakan OFDM.

Sebelum digabungkan menjadi satu sinyal, masing-masing subcarrier menjalani modulasi fase - masing-masing dengan urutan bitnya sendiri.

Kemudian giliran mesin PowerPacket, di mana subcarrier dirakit menjadi satu paket informasi (simbol OFDM). Teknologi PowerLine menggunakan 1536 frekuensi subcarrier dengan 84 frekuensi terbaik dalam rentang 2-32 MHz. Setiap teknologi transmisi data perlu beradaptasi dengan lingkungan fisik, yang berarti memerlukan sarana untuk mendeteksi dan menghilangkan kesalahan dan konflik. PLC tidak terkecuali. Saat mentransmisikan sinyal melalui jaringan rumah tangga, redaman yang besar dapat terjadi pada frekuensi tertentu, yang akan menyebabkan hilangnya data. Teknologi Powerline menyediakan metode khusus Solusi untuk masalah ini adalah mematikan dan menghidupkan sinyal pembawa data secara dinamis. Inti dari metode ini terletak pada pemantauan saluran yang konstan untuk mengidentifikasi bagian spektrum dengan ambang batas redaman maksimum yang terlampaui. Jika bagian tersebut terdeteksi, transmisi data dalam rentang frekuensi yang bermasalah dihentikan hingga nilai redaman yang dapat diterima dipulihkan.

Kekuatan teknologi PowerLine, yang terletak pada penggunaan spektrum frekuensi yang luas, juga menjadi titik lemahnya. Di berbagai negara, spektrum frekuensi yang dilarang penggunaannya diatur secara ketat. Saat beroperasi, perangkat PLC dapat "membisukan" penerimaan radio dalam spektrum yang digunakan. Amatir radio sangat menyadari masalah ini. Oleh karena itu, penggunaan OFDM dan bandwidth yang lebar memberikan teknologi PowerLine fleksibilitas untuk digunakan di berbagai lingkungan. Secara teknis, ini diimplementasikan dengan mengatur apa yang disebut Mode Sinyal dan Masker Daya pada perangkat (yang menyediakan kemampuan yang sesuai). Mode Sinyal adalah metode perangkat lunak untuk menentukan rentang frekuensi operasi. Power Mask adalah metode perangkat lunak untuk membatasi spektrum frekuensi yang digunakan. Karena itu, perangkat PowerLine dapat dengan mudah hidup berdampingan di lingkungan fisik yang sama dan tidak mengganggu rentang frekuensi yang digunakan oleh amatir radio.

Masalah penting lainnya, sekarang untuk perangkat PLC itu sendiri, adalah kebisingan impuls, yang sumbernya dapat berupa berbagai pengisi daya, lampu halogen, menghidupkan atau mematikan berbagai peralatan listrik.

Kompleksitas situasi terletak pada kenyataan bahwa, dengan menggunakan metode di atas, perangkat PLC tidak memiliki waktu untuk beradaptasi dengan kondisi yang berubah dengan cepat, karena durasinya dapat sama dengan satu mikrodetik atau kurang. Untuk mengatasi masalah ini, pengkodean kaskade aliran bit digunakan sebelum modulasi dan transmisi berikutnya ke jaringan. Inti dari pengkodean koreksi kesalahan adalah menambahkan bit redundan ke aliran informasi asli, yang digunakan oleh dekoder di sisi penerima untuk mendeteksi dan memperbaiki kesalahan. Mengalirkan blok kode Reed-Solomon dan kode konvolusi sederhana yang didekodekan menggunakan algoritma Viterbi memungkinkan untuk memperbaiki tidak hanya kesalahan tunggal, tetapi juga ledakan kesalahan, yang secara signifikan meningkatkan integritas data yang ditransmisikan.

Selain itu, pengkodean koreksi kesalahan meningkatkan keamanan informasi yang dikirimkan dalam media transmisi umum. Karena jaringan catu daya rumah tangga dipilih sebagai media transmisi data, beberapa perangkat dapat memulai transmisi sekaligus. Metode CSMA/CA digunakan untuk menyelesaikan tabrakan. Berkat penambahan bidang prioritas ke bingkai data yang ditransmisikan dalam jaringan PowerLine, transmisi suara dan video melalui IP menjadi mungkin.

Saat latihan

BerandaPlug 1.0

Spesifikasi "listrik" pertama dari standar HomePlug dikembangkan dan diadopsi setelah satu tahun kerja aliansi - pada pertengahan 2001. Spesifikasi ini menjelaskan aturan berikut untuk pengoperasian jaringan lokal:

• "bus" digunakan sebagai topologi jaringan;
• kecepatan transfer data maksimum adalah 14 Mbps;
• diameter jaringan maksimum adalah 100 m (dalam praktiknya, jaraknya bisa lebih dari 1000 m, tetapi dengan kecepatan data yang lebih rendah);
• penggunaan repeater diperbolehkan, yang memungkinkan peningkatan jarak transmisi data hingga 10.000 m;
• mekanisme adaptif digunakan untuk mengubah frekuensi atau menonaktifkan saluran tertentu ketika gangguan kuat terdeteksi;
• Layanan QoS (Quality of Service) diterapkan dengan empat tingkat kualitas pengiriman;
• data dienkripsi menggunakan metode DES dengan kunci enkripsi 56 bit.

Setelah beberapa saat, versi tidak resmi HomePlug 1.0, bertanda Turbo, muncul, karakteristik teknis yang mengulangi karakteristik HomePlug 1.0 dengan satu-satunya perbedaan yang signifikan: kecepatan transfer data ditingkatkan menjadi 85 Mbps.

BerandaPlug AV

Adopsi spesifikasi HomePlug AV pada tahun 2005 merupakan tonggak penting karena memungkinkan standar digunakan untuk aliran data besar seperti streaming video HDTV. Jika Anda menganalisis spesifikasi ini secara rinci, Anda akan melihat bahwa selama pengembangannya, banyak pendekatan yang digunakan dalam pengembangan spesifikasi HomePlug 1.0 dan HomePlug 1.0 Turbo telah direvisi. Spesifikasi HomePlug AV memiliki beberapa fitur berikut:

• kecepatan transfer data maksimum adalah 200 Mbps;
• transmisi data dilakukan pada rentang frekuensi 2-28 MHz dan 4-32 MHz;
• Metode akses media CSMA/CA digunakan;
• Layanan QoS (Quality of Service) diterapkan;
• enkripsi data menggunakan teknologi AES dengan kunci enkripsi 128-bit.

Saat ini, sebagian besar koneksi akhir dilakukan dengan meletakkan kabel dari jalur berkecepatan tinggi ke apartemen atau kantor pengguna. Ini adalah solusi termurah dan paling dapat diandalkan, tetapi jika pemasangan kabel tidak memungkinkan, maka Anda dapat menggunakan sistem komunikasi daya listrik yang tersedia di setiap gedung. Pada saat yang sama, setiap outlet listrik di gedung dapat menjadi titik akses Internet. Pengguna hanya perlu memiliki modem PowerLine untuk berkomunikasi dengan perangkat serupa yang dipasang, sebagai aturan, di ruang kontrol listrik gedung dan terhubung ke saluran berkecepatan tinggi.

Juga, PLC solusi sempurna mil terakhir di pemukiman pondok dan di gedung-gedung bertingkat rendah, karena fakta bahwa organisasi saluran komunikasi alternatif menghabiskan biaya 4 kali atau lebih daripada kabel listrik yang sudah jadi.

Teknologi PowerLine dapat digunakan untuk membuat jaringan lokal di kantor kecil (hingga 10 komputer), di mana persyaratan utama jaringan adalah kemudahan implementasi, mobilitas perangkat, dan perluasan yang mudah. Pada saat yang sama, baik seluruh jaringan kantor dan segmen individualnya dapat dibangun menggunakan adaptor PowerLine. Seringkali ada situasi di mana sudah perlu disertakan jaringan yang ada komputer jarak jauh atau printer jaringan yang terletak di ruangan lain atau di ujung lain gedung. Masalah ini mudah diselesaikan dengan bantuan adaptor PowerLine.

Teknologi PowerLine dapat digunakan untuk menerapkan gagasan "rumah pintar", di mana semua elektronik konsumen terhubung ke dalam satu jaringan informasi dengan kemungkinan kontrol terpusat. Karena PLC menggunakan komunikasi yang sudah jadi, teknologi PowerLine dapat digunakan dalam otomatisasi proses, menghubungkan unit otomatisasi melalui kabel listrik atau jenis kabel lainnya. Karena kenyataan bahwa PLC dapat beroperasi pada berbagai kabel (belum tentu listrik), dimungkinkan untuk menggunakan teknologi dalam sistem keamanan kebakaran, serta untuk mengatur sistem pengawasan video.

Ada juga sisi negatifnya: misalnya, kebutuhan untuk menghubungkan semua adaptor LAN ke satu fase. Mereka juga termasuk kerugian dari topologi "bus" - kecepatan dibagi antara semua perangkat di jaringan.

Saya akan memberikan contoh penerapan teknologi pada jaringan provider internet. Ada berbagai pilihan untuk menerapkan teknologi.

Saya akan berbicara tentang satu, mungkin yang paling sederhana. Menghubungkan ke sakelar Ethernet bukanlah hal yang aneh. Kontroler PLC dipasang di dalam kotak bersama dengan sakelar di rumah. Mereka terhubung satu sama lain dengan kabel patch standar di port FastEthernet 100 Mb / s. Kotak, tergantung pada model pengontrol PLC atau Head End (selanjutnya disebut HE), mungkin terlihat berbeda.

Sinyal PLC ditransmisikan melalui kabel koaksial, yang, di satu sisi, terhubung ke NOT, di sisi lain, ke splitter. Pembagi adalah sejenis adaptor yang digunakan untuk menghubungkan beberapa NOT di sebuah rumah. Kebutuhan seperti itu mungkin muncul dengan sejumlah besar koneksi atau dengan persyaratan tinggi untuk bandwidth saluran komunikasi.

Dalam hal menggunakan beberapa, TIDAK diproduksi pengaturan daya Masker dengan pilihan Mode Sinyal. Tindakan ini diperlukan untuk secara jelas menentukan BUKAN aktual untuk CPE klien tertentu. Jika tidak, situasi akan muncul dengan peralihan CPE antara HE, dan karenanya otorisasi ulang setelah setiap sakelar.

Jumlah sakelar ditentukan oleh stabilitas tautan antara HE dan CPE. Dengan pengaturan Mode Sinyal, itu tidak akan berhasil, hanya ada beberapa opsi, tetapi Power Mask dapat dikonfigurasi dengan cukup fleksibel. Insinyur memiliki bidang data 256-bit yang tersedia, di mana dimungkinkan untuk mengizinkan atau melarang pekerjaan dalam spektrum frekuensi tertentu. Pada tahap ini, kami memiliki dua jaringan independen: jaringan listrik dan jaringan data. Bagaimana cara mendapatkan jaringan yang mampu mentransmisikan data melalui media yang diinginkan? Di sini Anda tidak dapat melakukannya tanpa perangkat "menuangkan" sinyal PLC ke kabel listrik. Perangkat semacam itu adalah injektor atau, demikian juga disebut, coupler, dan proses "infus" adalah injeksi.

Konektor khusus digunakan untuk menghubungkan kabel koaksial.

Anda juga dapat menyuntikkan menggunakan cincin ferit. Ya, mereka bukan hanya filter yang melindungi dari kebisingan. Harus dikatakan di sini bahwa tidak semua ferit cocok, dan pemasangannya jauh dari sesederhana yang kita inginkan. Akibat pemasangan cincin ferit, sinyal disuntikkan, tetapi hasilnya pasti akan lebih buruk daripada saat menggunakan coupler.

Setelah itu, pengguna akhir sudah dapat mengakses jaringan melalui outlet listrik. Tapi kata kuncinya di sini adalah "mungkin". Ada banyak faktor yang mempengaruhi tingkat sinyal dan kemampuan untuk mengirimkan data melalui jaringan listrik. Mereka perlu diidentifikasi dengan mengukur level sinyal di berbagai bagian jaringan dan dihilangkan dengan cara yang paling tepat. Biasanya ini adalah tingkat kebisingan yang tinggi di lantai bawah, misalnya, gedung sembilan lantai, atau kebisingan yang kuat di bagian sirkuit listrik setelah RCD (ke arah konsumen). Dalam situasi ini, adalah efektif untuk menggunakan shunt, yang merupakan semacam "solusi" untuk sinyal PLC yang ditransmisikan ke sumber listrik. Dengan sinyal yang lemah, injeksi tambahan dapat dilakukan dengan menggunakan cincin ferit atau coupler yang sama. Pada akhirnya, diagram koneksi terlihat seperti ini:

Dalam bahan kering

Sebagai kesimpulan, saya akan mengatakan bahwa teknologi PowerLine penuh dengan banyak jebakan dan tidak mudah untuk diterapkan dan digunakan seperti yang ditulis oleh pabrikan. Cukup baik, teknologi ini cocok untuk digunakan di perusahaan untuk mengontrol jalur otomatis. Membangun jaringan lokal di rumah dengan teknologi seperti itu mungkin tidak ekonomis, karena salah satu adaptor PLC termurah berharga sekitar 1200 rubel. Perlu dicatat bahwa setidaknya dua perangkat diperlukan, yang berarti bahwa jumlah solusi sudah meningkat menjadi dua setengah ribu rubel, sementara tidak ada jaminan bahwa jaringan seperti itu akan bekerja secara stabil 24x7. Tetapi di sini, seperti yang mereka katakan, setiap orang memutuskan sendiri apa yang dapat diterimanya.

Sedangkan untuk penggunaan Power Line di jaringan provider, maka kemungkinan besar waktu PLC sudah lewat. Pertama-tama, karena 1-15 pengguna dapat bekerja dengan nyaman di jaringan, maka masalah dengan kecepatan dan stabilitas koneksi dapat dimulai. Saat ini, situasi ketika kelangkaan TIDAK kelebihan beban, karena. sebagian besar rumah yang termasuk dalam area jangkauan jaringan terhubung melalui Teknologi Ethernet. PLC memiliki satu keunggulan utama: layanan siap diberikan kepada klien potensial mana pun. Apa artinya?

Jika dibandingkan dengan Ethernet yang sama, maka klien harus terlebih dahulu meninggalkan permintaan, menyimpulkan kontrak untuk penyediaan layanan, setelah itu installer akan datang, bor, peregangan, crimp dan siap - layanan dapat digunakan. PLCnya berbeda. Klien membuat aplikasi melalui telepon, di situs web, atau melalui ICQ, pada akhirnya, dia cukup datang ke kantor penjualan untuk membuat perjanjian dan menerima peralatan. Pemasangan peralatan sangat sederhana: Anda perlu mencolokkan modem ke stopkontak. Setelah 10 menit, koneksi sudah akan berfungsi (kecuali, tentu saja, ada masalah dengan sinyal di apartemen). Pada saat yang sama, pengguna bahkan tidak curiga bahwa modem membuat koneksi dengan NOT, masuk ke RADIUS, dimasukkan ke dalam database, dan parameter konfigurasi ditetapkan padanya, dibentuk dalam bentuk file konfigurasi terpisah, yang modem memuat dan berlaku. Dan hanya setelah itu peralatan klien menerima alamat ip yang dapat digunakan untuk bekerja di jaringan. Mulai saat ini, peralatan dianggap terpasang. Koneksi berikutnya di belakang HE yang sama diselesaikan dalam waktu kurang dari satu menit.

Jika Anda menggunakan CPE di belakang HE lain (alamat berbeda atau pintu masuk berbeda), Anda harus menginstal ulang peralatan. Prosesnya sangat lancar sehingga beberapa pengguna tidak tahu berapa ratus meter kabel dan berbagai perangkat, dari NOT hingga BGW, berada di belakang modem mereka.

Suatu kali seorang klien berbalik dan sangat bingung bagaimana Internet tidak bekerja untuknya di dacha. Di rumah dan dengan teman-teman dengan modemnya, semuanya berfungsi! Dan ini bukan kasus yang terisolasi, ada klien yang bahkan pindah ke kota lain dengan peralatan yang diberikan kepada mereka untuk penggunaan sementara. Permintaan untuk menyerahkan peralatan itu dijawab, mereka mengatakan tidak ada waktu, selain itu, klien akan terus menggunakan peralatan ini. Operator mencoba meyakinkan klien untuk tetap memberikan peralatan kepada perusahaan, dengan alasan bahwa itu tidak berguna baginya, dan dia tidak akan dapat terhubung ke Internet di sana, di kota lain. Jawabannya penuh sarkasme: "Ada soket di sana juga." Yah, apa yang bisa saya katakan ...

Keuntungan dari teknologi PLC termasuk fakta bahwa daya pemancar adalah 75 mW, dan ini memungkinkan Anda untuk menghindari mendaftarkan peralatan sebagai frekuensi radio. Mengapa itu penting? Kami, manusia biasa, tidak boleh melupakan amatir radio, yang kepentingannya dilindungi oleh hukum, dan jika terjadi pelanggaran hak atau kebisingan dari rentang frekuensi radio yang dipilih, Rospotrebnadzor akan berdiri untuk melindungi mereka. Anda dapat menulis artikel besar yang terpisah tentang pertempuran yang ada dan solusi teknik. Saya hanya bisa mengatakan bahwa kapak perang terkubur, perdamaian yang goyah didukung oleh tanggapan cepat para insinyur terhadap permintaan dari amatir radio.

Sekarang giliran kekurangan teknologi. Selain biaya peralatan, juga tergantung pada jumlah CPE yang bekerja untuk satu HE. Keadaan ini ditentukan oleh topologi bus jaringan. Jangan lupa tentang kebisingan frekuensi tinggi yang muncul di jaringan karena masuknya peralatan listrik atau saat menggunakan catu daya switching, lampu hemat energi, dll. Dalam beberapa kasus, Anda benar-benar harus memilih: menghubungkan ke jaringan dalam gelap atau tanpa Internet, tetapi di ruangan yang terang. Ironi ironis, namun semua ini terkesan konyol hingga harus menghadapi masalah secara tatap muka. Selain itu, kualitas dan kecepatan komunikasi dipengaruhi secara negatif oleh kualitas kabel listrik, adanya lilitan (pengurangan kecepatan hingga hilangnya total), jenis dan kekuatan peralatan dan perangkat listrik rumah tangga.

Saya berharap materi yang disajikan dalam artikel ini akan memberikan jawaban atas beberapa pertanyaan, mungkin membangkitkan minat yang sehat terhadap teknologi.

Transmisi informasi melalui jaringan listrik menggunakan Semtech IS (2015)

Rangkaian produk yang diproduksi oleh Semtech Corporation mencakup berbagai IC lapisan fisik, yang memungkinkan pengaturan transmisi informasi baik melalui kabel maupun saluran radio (transceiver optik, driver saluran, transceiver radio, dll.). Pengambilalihan EnVerv, pemimpin dalam pengembangan modem PLC (Power Line Communications), pada awal 2015, memperluas lini produk komunikasi Semtech dengan perangkat yang menyediakan pertukaran data melalui saluran listrik biasa. Dalam kerangka artikel ini, kami akan fokus pada prinsip-prinsip berfungsi dan membangun jaringan berdasarkan sirkuit mikro PLC chip tunggal dari Semtech, mempertimbangkan fitur perwakilan individu dari keluarga baru, dan memberikan contoh implementasi praktis perangkat berdasarkan mereka.

PENGANTAR
Transmisi informasi dan pengaturan catu daya melalui kabel yang sama cukup efektif digunakan dalam berbagai aplikasi. Misalnya, Anda dapat mengingat saluran telepon standar atau jaringan Ethernet yang menghubungkan node jarak jauh menggunakan teknologi di mana daya disuplai melalui inti kabel komunikasi yang terpisah. Namun, sebagian besar solusi ini memiliki kelemahan yang jelas: semuanya umumnya memerlukan pekerjaan instalasi, yang biayanya sering kali merupakan bagian besar dari biaya pengaturan jaringan. Selain itu, ada sejumlah situasi di mana pemasangan kabel baru sangat tidak diinginkan atau bahkan tidak mungkin - contoh situasi seperti itu adalah perbaikan yang baru saja selesai, setelah itu tiba-tiba ternyata perlu memasang kabel tambahan untuk jaringan komputer atau kantor sewaan dengan saluran akses Internet yang tidak terduga. Dalam kasus ini, hampir selalu mungkin untuk membatasi diri pada infrastruktur yang ada, yaitu menggunakan kabel listrik yang sudah tersedia di hampir setiap ruangan untuk mengatur saluran komunikasi yang relatif cepat dan andal yang bercabang di seluruh gedung.

Teknologi telekomunikasi PLC, berdasarkan penggunaan jaringan daya untuk pertukaran data dengan menempatkan sinyal yang berguna pada arus bolak-balik standar dengan frekuensi 50 atau 60 Hz, dibedakan oleh kemudahan implementasi dan pemasangan cepat perangkat berdasarkan itu. Sistem transmisi data pertama melalui jaringan listrik muncul pada tahun 1930-an, mereka terutama digunakan untuk pensinyalan dalam sistem tenaga dan on kereta api, dengan yang sangat rendah keluaran. Pada akhir 1990-an, sejumlah perusahaan mengimplementasikan proyek besar pertama di area ini, tetapi masalah serius diidentifikasi selama operasi, yang utamanya adalah kekebalan kebisingan yang buruk. Pengoperasian lampu hemat energi, catu daya switching, pengisi daya, dimmer thyristor dan peralatan listrik rumah tangga, serta motor listrik dan peralatan las, terutama yang dinyalakan di sekitar modem PLC, menyebabkan kebisingan impuls pada kabel yang tidak terlindungi dari radiasi frekuensi tinggi, yang menyebabkan penurunan tajam dalam transmisi data keandalan. Juga, stabilitas dan kecepatan sinyal dipengaruhi secara negatif oleh heterogenitas jalur komunikasi, khususnya, kualitas dan kerusakan jaringan listrik, adanya sambungan yang terbuat dari bahan dengan konduktivitas listrik yang berbeda (misalnya, tembaga dan aluminium), adanya tikungan, dll. Akibatnya, pengurangan keseluruhan dalam kecepatan data nominal berkisar antara 5 hingga 50%. Selain itu, di ruangan tempat perangkat PLC bekerja, dalam beberapa kasus, terjadi pelanggaran penerimaan radio pada jarak sekitar 3-5 meter dari modem, terutama pada gelombang sedang dan pendek. Ini disebabkan oleh fakta bahwa kabel jaringan listrik mulai bertindak sebagai antena untuk repeater radio, memancarkan, pada kenyataannya, semua lalu lintas ke udara.
Teknologi transmisi data melalui jaringan listrik menerima penggunaan komersial karena hanya pada awal abad ini, dan pengenalan dan distribusi yang luas adalah karena munculnya basis elemen yang sesuai, termasuk. mikrokontroler berkinerja tinggi dan prosesor DSP cepat (pemroses sinyal digital), yang memungkinkan penerapan metode modulasi sinyal yang kompleks dan algoritme enkripsi data modern. Ini tidak hanya memberikan tingkat keandalan yang tinggi dalam transmisi informasi, tetapi juga perlindungannya dari akses yang tidak sah. Juga penting adalah solusi dari masalah standardisasi berbagai aspek teknologi. Saat ini, organisasi dan komunitas utama yang mengatur persyaratan untuk perangkat PLC adalah IEEE, ETSI, CENELEC, OPERA, UPA, dan HomePlug Powerline Alliance. Terakhir adalah aliansi internasional yang menyatukan sekitar 80 perusahaan ternama di pasar telekomunikasi, termasuk Siemens, Motorola, Samsung dan Philips. Kegiatan aliansi, yang diselenggarakan pada tahun 2000, bertujuan untuk melakukan penelitian ilmiah dan pengujian praktis kompatibilitas perangkat dari berbagai produsen yang menggunakan teknologi ini, serta mendukung dan mempromosikan standar tunggal yang disebut HomePlug.
Semua sistem PLC yang ada biasanya dibagi menjadi broadband (BPL - Broadband over Power Lines) dan narrowband (NPL - Narrowband over Power Lines). Rentang tugas yang diselesaikan dengan bantuan mereka sangat luas, dan pilihan metode yang diperlukan didasarkan pada karakteristik dan jumlah informasi yang dikirimkan. Perangkat broadband (dengan kecepatan dari 1 hingga 200 Mbps) difokuskan pada sistem akses Internet, jaringan komputer rumah, serta aplikasi yang memerlukan pertukaran data berkecepatan tinggi: streaming video, sistem konferensi video, telepon digital, dll. Modem PLC Narrowband sangat menarik bagi pengembang perangkat keras karena harganya yang relatif murah dan karakteristik yang ditingkatkan, yang memungkinkannya bekerja tidak hanya di jaringan konvensional, tetapi juga di jaringan dengan tingkat interferensi yang tinggi. Sirkuit mikro dan modul untuk modem pita sempit (dengan kapasitas saluran 0,1 hingga 100 Kbps) banyak digunakan sebagai bagian dari berbagai produk rumah tangga dan industri, saat membuat sistem kontrol dan manajemen otomatis terdistribusi di bengkel dan membangun sistem pendukung kehidupan (lift, perangkat AC dan ventilasi), pengukuran konsumsi listrik, air, gas, panas, keamanan dan perangkat alarm kebakaran.

FITUR TEKNOLOGI PLC
Dasar dari teknologi PLC adalah penggunaan pembagian frekuensi sinyal, di mana aliran data berkecepatan tinggi dibagi menjadi beberapa yang berkecepatan relatif rendah, yang masing-masing ditransmisikan pada frekuensi subcarrier yang terpisah dan kemudian digabungkan menjadi hasil sinyal (Gbr. 1).

Conventional Frequency Division Multiplexing (FDM) menggunakan spektrum yang tersedia secara tidak efisien. Hal ini disebabkan adanya interval penjaga antara subcarrier individu, yang diperlukan untuk mencegah pengaruh timbal balik dari sinyal (Gbr. 2a). Oleh karena itu, perangkat PLC menggunakan multiplexing divisi frekuensi ortogonal (OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing), di mana pusat frekuensi subcarrier ditempatkan sehingga puncak setiap sinyal berikutnya bertepatan dengan nilai nol dari yang sebelumnya. Seperti yang terlihat pada gambar. 2b, pita frekuensi yang tersedia digunakan lebih rasional dalam kasus ini.

Sebelum digabungkan menjadi satu sinyal, semua frekuensi subcarrier dimodulasi fase - masing-masing dengan urutan bitnya sendiri. Setelah itu, mereka melewati blok formasi, di mana mereka dirangkai menjadi satu paket informasi, yang juga disebut simbol OFDM. Gambar 3 menunjukkan contoh relatif quadrature phase shift keying (DQPSK - Diferensial Quadrature Phase Shift Keying) untuk masing-masing dari empat subcarrier dalam kisaran 4,5-5,1 MHz. Pada kenyataannya, dalam teknologi PLC, transmisi dilakukan menggunakan 1536 frekuensi subcarrier dengan pilihan 84 frekuensi terbaik dalam rentang 2 hingga 32 MHz, tergantung pada keadaan saluran saat ini dan adanya interferensi. Metode ini memberikan teknologi PLC fleksibilitas untuk digunakan di berbagai lingkungan. Misalnya, seperti disebutkan di atas, perangkat PLC yang berfungsi dapat "mengganggu" penerimaan radio pada frekuensi tertentu, masalah ini diketahui oleh amatir radio. Contoh lain adalah ketika aplikasi sudah menggunakan bagian dari jangkauan. Secara teknis, penghapusan pengaruh timbal balik yang tidak diinginkan diimplementasikan dengan menggunakan pengaturan, yang disebut Mode Sinyal dan Masker Daya pada perangkat yang menyediakan kemampuan yang sesuai. Signal Mode adalah metode perangkat lunak untuk menentukan rentang frekuensi operasi, dan Power Mask adalah metode perangkat lunak untuk membatasi spektrum frekuensi yang digunakan. Karena itu, perangkat PLC dapat dengan mudah hidup berdampingan di lingkungan fisik yang sama dan tidak mengganggu pita frekuensi yang digunakan untuk komunikasi radio.

Saat mentransmisikan sinyal melalui catu daya rumah tangga, redaman signifikan dari sinyal yang ditransmisikan pada frekuensi tertentu dapat terjadi, yang dapat menyebabkan hilangnya data dan kerusakan. Untuk mengatasi masalah beradaptasi dengan media transmisi fisik, metode disediakan untuk menghidupkan dan mematikan transmisi sinyal secara dinamis, memungkinkan deteksi dan penghapusan kesalahan dan konflik. Inti dari metode ini terletak pada pemantauan konstan saluran transmisi untuk mengidentifikasi bagian dari spektrum dengan kelebihan nilai ambang batas redaman tertentu. Jika fakta ini terdeteksi, penggunaan rentang masalah dihentikan untuk sementara waktu sampai nilai redaman yang dapat diterima dipulihkan, dan data ditransmisikan pada frekuensi lain (Gbr. 4).

Kesulitan lain yang signifikan dalam mentransmisikan data melalui jaringan listrik rumah tangga, sekarang untuk perangkat PLC itu sendiri, adalah kebisingan impuls, yang sumbernya dapat berupa berbagai pengisi daya, lampu halogen, menghidupkan atau mematikan berbagai peralatan listrik (Gbr. 5). Kompleksitas situasi terletak pada kenyataan bahwa, dengan menggunakan metode di atas, modem PLC tidak memiliki waktu untuk beradaptasi dengan kondisi yang berubah dengan cepat, karena durasinya mungkin tidak melebihi satu mikrodetik, akibatnya, beberapa bit mungkin hilang. Untuk mengatasi masalah ini, pengkodean koreksi kesalahan dua tahap (berjenjang) dari aliran bit digunakan sebelum mereka dimodulasi dan masuk ke saluran data. Esensinya adalah menambahkan bit yang berlebihan ("pelindung") ke aliran informasi asli sesuai dengan algoritma tertentu, yang digunakan oleh dekoder di sisi penerima untuk mendeteksi dan memperbaiki kesalahan. Mengalirkan blok kode Reed-Solomon dan kode konvolusi sederhana yang didekodekan menggunakan algoritma Viterbi memungkinkan untuk memperbaiki tidak hanya kesalahan tunggal, tetapi juga ledakan kesalahan, yang secara signifikan meningkatkan integritas data yang ditransmisikan. Selain itu, pengkodean kekebalan kebisingan meningkatkan keamanan informasi yang dikirimkan dalam hal perlindungan terhadap akses yang tidak sah.

Karena jaringan catu daya rumah tangga yang luas dipilih sebagai media transmisi data, beberapa perangkat yang terhubung dapat memulai transmisi sekaligus. Dalam situasi seperti itu, untuk menyelesaikan konflik tabrakan lalu lintas, mekanisme pengaturan digunakan - protokol akses media CSMA / CA. Resolusi tabrakan terjadi berdasarkan satu atau beberapa prioritas yang ditentukan dalam bidang prioritas paket data khusus.

SEMTECH UNTUK IMPLEMENTASI TEKNOLOGI PLC
Produk PLC Semtech dirancang untuk digunakan pada saluran listrik tegangan rendah atau menengah yang khas. Setiap modem yang bekerja dengan saluran fisik analog harus memiliki node fungsional yang diperlukan untuk memproses data analog, mengubahnya menjadi bentuk digital, dan, tentu saja, untuk memproses data digital. Di sisi transmisi, modem juga harus mengkodekan data digital sesuai dengan algoritma yang diberikan, mengubahnya menjadi analog dan mengirimkannya ke saluran.
Semua tindakan ini dilakukan oleh sirkuit mikro seri EV8xxx. Sirkuit mikro pita sempit, yang merupakan "sistem pada sebuah chip", sangat terintegrasi dan berisi semua blok bangunan yang diperlukan untuk mengimplementasikan lapisan protokol fisik, MAC, dan lainnya (6LoWPAN dan IEC). Mereka mendukung beberapa jenis modulasi; dalam praktiknya, OFDM paling sering digunakan untuk mengatur saluran komunikasi yang stabil dan bebas noise. IC chip tunggal yang telah lulus pengujian interoperabilitas di HomePlug Alliance Netricity dibedakan oleh keserbagunaannya, node akhir dan koordinator jaringan dirancang berdasarkan mereka. Spesifikasi Netricity dirancang untuk komunikasi jaringan melalui saluran listrik jarak jauh dan ditujukan untuk infrastruktur di luar lokasi, jaringan pintar untuk distribusi daya, dan kontrol proses industri. Teknologi ini dapat digunakan di jaringan listrik perkotaan dan pedesaan yang padat dengan menggunakan frekuensi di bawah 500 kHz. Ini juga mencakup lapisan akses berbasis IEEE 802.15.4 (MAC), yang merupakan kunci untuk pengembangan jaringan kabel/nirkabel hybrid. Karakteristik teknis utama dari chip PLC Semtech disajikan pada Tabel 1.

IC seri EV8xxx memiliki rentang frekuensi yang dapat diprogram dari 10 hingga 490 kHz, mencakup CENELEC A (10 - 95 kHz), CENELEC B (95 - 120 kHz), CENELEC C (120 - 140 kHz), FCC (10 - 490 kHz) dan ARIB (10 - 490 kHz) band tanpa perubahan desain perangkat. Dengan mengunduh firmware yang sesuai dari jarak jauh melalui saluran listrik, mereka dapat dikonfigurasi untuk beroperasi di ITU-T G.9903 (G3-PLC), ITU G.9902, ITU-T G.9904 (PRIME), IEEE P1901.2 dan IEC-61334 (S-FSK). Selain itu, mereka mendukung mode 4GPLC berkinerja tinggi yang dipatenkan. Secara struktural, rangkaian mikro ini diproduksi dalam paket yang dipasang di permukaan dengan profil rendah yang dirancang untuk pengoperasian dalam rentang suhu pengoperasian dari -40 hingga +85°C. Struktur yang disederhanakan menunjukkan yang utama unit fungsional ditunjukkan pada Gambar. 6, blok berikut dapat dibedakan di sini:
Blok AFE (Analog Front-End) adalah seperangkat komponen analog yang menyediakan isolasi menggunakan transformator dengan kapasitor kopling, menyaring dan memperkuat sinyal input, dan menghasilkan level tertentu dari sinyal yang ditransmisikan output dengan menggunakan driver saluran op-amp ;
PHY adalah blok yang dirancang untuk menghubungkan bagian digital dari sirkuit mikro dengan saluran analog;
Mikrokontroler RISC 32-bit menyediakan implementasi level MAC dalam sirkuit, melakukan pemrosesan data, pembentukan paket, pengkodean data menggunakan algoritma cipher blok simetris AES, dll., dan juga memecahkan masalah yang diterapkan;
Blok periferal yang menghubungkan mikroprosesor internal dengan sirkuit mikro eksternal - memori EEPROM, ADC dengan resolusi tinggi dan pengontrol tuan rumah. Untuk komunikasi, implementasi perangkat keras dari antarmuka SPI, I2C dan UART yang banyak digunakan digunakan;
RAM dan memori flash terintegrasi. Ukuran memori program internal bervariasi dari 1 hingga 2 MB, memori operasi - dari 256 kB untuk EV8100 hingga 384 kB untuk sisanya, opsi lain dimungkinkan berdasarkan permintaan ke pabrikan;
Unit kontrol jam;
Subsistem daya yang menyediakan semua tegangan yang diperlukan untuk masing-masing node. Sebagai aturan, sumber digunakan yang beroperasi dari listrik AC yang sama yang digunakan untuk transmisi data.
Secara terpisah, perlu dicatat IC EV8100, yang, selain node tipikal, berisi pengontrol bawaan untuk layar LCD segmen 6x33 dan driver keyboard sentuh.

APLIKASI KELUARGA EV8XXX
Chip PLC Semtech terutama ditujukan untuk digunakan dalam sistem otomasi, kendali jarak jauh dan kontrol objek jarak jauh, area aplikasi yang paling populer:
Membangun Jaringan Otomasi (AMI);
Sistem kontrol lampu pendaratan di bandara;
;
Buatan sendiri jaringan lokal;
Peralatan cerdas ("hal-hal pintar"), termasuk. elektronik konsumen;
Sistem pemantauan dan kontrol untuk pembangkit listrik tenaga surya;
Jaringan penerangan jalan;
Peralatan komunikasi dengan gardu induk;
Sistem manajemen lalu lintas.
Di antara semua hal di atas, fokus utamanya adalah jaringan AMI (Smart Metering Infrastructure) yang mengintegrasikan smart meter, konsentrator data, alat manajemen energi, display, dan komponen lain dari sistem otomasi gedung (Gbr. 7).

Komunikasi garis lapangan adalah elemen utama sistem otomatis kontrol dan akuntansi pembawa energi yang digunakan oleh utilitas. Keuntungan utama dari teknologi ini adalah: kemampuan untuk secara otomatis menerima informasi dari tempat tinggal dan industri yang terletak di daerah terpencil dengan kepadatan penduduk yang rendah dan kualitas infrastruktur yang buruk, masa pakai yang lama, skalabilitas, dan biaya rendah. Prinsip pengoperasian sistem ini cukup sederhana. Listrik dari pembangkit listrik disalurkan melalui kabel tegangan tinggi ke gardu induk. Di sini, tegangan diturunkan dan didistribusikan ke sejumlah besar gardu transformator tegangan rendah yang menurunkan tegangan ke rumah tangga. Biasanya, dari 500 hingga 1000 konsumen akhir terhubung ke satu transformator. Dengan demikian, kami dapat mengusulkan opsi berikut untuk membangun sistem PLC untuk tujuan ini: konsentrator, bertindak sebagai simpul pusat, didasarkan pada gardu tegangan rendah dan secara teratur (misalnya, satu jam sekali) mengumpulkan hasil pengukuran dari meter (ini dapat tidak hanya meteran listrik, tetapi juga air, panas, gas). Selanjutnya, informasi tersebut dikirim ke server untuk diproses lebih lanjut, misalnya melalui saluran GSM. Jenis sistem ini tidak terbatas pada menerima informasi dari meter dan dapat melakukan fungsi lainnya.
Untuk implementasi praktis sistem ini, Semtech menawarkan starter kit pengembang, yang mencakup solusi siap pakai berdasarkan sirkuit mikro EV8000, EV8100 dan EV8200 untuk organisasi transfer data tercepat melalui jaringan PLC, dan alat debugging untuk mengevaluasi kemampuan sistem ( Meja 2).

Yang terakhir adalah modul untuk node akhir (meter) dan konsentrator, paket pengiriman yang mencakup semua yang Anda butuhkan, termasuk rekomendasi untuk digunakan, serta perangkat lunak untuk mengatur parameter node individu dan memantau kualitas komunikasi dalam jaringan yang dirancang. Antarmuka pengguna grafis yang disertakan memungkinkan Anda untuk memprogram rentang frekuensi operasi, jenis modulasi, laju transmisi, tingkat daya keluaran, dll., serta secara visual memantau tingkat kesalahan PER dan BER dalam paket data yang diterima.
Kit debug EVM8K-01, EVM8K-02 dan EVM8K-03 dapat bertindak sebagai node pengukur jarak jauh dan sebagai konsentrator yang menyediakan pengumpulan data. Modul dirancang untuk operasi dalam jaringan fase tunggal dan tiga, mereka ditenagai dari sumber AC bawaan dengan tegangan 80-280 V (EVM8K-01 dan EVM8K-02) atau dari sumber DC dengan standar tegangan 12 V (EVM8K-01 dan EVM8K-03). Komunikasi dengan pengontrol host dilakukan melalui antarmuka RS-232 atau USB. Kit EVM8K-13 adalah hub jaringan yang menggabungkan modem berbasis EV8000 pada papan PLC tunggal dengan mikrokontroler RISC 32-bit yang diperlukan untuk menjalankan aplikasi pengguna. Kit ini mampu melayani hingga 500 node akhir (hingga 2000 opsional) Di antara fitur-fitur khas, orang dapat mencatat keberadaan modem 3G/EDGE/GPRS, modul GPS dan kartu SD 8 GB “on board” . Selain transfer data nirkabel ke server, Anda juga dapat menggunakan antarmuka RS-232, USB atau Ethernet. Penampilan kit debug ditunjukkan pada gambar. 8.

KESIMPULAN
Distribusi luas jaringan listrik tegangan rendah 0,22-0,38 kV dan tidak adanya kebutuhan untuk pekerjaan instalasi yang mahal untuk meletakkan kabel merangsang peningkatan minat jaringan listrik sebagai media transmisi data. Perkembangan teknologi PLC saat ini sebagian besar terkait dengan munculnya standar peraturan yang diterima secara umum dan peningkatan basis elemen yang sesuai. Modem PLC Semtech, yang dicirikan oleh integrasi tingkat tinggi, menyediakan saluran komunikasi yang stabil dan kedap suara dengan throughput yang cukup tinggi.

BIBLIOGRAFI
1. Okhrimenko V. Teknologi PLC. // Komponen elektronik. 2009. Nomor 10. dari. 58-62.
2. Situs resmi Semtech. www.semtech.com
3. Brosur produk. EV8000: Modem PLC multimode chip tunggal.
4. Brosur produk. EV8010: Modem PLC berbasis standar chip tunggal.
5. Brosur produk. EV8020: Modem PLC berbasis standar chip tunggal.
6. Brosur produk. EV8100: SoC layar split-meter dengan PLC terintegrasi.
7. Produk singkat. produk komunikasi saluran listrik.