Ideja pārsūtīt datus pa elektrisko tīklu radās pirms vairākiem gadu desmitiem. Vēl pagājušā gadsimta 30. gados Krievijā un Vācijā tika veikti eksperimenti par elektropārvades līniju izmantošanu informācijas pārraidei. Tomēr līdz 90. gadu beigām tehnoloģija atrada ļoti ierobežotus pielietojumus. To galvenokārt izmantoja, lai aprīkotu augstsprieguma elektropārvades līnijas ar HF sakaru kanāliem vadības informācijas pārraidīšanai tehniskajiem dienestiem ar mazu (2,4 Kbit / s) ātrumu.

Īpaša interese par informācijas pārsūtīšanas iespējām elektrotīklā radās līdz ar interneta attīstību. Lai nodrošinātu piekļuvi internetam plašai sabiedrībai, bija nepieciešams savienot pakalpojumu sniedzēja klātbūtnes punktus ar klientu mājām vai birojiem, no kuriem lielākajai daļai nav pakalpojumu sniedzējam līdzīga ātrgaitas piekļuves kanāla. Turklāt, lai ievilktu šādu kabeli, katram klientam būs jāmaksā ievērojama summa. Un, ja korporatīvie lietotāji bieži var atļauties izveidot savienojumu, izmantojot dārgas tehnoloģijas, tad mājas lietotājiem, kuru ir daudz vairāk, tas ir absolūti nepieņemami. Tāpēc izaicinājums bija izstrādāt pieejamu pēdējās jūdzes tehnoloģiju, kas uzticami savienotu pakalpojumu sniedzēju un tā klientus.

Desmitiem uzņēmumu ir strādājuši šajā virzienā, investējot simtiem miljonu dolāru tehnoloģijās, sākot no xDSL, koaksiālajiem televīzijas kabeļiem, bezvadu radio piekļuves līdz datu pārraidei caur satelītu.

Daudzas tehnoloģijas balstījās uz esošās infrastruktūras izmantošanu – telefona līniju, kabeļtelevīzijas tīklu utt. - piekļūt internetam. Taču ir skaidrs, ka gatavās infrastruktūras izplatības un pieejamības ziņā neviens cits nevar salīdzināt ar elektrotīklu. Elektrības rozetes ir katrā mājā, pat visattālākajos pasaules nostūros.

90. gados vairāki pētnieciskie darbi par ātrgaitas datu pārraidi elektrotīklā, kuras laikā tika konstatētas dažas problēmas: elektroinstalācijai raksturīgs augsts trokšņa līmenis, strauja augstfrekvences signāla vājināšanās, līnijas sakaru parametru izmaiņas atkarībā no pašreizējā slodze. Laika gaitā šīs grūtības tika pārvarētas. Izstrādājot progresīvākas metodes signālu modulēšanai, tika izveidotas tehnoloģijas ātrgaitas interneta piekļuvei, izmantojot elektrotīklu.

Šajā jomā pionieris bija Lielbritānijas uzņēmums Nor.Web, kas kopā ar ar United Utilities ir izstrādājusi Digital Power Line (DPL) tehnoloģiju, kas ļauj pārraidīt balss un datu paketes, izmantojot vienkāršus 120/220 V elektrotīklus.

1997. gadā tika veikts pirmais eksperiments, bet divus gadus vēlāk tehnoloģija tika pārbaudīta Mančestrā un Milānā. Tomēr rezultāti bija neveiksmīgi, un Nor.Web pārtrauca izpēti. Pārraides vides neviendabīgums un elementu bāzes trūkums un vienots standarts noveda pie tā, ka Digital Powerline tehnoloģija netika izmantota komerciāli.

Pēc DPL parādījās Vācijas kompāniju risinājumi: Bewag patentēja telekomunikāciju izstrādi, kas ļauj pārraidīt datus pa elektrības vadiem, Veba panāca datu pārraides ātruma pieaugumu elektrotīklos, bet Izraēlas uzņēmums Main.net ( www.mainnet-plc . com). Tā PLC (Powerline Communications) tehnoloģija ir kļuvusi plaši izplatīta.

PLC aprīkojums nodrošina gan datu, gan balss (VoIP) pārraidi. Datu pārsūtīšanas ātrums var svārstīties no 2 līdz 10 Mbps.

PLC tehnoloģija balstās uz signāla frekvenču sadali, kurā ātrgaitas datu straume tiek sadalīta vairākās zema ātruma plūsmās, pārraidīta pa atsevišķiem apakšnesējiem un pēc tam apvienota vienā signālā.

Galvenais cenu konkurents elektriskajai piekļuvei ir asimetriskās digitālās abonentlīnijas (ADSL). Tomēr jāņem vērā, ka asimetriskie kanāli nav piemēroti visu problēmu risināšanai, piemēram, tie nav piemēroti dinamiskām tiešsaistes spēlēm, kur atgriešanās trafika ir pietiekami liela.

PLC pakalpojumi, piemēram, ātrgaitas internets, tagad ir pieejami vairākās Eiropas valstīs. Piemēram, Vācijā pakalpojums tiek piedāvāts vairākās pilsētās ar dažādiem preču zīmes: Vype (www.vype.de); Piper-Net (www.piper-net.de) un PowerKom (www.drewag.de); Austrijā ar Speed-Web preču zīmi (www.linzag.net); Zviedrijā pakalpojums tiek sniegts ar ENkom zīmolu (www.enkom.nu); Nīderlandē ar nosaukumu Digistroom (www.digistroom.nl); Skotijā — platjosla (www.hydro.co.uk/broadband).

Šī daudzsološā tehnoloģija ir izraisījusi tādu jaudīgu telekomunikāciju tirgus spēlētāju interesi kā Motorola, Cisco Systems, Intel, Hewlett-Packard, Panasonic, Sharp u.c.. Piemēram, Motorola kopā ar Phonex Broadband un Sonicblue ir veiksmīgi izmēģinājusi šo metodi. mūzikas failu pārsūtīšanu pa elektrotīklu. Lai izvairītos no negatīviem konkurences faktoriem, vairāki lieli telekomunikāciju uzņēmumi ir apvienojušies aliansē (to sauc par HomePlug Alliance) ar mērķi veikt kopīgus pētījumus un praktiskas pārbaudes, kā arī pieņemt vienotu standartu datu pārraidei pār jaudu. piegādes sistēmas.

PLC tehnoloģijas pievilcība enerģētikas uzņēmumiem

Enerģētikas uzņēmumiem PLC tehnoloģija ir izdevīga šādu iemeslu dēļ:

Paver ceļu jauniem tirgiem, pārveidojot elektropārvades līnijas datu tīklā;

Ļauj piedāvāt klientiem tādus populārus pakalpojumus kā ātrgaitas interneta pieslēgums, telefonija utt.;

Nav nepieciešams frekvences resurss un atbilstošas ​​licences;

Lēts aprīkojums nodrošina zemu sākotnējo ieguldījumu un iespēju pakāpeniski palielināt jaudu;

Tas ļauj bez būtiskiem kapitālieguldījumiem piedāvāt jauna veida pakalpojumus, jo elektrotīkla iekārtām jau ir liels lietotāju skaits, attīstīta infrastruktūra klientu atbalsta sistēmas izbūvei, remonta pakalpojumi u.c.;

Nodrošina enerģētikas un pašvaldību uzņēmumiem iespēju pastāvīgi attālināti uzraudzīt visus elektroenerģijas, ūdens, gāzes, siltuma patēriņa parametrus un darījumus par samaksu par jebkura veida pakalpojumiem.

Ātrgaitas interneta pieslēgums

Pēdējās jūdzes tehnoloģijas ieviešanas izmaksas sastāv no lineārās infrastruktūras izmaksām (apmēram 60-80% no kopējām izmaksām), aprīkojuma izmaksām (20-30%) un projektēšanas, sagatavošanas inženiertehnisko darbu izmaksām utt. (10-20%). Plašā 0,2–0,4 kV elektrisko tīklu izplatība, tas, ka nav nepieciešams veikt dārgus darbus pie tranšeju un sienu caurumošanas kabeļu ieguldīšanai, izraisa pastiprinātu interesi par tiem kā datu pārraides līdzekli. Ātrgaitas interneta pieslēguma piemērs ir Šveices uzņēmuma Ascom tehnoloģija, kas ir līderis uz PLC tehnoloģiju balstītu sakaru sistēmu un tīklu ražošanā. Uzņēmums piedāvā visaptverošu risinājumu, kurā ēku apgādājošie strāvas kabeļi kalpo kā datu pārraides “pēdējā jūdze”, bet elektrības vadi ēkas iekšienē – kā “pēdējā colla”. Āra (Outdoor; 2. att.) un iekštelpu (Indoor; 3. att.) sistēmas ļauj izmantot vienu un to pašu pārraides vidi un dažādas nesējfrekvences. Lai pārsūtītu datus caur padevējiem, kas baro ēku, viņi izmanto zemas frekvences, un ēku iekšpusē - garš.

Āra lietojumiem Ascom piedāvā trīs nesējus ar vidējo diapazonu 2,4; 4,8 un 8,4 MHz. Atkarībā no pārraides attāluma katrs nesējs pārraida datus ar ātrumu no 0,75 līdz 1,5 Mbps. Ar nelielu attālumu starp raiduztvērēja starppunktu (piemēram, transformatoru apakšstaciju) un ēku tiek izmantoti visi trīs nesēji. Tas nodrošina pārraides ātrumu līdz 4,5 Mbit / s. Pie minimālā pārraides ātruma bez retranslatoriem var tikt nobraukts 200-300 m. Vislielākajam datu pārraides ātrumam attālums ir aptuveni uz pusi mazāks.

Retranslatora koncepcija ļauj PLC dubultot pārklājumu āra un iekšējās lietojumprogrammas... Retranslators saņem datu trafiku no galvenā un pārsūta to uz galapunktiem, kurus tas nevar tieši sasniegt.

Katru nedēļu Ascom ražo aptuveni 6 tūkstošus PLC adapteru un 2 tūkstošus tīkla ierīču.

Kā piemēru Ascom Powerline projektu īstenošanai var minēt viena no vadošajiem elektroenerģijas piegādātājiem Vācijā - RWE projektu, kas nodrošina piekļuvi caur RWE PowerNet tīklu par zemākām izmaksām nekā TV un kabeļtelevīzijas uzņēmumi. Šobrīd uz Ascom Powerline Communications AG iekārtu bāzes jau ir realizēti vairāki projekti Austrumeiropā, tiek gatavoti pilotprojekti PLC ieviešanai Ukrainā un Krievijā.

PLC tehnoloģijas mājas tīkliem

Iespēja pārraidīt informāciju pa elektrotīklu atrisina ne tikai pēdējās jūdzes, bet arī "pēdējās collas" problēmu. Fakts ir tāds, ka vadu skaits, kas tiek izmantots, lai savienotu mājas datorus un citas mājas elektronikas preces, jau ir ārkārtīgi pieaudzis: 150 metru dzīvoklī ir izvilkti līdz 3 km dažādu kabeļu. Un elektrotīkls ir tikai ideāla vide vadības signālu pārraidei starp sadzīves tehniku, kas darbojas 110/220 V tīklā.PLC tehnoloģijas mājas tīkliem ļauj efektīvi īstenot viedās mājas koncepciju, nodrošinot pakalpojumu klāstu. attālinātai uzraudzībai, mājas aizsardzībai un kontrolei.režīmi, resursi utt.

Jo īpaši labi pazīstamais uzņēmums LG piedāvā savas plaša patēriņa elektronikas pieslēgšanu, izmantojot elektrotīklu (5. att.):

Interneta ledusskapis veic tīklam pievienotās digitālās elektronikas vadības un uzraudzības funkcijas, kā arī nodrošina piekļuvi internetam;

Internetā bāzēta veļas mašīna ir vadāma no tīkla, ļauj lejupielādēt mazgāšanas programmas no interneta;

Interneta mikroviļņu krāsns ļauj lejupielādēt recepti no interneta, veikt attālinātu interneta uzraudzību;

Interneta gaisa kondicionētājs tiek kontrolēts, izmantojot internetu.

Paredzams, ka PLC tehnoloģija spēs dot jaunu impulsu datu pārraides attīstībai pa elektrolīnijām un dos iespēju ar minimālām izmaksām tieši piekļūt globālajam tīklam gandrīz no jebkuras vietas pasaulē. Tehnoloģija vēl nav kļuvusi plaši izplatīta, taču tuvākajā nākotnē var sagaidīt, ka tā nopietni atspiedīs alternatīvās tehnoloģijas un radīs būtiskas izmaiņas pakalpojumu sniedzēju pakalpojumu tirgū: pazeminās cenas par piekļuvi tīklam, tostarp cenas par iezvanes pakalpojumiem. augšējo un nomāto līniju pieslēgumi....

Ja PLC kļūs plaši izplatīts, tas var būtiski mainīt spēku līdzsvaru interneta piekļuves pakalpojumu tirgū un palīdzēs izstrādāt jaunus elektrotīkla projektēšanas principus – ņemot vērā gan enerģijas, gan sakaru prasības.

Viedie elektrotīkli ir rītdienas viedie tīkli, kas ir kļuvuši par viedo tīklu tehnoloģijas mugurkaulu rūpniecībā. Koncepcijas pamatā ir inteliģenta elektroapgādes sistēmu vadība un datu apmaiņa starp uzņēmuma iekārtām, kas prasa jaunu energotīklu administrēšanas principu izstrādi. Uzņēmuma HARTING ideja: katra ierīce kļūst par tīkla abonentu neatkarīgi no tā, vai tā ir savienota ar datu kabeli vai tikai barošanas kabeli.

CJSC "HARTING", Maskava

Uzņēmuma vadības ietvaros tiek izstrādāta vispārēja komerciālo un ražošanas ēku attīstības koncepcija, kas ļauj panākt pastāvīgu ražošanas un ekspluatācijas izmaksu samazinājumu un nodrošināt iekārtu pieejamību uzturēšanai. Galvenais mērķis ir panākt "zaļo" ražošanu, kā arī palielināt visas ražotnes produktivitāti un līdz ar to arī rentabilitāti, samazinot enerģijas izmaksas, palielinot enerģijas sadales efektivitāti, optimizējot maksimālās slodzes vai optimizējot enerģijas patēriņu, izmantojot programmatūras rīkus, kā arī izmantojot moderna enerģijas sadales koncepcija uzņēmuma energopārvaldības sistēmā saskaņā ar DIN EN 16001. Lai sasniegtu šo mērķi, ir nepieciešama vienota un universāla sakaru sistēma, kas apvieno jaudas un datu tīklus. Lielajiem elektroenerģijas patērētājiem tiks izveidota energouzraudzības sistēma, kas apvienos elektroenerģijas piegādes procesu vadīšanas, enerģijas patēriņa vadības un lietotāju pilnīgas informācijas sniegšanas funkcijas. Kvalitatīva komunikācija ir efektivitātes pamats. Datu apmaiņa starp rūpnieciskajām ierīcēm joprojām tiek uzskatīta tikai par palīgfunkciju. Savukārt, ja rūpnieciskās iekārtas darbojas izolēti, ārpus datu apmaiņas sistēmas, turpmāka attīstība un rūpniecisko procesu efektivitātes uzlabošana nav iespējama. Diagnostikas trūkums negatīvi ietekmē iekārtu gatavību apkopei, un energoefektivitātes uzlabošana iekārtu ekspluatācijas laikā nav iespējama bez efektīvas elektroenerģijas patērētāju identificēšanas sistēmas. Abus uzdevumus var atrisināt tikai tad, ja tiek izmantots datu pārraides tīkls, kas ļauj "redzēt" katru strādājošo ierīci un to vadīt.

Rūpnieciskās barošanas un sakaru signālu veidi

Rūpniecisko iekārtu darbība ir saistīta ar trim vitāli svarīgām "artērijām" - tās ir elektropārvades līnijas, datu līnijas un vadības līnijas. Ierīces, kas patērē vairāk enerģijas, ir pastāvīgi pieslēgtas 400 V elektropārvades līnijai, bet mazāk nekā 50% no tām spēj pārraidīt un saņemt informāciju. Efektīvai šādu ierīču administrēšanai katrai no tām jābūt integrētai elektrotīklā kā gala ierīcei.

Līdz ar to prasības elektroapgādes tīkliem. Kad ierīce ir pievienota barošanas tīklam, nekavējoties jāatpazīst pati ierīce un tās patērētās jaudas vērtība, kā arī jābūt iespējai atvienot slodzi saskaņā ar izvēlēto algoritmu. Lai īstenotu uzskaitītās funkcijas, ir nepieciešams kanāls ar pietiekami šauru joslas platumu.

Turpretim automatizācijai ir nepieciešamas sakaru līnijas, kas spēj pārraidīt datus lielā ātrumā reāllaikā. Piemēram, automātiskās diagnostikas optiskās līnijas darbojas diezgan plašā frekvenču diapazonā.

Datu pārraides līniju organizēšana elektroapgādes tīklā

Lai samazinātu uzstādīšanas izmaksas, kā arī nodrošinātu pamata jaudas pārvaldības funkcijas, HARTING ir izvēlējies strāvas kabeļa datu tehnoloģiju. Tomēr, lai gan tīkli ir savstarpēji savienoti, tiem jādarbojas tāpat kā tīkliem, kas organizēti ar atsevišķiem kabeļiem. Tāpēc par elektrotīkla pamatu tika izvēlēts Ethernet standarts, kas ļauj tīklam pievienot jaunas funkcijas atkarībā no lietotāja prasībām. Kad viedā vadība tiek integrēta tradicionālajā barošanas tīklā, tā kļūst par smartPowerNet. Šajā gadījumā galveno lomu sāk spēlēt tīkla ierīces, jo tās nosaka nozarei nepieciešamo tīkla topoloģiju. Līdz ar to smartPowerNet tīkla elementi veido tīkla struktūras pamatu: HARTING izdarīja tādus pašus secinājumus un bija pirmais uzņēmums, kas izstrādāja ierīces elektrotīkliem ar datu pārraides funkciju.

Izmantojot standarta Ethernet tīklu

Ethernet tīkls tiek pārvaldīts, izmantojot pārvaldītos tīkla komponentus.

Diezgan loģiski, ka pārvaldīto slēdžu funkcijas var pārņemt smartPowerNet tīkla ierīces. Viena no galvenajām tīkla pārvaldības funkcijām ir tīklam pievienotās topoloģijas un galapunktu vizualizācija. Ja barošanas blokam ar datu pārraidi ir izvēlēts Ethernet standarts, datu tīkla topoloģija seko barošanas avota topoloģijai, jo datu pārraidei un barošanai izmanto vienu un to pašu kabeli. Līdz ar to standarta Ethernet funkcijas var izmantot, lai pārvaldītu tik sarežģītu tīklu ar plašu izvēles iespēju klāstu. Pamatojoties uz šo koncepciju, ir iespējams izveidot universālu risinājumu. Sistēma ir atvērta un mērogojama, jo papildu sakaru līniju pievienošana paplašina sistēmas frekvenču diapazonu, neuzliekot nekādus saderības ierobežojumus.

Integrētas tīkla pārvaldības funkcijas

V pašlaik pieprasīti ir risinājumi, kas atbalsta topoloģijas, kas nodrošina datu un elektropārvades līniju izmantošanu dažādās kombinācijās un ļauj pārraidīt enerģijas patēriņa datus, piemēram, uz vadības telpu, nevelkot papildus datu kabeļus, kā arī nepārtraukti uzraudzīt sistēmas stāvoklis bez instalēšanas un konfigurācijas papildu ierīces... Šādā tīklā ļoti svarīga ir tīkla topoloģijas automātiskās atpazīšanas funkcija pirmās ieslēgšanas brīdī un tīkla darbības laikā, kā arī datu attēlošana par elektroenerģijas sadales sistēmu. Ierīces, kas sadala un patērē elektroenerģiju, tiek atpazītas, kad tīkls ir ieslēgts, un tiek parādītas industriālā datora vai galvenās darba vadības stacijas displejā kopā ar pašreizējo enerģijas patēriņu. Slodzes vadības sistēmas integrācija novērš pārslodzes, sistēma tiek iedarbināta, kad tiek pārsniegtas slodzei iepriekš iestatītās maksimālās vērtības. Tāpēc ir vēlams iepriekš noteikt patērētājus, kurus var droši atslēgt vispārējas tīkla pārslodzes gadījumā.

Sistēmas stāvokļa uzraudzība

Slodzes stāvokļa pārraudzības funkcija elektroenerģijas sadales sistēmā, kā arī slodzei, kas pievienota mašīnai vai citai iekārtai, ir balstīta uz regulāru attiecīgo datu nolasīšanu un turpmāku analīzi. Tas kalpo, lai nodrošinātu sistēmas drošību un efektivitāti. Papildus signāla mērīšanai T veida līkumu izejās tiek nepārtraukti uzraudzīts visa sadales tīkla un katra atsevišķa smartPowerNet elementa statuss.

Visas izmaiņas tīkla parametros un veiktspējas rādītājos tiek reģistrētas un analizētas. Piemēram, defektus, piemēram, sprieguma kritumus, kabeļa pārrāvumus vai nepareizus savienojumus, var uzreiz noteikt, pirms visa sistēma atteicas.

Rīsi. Smart Grid tehnoloģijas pielietošana rūpniecībā būtiski paaugstinās efektivitāti

Enerģijas patēriņš

Lai samazinātu enerģijas izmaksas, ir nepieciešami dati par visiem patērētājiem. Šim nolūkam katrā smartPowerNet elementā, katrā sadales iekārtā vai elektriskajā skapī ir integrēta mērīšanas integrālā shēma, kas nolasa un ieraksta datus, kas tiek izmantoti enerģijas patēriņa aprēķināšanai. Vienkāršākais veids, kā samazināt enerģijas patēriņu, ir izslēgt patērētājus. Pārvaldītās sadales iekārtas standarta I/O ļauj atvienot papildu ierīces izmantojot PLC, neizmantojot papildu tīkla protokolus.

Tiek rādīti dati

Visi mērījumu rezultāti tiek apstrādāti uz rūpnieciskā datora. SmartPowerNet dati tiek nolasīti, izmantojot standarta sakaru saskarnes, pēc tam apstrādāti un arhivēti.

Būtiskas izmērīto vērtību novirzes no normālām vērtībām tiek reģistrētas, analizētas, reģistrētas un parādītas rūpnieciskajā datorā vai vadības telpā atbilstoši svarīguma pakāpei. Tas aprēķina, piemēram, visas sistēmas vai katras izvades ķēdes patērēto enerģiju. Tiek parādīta patērētās elektroenerģijas vērtība attiecībā pret nominālo vērtību un tiek izdots pārslodzes brīdinājums. Ir iespējams arī grafiski analizēt elektroenerģijas patēriņu un grafiski attēlot enerģijas patēriņu pietiekami ilgam periodam.

Elektrotīkla sakaru tehnoloģijas (enerģija Līnijas komunikācija, PLC) aktīvi attīstās un kļūst arvien pieprasītāki visā pasaulē. Un Krievija nav izņēmums. Tos izmanto tehnoloģisko procesu automatizācijā, videonovērošanas sistēmu organizēšanā un pat "gudras" mājas vadīšanai.

Pētījumi datu pārraides jomā, izmantojot elektrotīklu, tiek veikti jau ilgu laiku. Kādreiz PLC izmantošanu apgrūtināja zemais datu pārraides ātrums un nepietiekama imunitāte pret traucējumiem. Mikroelektronikas attīstība un modernu un, pats galvenais, efektīvāku procesoru (čipsetu) izveide ļāva signālu apstrādei izmantot sarežģītas modulācijas metodes, kas ļāva ievērojami virzīties uz priekšu PLC ieviešanā. Tomēr tikai daži speciālisti joprojām zina par sakaru tehnoloģiju reālajām iespējām pār elektrotīklu.

PLC tehnoloģija izmanto elektriskos tīklus ātrdarbīgai datu pārraidei un ir balstīta uz tiem pašiem principiem kā ADSL, ko izmanto datu pārsūtīšanai uz telefonu tīkls... Darbības princips ir šāds: augstfrekvences signāls (no 1 līdz 30 MHz) tiek uzlikts parastajam elektriskajam signālam (50 Hz), izmantojot dažādas modulācijas, un signāls tiek pārraidīts pa elektriskajiem vadiem. Iekārta spēj uztvert un apstrādāt šādu signālu ievērojamā attālumā - līdz 200 m. Datu pārraidi var veikt gan pa platjoslas (BPL), gan šaurjoslas (NPL) elektrolīnijām. Tikai pirmajā gadījumā datu pārraide notiks ar ātrumu līdz 1000 Mbit / s, bet otrajā tas būs daudz lēnāks - tikai līdz 1 Mbit / s.

Pie ātruma ierobežojuma?

Mūsdienās lietotājiem ir pieejamas trešās paaudzes PLC tehnoloģijas. Ja 2005. gadā līdz ar HomePlug AV standarta parādīšanos datu pārraides ātrums palielinājās no 14 līdz 200 Mb/s (ar to pietiek, lai nodrošinātu tā sauktos "Triple Play" pakalpojumus, kad lietotājiem vienlaikus tiek nodrošināta ātrgaitas interneta piekļuve , kabeļtelevīzija un telefona sakari), jaunākās paaudzes PLC jau izmanto datu pārraides dubulto fizisko slāni – Dual Physical Layer. Kopā ar FFT OFDM tiek izmantota Wavelet OFDM modulācija, tas ir, ortogonālā frekvences dalīšanas multipleksēšana, bet izmantojot viļņus. Tas dod iespēju vairākas reizes palielināt datu pārraides ātrumu - līdz 1000 Mbps.

Tomēr ir svarīgi saprast, ka runa ir par fizisko ātrumu. Faktiskais datu pārsūtīšanas ātrums ir atkarīgs no daudziem faktoriem un var būt vairākas reizes mazāks. Mājas elektroinstalācijas kvalitāte, līnijas pagriezieni, tās neviendabīgums (piemēram, alumīnija elektroinstalācijā signāla vājināšanās ir spēcīgāka nekā vara, kas samazina sakaru diapazonu apmēram uz pusi) - tas viss destruktīvi ietekmē fizisko ātrumu un datu pārraides kvalitāte. Arī PLC - visiem adapteriem jābūt vienā fāzē elektrotīklā, elektrotīklā starp adapteriem nedrīkst būt galvaniskās izolācijas (transformatori, UPS), piloti, filtri un RCD samazina datu pārraides ātrumu. Izņēmums ir QPLA-200 v.2 un QPLA-200 v.2P, jo šo adapteru iezīme ir unikālā Clear Path tehnoloģija. Izmantojot Clear Path tehnoloģiju, ir iespējams izveidot tīklu arī tad, ja PLC ierīces ir savienotas ar dažādām fāzēm, t.i. šī tehnoloģija dinamiski atlasa mazāk trokšņainus kanālus informācijas pārraidei, tādējādi palielinot datu pārraides ātrumu. Vienā PLC tīklā var būt līdz 8 ierīcēm.

Runājot par PLC tehnoloģiju, par ātrumu parasti tiek ņemts pusdupleksais vai vienvirziena ātrums. Tas ir, ja norādītais ātrums ir 200 Mbit / s, tad reālais būs 70-80 Mbit / s. V īsta dzīve fizisko ātrumu ar lielu pārliecību var dalīt uz pusēm, un proporcionāli samazināt par 10%, kad ir pieslēgta katra jaudīga mājas ierīce - gludeklis, tējkanna, gaisa kondicionieris, ledusskapis utt.

Parastos sadzīves apstākļos signālu var pārraidīt aptuveni 200 m attālumā pa vadiem, izmantojot PLC. Piemēram, māja ar platību 200 kv.m. m var nosegt bez problēmām. Šajā gadījumā sakaru kvalitāte būs atkarīga no elektrotīkla kvalitātes. Parasts pārsprieguma aizsargs, kas bieži ir iebūvēts pagarinātājā, nepārtrauktās barošanas avotā vai transformatorā, var kļūt par šķērsli signāla pārejai. Jāatceras arī, ka tīkla sadali caur vadu ierobežo elektriskais panelis ar drošinātājiem. Tātad tīkla izveide, piemēram, ar dzīvokļa biedru, nedarbosies. Wi-Fi ir labāks šim nolūkam.

PLC plusi un mīnusi

PLC tehnoloģijas noteikti ir pelnījušas uzmanību, taču līdz ar to priekšrocībām tām ir arī acīmredzami trūkumi. Bet vispirms vispirms. PLC palīdz nodrošināt kvalitatīvu Triple Play pakalpojumu sniegšanu, neprasa datu pārraides vadus un līdz ar to papildu izmaksas. Ātra uzstādīšana un iespēja pieslēgties esošajiem tīkliem arī ir punkts par labu PLC. Turklāt PLC tīklu var viegli izjaukt un konfigurēt, piemēram, pārceļot biroju uz citu ēku. Šāds tīkls ir viegli mērogojams - ar minimālām izmaksām (atkarībā no papildu PLC adapteru skaita) varat sakārtot gandrīz jebkuru tā topoloģiju. Sarežģītos apstākļos (dzelzsbetona konstrukcijas, augsts līmenis elektromagnētiskie traucējumi), nevis bezvadu Wi-Fi tehnoloģijas, WiMAX un LTE PLC tīkls darbosies nevainojami. Vienlaikus, izmantojot modernākos šifrēšanas algoritmus, tiek nodrošināta arī droša datu pārraide tīklā.

PLC ir mazāk trūkumu, taču ir vērts par tiem zināt. Pirmkārt, tīkla vadu jauda tiek sadalīta starp visiem tā dalībniekiem. Piemēram, ja divi adapteru pāri aktīvi apmainās ar informāciju vienā PLC tīklā, tad maiņas kurss katram pārim būs aptuveni 50% no kopējās caurlaidspējas. Otrkārt, vadu kvalitāte (piemēram, vara un alumīnija vadītāji) ietekmē PLC stabilitāti un ātrumu. Un, treškārt, PLC nedarbojas tīkla filtri un nepārtrauktās barošanas avoti, kas nav aprīkoti ar īpašiem PLC Ready kontaktligzdām.

PLC pielietojums praksē

Mūsdienās PLC atrod plašu praktisku pielietojumu. Sakarā ar to, ka tehnoloģijā tiek izmantots esošais elektrotīkls, to var izmantot tehnoloģisko procesu automatizācijā automatizācijas bloku savienošanai pa elektrības vadiem (piemēram, pilsētas elektrības skaitītāji).

Bieži vien PLC izmanto, lai izveidotu videonovērošanas sistēmas vai lokālo tīklu mazos birojos (SOHO), kur galvenās prasības tīklam ir ieviešanas vieglums, ierīču mobilitāte un viegla mērogojamība. Turklāt, izmantojot PLC adapterus, var izveidot gan visu biroja tīklu, gan tā atsevišķus segmentus. Bieži vien ir jāiekļaujas jau esošajā biroju tīklā attālais dators vai tīkla printeris, kas atrodas citā telpā vai pat ēkas otrā pusē - izmantojot PLC adapterus, šo problēmu var atrisināt dažu minūšu laikā.

Turklāt PLC tehnoloģija paver jaunas iespējas "gudras" mājas idejas īstenošanai, kurā visa sadzīves elektronika ir jāsavieno vienotā informācijas tīkls ar iespēju centralizēta vadība.

Savādi, bet joprojām ir tie, kuriem nav vienaldzīga ideja par datu pārsūtīšanu pa elektrisko vadu. Jā, pasaulē ir daudz cilvēku, kas ar šo parādību ir saskārušies aci pret aci, kāds, iespējams, tikai gatavojas iepazīties ar tehnoloģijām, kas paver šādas iespējas, kādam tā jau ir veiksmīga vai neveiksmīga pieredze, un kāds - vakardiena.

Tātad PLC. Diemžēl tīklā nav tik daudz informācijas, cik par Ethernet vai Wi-Fi. Ar šo rakstu mēģināšu atbildēt uz populārākajiem jautājumiem, kas mani kādreiz interesēja. PLC (Power Line Communication) ir sakaru tīkls, kura transportēšana ir parastā dzīvokļa, biroja vai uzņēmuma elektroinstalācija. Šāda veida tīklus var izmantot datu un balss pārsūtīšanai. Elektrības kabelis burtiski ieskauj mūsdienu cilvēks... Tas ir atrodams mājās, birojos un uzņēmumos, sabiedriskās vietās. Un tas nav pārsteidzoši, jo vadi ir vienīgais līdzeklis elektriskās strāvas piegādei patērētājam. Bieži vien elektrificētiem objektiem ir piemērots nevis viens, bet vairāki barošanas kabeļi. Tas ir saistīts ar vairāku elektrisko fāžu vai papildu elektropārvades līniju izmantošanu.

Pats par sevi saprotams, ka par elektriskā kabeļa kā saziņas līdzekļa izmantošanu tiek domāts jau sen. Kad šis pasākums tika realizēts, savienojuma izveide ar tīklu tiks samazināta līdz adaptera spraudņa pievienošanai kontaktligzdai. Rezultātā tika izstrādāta jauna specifikācija, kuras pamatā ir PLC un DPL (Digital PowerLine) izstrāde, kas tika veiktas agrāk. Tas tika izveidots ar uzņēmumu grupas, piemēram, Siemens, Nortel, Motorola un citu, centieniem, kas izveidoja HomePlug Powerline Alliance. Līdz ar HomePlug 1.0 standartu un pēc tam HomePlug AV PLC parādīšanos ierīces BPL (Broadband over Power Lines) režīmā kļuva spējīgas apmainīties ar datiem ar ātrumu līdz 200 Mb/s.

Kur var izmantot Power Line Communication tehnoloģiju? Pareizi pielietojot, gandrīz jebkur, bet galvenokārt, šī tehnoloģija tiek izmantota lokālā tīkla organizēšanai mājās un birojā, kā arī kā piekļuves tehnoloģija pakalpojumu sniedzēja līmenī. Šīs tehnoloģijas priekšrocības ietver vieglu tīkla mērogojamību, iespēju ieviest sistēmu. gudra māja"(kā Z-Wave tehnoloģija :)), bez papildu caurumiem sienā un bez kabeļiem dzīvoklī/mājā.

Vēsture

Elektrisko tīklu attīstības rītausmā radās jautājums par nosūtīšanas informācijas apmaiņas organizēšanu starp jaudas mezgliem. Visracionālākā bija esošo elektropārvades līniju izmantošana, nevis atsevišķu telegrāfa līniju izbūve. Jau 20. gadsimta sākumā ASV telegrāfa informācijas apmaiņai tika izmantotas līdzstrāvas elektrolīnijas. Attīstoties radiosakariem, kļuva iespējams tīklus izmantot tiem pašiem mērķiem. maiņstrāva.

Šobrīd dispečeru informācijas apmaiņa pa elektrolīnijām tiek plaši izmantota kā viens no galvenajiem saziņas veidiem. Raiduztvērējs ir savienots ar elektropārvades līniju caur pieslēguma filtru, kas izveidots no neliela kondensatora (2200 - 6800 pikofarādes) un augstfrekvences transformatora (autotransformatora). Šāda sistēma ļauj pārraidīt gan balss informāciju, gan telemetrijas un tālvadības datus. PLC tehnoloģijas ideja ir izmantot elektropārvades līnijas ātrgaitas datu apmaiņai.

Kā izrādījās izstrādes un turpmākās darbības laikā, tehnoloģijas vājā vieta bija vājā trokšņu imunitāte un zemais datu pārraides ātrums. 2000. gada martā HomePlug Powerline Alliance kļuva par vairāku lielāko telekomunikāciju uzņēmumu apvienošanās rezultātu, kas tika organizēta kopīgas izpētes, izstrādes un testēšanas nolūkā, turklāt tika nolemts pieņemt vienotu standartu datu pārraidei pa jaudu. piegādes sistēmas. Starp citu, šobrīd HomePlug Powerline Alliance ietver vairāk nekā simts organizāciju.

PowerLine prototips ir Intellon PowerPacket tehnoloģija, kas veidoja vienotā HomePlug1.0 standarta (ko HomePlug alianse pieņēma 2001. gada 26. jūnijā) pamatu, kurā datu pārraides ātrums tika noteikts līdz 14 Mb/s. Tomēr tālāk Šis brīdis HomePlug AV standarts ir paaugstinājis datu pārraides ātrumu līdz 200 Mbps. Un jaunais G.hn standarts nākamajā gadā paplašinās joslas platumu līdz 1 Gbps.

Ir vērts atzīmēt, ka HomePlug nav vienīgā esošo specifikāciju pakete. Papildus Home Plug ir arī citi - šī ir platjoslas tehnoloģija, ko atbalsta starptautiska asociācija UPA(Universal Powerline Association), kā arī tāda paša nosaukuma tehnoloģiju, ko izstrādājuši vairāki ietekmīgi Japānas uzņēmumi, kas apvienojušies aliansē. HD-PLC(Augstas izšķirtspējas elektrolīnijas sakari). Eiropā alianse veicināja PLC tehnoloģiju attīstību OPERA(Open PLC European Research Alliance). Īsi pastāstīšu par tiem.

OPERA

OPERA 2004. gadā dibināja Eiropas ražošanas uzņēmumi un universitātes. Aliansē ir vairāk nekā 40 biedru. Mērķis bija pētniecība un attīstība integrēto PLC tīklu jomā platjoslas piekļuves organizēšanai.

2006. gadā tika pabeigts pirmais alianses projekts. Pabeigšanas rezultāts bija standarta pirmās versijas izlaišana, kuru steidzās izmantot daudzi PLC iekārtu ražotāji. Projekta otrā fāze sākās 2007. gada janvārī un beidzās 2008. gada decembrī. Projekta mērķis bija izstrādāt specifikācijas, lai platjoslas sistēmas varētu darboties, izmantojot esošo vadu kā fizisko datu nesēju. Līdz ar to otrs nosaukums - BPL (Broadband over Power Line).

BPL tehnoloģija nodrošina ātrdarbīgu datu pārraidi (video straumēšana, IP telefonija utt.), kā arī mājas lokālo tīklu organizēšanu. Projekta otrajā posmā piedalījās vadošās Eiropas universitātes Šveices Federālais tehnoloģiju institūts (Šveice), Drēzdenes Universitāte un Karlsrūes Universitāte (Vācija) un citas, lielie tehnoloģiju attīstības uzņēmumi DS2 (Spānija) un CTI (Šveice), kā arī Eiropas PLC operatori EDEV-CPL (Francija), ONI (Portugāle), PPC (Vācija), komunālie uzņēmumi un oriģinālo iekārtu ražotāji - kopā 26 dalībnieki. Alianses piedāvāto specifikāciju pamatā ir Spānijas kompānijas DS2 izstrādātā tehnoloģija, kas pirmā ieviesa komerciālās PLC-modemu mikroshēmas, nodrošinot sakaru kanālu fiziskajā slānī līdz 200 Mbps. Tas nodrošina datu pārraidi 10, 20 vai 30 MHz frekvenču joslā. Modulācijas metode ir OFDM, apakšnesēju skaits ir 1536. Apakšnesēju modulēšanai tiek izmantota ADPSK tipa modulācija (Amplitude Differential Phase Shift Keying), kas nodrošina līdz 10 bitu pārraidi uz vienu apakšnesēju. Teorētiski sasniedzamais datu pārraides ātrums ir 205 Mbps.

UPA

UPA tika dibināta 2004. gadā. Tajā ietilpst vadošie elektronisko iekārtu ražotāji un pētniecības centri: Analog Devices, Ambient, Buffalo, Comtrend, Corinex, D-Link, NETGEAR, Korea Electrotechnology Research Institute, Toshiba uc Asociācijas mērķis bija izstrādāt standartus un normatīvos dokumentus, kas nosaka dažādus datu pārraides procesa aspektus, lai paātrinātu PLC tirgus attīstību un veicinātu datu pārraides sistēmas pa elektrotīkliem valdības un uzņēmumu līmenī. Viens no UPA sertifikācijas aspektiem ir dažādu standartu iekārtu savietojamība, izmantojot vienu un to pašu fizisko datu pārraides līdzekli, ti, piemēram, viena un tā paša elektrotīkla vienlaicīga izmantošana datu straumju pārraidei saskaņā ar HomePlug un OPERA. standartiem. UPA atbalsta OPERA alianses piedāvātās pamata specifikācijas.

HD-PLC

HD-PLC dibināja Japānas korporācija Panasonic Corporation, kurā ietilpst tādi uzņēmumi kā AOpen, Advanced Communications Networks, Icron Technologies Corporation, IO DATA DEVICE, Analog Devices, APTEL, Audiovox Accessories Corporation, Buffalo, OKI, Kawasaki Microelectronics, OMURON NOHGATA, Murata un citi. Panasonic Corporation piedāvātā HD-PLC platjoslas tehnoloģija ir izstrādāta, lai organizētu ātrgaitas datu pārraidi un uztveršanu pa elektrotīklu, un to atbalsta CEPCA (Consumer Electronics Powerline Communication Alliance).

Šo aliansi 2005. gadā izveidoja ietekmīgās Japānas korporācijas Panasonic, Sony, Toshiba, Mitsubishi, Sanyo un Yamaha. Viena no CEPCA aktivitātēm ir apvienot centienus, lai izstrādātu ar dažādiem standartiem savietojamas tehnoloģijas, kas potenciāli ļaus savstarpēji savienot multimediju datu tīklus dzīvokļa vai ēkas ietvaros. HD-PLC tehnoloģijas konkurenti ir tehnoloģijas, ko reklamē HomePlug un UPA asociācijas. HD-PLC tehnoloģijas atšķirīgā iezīme ir piedāvātā metode OFDM signāla sintezēšanai. Atšķirībā no OFDM signāla veidošanas metodes, izmantojot apgriezto ātro Furjē transformāciju (FFT), kas pieņemta, piemēram, HomePlug AV tehnoloģijā, autori ierosināja izmantot Wavelet transformācijas HD-PLC tehnoloģijā. Wavelet OFDM ir platjoslas elektrotīkla tehnoloģija ar augstu spektrālo efektivitāti. Šī tehnoloģija izmanto Wavelet transformācijas, lai sintezētu OFDM signālu. Šajā gadījumā teorētiski sasniedzamais datu pārraides ātrums ir 210 Mbit / s.

Dalībnieki

Jums jāsaprot, ka visas uzskaitītās alianses un asociācijas ir sava veida "interešu klubi", kuru kodolu veido vairāki lielie ražotāji integrētās shēmas, kas gūst komerciālas priekšrocības. Perifērijā ir modemu un citu iekārtu ražotāji. Tā veidojās "bezpeļņas" organizācijas, kas izstrādāja un popularizēja "no ražotāja neatkarīgo" standartu.

Homeplug Powerline Alliance kodolu veido Cisco, Intel, LG, Motorola, Texas Instruments. Viņi ir Intellon sabiedrotie, kas atspoguļo Amerikas virzienu šīs tehnoloģijas attīstībā. Eiropas virzienu nosaka Eiropas Savienības atbalstītā kompānija DS2 projekta OPERA ietvaros. Vairāk nekā divi desmiti DS2 partneruzņēmumu ir pievienojušies UPA, kurā ietilpst Buffalo, Corinex, D-Link, Intersil, Netgear, Toshiba un citi uzņēmumi. Panasonic Corporation savā attīstībā ievēro industriālās alianses CEPCA specifikācijas. Uzņēmumi, piemēram, Hitachi, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sanyo, Sony un citi, vadās pēc šī standarta, Elektrisko un elektronisko inženieru institūts (IEEE) un Starptautiskā telekomunikāciju un standartizācijas savienība (ITU). Šajās organizācijās ietilpst vadošo uzņēmumu pārstāvji no visas pasaules.

2008. gada decembrī ITU-T Standartizācijas institūts pieņēma starptautisku standartu ātrgaitas datu pārraidei pa elektropārvades līnijām, telefona un koaksiālajiem kabeļiem. Jaunais standarts ITU-T (G.9960), saukts arī par G.hn, ir datu saites un fiziskā slāņa specifikāciju pakotne, kas apvieno vadu mājas tīkla koncepciju. 2008. gada nogalē pirmo reizi parādījās starptautisks standarts, kas ļauj pilnībā izmantot vadu tīklu potenciālu, kuros kā fizisko datu pārraides līdzekli izmanto elektropārvades līnijas, koaksiālos vai telefona kabeļus. Home Grid Forum, bezpeļņas organizācija, kuru līdzdibināja DS2, pārrauga visu G.hn tīklu sadarbspēju.

2008. gada beigās DS2 paziņoja par nodomu izstrādāt PLC modema mikroshēmu, kas atbilst G.hn, UPA un OPERA specifikācijām. 2005. gada jūlijā IEEE paziņoja par izveidi darba grupa, kas sagatavos Broadband PowerLine standartu. Kā pētījuma objekts tika pieņemtas konkurējošas un nesaderīgas specifikācijas elektrotīklu izmantošanai ātrdarbīgai datu pārraidei. Specifikācijas iesniedza HomePlug Powerline Alliance, Panasonic Corporation un DS2.

Rezultātā tika apstiprināts pirmais standarta projekts: IEEE P1901 Standarta projekts platjoslas pakalpojumiem pa elektrolīniju tīkliem: vidējas piekļuves kontrole un fiziskā slāņa specifikācijas. Standarta projekts paredz iespēju fiziskajā slānī izmantot divas nesaderīgas modulācijas metodes (FFT OFDM un Wavelet OFDM). Turklāt tika pieļauta iespēja izmantot divas nesaderīgas tālākās kļūdu labošanas metodes.

Viens no tiem ir balstīts uz konvolucionālajiem turbo kodiem, otrs izmanto LDPC kodus - kodus ar zemu paritātes pārbaužu blīvumu. Šobrīd turbo kodus izmanto satelītu un mobilo sakaru sistēmās, bezvadu platjoslas piekļuves un digitālā televīzija... Standarta projektā nav atsauces uz DS2 piedāvātās tehnoloģijas izmantošanu, un abas par pamatu ņemtās PHY iespējas būtiski atšķiras viena no otras. Rezultātā aprīkojums ar Dažādi modulācija nevar sadarboties tajā pašā tīklā, lai gan tā atbildīs IEEE P1901 standarta prasībām. Rakstiski tika izmantots materiāls no šīs vietnes.

Teorētiski

PowerLine tehnoloģija balstās uz signāla frekvenču dalīšanas izmantošanu, kurā ātrgaitas datu plūsma tiek parsēta vairākās relatīvi zema ātruma plūsmās, no kurām katra tiek pārraidīta atsevišķā apakšnesēja frekvencē un pēc tam apvienota vienā signālā.

Frekvences dalīšanas multipleksēšana (FDM) neefektīvi izmanto pieejamo spektru. Tas ir saistīts ar aizsargintervālu (Guard Band) klātbūtni starp apakšnesējiem. Aizsardzības intervālu klātbūtne ir nepieciešama, lai novērstu signālu savstarpējo ietekmi.

Tāpēc tiek izmantota ortogonālā frekvences dalīšanas multipleksēšana (OFDM). Ideja ir novietot apakšnesēju centrus tā, lai katra nākamā signāla maksimums sakristu ar iepriekšējā signāla nulles vērtību. Kā redzat, pieejamais joslas platums tiek iztērēts efektīvāk, izmantojot OFDM.

Pirms apvienošanas vienā signālā atsevišķie apakšnesēji tiek fāzes modulēti, katram ir sava bitu secība.

Tad nāk PowerPacket dzinēja kārta, kurā apakšnesēji tiek apkopoti vienā informācijas paketē (OFDM-simbols). PowerLine tehnoloģija izmanto 1536 apakšnesējus, no kuriem 84 vislabāk ir sadalīti 2–32 MHz diapazonā. Jebkurai datu pārraides tehnoloģijai ir jāpielāgojas fiziskajai videi, kas nozīmē, ka tai ir nepieciešami līdzekļi kļūdu un konfliktu noteikšanai un novēršanai. PLC nav izņēmums. Pārraidot signālus mājsaimniecības tīklā, noteiktās frekvencēs var rasties liela vājināšanās, kas novedīs pie datu zuduma. Powerline tehnoloģija nodrošina īpaša metodeŠīs problēmas risinājums ir datu pārraides signālu dinamiska izslēgšana un ieslēgšana. Metodes būtība ir pastāvīga kanāla uzraudzība, lai identificētu to spektra daļu, kurā tiek pārsniegts maksimālais vājinājuma slieksnis. Ja tiek atrasta šāda sadaļa, datu pārraide problēmas frekvenču diapazonā tiek pārtraukta, līdz tiek atjaunota pieņemama vājinājuma vērtība.

PowerLine tehnoloģijas spēks tās plašajā frekvenču spektrā vienlaikus ir arī tās vājā vieta. Dažādās valstīs aizliegto frekvenču spektrs ir stingri reglamentēts. Darbības laikā PLC ierīce spēj "iestrēgt" radio uztveršanu izmantotajā spektrā. Šī problēma ir labi zināma radioamatieriem. Tāpēc OFDM un plaša frekvenču diapazona izmantošana padara PowerLine tehnoloģiju elastīgu lietošanai dažādās vidēs. Tehniski tas tiek īstenots, izmantojot iestatījumus, tā saukto signāla režīmu un jaudas masku ierīcēs (kuros tiek nodrošināta atbilstošā opcija). Signāla režīms ir programmatūras metode darbības frekvenču diapazona noteikšanai. Power Mask ir programmatūras metode izmantoto frekvenču spektra ierobežošanai. Pateicoties tam, PowerLine ierīces var viegli līdzāspastāvēt vienā fiziskajā vidē un neradīt radioamatieru izmantotos frekvenču diapazonus.

Vēl viena būtiska problēma, nu jau pašām PLC ierīcēm, ir impulsu troksnis, kura avoti var būt dažādi lādētāji, halogēna lampas, dažādu elektroierīču ieslēgšana vai izslēgšana.

Situācijas sarežģītība slēpjas apstāklī, ka, izmantojot augstāk minēto metodi, PLC ierīcei nav laika pielāgoties strauji mainīgajiem apstākļiem, jo ​​to ilgums var būt vienāds ar vienu mikrosekundi vai mazāk. Lai atrisinātu šo problēmu, tiek izmantota bitu straumju sasaistīta kodēšana pirms to modulēšanas un pēc tam pārsūtīšanas uz tīklu. Kļūdu labošanas kodēšanas būtība ir pievienot oriģinālajai informācijas straumei liekus bitus, kurus dekodētājs uztveršanas galā izmanto kļūdu noteikšanai un labošanai. Kaskādes bloka Rīda-Zālamana kods un vienkāršs konvolucionālais kods, ko atšifrē Viterbi algoritms, ļauj labot ne tikai atsevišķas kļūdas, bet arī kļūdu uzliesmojumus, kas ievērojami palielina pārsūtīto datu integritāti.

Turklāt kļūdu labošanas kodēšana palielina pārraidītās informācijas drošību kopējā pārraides vidē. Tā kā par datu pārraides līdzekli ir izvēlēts mājsaimniecības elektroapgādes tīkls, pārraidi var uzsākt vairākas ierīces vienlaikus. Lai atrisinātu sadursmes, tiek izmantota CSMA/CA metode. Pievienojot prioritāšu laukus PowerLine datu kadriem, ir kļuvis iespējams pārraidīt balsi un video pa IP.

Par praksi

HomePlug 1.0

Pirmā HomePlug standarta "elektriskā" specifikācija tika izstrādāta un pieņemta pēc gadu ilga alianses darba - 2001. gada vidū. Šajā specifikācijā ir aprakstīti šādi lokālā tīkla darbības noteikumi:

• "kopne" tiek izmantota kā tīkla topoloģija;
• maksimālais datu pārraides ātrums ir 14 Mbps;
• tīkla maksimālais diametrs ir 100 m (praksē attālums var būt lielāks par 1000 m, bet ar mazāku datu pārraides ātrumu);
• atļauta retranslatoru izmantošana, kas ļauj palielināt datu pārraides attālumu līdz 10 000 m;
• tiek izmantoti adaptīvie mehānismi, lai mainītu frekvenci vai izslēgtu noteiktus kanālus, kad tiek konstatēti spēcīgi traucējumi;
• QoS (Quality of Service) pakalpojums tiek izmantots ar četriem piegādes kvalitātes līmeņiem;
• dati tiek šifrēti, izmantojot DES ar 56 bitu šifrēšanas atslēgu.

Pēc neilga laika parādījās neoficiāla HomePlug 1.0 versija ar atzīmi Turbo, kuras tehniskie parametri atkārtoja HomePlug 1.0 raksturlielumus ar vienīgo, bet būtisku atšķirību: datu pārraides ātrums tika palielināts līdz 85 Mbps.

HomePlug AV

HomePlug AV specifikācijas pieņemšana 2005. gadā bija nozīmīgs notikums, jo tas ļāva standartu izmantot liela apjoma datu straumēm, piemēram, HDTV (HDTV) straumēšanai. Ja analizēsiet šo specifikāciju detalizēti, pamanīsit, ka tās izstrādes laikā tika pārskatītas daudzas pieejas, kas tika izmantotas HomePlug 1.0 un HomePlug 1.0 Turbo specifikāciju izstrādē. HomePlug AV specifikācijai ir šādas iespējas:

• maksimālais datu pārraides ātrums ir 200 Mbps;
• datu pārraide tiek veikta frekvenču diapazonos 2-28 MHz un 4-32 MHz;
• tiek izmantota piekļuves metode pārraides medijam CSMA / CA;
• tiek izmantots QoS (Quality of Service) pakalpojums;
• Datu šifrēšanai tiek izmantota AES tehnoloģija ar 128 bitu šifrēšanas atslēgu.

Mūsdienās lielākā daļa gala savienojumu tiek veikti caur kabeļu ievilkšanu no ātrgaitas līnijas līdz lietotāja dzīvoklim vai birojam. Šis ir lētākais un uzticamākais risinājums, taču, ja kabeļu ievilkšana nav iespējama, tad var izmantot katrā ēkā pieejamo jaudas elektrisko sakaru sistēmu. Šajā gadījumā jebkura elektrības kontaktligzda ēkā var kļūt par piekļuves punktu internetam. Lietotājam ir nepieciešams tikai PowerLine modems saziņai ar līdzīgu ierīci, kas parasti ir uzstādīts ēkas elektriskās vadības telpā un savienots ar ātrgaitas kanālu.

Arī PLC ideāls risinājums pēdējā jūdze kotedžu apdzīvotās vietās un mazstāvu ēkās, jo alternatīvo sakaru kanālu organizēšana ir 4 vai vairāk reizes dārgāka nekā gatavā elektroinstalācija.

Ar PowerLine tehnoloģiju var izveidot lokālo tīklu nelielos birojos (līdz 10 datoriem), kur galvenās prasības tīklam ir ieviešanas vieglums, ierīču mobilitāte un ērta paplašināšana. Turklāt, izmantojot PowerLine adapterus, var izveidot gan visu biroja tīklu, gan tā atsevišķus segmentus. Bieži vien ir situācija, kad ir nepieciešams iekļaut jau esošais tīkls attālais dators vai tīkla printeris, kas atrodas citā telpā vai ēkas otrā pusē. Šo problēmu var viegli atrisināt ar PowerLine adapteriem.

PowerLine tehnoloģija var tikt izmantota, lai īstenotu ideju par "viedo māju", kur visa sadzīves elektronika ir savienota vienotā informācijas tīklā ar centralizētas vadības iespēju. Sakarā ar to, ka PLC izmanto jau gatavus sakarus, PowerLine tehnoloģiju var izmantot tehnoloģisko procesu automatizācijā, savienojot automātikas blokus pa elektrības vadiem vai cita veida vadiem. Sakarā ar to, ka PLC var darboties ar dažādiem vadiem (ne obligāti elektriskiem), kļūst iespējams tehnoloģiju izmantot drošības ugunsdzēsības sistēmās, kā arī videonovērošanas sistēmu organizēšanā.

Ir arī trūkumi: piemēram, nepieciešamība savienot visus LAN adapterus ar vienu un to pašu fāzi. Tie ietver arī "kopnes" topoloģijas trūkumu - ātrums tiek sadalīts starp visām tīkla ierīcēm.

Es došu piemēru tehnoloģijas ieviešanai interneta pakalpojumu sniedzēja tīklā. Tehnoloģijas ieviešanai ir dažādas iespējas.

Es jums pastāstīšu par vienu, iespējams, visvienkāršāko. Savienojuma izveide ar Ethernet slēdžiem nav nekas neparasts. PLC kontrolieris ir uzstādīts kastē kopā ar slēdzi mājā. Tie ir savienoti viens ar otru ar standarta ielāpu vadu 100Mb/s FastEthernet portos. Kaste atkarībā no PLC kontrollera vai Head End "a (turpmāk HE) modeļa var izskatīties savādāk.

PLC signāls tiek pārraidīts pa koaksiālo kabeli, kas, no vienas puses, ir savienots ar NOT un, no otras puses, ar sadalītāju. Sadalītājs ir sava veida adapteris, ko izmanto, lai mājā savienotu vairākus NOT. Šāda vajadzība var rasties, ja ir liels savienojumu skaits vai augstas prasības sakaru kanāla joslas platumam.

Gadījumā, ja tiek izmantoti vairāki, NEDRĪKST ražot Jaudas iestatījumi Maska ar signāla režīma izvēli. Šī pasākuma pieņemšana nepieciešama, lai nepārprotami noteiktu faktisko NE konkrētam CPE klientam. Pretējā gadījumā radīsies situācija ar CPE pārslēgšanos starp HE un līdz ar to atkārtotu autorizāciju pēc katras pārslēgšanas.

Slēdžu skaitu nosaka savienojuma stabilitāte starp HE un CPE. Ar Signal Mode iestatījumu tas pārāk neizdosies, ir tikai dažas iespējas, bet Power Mask var konfigurēt diezgan elastīgi. Inženiera rīcībā ir 256 bitu datu lauks, kura ietvaros ir iespējams iespējot vai atspējot darbu noteiktā frekvenču spektrā. Šajā posmā mums ir divi neatkarīgi tīkli: elektriskais un datu tīkls. Kā iegūt tīklu, kas spēj pārraidīt datus caur kāroto vidi? Šeit jūs nevarat iztikt bez ierīces PLC signāla "ieliešanai" elektriskajos vados. Šāda ierīce ir inžektors vai, kā to sauc arī, savienotājs, un "infūzijas" process ir injekcija.

Koaksiālo kabeļu savienošanai tiek izmantoti speciāli savienotāji.

Var arī injicēt ferīta krelles. Jā, tie var būt ne tikai filtri, kas aizsargā no trokšņa. Šeit jāsaka, ka ne katrs ferīts ir piemērots, un uzstādīšana nav tik vienkārša, kā mēs vēlētos. Ferīta gredzena montāžas rezultātā tiek ievadīts signāls, bet rezultāts noteikti būs sliktāks nekā izmantojot savienotāju.

Pēc tam galalietotājs jau var piekļūt tīklam, izmantojot elektrības kontaktligzdu. Bet atslēgas vārds šeit ir "var". Ir daudzi faktori, kas ietekmē signāla stiprumu un spēju pārsūtīt datus pa elektrisko tīklu. Tie ir jānosaka, izmērot signāla līmeni dažādās tīkla daļās, un jānovērš vispiemērotākajā veidā. Parasti tas ir augsts trokšņa līmenis apakšējos stāvos, piemēram, deviņstāvu ēkā vai spēcīgs troksnis elektriskās ķēdes daļā pēc RCD (pret patērētāju). Šādās situācijās ir efektīvi izmantot šuntu, kas ir sava veida "risinājums" elektrotīklā pārraidītajam PLC signālam. Ar vāju signālu var veikt papildu injekciju, izmantojot to pašu ferīta gredzenu vai savienotāju. Galu galā savienojuma shēma izskatās apmēram šādi:

Sausajā atlikumā

Nobeigumā teikšu, ka PowerLine tehnoloģija ir pilna ar daudzām kļūmēm un nav tik viegli ieviešama un lietojama, kā par to raksta ražotājs. Šī tehnoloģija ir diezgan piemērota lietošanai uzņēmumos, lai kontrolētu automatizētas līnijas. Vietējā tīkla izveide mājās, izmantojot šo tehnoloģiju, iespējams, ir ekonomiski neizdevīga, jo viens no lētākajiem PLC adapteriem maksā aptuveni 1200 rubļu. Jāatzīmē, ka ir nepieciešamas vismaz divas ierīces, kas nozīmē, ka risinājuma apjoms jau palielinās līdz divarpus tūkstošiem rubļu, savukārt nav garantijas, ka šāds tīkls darbosies stabili 24x7. Bet šeit, kā saka, katrs pats izlemj, kas viņam ir pieņemams.

Kas attiecas uz Power Line izmantošanu pakalpojumu sniedzēja tīklā, tad, visticamāk, PLC laiks jau ir pagājis. Pirmkārt, tāpēc, ka tīklā var ērti strādāt 1-15 lietotāji, tad var sākties problēmas ar savienojuma ātrumu un stabilitāti. Šobrīd situācija NAV pārslogota retums, jo lielākā daļa māju, kas ietilpst tīkla pārklājuma zonā, ir pieslēgtas caur Ethernet tehnoloģijas... PLC ir viena nopietna priekšrocība: pakalpojums ir gatavs sniegt jebkuram potenciālajam klientam. Ko tas nozīmē?

Ja salīdzinām ar to pašu Ethernet, tad klientam vispirms ir jāatstāj pieprasījums, jānoslēdz līgums par pakalpojumu sniegšanu, pēc tam atbrauks uzstādītāji, urbs, izstieps, gofrēs un gatavs - pakalpojumu var izmantot. PLC ir atšķirīgs. Klients iesniedz pieteikumu pa tālruni, vietnē vai caur ICQ, galu galā viņš var vienkārši ierasties tirdzniecības birojā, lai noslēgtu līgumu un saņemtu aprīkojumu. Iekārtas uzstādīšana ir ārkārtīgi vienkārša: jums vienkārši jāpievieno modems strāvas kontaktligzdai. Pēc 10 minūtēm savienojums jau darbosies (ja vien, protams, nav problēmas ar signālu dzīvoklī). Tajā pašā laikā lietotājam pat nav aizdomas, ka modems izveido savienojumu ar NOT, ir autorizēts RADIUS, tiek ievadīts datu bāzē, tam tiek piešķirti konfigurācijas parametri, kas izveidoti atsevišķa konfigurācijas faila veidā, ko modema lejupielāde un lietošana. Un tikai pēc tam klienta iekārta saņem IP adresi, ar kuru tā var strādāt tīklā. No šī brīža iekārta tiek uzskatīta par uzstādītu. Turpmākie savienojumi aiz tā paša HE tiek izveidoti mazāk nekā minūtes laikā.

Ja izmantojat CPE aiz citas HE (cita adrese vai cita ieeja), jums būs atkārtoti jāinstalē aprīkojums. Process norit tik gludi, ka daži lietotāji pat nezina, cik simtiem metru kabeļu un dažādu ierīču, sākot no NOT līdz BGW, atrodas aiz modema.

Kādu dienu klients iegriezās un bija sašutis par to, kā tas ir, viņa interneta pieslēgums nedarbojās viņa mājā. Mājās un ar draugiem viss darbojas ar viņa modemu! Un tas nav atsevišķs gadījums, ir bijuši klienti, kuri pat pārceļas uz citu pilsētu ar viņiem izsniegtu aprīkojumu pagaidu lietošanai. Uz lūgumu nodot tehniku ​​tika atbildēts, saka, nav laika, turklāt klients grasījās turpināt lietot šo tehniku. Operatore mēģināja pārliecināt klientu, lai viņš iekārtu atdod uzņēmumam, argumentējot, ka tā viņam tik un tā neder, un tur, citā pilsētā, nevarēs pieslēgties internetam. Atbilde bija sarkasma pilna: "Tur arī ir rozetes." Nu ko lai saka...

PLC tehnoloģijas priekšrocības ietver to, ka raidītāja jauda ir 75 mW, kas ļauj izvairīties no iekārtu reģistrēšanas kā radiofrekvences. Kāpēc tas ir svarīgi? Mēs, vienkāršie mirstīgie, nedrīkstam aizmirst par radioamatieriem, kuru intereses aizsargā likums, un izvēlētā radiofrekvenču diapazona tiesību pārkāpuma vai trokšņa gadījumā viņus aizstāvēs Rospotrebnadzor. Par esošajām cīņām un inženiertehniskajiem risinājumiem varat uzrakstīt atsevišķu lielu rakstu. Varu tikai teikt, ka kara cirvis ir aprakts, trīcošo mieru atbalsta operatīvā inženieru atbilde uz radioamatieru lūgumiem.

Tagad ir kārta tehnoloģiju trūkumiem. Papildus aprīkojuma izmaksām tā ir arī atkarība no CPE skaita, kas strādā vienā AI. Šo apstākli nosaka tīkla kopnes topoloģija. Neaizmirstiet par augstfrekvences trokšņiem, kas tīklā parādās elektrisko ierīču iekļaušanas dēļ vai izmantojot komutācijas barošanas avotus, enerģijas taupīšanas lampas utt. Dažos gadījumos ir burtiski jāizvēlas: vai nu pieslēgties tīklam tumsā vai bez interneta, bet apgaismotā telpā. Ironiska ironija, bet tas viss šķiet smieklīgi, līdz nākas saskarties ar problēmu aci pret aci. Turklāt sakaru kvalitāti un ātrumu negatīvi ietekmē elektroinstalācijas kvalitāte, pagriezienu klātbūtne (ātruma samazināšana līdz pilnīgai izzušanai), sadzīves elektroierīču un ierīču veids, jauda.

Cerams, ka šajā rakstā sniegtais materiāls atbildēs uz dažiem jautājumiem, iespējams, izraisīs veselīgu interesi par tehnoloģiju.

Informācijas pārraide pa elektroapgādes tīkliem, izmantojot uzņēmuma Semtech IS (2015)

Semtech Corporation produktu līnija ietver dažādus IC fiziskais slānis, ļaujot organizēt informācijas pārraidi gan pa vadiem, gan pa radio (optiskie raiduztvērēji, līniju draiveri, radio raiduztvērēji u.c.). EnVerv, kas ir līderis PLC (Power Line Communications) modemu izstrādē, iegāde 2015. gada sākumā ļāva Semtech paplašināt savu sakaru produktu līniju ar ierīcēm, kas apmainās ar datiem pa standarta elektropārvades līnijām. Šī raksta ietvaros mēs pievērsīsimies tīklu darbības un būvniecības principiem, kuru pamatā ir Semtech vienas mikroshēmas PLC mikroshēmas, apsvērsim atsevišķu jaunās ģimenes pārstāvju iezīmes un sniegsim uz tiem balstītu ierīču praktiskas ieviešanas piemērus. .

IEVADS
Informācijas pārraide un elektroapgādes organizēšana pa tiem pašiem vadiem tiek izmantota diezgan efektīvi dažādās lietojumprogrammās. Piemēram, varat atsaukt standarta tālruņa līnijas vai Ethernet tīklus, kas savieno attālos mezglus, izmantojot tehnoloģiju, kurā strāva tiek piegādāta caur atsevišķiem sakaru kabeļa serdeņiem. Tomēr lielākajai daļai šo risinājumu ir acīmredzams trūkums: tie visi parasti prasa uzstādīšanas darbus, kuru izmaksas bieži vien veido lielu daļu no tīkla izveides izmaksām. Turklāt ir vairākas situācijas, kurās jaunu kabeļu ievilkšana ir ārkārtīgi nevēlama vai pat neiespējama - šādu situāciju piemērs ir nesen pabeigts remonts, pēc kura pēkšņi izrādās, ka ir nepieciešams ievilkt papildu vadus. datortīkli vai īrētu biroju ar neparedzētu interneta pieslēgumu. Šādos gadījumos gandrīz vienmēr ir iespējams aprobežoties ar esošo infrastruktūru, proti, izmantot gandrīz katrā telpā jau pieejamo elektroinstalāciju, lai organizētu salīdzinoši ātru un uzticamu visā ēkā sazarotu sakaru kanālu.

PLC telekomunikāciju tehnoloģija, kuras pamatā ir elektrotīklu izmantošana datu apmaiņai, uzliekot noderīgu signālu virs standarta maiņstrāvas ar frekvenci 50 vai 60 Hz, izceļas ar vienkāršu ieviešanu un uz tās balstītu ierīču ātru uzstādīšanu. Pirmās datu pārraides sistēmas pa elektrotīkliem parādījās 20. gadsimta 30. gados, tās galvenokārt izmantoja signalizācijai energosistēmās un dzelzceļi, ko raksturo ļoti zems caurlaidspēja... 90. gadu beigās vairāki uzņēmumi realizēja pirmos lielos projektus šajā jomā, tomēr darbības laikā tika konstatētas nopietnas problēmas, no kurām galvenā bija sliktā trokšņu noturība. Enerģijas taupīšanas spuldžu, komutācijas barošanas bloku, lādētāju, tiristoru dimmeru un sadzīves elektroierīču, kā arī elektromotoru un metināšanas iekārtu darbība, īpaši tiešā PLC modema tuvumā ieslēgto, radīja impulsu troksni vados neaizsargāti. no augstfrekvences starojuma, kas izraisīja strauju datu pārraides uzticamības samazināšanos. Tāpat signāla pārraides stabilitāti un ātrumu negatīvi ietekmēja sakaru līniju neviendabīgums, jo īpaši elektrisko tīklu kvalitāte un pasliktināšanās, savienojumu klātbūtne no materiāliem ar dažādu elektrovadītspēju (piemēram, varš un alumīnijs), pagriezienu klātbūtne utt. Rezultātā kopējais nominālā datu pārraides ātruma samazinājums svārstījās no 5% līdz 50%. Turklāt telpās, kur darbojās PLC ierīces, atsevišķos gadījumos tika konstatēti radio uztveršanas pārkāpumi aptuveni 3-5 metru attālumā no modema, īpaši pie vidējiem un īsiem viļņiem. Tas bija saistīts ar faktu, ka elektrotīkla vadi sāka darboties kā radio retranslatoru antenas, faktiski izstarojot visu ētera satiksmi.
Datu pārraides tehnoloģija pa elektrotīkliem pienācīgu komerciālu pielietojumu ieguva tikai šī gadsimta sākumā, un tās ieviešana un plaša pielietošana ir saistīta ar atbilstošas ​​elementu bāzes parādīšanos, t.sk. augstas veiktspējas mikrokontrolleri un ātrie DSP procesori (digitālie signālu procesori), ļaujot realizēt sarežģītas signālu modulācijas metodes un mūsdienīgus datu šifrēšanas algoritmus. Tas nodrošināja ne tikai augstu informācijas pārsūtīšanas uzticamības līmeni, bet arī tās aizsardzību pret nesankcionētu piekļuvi. Liela nozīme bija arī dažādu tehnoloģiju aspektu standartizācijas problēmas risināšanai. Pašlaik IEEE, ETSI, CENELEC, OPERA, UPA un HomePlug Powerline Alliance ir galvenās organizācijas un kopienas, kas regulē prasības PLC ierīcēm. Pēdējā ir starptautiska alianse, kas apvieno aptuveni 80 telekomunikāciju tirgū pazīstamas kompānijas, tostarp Siemens, Motorola, Samsung un Philips. 2000. gadā dibinātās alianses mērķis ir veikt dažādu ražotāju ierīču saderības izpēti un praktiskas pārbaudes, izmantojot šo tehnoloģiju, kā arī atbalstīt un popularizēt vienotu standartu ar nosaukumu HomePlug.
Visas esošās PLC sistēmas parasti tiek iedalītas platjoslas (BPL — platjoslas pa elektrolīnijām) un šaurjoslas (NPL — šaurjoslas pār elektrolīnijām) sistēmās. Ar viņu palīdzību atrisināto uzdevumu klāsts ir ļoti plašs, un vajadzīgās metodes izvēle balstās uz pārraidītās informācijas īpašībām un apjomu. Platjoslas ierīces (ar ātrumu no 1 līdz 200 Mbit/s) ir orientētas uz interneta piekļuves sistēmām, mājas datortīklu izveidi, kā arī lietojumprogrammām, kurām nepieciešama ātrgaitas datu apmaiņa: video straumēšana, videokonferenču sistēmas, digitālā telefonija, utt. Vislielāko aparatūras izstrādātāju interesi rada šaurjoslas PLC modemi to relatīvā lētuma un uzlaboto īpašību dēļ, kas ļauj darboties ne tikai parastajos tīklos, bet arī tīklos ar paaugstinātu traucējumu līmeni. Mikroshēmas un moduļi šaurjoslas modemiem (ar kanāla joslas platumu no 0,1 līdz 100 Kbps) tiek plaši izmantoti kā daļa no dažādiem mājsaimniecības un rūpniecības produktiem, veidojot sadalītas automatizētas vadības un vadības sistēmas darbnīcās un ēkās dzīvības uzturēšanas sistēmām (lifti, gaisa kondicionēšanas ierīces un ierīces). ventilācija), elektroenerģijas, ūdens, gāzes, siltuma, apsardzes un ugunsdrošības signalizācijas ierīču patēriņa mērīšanas ierīces.

PLC TEHNOLOĢIJAS ĪPAŠĪBAS
PLC tehnoloģijas pamatā ir signāla frekvenču dalīšanas izmantošana, kurā ātrgaitas datu straume tiek sadalīta vairākās relatīvi mazā ātrumā, no kurām katra tiek pārraidīta ar atsevišķu apakšnesēja frekvenci un pēc tam apvienota iegūtajā signālā. (1. att.).

Izmantojot parasto frekvenču dalīšanas modulāciju (FDM), pieejamais spektrs tiek iztērēts neefektīvi. Tas ir saistīts ar aizsargintervālu esamību starp atsevišķiem apakšnesējiem, kas nepieciešami, lai novērstu signālu savstarpējo ietekmi (2.a att.). Tāpēc PLC ierīcēs tiek izmantota ortogonālā frekvenču dalīšanas multipleksēšana (OFDM), kurā apakšnesēju centri atrodas tā, lai katra nākamā signāla maksimums sakristu ar iepriekšējā signāla nulles vērtību. Kā redzams attēlā. 2b, pieejamā frekvenču josla šajā gadījumā tiek iztērēta racionālāk.

Pirms apvienošanas vienā signālā visi apakšnesēji tiek pakļauti fāzes modulācijai, katrs ar savu bitu secību. Pēc tam tie iziet cauri formēšanas vienībai, kur tiek apkopoti vienā informācijas paketē, ko sauc arī par OFDM simbolu. 3. attēlā parādīts diferenciālās kvadratūras fāzes nobīdes atslēgas (DQPSK) piemērs katram no četriem apakšnesējiem 4,5–5,1 MHz diapazonā. Patiesībā PLC tehnoloģijā pārraide tiek veikta, izmantojot 1536 apakšnesējus, izvēloties 84 labākos diapazonā no 2 līdz 32 MHz atkarībā no līnijas pašreizējā stāvokļa un traucējumu klātbūtnes. Šī metode nodrošina PLC tehnoloģiju elastību izmantošanai dažādos apstākļos. Piemēram, kā minēts iepriekš, strādājoša PLC ierīce spēj traucēt radio uztveršanu noteiktās frekvencēs, šī problēma ir labi zināma radioamatieriem. Vēl viens piemērs ir, ja lietojumprogramma jau izmanto daļu no diapazona. Tehniski nevēlamas savstarpējās ietekmes novēršana tiek īstenota, izmantojot iestatījumus, tā sauktos Signal Mode un Power Mask, ierīcēs, kas nodrošina attiecīgo iespēju. Signāla režīms ir programmatūras metode darbības frekvenču diapazona noteikšanai, un Power Mask ir programmatūras metode izmantoto frekvenču spektra ierobežošanai. Pateicoties tam, PLC ierīces var viegli līdzāspastāvēt vienā fiziskajā vidē un neradīt radiosakariem izmantotos frekvenču diapazonus.

Pārraidot signālus, izmantojot mājsaimniecības barošanas avotu, noteiktās frekvencēs var rasties ievērojams pārraidītā signāla vājināšanās, kas var izraisīt datu zudumus un izkropļojumus. Pielāgošanās fiziskajai pārraides videi problēmas risināšanai ir paredzēta metode signāla pārraides dinamiskai ieslēgšanai un izslēgšanai, kas ļauj atklāt un novērst kļūdas un konfliktus. Šīs metodes būtība ir pastāvīga pārraides kanāla uzraudzība, lai identificētu spektra daļu, kas pārsniedz noteiktu vājinājuma sliekšņa vērtību. Ja šis fakts tiek atklāts, problēmu joslas lietošana tiek uz laiku pārtraukta, līdz tiek atjaunota pieņemama vājinājuma vērtība, un dati tiek pārraidīti citās frekvencēs (4. att.).

Vēl viena būtiska datu pārraides grūtība pa sadzīves elektrotīklu, nu jau pašām PLC ierīcēm, ir impulsu troksnis, kura avoti var būt dažādi lādētāji, halogēna lampas, dažādu elektroierīču ieslēgšana vai izslēgšana (5. att.). Situācijas sarežģītība slēpjas apstāklī, ka, izmantojot augstākminēto metodi, PLC-modemam nav laika pielāgoties strauji mainīgajiem apstākļiem, jo ​​to ilgums nedrīkst pārsniegt vienu mikrosekundi, kā rezultātā daži biti var tikt bojāti. zaudēja. Lai atrisinātu šo problēmu, tiek izmantota divpakāpju (kaskādes) kļūdu labošanas kodēšana bitu straumēm pirms to modulēšanas un ievadīšanas datu pārraides kanālā. Tās būtība sastāv no liekas ("aizsarga") bitu pievienošanas oriģinālajai informācijas straumei saskaņā ar noteiktiem algoritmiem, kurus izmanto uztverošās puses dekodētājs, lai atklātu un labotu kļūdas. Kaskādes bloka Rīda-Zālamana kods un vienkāršs konvolucionālais kods, ko atšifrē Viterbi algoritms, ļauj labot ne tikai atsevišķas kļūdas, bet arī kļūdu uzliesmojumus, kas ievērojami palielina pārsūtīto datu integritāti. Turklāt prettraucēšanas kodēšana paaugstina pārsūtītās informācijas drošību no aizsardzības pret nesankcionētu piekļuvi viedokļa.

Tā kā par datu pārraides līdzekli ir izvēlēts plašs mājsaimniecības elektroapgādes tīkls, pārraidi var uzsākt vairākas savienotas ierīces vienlaikus. Šādā situācijā satiksmes sadursmju konfliktu risināšanai tiek izmantots regulējošs mehānisms - CSMA / CA Media Access Protocol. Sadursmes izšķirtspēja balstās uz vienu vai otru prioritāti, kas tiek iestatīta speciālos datu pakešu prioritāšu noteikšanas laukos.

SEMTECH IC PLC TEHNOLOĢIJAS IEVIEŠANAI
Semtech PLC produkti ir paredzēti lietošanai tipiskās zema vai vidēja sprieguma elektropārvades līnijās. Jebkuram modemam, kas darbojas ar analogo fizisko līniju, ir jābūt funkcionālajām vienībām, kas nepieciešamas analogo datu apstrādei, konvertēšanai digitālā formā un, protams, digitālo datu apstrādei. Pārraides pusē modemam ir arī jākodē digitālie dati saskaņā ar norādīto algoritmu, jāpārvērš tie par analogo un jānosūta uz līniju.
Visas šīs darbības veic EV8xxx sērijas mikroshēmas. Sistēmas mikroshēmā šaurjoslas IC ir ļoti integrēti un satur visus nepieciešamos veidojošos blokus, lai ieviestu fiziskos, MAC un citus protokola slāņus (6LoWPAN un IEC). Tie atbalsta vairākus modulācijas veidus, praksē OFDM visbiežāk izmanto, lai organizētu stabilu un beztrokšņu sakaru kanālu. SIC, kas ir izturējuši sadarbspējas pārbaudi HomePlug Alliance Netricity, ir daudzpusīgi, un tos var izmantot gan kā galapunkta, gan tīkla koordinatora projektēšanas pamatu. Netricity specifikācija ir paredzēta tīkla sakariem pa tālsatiksmes elektropārvades līnijām un ir paredzēta infrastruktūrai ārpus ēkas, viedai elektroenerģijas sadalei un rūpniecisko procesu vadībai. Tehnoloģiju var izmantot gan blīvos pilsētas, gan lauku elektrotīklos, kuru frekvences ir zem 500 kHz. Tas ietver arī uz IEEE 802.15.4 (MAC) balstītu piekļuves slāni, kas ir galvenais vadu/bezvadu hibrīda tīklu attīstībā. Semtech PLC mikroshēmu galvenie tehniskie parametri ir parādīti 1. tabulā.

EV8xxx sērijas IC ir programmējami frekvenču diapazoni no 10 līdz 490 kHz, kas aptver CENELEC A (10 - 95 kHz), CENELEC B (95 - 120 kHz), CENELEC C (120 - 140 kHz), FCC (10 - 490 kHz) ARIB (10 - 490 kHz) joslas bez izmaiņām ierīces dizainā. Tos var konfigurēt darbam ITU-T G.9903 (G3-PLC), ITU G.9902, ITU-T G.9904 (PRIME), IEEE P1901.2 un IEC-61334 (S-FSK). Turklāt tie atbalsta patentēto augstas veiktspējas 4GPLC režīmu. Strukturāli saimes mikroshēmas tiek ražotas zema profila korpusos montāžai uz virsmas, kas paredzētas darbam darba temperatūru diapazonā no -40 līdz + 85 ° C. Vienkāršota struktūra, kas attēlo galveno funkcionālās vienības ir parādīts 6. attēlā, šeit var izdalīt šādus blokus:
AFE (Analog Front-End) bloks ir analogo komponentu komplekts, kas nodrošina izolāciju, izmantojot transformatoru ar atsaistes kondensatoru, filtrējot un pastiprinot ievades signālu un veidojot noteiktos izejas pārraidītā signāla līmeņus, izmantojot operētājsistēmas līnijas draiveri. - pastiprinātājs;
PHY ir bloks, kas paredzēts mikroshēmas digitālās daļas saskarnei ar analogo līniju;
32 bitu RISC mikrokontrolleris nodrošina MAC līmeņa ieviešanu ķēdē, veic datu apstrādi, pakešu formēšanu, datu kodēšanu pēc simetriskā AES bloka šifra algoritma utt., kā arī risina pielietotās problēmas;
Perifērijas bloki, kas saskaras ar iebūvēto mikroprocesoru ar ārējām mikroshēmām - EEPROM atmiņa, ADC ar augstas izšķirtspējas un resursdatora kontrolieris. Komunikācijai tiek izmantota plaši izplatīto SPI, I2C un UART saskarņu aparatūras ieviešana;
Integrēta RAM un zibatmiņa. Iebūvētās programmu atmiņas izmērs svārstās no 1 līdz 2 MB, operatīvā atmiņa - no 256 KB EV8100 līdz 384 KB pārējam, pēc pieprasījuma ražotājam iespējamas arī citas iespējas;
Pulksteņa vadības bloks;
Enerģijas apakšsistēma, kas nodrošina visus spriegumus, kas nepieciešami atsevišķiem mezgliem. Parasti tiek izmantots avots, kas darbojas ar to pašu maiņstrāvas tīklu, ko izmanto datu pārraidei.
Atsevišķi ir vērts atzīmēt EV8100 IC, kurā papildus tipiskām vienībām ir integrēts kontrolieris 6x33 segmenta LCD displejam un skārienjutīgās tastatūras draiveris.

PIETEIKUMI EV8XXX ĢIMENES IC
Semtech PLC mikroshēmas galvenokārt ir vērstas uz izmantošanu automatizācijas sistēmās, tālvadība un attālo objektu vadība, populārākās to pielietošanas jomas:
Ēku automatizācijas tīkli (AMI);
Nosēšanās gaismas kontroles sistēmas lidostās;
;
Mājas lokālie tīkli;
Viedās iekārtas (“gudrās lietas”), t.sk. Elektronika;
Saules elektrostaciju kontroles un vadības sistēmas;
Ielu apgaismojuma tīkli;
Sakaru iekārtas ar apakšstacijām;
Satiksmes vadības sistēmas.
No iepriekšminētā galvenā uzmanība tiek pievērsta AMI (Smart Metering Infrastructure) tīkliem, kas integrē viedos skaitītājus, datu koncentratorus, enerģijas pārvaldības rīkus, displejus un citas ēku automatizācijas sistēmu sastāvdaļas (7. attēls).

Elektrolīnijas komunikācija ir galvenais elements automatizētas sistēmas komunālo pakalpojumu izmantoto enerģijas nesēju kontrole un uzskaite. Šīs tehnoloģijas galvenās priekšrocības: iespēja automātiski saņemt informāciju no dzīvojamām un ražošanas telpām, kas atrodas attālos rajonos ar zemu iedzīvotāju blīvumu un zemas kvalitātes infrastruktūru, ilgu kalpošanas laiku, mērogojamību un zemām izmaksām. Sistēmas darbības princips ir diezgan vienkāršs. Elektroenerģija no elektrostacijas pa augstsprieguma kabeli tiek pārvadīta uz apakšstaciju. Šeit spriegums tiek samazināts un sadalīts lielam skaitam zemsprieguma transformatoru apakšstaciju, kas samazina spriegumu mājsaimniecības apakšstacijām. Parasti vienam transformatoram ir pieslēgti 500 līdz 1000 galalietotāji. Līdz ar to PLC sistēmu konstruēšanai šiem mērķiem var piedāvāt šādu iespēju: koncentrators, kas darbojas kā centrālais bloks, balstās uz zemsprieguma apakšstacijām un regulāri (piemēram, reizi stundā) apkopo mērījumu rezultātus no skaitītājiem (tos nevar tikai elektrības skaitītāji, bet arī ūdens, siltums, gāze). Pēc tam informācija tiek nosūtīta uz serveri tālākai apstrādei, piemēram, pa GSM kanālu. Šāda veida sistēma neaprobežojas tikai ar informācijas saņemšanu no skaitītājiem un var veikt citas funkcijas.
Šīs sistēmas praktiskai ieviešanai Semtech piedāvā izstrādātāju starta komplektu, kas ietver gan gatavus risinājumus uz EV8000, EV8100 un EV8200 mikroshēmām ātrākai datu pārraides organizēšanai pa PLC tīklu, gan atkļūdošanas rīkus sistēmas spēju novērtēšanai. (2. tabula).

Pēdējie ir moduļi gala mezgliem (skaitītājiem) un centrmezgliem, kuru piegādes komplektā ietilpst viss nepieciešamais, ieskaitot lietošanas ieteikumus, kā arī programmatūra atsevišķu mezglu parametru konfigurēšanai un komunikācijas kvalitātes uzraudzībai projektētajā tīklā. Papildinātais grafiskais lietotāja interfeiss ļauj programmēt darbības frekvenču diapazonu, modulācijas veidu, pārraides ātrumu, izejas jaudas līmeni u.c., kā arī vizuāli izsekot PER un BER kļūdu biežumam saņemtajās datu paketēs.
Atkļūdošanas komplekti EVM8K-01, EVM8K-02 un EVM8K-03 var darboties gan kā attālināti mērījumu mezgli, gan kā datu vākšanas centri. Moduļi ir paredzēti darbībai vienfāzes un trīsfāžu tīklos, tos darbina no iebūvēta 80-280 V maiņstrāvas avota (EVM8K-01 un EVM8K-02) vai no 12 V līdzstrāvas avota (EVM8K-01 un EVM8K-03). Saziņa ar resursdatora kontrolieri tiek veikta, izmantojot RS-232 vai USB saskarnes. EVM8K-13 komplekts ir tīkla centrmezgls, kas apvieno uz EV8000 balstītu PLC modemu ar 32 bitu RISC mikrokontrolleri vienā PLC kartē, lai palaistu pielāgotu lietojumprogrammu. Komplekts spēj apkalpot līdz 500 gala mezgliem (līdz 2000 pēc izvēles), starp īpašajām iezīmēm var atzīmēt "iebūvēta" 3G / EDGE / GPRS modema, GPS moduļa un 8 GB SD kartes klātbūtni. Papildus bezvadu datu pārraidei uz serveri varat izmantot arī RS-232, USB vai Ethernet saskarnes. Izskats izstrādes komplekti ir parādīti attēlā. astoņi.

SECINĀJUMS
Plašā zemsprieguma elektrotīklu 0,22-0,38 kV izmantošana un dārgu instalācijas darbu neesamība kabeļu ieguldīšanai veicina pastiprinātu interesi par elektrotīkliem kā datu pārraides līdzekli. Pašreizējā PLC tehnoloģijas attīstība lielā mērā ir saistīta ar vispārpieņemtu normatīvo standartu rašanos un atbilstošo elementu bāzes uzlabošanu. Semtech PLC modemi, kas aprīkoti ar augstu integrācijas pakāpi, nodrošina stabilu un bez traucējumiem sakaru kanālu ar pietiekami lielu joslas platumu.

BIBLIOGRĀFIJA
1. Okhrimenko V. PLC-tehnoloģija. // Elektroniskās sastāvdaļas. 2009. Nr.10. ar. 58-62.
2. Uzņēmuma Semtech oficiālā vietne. www.semtech.com
3. Produkta brošūra. EV8000: vienas mikroshēmas daudzmodu PLC modems.
4. Produkta brošūra. EV8010: uz vienas mikroshēmas standartiem balstīts PLC modems.
5. Produkta brošūra. EV8020: uz vienas mikroshēmas standartiem balstīts PLC modems.
6. Produkta brošūra. EV8100: dalīta skaitītāja displeja SoC ar integrētu PLC.
7. Produkta īss apraksts. Elektrības līniju sakaru produkti.