Ideea de a transfera date printr-o rețea electrică a apărut cu câteva decenii în urmă. În anii 30 ai secolului trecut, în Rusia și Germania au fost efectuate experimente privind utilizarea liniilor electrice pentru transmiterea informațiilor. Cu toate acestea, până la sfârșitul anilor 90, tehnologia a găsit aplicații foarte limitate. A fost folosit în principal pentru echiparea liniilor de transmisie a energiei de înaltă tensiune cu canale de comunicație HF pentru transmiterea informațiilor de control pentru serviciile tehnice la o viteză mică (2,4 Kbit / s).

Un interes deosebit pentru posibilitatea de a transmite informații printr-o rețea de energie a apărut odată cu dezvoltarea Internetului. Pentru a oferi acces la Internet populației generale a fost necesară conectarea punctelor de prezență ale furnizorului la locuințele sau birourile clienților, dintre care majoritatea nu dispun de un canal de acces de mare viteză similar cu cel al furnizorului. Mai mult, pentru a pune un astfel de cablu, fiecare client va trebui să plătească o sumă considerabilă. Și dacă utilizatorii corporativi își permit adesea să se conecteze folosind tehnologie scumpă, atunci pentru utilizatorii casnici, dintre care există mult mai mulți, acest lucru este absolut inacceptabil. Prin urmare, provocarea a fost de a dezvolta o tehnologie de ultimă milă accesibilă, care să conecteze în mod fiabil furnizorul și clienții săi.

Zeci de companii au lucrat în această direcție, investind sute de milioane de dolari în tehnologii de la xDSL, cabluri coaxiale de televiziune, acces radio wireless până la transmisia de date prin satelit.

Multe tehnologii s-au bazat pe utilizarea infrastructurii existente - linii telefonice, rețele de cablu TV etc. - pentru a accesa internetul. Cu toate acestea, este evident că în ceea ce privește prevalența și disponibilitatea infrastructurii gata făcute, nimeni altul nu se poate compara cu rețeaua electrică. Există prize de curent în fiecare casă, chiar și în cele mai îndepărtate colțuri ale lumii.

În anii 90, un număr de lucrări de cercetare privind transmisia de date de mare viteză prin rețeaua de alimentare, în timpul căreia au fost identificate unele probleme: cablarea se caracterizează printr-un nivel ridicat de zgomot, atenuarea rapidă a semnalului de înaltă frecvență, o modificare a parametrilor de comunicare ai liniei în funcție de sarcina curenta. În timp, aceste dificultăți au fost depășite. În procesul de dezvoltare a unor metode mai avansate de modulare a semnalelor, au fost create tehnologii de acces la Internet de mare viteză folosind rețeaua electrică.

Pionierul în acest domeniu a fost compania britanică Nor.Web, care împreună cu de către United Utilities a dezvoltat tehnologia Digital Power Line (DPL) care permite ca pachetele de voce și date să fie transmise prin rețele electrice simple de 120/220 V.

În 1997, a fost efectuat primul experiment, iar doi ani mai târziu tehnologia a fost testată la Manchester și Milano. Cu toate acestea, rezultatele nu au avut succes și Nor.Web a încetat să mai cerceteze. Neomogenitatea mediului de transmisie și lipsa unui element de bază și standard uniform a dus la faptul că tehnologia Digital Powerline nu a găsit utilizare comercială.

În urma DPL au apărut soluții de la companiile germane: Bewag a brevetat o dezvoltare de telecomunicații care permite transmiterea datelor prin fire electrice, Veba a realizat o creștere a vitezei de transmitere a datelor prin rețelele de energie, dar compania israeliană Main.net (www.mainnet-plc . com). Tehnologia sa PLC (Powerline Communications) a devenit larg răspândită.

Echipamentul PLC oferă atât transmisie de date, cât și de voce (VoIP). Rata de transfer de date poate varia de la 2 la 10 Mbps.

Tehnologia PLC se bazează pe diviziunea în frecvență a semnalului, în care un flux de date de mare viteză este împărțit în mai multe fluxuri de viteză redusă, transmis la subpurtători separati și apoi combinat într-un singur semnal.

Principalul competitor de preț pentru accesul electric este Asymmetrical Digital Subscriber Lines (ADSL). Cu toate acestea, trebuie menționat că canalele asimetrice nu sunt potrivite pentru rezolvarea tuturor problemelor, de exemplu, nu sunt potrivite pentru jocurile online dinamice, unde traficul de retur este suficient de mare.

Serviciile PLC, cum ar fi Internetul de mare viteză, sunt acum disponibile într-un număr de țări europene. De exemplu, în Germania serviciul este oferit în mai multe orașe sub diferite mărci comerciale: Vype (www.vype.de); Piper-Net (www.piper-net.de) și PowerKom (www.drewag.de); în Austria sub marca Speed-Web (www.linzag.net); în Suedia serviciul este furnizat sub marca ENkom (www.enkom.nu); în Olanda sub numele Digistroom (www.digistroom.nl); în Scoția - Broadband (www.hydro.co.uk/broadband).

Această tehnologie promițătoare a atras interesul unor jucători atât de puternici pe piața de telecomunicații precum Motorola, Cisco Systems, Intel, Hewlett-Packard, Panasonic, Sharp și alții.De exemplu, Motorola, împreună cu Phonex Broadband și Sonicblue, au testat cu succes metoda de transmitere a fișierelor muzicale prin rețeaua electrică. Pentru a evita factorii negativi ai concurenței, mai multe companii mari de telecomunicații s-au unit într-o alianță (se numește HomePlug Alliance) în scopul cercetării comune și al testării practice, precum și adoptarea unui standard unic pentru transmiterea datelor prin putere. sisteme de alimentare.

Atractivitatea tehnologiei PLC pentru companiile energetice

Pentru companiile energetice, tehnologia PLC este benefică din următoarele motive:

Deschide calea către noi piețe, transformând liniile electrice într-o rețea de date;

Vă permite să oferiți clienților servicii atât de populare precum acces la Internet de mare viteză, telefonie etc.;

Nu necesită o resursă de frecvență și licențe adecvate;

Echipamentele ieftine asigură investiții inițiale reduse și posibilitatea unei creșteri treptate a capacității;

Ne permite să oferim noi tipuri de servicii fără investiții de capital semnificative, întrucât echipamentul rețelei electrice are deja un număr mare de utilizatori, o infrastructură dezvoltată pentru construirea unui sistem de suport clienți, servicii de reparații etc.;

Oferă companiilor energetice și municipale posibilitatea de a monitoriza permanent de la distanță toți parametrii de consum de energie electrică, apă, gaze, căldură și tranzacții pentru plata pentru orice tip de serviciu.

Acces la internet de mare viteză

Costul implementării tehnologiei de ultimul kilometru constă în costul infrastructurii liniare (aproximativ 60-80% din costul total), costul echipamentelor (20-30%) și costul proiectării, lucrărilor de inginerie pregătitoare etc. (10-20%). Prevalența pe scară largă a rețelelor electrice de 0,2-0,4 kV, absența necesității unor lucrări costisitoare la pozarea de șanțuri și perforarea pereților pentru pozarea cablurilor stimulează un interes sporit pentru acestea ca mediu de transmisie a datelor. Un exemplu de conexiune la Internet de mare viteză este tehnologia companiei elvețiene Ascom, care este lider în producția de sisteme și rețele de comunicații bazate pe tehnologia PLC. Compania oferă o soluție end-to-end în care cablurile de alimentare care alimentează clădirea servesc drept „ultimul mile” de transmisie a datelor, iar cablajul electric din interiorul clădirii acționează ca „ultimul centimetru”. Sistemele de exterior (Outdoor; Fig. 2) și interior (Indoor; Fig. 3) permit utilizarea aceluiași mediu de transmisie și frecvențe purtătoare diferite. Pentru a transmite date prin alimentatoarele care alimentează clădirea, ei folosesc frecvențe joase, iar în interiorul clădirilor - înalte.

Pentru aplicații în aer liber, Ascom oferă trei purtători cu o gamă medie de 2,4; 4,8 și 8,4 MHz. În funcție de distanța de transmisie, fiecare operator transmite date la o rată de 0,75 până la 1,5 Mbps. Cu o distanță mică între un punct intermediar transceiver (de exemplu, o substație de transformare) și clădire, se folosesc toate cele trei purtători. Aceasta atinge o viteză de transmisie de până la 4,5 Mbit/s. La viteza minimă de transmisie fără repetitoare se poate parcurge o distanță de 200-300 m. Pentru cele mai mari viteze de transmisie, distanța este aproximativ la jumătate.

Conceptul de repetor permite PLC-ului să dubleze acoperirea în aer liber și aplicatii interne... Repeatorul primește trafic de date de la master și îl transmite către punctele finale pe care nu le poate ajunge direct.

În fiecare săptămână, Ascom produce aproximativ 6 mii de adaptoare PLC și 2 mii de dispozitive de rețea.

Ca exemplu de implementare a proiectelor Ascom Powerline, se poate cita proiectul unuia dintre cei mai importanți furnizori de energie electrică din Germania - RWE, care oferă acces prin intermediul rețelei RWE PowerNet la un cost mai mic decât companiile de televiziune și cablu. În prezent, pe baza echipamentelor Ascom Powerline Communications AG, o serie de proiecte au fost deja implementate în Europa de Est, iar proiecte-pilot pentru introducerea PLC-urilor în Ucraina și Rusia sunt în curs de pregătire.

Tehnologii PLC pentru rețelele de acasă

Capacitatea de a transmite informații prin rețeaua electrică rezolvă problema nu numai a ultimului kilometru, ci și a „ultimului centimetru”. Faptul este că numărul de fire care sunt folosite pentru conectarea PC-urilor de acasă și a altor articole electronice de acasă a crescut deja exorbitant: într-un apartament de 150 de metri sunt așezați până la 3 km de diverse cabluri. Iar rețeaua electrică este doar mediul ideal pentru transmiterea semnalelor de control între aparatele de uz casnic care funcționează în rețeaua de 110/220 V. Tehnologiile PLC pentru rețelele de acasă fac posibilă implementarea eficientă a conceptului de locuință inteligentă prin furnizarea unei game de servicii. pentru monitorizare de la distanță, protecția casei și control, moduri, resurse etc.

În special, cunoscuta companie LG oferă conectarea electronicelor sale de consum prin intermediul rețelei de alimentare (Fig. 5):

Frigiderul Internet îndeplinește funcțiile de control și monitorizare a electronicii digitale conectate la rețea și oferă acces la Internet;

Mașina de spălat pe internet este controlată de rețea, vă permite să descărcați programe de spălat de pe Internet;

Un cuptor cu microunde pe internet vă permite să descărcați o rețetă de pe Internet, să efectuați monitorizarea de la distanță a internetului;

Aerul condiționat prin internet este controlat prin internet.

Este de așteptat ca tehnologia PLC să poată da un nou impuls dezvoltării transmisiei de date prin liniile electrice și să facă posibilă accesarea directă a rețelei globale de aproape oriunde în lume la un cost minim. Tehnologia nu s-a răspândit încă, dar în viitorul apropiat se poate aștepta că va respinge serios tehnologiile alternative și va duce la schimbări semnificative pe piața serviciilor furnizorilor: scăderea prețurilor pentru accesul la rețea, inclusiv prețurile pentru apelare. conexiuni de linie sus și închiriate....

Dacă PLC devine larg răspândit, acesta poate schimba semnificativ echilibrul puterii pe piața serviciilor de acces la Internet și va ajuta la dezvoltarea de noi principii de proiectare pentru rețeaua electrică - luând în considerare atât cerințele energetice, cât și de comunicații.

Rețelele de energie inteligente sunt rețelele inteligente de mâine care au devenit coloana vertebrală a tehnologiei Smart Grid în industrie. Conceptul se bazează pe controlul inteligent al sistemelor de alimentare cu energie și schimbul de date între echipamentele întreprinderii, ceea ce necesită dezvoltarea de noi principii pentru administrarea rețelelor energetice. Ideea companiei HARTING: fiecare dispozitiv devine abonat al rețelei, indiferent dacă este conectat la un cablu de date sau doar la un cablu de alimentare.

CJSC „HARTING”, Moscova

Ca parte a managementului întreprinderii, se dezvoltă un concept general de dezvoltare a clădirilor comerciale și industriale, care permite realizarea unei reduceri constante a costurilor de producție și operare și asigurarea disponibilității echipamentelor pentru întreținere. Scopul principal este de a realiza o producție „verde”, precum și de a crește productivitatea și astfel rentabilitatea întregii fabrici prin reducerea costurilor cu energie, creșterea eficienței distribuției energiei, optimizarea sarcinilor de vârf sau optimizarea consumului de energie folosind instrumente software, precum și prin utilizarea unui conceptul modern de distribuție a energiei, ca parte a sistemului de management al energiei al întreprinderii, în conformitate cu DIN EN 16001. Pentru a atinge acest obiectiv, este necesar un sistem de comunicații unic și universal, care să combine rețelele de energie și de date. Pentru marii consumatori de energie electrică va fi creat un sistem de monitorizare a energiei, care va combina funcțiile de gestionare a proceselor de furnizare a energiei electrice, de gestionare a consumului de energie și de a furniza utilizatorilor informații complete. Comunicarea de calitate este baza eficienței. Schimbul de date între dispozitive industriale este încă considerat doar o funcție auxiliară. Cu toate acestea, dacă dispozitivele industriale funcționează izolat, în afara sistemului de schimb de date, dezvoltarea și îmbunătățirea ulterioară a eficienței proceselor industriale este imposibilă. Lipsa diagnosticelor afectează negativ pregătirea echipamentului pentru întreținere, iar îmbunătățirea eficienței energetice în timpul funcționării echipamentului este imposibilă fără un sistem eficient de identificare a consumatorilor de energie electrică. Ambele sarcini pot fi rezolvate numai atunci când utilizați o rețea de transmisie a datelor, care vă permite să „vedeți” fiecare dispozitiv de lucru și să îl controlați.

Alimentare industrială și tipuri de semnale de comunicație

Funcționarea dispozitivelor industriale este conectată cu trei „artere” vitale - acestea sunt liniile electrice, liniile de date și liniile de control. Dispozitivele care consumă mai multă energie sunt conectate permanent la linia de alimentare de 400 V, dar mai puțin de 50% dintre ele sunt capabile să transmită și să primească informații. Pentru administrarea eficientă a unor astfel de dispozitive, fiecare dintre ele trebuie să fie integrat în rețeaua de alimentare ca dispozitiv terminal.

De aici și cerințele pentru rețelele de alimentare cu energie. Când dispozitivul este conectat la rețeaua de alimentare, dispozitivul în sine și valoarea puterii consumate de acesta trebuie recunoscute imediat și trebuie să fie posibilă deconectarea sarcinii în conformitate cu algoritmul selectat. Pentru a implementa funcțiile enumerate, este necesar un canal cu o lățime de bandă suficient de îngustă.

Automatizarea, dimpotrivă, necesită linii de comunicație capabile să transmită date la viteză mare în timp real. De exemplu, liniile optice de diagnosticare automată funcționează într-un interval de frecvență destul de larg.

Organizarea liniilor de transmisie a datelor in reteaua de alimentare cu energie electrica

Pentru a reduce costurile de instalare, precum și pentru a oferi funcții de bază de gestionare a energiei, HARTING a ales tehnologia de date a cablurilor de alimentare. Cu toate acestea, chiar dacă rețelele sunt interconectate, ele trebuie să funcționeze așa cum ar funcționa rețelele organizate cu cabluri separate. Prin urmare, standardul Ethernet a fost ales ca bază pentru rețeaua de alimentare, permițând adăugarea de noi funcții în rețea în funcție de cerințele utilizatorului. Când controlul inteligent este integrat în rețeaua tradițională de alimentare cu energie, acesta devine smartPowerNet. În acest caz, dispozitivele conectate în rețea încep să joace un rol cheie, deoarece determină topologia rețelei cerută de industrie. În consecință, elementele rețelei smartPowerNet formează baza structurii rețelei: HARTING a tras aceleași concluzii și a fost prima companie care a dezvoltat dispozitive pentru rețelele de energie cu funcție de transfer de date.

Utilizarea unei rețele Ethernet standard

Rețeaua Ethernet este gestionată prin componentele rețelei gestionate.

Este destul de logic ca funcțiile switch-urilor gestionate să poată fi preluate de dispozitivele rețelei smartPowerNet. Una dintre funcțiile principale ale managementului rețelei este vizualizarea topologiei și a punctelor terminale conectate la rețea. Dacă standardul Ethernet este selectat pentru o sursă de alimentare cu transmisie de date, topologia rețelei de date urmează topologia sursei de alimentare, deoarece același cablu este utilizat pentru transmisia de date și alimentarea cu energie. În consecință, funcțiile standard Ethernet pot fi utilizate pentru a administra o rețea atât de complexă, cu o mare varietate de opțiuni. Pe baza acestui concept, este posibil să se creeze o soluție universală. Sistemul este deschis și scalabil, deoarece conectarea liniilor de comunicație suplimentare extinde gama de frecvență a sistemului fără a impune nicio restricție privind compatibilitatea.

Funcții integrate de gestionare a rețelei

V în prezent sunt solicitate soluții care suportă topologii care prevăd utilizarea liniilor de date și electrice în diverse combinații și permit transmiterea datelor de consum de energie, de exemplu, către camera de control, fără așezarea cablurilor de date suplimentare, precum și monitorizarea continuă a starea sistemului fără instalare și configurare dispozitive suplimentare... Într-o astfel de rețea, funcția de recunoaștere automată a topologiei rețelei în momentul primei porniri și în timpul funcționării rețelei, precum și afișarea datelor despre sistemul de distribuție a energiei, este foarte importantă. Dispozitivele care distribuie și consumă energie electrică sunt recunoscute la pornirea rețelei și afișate pe afișajul unui PC industrial sau al stației principale de control al lucrării împreună cu consumul curent de energie. Integrarea sistemului de management al sarcinii evită supraîncărcările, sistemul este declanșat atunci când valorile de vârf prestabilite pentru sarcină sunt depășite. Prin urmare, este recomandabil să stabiliți în prealabil consumatorii care pot fi deconectați în siguranță în cazul unei supraîncărcări generale a rețelei.

Monitorizarea stării sistemului

Funcția de monitorizare a stării sarcinii în sistemul de distribuție a energiei, precum și a sarcinii conectate la mașină sau la alte echipamente, se bazează pe citirea regulată și analiza ulterioară a datelor relevante. Acesta servește la asigurarea siguranței și eficienței sistemului. Pe lângă măsurarea semnalului la ieșirile curbelor în T, starea întregii rețele de distribuție și a fiecărui element individual smartPowerNet este monitorizată continuu.

Orice modificare a parametrilor rețelei și a indicatorilor de performanță este înregistrată și analizată. De exemplu, defecțiuni precum căderile de tensiune, ruperea cablurilor sau conexiunile incorecte pot fi identificate instantaneu înainte ca întregul sistem să se defecteze.

Orez. Aplicarea tehnologiei Smart Grid în industrie va crește semnificativ eficiența

Consumul de energie

Pentru a reduce costurile cu energia, aveți nevoie de date despre toți consumatorii. În acest scop, în fiecare element smartPowerNet, în fiecare tablou sau dulap electric este integrat un circuit integrat de contorizare, care citește și scrie datele folosite pentru calcularea consumului de energie. Cel mai simplu mod de a reduce consumul de energie este oprirea consumatorilor. I/O standard al tabloului de distribuție administrat permite deconectarea dispozitive suplimentare folosind un PLC fără a utiliza protocoale de rețea suplimentare.

Afișarea datelor

Toate rezultatele măsurătorilor sunt procesate pe un PC industrial. Datele smartPowerNet sunt citite prin intermediul interfețelor de comunicare standard, apoi procesate și arhivate.

Abaterile semnificative ale valorilor măsurate de la valorile normale se înregistrează, se analizează, se înregistrează și se afișează pe PC-ul industrial sau în camera de control în funcție de gradul de importanță. Acesta calculează, de exemplu, energia consumată de întregul sistem sau de fiecare circuit de ieșire. Se afiseaza valoarea energiei electrice consumate in raport cu valoarea nominala si se emite un avertisment de suprasarcina. De asemenea, este posibilă analiza grafică a consumului de energie electrică și grafică a consumului de energie pentru o perioadă suficient de lungă.

Tehnologii de comunicare în rețea electrică (Power Comunicare pe linie, PLC) se dezvoltă activ și devin din ce în ce mai solicitate în întreaga lume. Și Rusia nu face excepție. Sunt folosite în automatizarea proceselor tehnologice, organizarea sistemelor de supraveghere video și chiar pentru controlul unei locuințe „inteligente”.

Cercetările în domeniul transmisiei de date prin intermediul rețelei electrice se desfășoară de mult timp. Pe vremuri, utilizarea PLC-ului a fost împiedicată de ratele scăzute de transfer de date și de imunitatea insuficientă la interferențe. Dezvoltarea microelectronicii și crearea de procesoare moderne și, cel mai important, mai eficiente (chipsets) au făcut posibilă utilizarea metodelor complexe de modulare pentru procesarea semnalului, ceea ce a făcut posibilă avansarea semnificativă în implementarea PLC. Cu toate acestea, doar câțiva specialiști mai știu despre posibilitățile reale ale tehnologiei de comunicație prin intermediul rețelei electrice.

Tehnologia PLC folosește rețele electrice pentru transmisia de date de mare viteză și se bazează pe aceleași principii ca și ADSL, care este folosit pentru a transfera date către reteaua telefonica... Principiul de funcționare este următorul: un semnal de înaltă frecvență (de la 1 la 30 MHz) este suprapus unui semnal electric convențional (50 Hz) folosind diverse modulații, iar semnalul este transmis prin fire electrice. Echipamentul poate primi și procesa un astfel de semnal la o distanță considerabilă - până la 200 m. Transferul de date poate fi efectuat atât pe liniile electrice de bandă largă (BPL), cât și de bandă îngustă (NPL). Numai în primul caz, transmisia de date va merge cu o viteză de până la 1000 Mbit / s, iar în al doilea, va fi mult mai lentă - doar până la 1 Mbit / s.

La limita de viteza?

Astăzi, tehnologiile PLC de a treia generație sunt disponibile utilizatorilor. Dacă în 2005, odată cu apariția standardului HomePlug AV, rata de transfer de date a crescut de la 14 la 200 Mbps (aceasta este suficient pentru a oferi așa-numitele servicii „Triple Play”, când utilizatorilor li se oferă simultan acces la Internet de mare viteză , cablu TV și comunicatii telefonice), cea mai recentă generație de PLC-uri utilizează deja un strat fizic dublu de transmisie a datelor - Strat fizic dublu. Împreună cu FFT OFDM se utilizează modulația Wavelet OFDM, adică multiplexarea ortogonală cu diviziune de frecvență, dar folosind wavelets. Acest lucru face posibilă creșterea ratei de transfer de date de mai multe ori - până la 1000 Mbps.

Cu toate acestea, este important să înțelegem că vorbim despre viteza fizică. Rata reală de transfer de date depinde de mulți factori și poate fi de câteva ori mai mică. Calitatea cablajului din casă, răsuciri în linie, eterogenitatea acesteia (de exemplu, în cablajul din aluminiu, atenuarea semnalului este mai puternică decât în ​​cupru, ceea ce reduce domeniul de comunicare cu aproximativ jumătate) - toate acestea afectează în mod distructiv viteza fizică și calitatea transmiterii datelor. De asemenea PLC - toate adaptoarele trebuie să fie în aceeași fază în rețeaua electrică, în rețeaua electrică între adaptoare nu trebuie să existe izolație galvanică (transformatoare, UPS), piloții, filtrele și RCD-urile reduc rata de transfer de date. Excepția este QPLA-200 v.2 și QPLA-200 v.2P, deoarece o caracteristică a acestor adaptoare este tehnologia unică Clear Path. Folosind tehnologia Clear Path, este posibilă crearea unei rețele chiar și atunci când dispozitivele PLC sunt conectate la diferite faze, de ex. această tehnologie selectează în mod dinamic canale mai puțin zgomotoase pentru transmiterea informațiilor, crescând astfel rata de transfer de date. O rețea PLC poate conține până la 8 dispozitive.

Vorbind despre tehnologia PLC, se obișnuiește să se ia viteza semi-duplex sau unidirecțională ca viteză. Adică, dacă viteza specificată este de 200 Mbit/s, atunci cea reală va fi de 70-80 Mbit/s. V viata reala viteza fizică cu mare încredere poate fi împărțită la jumătate și redusă proporțional cu 10% atunci când fiecare dispozitiv puternic de acasă este conectat - un fier de călcat, un fierbător de apă, un aer condiționat, un frigider etc.

În condiții obișnuite de gospodărie, un semnal poate fi transmis pe o distanță de aproximativ 200 m prin fire folosind un PLC. De exemplu, o casă cu o suprafață de 200 mp. m poate fi acoperit fără probleme. În acest caz, calitatea comunicării va depinde de calitatea rețelei electrice. Un protector de supratensiune obișnuit, care este adesea încorporat într-un prelungitor, o sursă de alimentare neîntreruptibilă sau un transformator, poate deveni un obstacol în calea trecerii semnalului. De asemenea, trebuie amintit că distribuția rețelei prin cablare este limitată de un tablou electric cu siguranțe. Deci, crearea unei rețele, de exemplu, cu un coleg de apartament nu va funcționa. Wi-Fi este mai bun pentru asta.

Avantajele și dezavantajele PLC-ului

Tehnologiile PLC merită cu siguranță atenție, dar, alături de avantajele lor, au și dezavantaje evidente. Dar mai întâi lucrurile. PLC ajută la stabilirea furnizării de înaltă calitate a serviciilor Triple Play, nu necesită cablare pentru transmiterea datelor și, prin urmare, costuri suplimentare. Instalarea rapidă și capacitatea de a se conecta la rețelele existente este, de asemenea, un punct în favoarea PLC-ului. În plus, rețeaua PLC poate fi ușor dezasamblată și configurată, de exemplu, la mutarea unui birou într-o altă clădire. O astfel de rețea este ușor scalabilă - puteți organiza aproape oricare dintre topologiile sale cu costuri minime (în funcție de numărul de adaptoare PLC suplimentare). În condiții dificile (structuri din beton armat, nivel inalt interferențe electromagnetice) spre deosebire de wireless Tehnologii Wi-Fi Rețeaua PLC WiMAX și LTE va funcționa fără probleme. În același timp, datorită utilizării celor mai moderni algoritmi de criptare, este asigurată și transmisia securizată a datelor prin rețea.

PLC are mai puține dezavantaje, dar merită să știți despre ele. În primul rând, capacitatea de cablare a rețelei este împărțită între toți participanții săi. De exemplu, dacă două perechi de adaptoare schimbă în mod activ informații într-o rețea PLC, atunci cursul de schimb pentru fiecare pereche va fi de aproximativ 50% din debitul total. În al doilea rând, calitatea cablajului (de exemplu, conductoare de cupru și aluminiu) afectează stabilitatea și viteza PLC-ului. Și în al treilea rând, PLC-ul nu funcționează filtre de rețeași surse de alimentare neîntreruptibile care nu sunt echipate cu prize dedicate PLC Ready.

Aplicația PLC în practică

Astăzi, PLC-ul își găsește o largă aplicație practică. Datorită faptului că tehnologia utilizează rețeaua electrică existentă, aceasta poate fi utilizată în automatizarea proceselor tehnologice pentru conectarea unităților de automatizare prin fire electrice (de exemplu, contoare de energie electrică din oraș).

Adesea, PLC-urile sunt folosite pentru a crea sisteme de supraveghere video sau o rețea locală în birouri mici (SOHO), unde principalele cerințe pentru rețea sunt ușurința de implementare, mobilitatea dispozitivului și scalabilitatea ușoară. Mai mult, atât întreaga rețea de birouri, cât și segmentele sale individuale pot fi construite folosind adaptoare PLC. Este adesea necesar să se includă într-o rețea de birouri deja existentă computer la distanță sau o imprimantă de rețea situată într-o altă cameră sau chiar pe cealaltă parte a clădirii - folosind adaptoare PLC, această problemă poate fi rezolvată în câteva minute.

În plus, tehnologia PLC deschide noi posibilități de implementare a ideii de casă „inteligentă”, în care toate electronicele de larg consum trebuie legate într-o singură. reteaua de informatii cu o oportunitate management centralizat.

Destul de ciudat, dar există totuși cei care nu sunt indiferenți față de ideea de a transmite date prin cabluri electrice. Da, există o mulțime de oameni în lume care au întâlnit acest fenomen față în față, cineva, poate, doar se va familiariza cu tehnologiile care deschid astfel de oportunități, pentru cineva este deja o experiență de succes sau nereușită, iar pentru cineva - ziua de ieri.

Deci PLC. Din păcate, nu există atât de multe informații în rețea cât despre Ethernet sau Wi-Fi. Cu acest articol voi încerca să răspund la cele mai populare întrebări care m-au interesat pe mine cândva. PLC (Power Line Communication) este o rețea de comunicații, al cărei transport este cablarea electrică obișnuită a unui apartament, birou sau întreprindere. Rețelele de acest fel pot fi folosite pentru a transmite date și voce. Cablul electric înconjoară literalmente omul modern... Se gaseste in locuinte, birouri si afaceri, locuri publice. Și acest lucru nu este surprinzător, deoarece firele sunt singurele mijloace de a furniza curent electric consumatorului. Adesea, nu unul, ci mai multe cabluri de alimentare sunt potrivite pentru obiectele electrificate. Acest lucru se datorează utilizării mai multor faze electrice sau linii electrice suplimentare.

Este de la sine înțeles că folosirea unui cablu electric ca mijloc de comunicare a fost gândită de mult timp. Când a fost realizată această afacere, conectarea la rețea s-ar reduce la conectarea adaptorului la o priză. Ca urmare, a fost dezvoltată o nouă specificație, bazată pe dezvoltarea PLC și DPL (Digital PowerLine), care au fost realizate anterior. A fost creat prin eforturile unui grup de companii precum Siemens, Nortel, Motorola și altele, care au format HomePlug Powerline Alliance. Odată cu apariția HomePlug 1.0 și apoi a standardelor HomePlug AV PLC, dispozitivele în modul BPL (Broadband over Power Lines) au devenit capabile să facă schimb de date la viteze de până la 200 Mb/s.

Unde puteți folosi tehnologia Power Line Communication? Când este aplicată corect, aproape oriunde, dar în principal, această tehnologie este folosită pentru a organiza o rețea locală la domiciliu și la birou, precum și ca tehnologie de acces la nivel de furnizor. Avantajele acestei tehnologii includ scalabilitatea ușoară a rețelei, capacitatea de a implementa sistemul " casă inteligentă„(ca tehnologia Z-Wave :)), fără găuri suplimentare în perete și fără cabluri în apartament/casă.

Istorie

În zorii dezvoltării rețelelor electrice, a apărut problema organizării schimbului de informații de expediere între nodurile de putere. Cea mai rațională a fost utilizarea liniilor electrice existente, mai degrabă decât construirea de linii telegrafice separate. Deja la începutul secolului al XX-lea, liniile electrice de curent continuu erau folosite în Statele Unite pentru schimbul de informații telegrafice. Odată cu dezvoltarea comunicațiilor radio, a devenit posibilă utilizarea rețelelor în aceleași scopuri. curent alternativ.

În prezent, schimbul de informații despre dispecer prin liniile electrice este utilizat pe scară largă ca unul dintre principalele tipuri de comunicare. Transceiver-ul este conectat la linia de transmisie a energiei printr-un filtru de conexiune format dintr-un condensator mic (2200 - 6800 picofarads) si un transformator de inalta frecventa (autotransformator). Un astfel de sistem permite transmiterea atât a informațiilor vocale, cât și a datelor de telemetrie și telecontrol. Ideea din spatele tehnologiei PLC este utilizarea liniilor electrice pentru schimbul de date de mare viteză.

După cum sa dovedit în timpul dezvoltării și al operațiunii ulterioare, blocajul tehnologiei a fost imunitatea slabă la zgomot și rata scăzută de transfer de date. În martie 2000, HomePlug Powerline Alliance a devenit rezultatul fuziunii mai multor dintre cele mai mari companii de telecomunicații, organizate în scopul cercetării, dezvoltării și testării comune, în plus, s-a decis adoptarea unui standard unic pentru transmiterea datelor prin putere. sisteme de alimentare. Apropo, în acest moment, HomePlug Powerline Alliance include peste o sută de organizații.

Prototipul PowerLine este tehnologia Intellon PowerPacket, care a stat la baza standardului unic HomePlug1.0 (adoptat de alianța HomePlug la 26 iunie 2001), în care rata de transfer de date a fost determinată până la 14 Mb/s. Totuși pe acest moment standardul HomePlug AV a crescut rata de transfer de date la 200 Mbps. Iar noul standard G.hn va extinde lățimea de bandă la 1 Gbps în anul viitor.

Este de remarcat faptul că HomePlug nu este singurul pachet de specificații existente. Pe lângă HomePlug mai sunt și altele - aceasta este o tehnologie de bandă largă susținută de o asociație internațională UPA(Universal Powerline Association), precum și tehnologia cu același nume, care a fost dezvoltată de o serie de companii japoneze influente care s-au unit într-o alianță HD-PLC(Comunicații Powerline de înaltă definiție). În Europa, alianța a contribuit la dezvoltarea tehnologiei PLC OPERĂ(Open PLC European Research Alliance). Vă voi povesti pe scurt despre ele.

OPERĂ

OPERA a fost fondată de companii de producție și universități europene în 2004. Alianța are peste 40 de membri. Scopul a fost cercetarea și dezvoltarea în domeniul rețelelor PLC integrate pentru organizarea accesului în bandă largă.

În 2006, primul proiect al alianței a fost finalizat. Rezultatul finalizării a fost lansarea primei versiuni a standardului, care a fost folosită grăbit de mulți producători de echipamente PLC. A doua fază a proiectului a început în ianuarie 2007 și s-a încheiat în decembrie 2008. Scopul proiectului a fost de a dezvolta specificații pentru a permite sistemelor de bandă largă să funcționeze folosind cablarea existentă ca mediu fizic. De aici și celălalt nume - BPL (Broadband over Power Line).

Tehnologia BPL oferă transmisie de date de mare viteză (streaming video, telefonie IP, etc.), precum și organizarea rețelelor locale de domiciliu. Participanții la cea de-a doua etapă a proiectului au inclus universitățile europene de top Institutul Federal de Tehnologie Elvețian (Elveția), Universitatea din Dresda și Universitatea din Karlsruhe (Germania) și altele, marile companii de dezvoltare tehnologică DS2 (Spania) și CTI (Elveția), precum și operatorii europeni PLC EDEV-CPL (Franța), ONI (Portugalia), PPC (Germania), utilități și OEM - 26 de membri în total. Specificațiile propuse de alianță se bazează pe tehnologia dezvoltată de compania spaniolă DS2, care a fost prima care a introdus cipuri de modem PLC comerciale care oferă lățime de bandă a stratului fizic de până la 200 Mbps. Acesta asigură transmisia de date în banda de frecvență de 10, 20 sau 30 MHz. Metoda de modulare este OFDM, numărul de subpurtători este 1536. Pentru modularea subpurtătoarelor se utilizează modulația de tip ADPSK (Amplitude Differential Phase Shift Keying), care asigură transmisia a până la 10 biți per subpurtător. Rata de date teoretic realizabilă este de 205 Mbps.

UPA

UPA a fost fondată în 2004. Include producători de top de echipamente electronice și centre de cercetare: Analog Devices, Ambient, Buffalo, Comtrend, Corinex, D-Link, NETGEAR, Korea Electrotechnology Research Institute, Toshiba etc. Scopul asociației a fost acela de a să elaboreze standarde și documente de reglementare care definesc diferite aspecte ale procesului de transmitere a datelor pentru a accelera dezvoltarea pieței PLC și pentru a promova sistemele de transmisie a datelor prin rețelele electrice la nivel guvernamental și corporativ. Unul dintre aspectele certificării efectuate de UPA este operarea în comun a echipamentelor de standarde diferite folosind același mediu fizic de transmisie a datelor, adică, de exemplu, utilizarea simultană a aceleiași rețele electrice pentru transmiterea fluxurilor de date în conformitate cu standardele HomePlug și OPERA. UPA susține specificațiile de bază propuse de alianța OPERA.

HD-PLC

HD-PLC a fost fondat de corporația japoneză Panasonic Corporation, care include companii precum AOpen, Advanced Communications Networks, Icron Technologies Corporation, IO DATA DEVICE, Analog Devices, APTEL, Audiovox Accessories Corporation, Buffalo, OKI, Kawasaki Microelectronics, OMURON NOHGATA, Murata și alții Tehnologia HD-PLC de bandă largă propusă de Panasonic Corporation este concepută pentru a organiza transmisia și recepția de date de mare viteză prin rețeaua electrică și este susținută de CEPCA (Consumer Electronics Powerline Communication Alliance).

Această alianță a fost formată în 2005 de influentele corporații japoneze Panasonic, Sony, Toshiba, Mitsubishi, Sanyo și Yamaha. Una dintre activitățile CEPCA este de a combina eforturile de dezvoltare a unei tehnologii compatibile cu diferite standarde, care pot permite interconectarea rețelelor de date multimedia în cadrul unui apartament sau clădire. Concurenții la tehnologia HD-PLC sunt tehnologii promovate de asociațiile HomePlug și UPA. O caracteristică distinctivă a tehnologiei HD-PLC este metoda propusă pentru sintetizarea unui semnal OFDM. Spre deosebire de metoda de formare a unui semnal OFDM folosind transformarea Fourier inversă rapidă (FFT) adoptată, de exemplu, în tehnologia HomePlug AV, autorii au propus utilizarea transformărilor Wavelet în tehnologia HD-PLC. Wavelet OFDM este o tehnologie de rețea electrică în bandă largă cu eficiență spectrală ridicată. Această tehnologie folosește transformări Wavelet pentru a sintetiza semnalul OFDM. În acest caz, rata de transfer de date realizabilă teoretic este de 210 Mbit/s.

Participanții

Trebuie să înțelegeți că toate alianțele și asociațiile enumerate sunt un fel de „cluburi de interese”, al căror nucleu este format din mai multe marii producatori circuite integrate care urmăresc beneficii comerciale. La periferie, există producători de modemuri și alte echipamente. Așa s-au format organizațiile „non-profit”, dezvoltând și promovând standardul „independent de producător”.

Nucleul Homeplug Powerline Alliance este format din Cisco, Intel, LG, Motorola, Texas Instruments. Ei sunt aliații Intellon, ceea ce reflectă direcția americană de dezvoltare a acestei tehnologii. Direcția europeană este determinată de compania DS2 susținută de Uniunea Europeană în cadrul proiectului OPERA. Peste două duzini de companii partenere DS2 s-au alăturat UPA, care include Buffalo, Corinex, D-Link, Intersil, Netgear, Toshiba și alte companii. Panasonic Corporation aderă la specificațiile alianței industriale CEPCA în dezvoltarea sa. Companii precum Hitachi, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sanyo, Sony și altele sunt ghidate de acest standard, Institutul de Ingineri Electrici și Electronici (IEEE) și Uniunea Internațională de Telecomunicații și Standardizare (ITU). Aceste organizații includ reprezentanți ai companiilor de top din întreaga lume.

În decembrie 2008, Institutul ITU-T pentru Standardizare a adoptat un standard internațional pentru transmisia de date de mare viteză prin linii electrice, cabluri telefonice și coaxiale. Noul standard ITU-T (G.9960), denumit și G.hn, este un pachet de specificații pentru legătura de date și stratul fizic care unifică conceptul de rețea de domiciliu cu fir. La sfârșitul anului 2008, a apărut pentru prima dată un standard internațional, care permite utilizarea deplină a potențialului rețelelor cu fir, în care liniile electrice, cablurile coaxiale sau telefonice sunt folosite ca mediu fizic de transmisie a datelor. Home Grid Forum, o organizație non-profit co-fondată de DS2, supraveghează interoperabilitatea tuturor rețelelor bazate pe G.hn.

La sfârșitul anului 2008, DS2 și-a anunțat intenția de a dezvolta un cip de modem PLC care să fie compatibil cu specificațiile G.hn, UPA și OPERA. În iulie 2005, IEEE a anunțat crearea grup de lucru, care va pregăti standardul Broadband PowerLine. Ca obiect de studiu au fost adoptate specificații concurente și incompatibile pentru utilizarea rețelelor electrice pentru transmisia de date de mare viteză. Specificațiile au fost prezentate de HomePlug Powerline Alliance, Panasonic Corporation și DS2.

Drept urmare, a fost aprobată prima versiune a standardului: IEEE P1901 Draft Standard for Broadband over Power Line Networks: Medium Access Control and Physical Layer Specifications. Proiectul de standard prevede posibilitatea utilizării a două metode de modulare incompatibile la nivelul stratului fizic (FFT OFDM și Wavelet OFDM). Mai mult, a fost admisă posibilitatea utilizării a două metode incompatibile de corectare a erorilor înainte.

Unul dintre ele se bazează pe coduri turbo convoluționale, al doilea folosește coduri LDPC - coduri cu densitate scăzută a verificărilor de paritate. În prezent, codurile turbo sunt utilizate în sistemele de comunicații prin satelit și mobile, accesul wireless în bandă largă și televiziune digitală... În proiectul de standard nu există referiri la utilizarea tehnologiei propuse de DS2, iar cele două opțiuni PHY luate ca bază diferă semnificativ una de cealaltă. Ca urmare, echipamente cu tipuri diferite modulația nu poate interopera în aceeași rețea, deși va îndeplini cerințele standardului IEEE P1901. În scris, a fost folosit materialul de pe acest site.

Teoretic

Baza tehnologiei PowerLine este utilizarea diviziunii în frecvență a semnalului, în care un flux de date de mare viteză este analizat în mai multe fluxuri de viteză relativ scăzută, fiecare dintre acestea fiind transmis pe o frecvență subpurtătoare separată și apoi combinat într-un singur semnal. .

Multiplexarea prin diviziune în frecvență (FDM) utilizează spectrul disponibil în mod ineficient. Acest lucru se datorează prezenței intervalelor de gardă (Guard Band) între subpurtători. Prezența intervalelor de gardă este necesară pentru a preveni influența reciprocă a semnalelor.

Prin urmare, se utilizează multiplexarea prin diviziune de frecvență ortogonală (OFDM). Ideea este de a plasa centrele subpurtătoarelor astfel încât vârful fiecărui semnal ulterior să coincidă cu valoarea zero a celui precedent. După cum puteți vedea, lățimea de bandă disponibilă este cheltuită mai eficient atunci când utilizați OFDM.

Înainte de a fi combinate într-un singur semnal, subpurtătoarele individuale sunt modulate în fază, fiecare cu propria sa secvență de biți.

Apoi vine rândul motorului PowerPacket, în care subpurtătorii sunt colectați într-un singur pachet de informații (simbol OFDM). Tehnologia PowerLine folosește 1536 de subpurtători, dintre care 84 sunt cel mai bine alocate în intervalul 2-32 MHz. Orice tehnologie de transmisie a datelor trebuie să se adapteze la mediul fizic, ceea ce înseamnă că are nevoie de un mijloc de detectare și eliminare a erorilor și a conflictelor. PLC-ul nu face excepție. La transmiterea semnalelor printr-o rețea casnică, poate apărea o atenuare mare la anumite frecvențe, ceea ce va duce la pierderea datelor. Tehnologia Powerline oferă metoda speciala Soluția la această problemă este oprirea și pornirea dinamică a semnalelor care transportă date. Esența metodei constă în monitorizarea constantă a canalului pentru a identifica partea din spectru cu depășirea pragului maxim de atenuare. Dacă se găsește o astfel de secțiune, transmisia de date în intervalul de frecvență cu probleme este încheiată până când este restabilită o valoare acceptabilă de atenuare.

Puterea tehnologiei PowerLine în spectrul său larg de frecvențe este, în același timp, punctul său slab. În diferite țări, spectrul de frecvențe interzise este strict reglementat. În timpul funcționării, dispozitivul PLC este capabil să „blocheze” recepția radio în spectrul utilizat. Această problemă este bine cunoscută radioamatorilor. Prin urmare, utilizarea OFDM și o gamă largă de frecvențe face ca tehnologia PowerLine să fie flexibilă pentru utilizare în diferite medii. Din punct de vedere tehnic, acest lucru este implementat prin setări, așa-numitul Modul Signal și Power Mask pe dispozitive (în care este furnizată opțiunea corespunzătoare). Modul semnal este o metodă software pentru determinarea intervalului de frecvență de funcționare. Power Mask este o metodă software pentru limitarea spectrului de frecvențe utilizate. Datorită acestui fapt, dispozitivele PowerLine pot coexista cu ușurință în același mediu fizic și nu pot face zgomot în intervalele de frecvență folosite de radioamatorii.

O altă problemă semnificativă, acum pentru dispozitivele PLC în sine, este zgomotul de impuls, ale cărui surse pot fi diverse încărcătoare, lămpi cu halogen, pornirea sau oprirea diferitelor aparate electrice.

Complexitatea situației constă în faptul că, folosind metoda de mai sus, dispozitivul PLC nu are timp să se adapteze condițiilor în schimbare rapidă, deoarece durata lor poate fi egală cu o microsecundă sau mai puțin. Pentru a rezolva această problemă, se utilizează codificarea concatenată a fluxurilor de biți înainte de a le modula și apoi de a le transfera în rețea. Esența codificării de corectare a erorilor este adăugarea de biți redundanți la fluxul de informații original, care sunt utilizați de decodor la capătul de recepție pentru a detecta și corecta erorile. Cascadarea unui cod Reed-Solomon bloc și a unui cod convoluțional simplu decodat de algoritmul Viterbi vă permite să corectați nu numai erorile individuale, ci și exploziile de erori, ceea ce crește semnificativ integritatea datelor transmise.

În plus, codificarea de corectare a erorilor mărește securitatea informațiilor transmise într-un mediu de transmisie comun. Deoarece rețeaua de alimentare cu energie de uz casnic a fost selectată ca mediu de transmisie a datelor, mai multe dispozitive pot începe transmisia în același timp. Pentru rezolvarea coliziunilor se folosește metoda CSMA/CA. Prin adăugarea câmpurilor de prioritizare la cadrele de date PowerLine, a devenit posibilă transmiterea vocii și video prin IP.

La practică

HomePlug 1.0

Prima specificație „electrică” a standardului HomePlug a fost dezvoltată și adoptată după un an de lucru al alianței - la mijlocul anului 2001. Această specificație descrie următoarele reguli pentru funcționarea unei rețele locale:

• o „autobuz” este folosită ca topologie de rețea;
• rata maximă de transfer de date este de 14 Mbps;
• diametrul maxim al rețelei este de 100 m (în practică, distanța poate fi mai mare de 1000 m, dar cu o rată de transfer de date mai mică);
• este permisă utilizarea repetitoarelor, ceea ce permite mărirea distanței de transmisie a datelor până la 10.000 m;
• mecanismele adaptive sunt folosite pentru a schimba frecvența sau pentru a opri anumite canale atunci când sunt detectate interferențe puternice;
• Serviciul QoS (Calitatea Serviciului) este utilizat cu patru niveluri de calitate a livrării;
• datele sunt criptate folosind DES cu o cheie de criptare pe 56 de biți.

După o scurtă perioadă de timp, a apărut o versiune neoficială a HomePlug 1.0, marcată Turbo, ale cărei caracteristici tehnice au repetat caracteristicile HomePlug 1.0 cu singura, dar semnificativă diferență: rata de transfer de date a fost crescută la 85 Mbps.

HomePlug AV

Adoptarea specificației HomePlug AV în 2005 a fost un eveniment de referință, deoarece a permis ca standardul să fie utilizat pentru fluxuri de date cu volum mare, cum ar fi streaming HDTV (HDTV). Dacă analizați în detaliu această specificație, veți observa că în timpul dezvoltării sale au fost revizuite multe abordări care au fost utilizate în dezvoltarea specificațiilor HomePlug 1.0 și HomePlug 1.0 Turbo. Specificația HomePlug AV are următoarele capacități:

• rata maximă de transfer de date este de 200 Mbps;
• transmiterea datelor se realizează în intervalele de frecvență 2-28 MHz și 4-32 MHz;
• se utilizează metoda de acces la mediul de transmisie CSMA/CA;
• se aplică serviciul QoS (Calitatea Serviciului);
• Tehnologia AES cu cheie de criptare pe 128 de biți este utilizată pentru criptarea datelor.

În zilele noastre, marea majoritate a conexiunilor finale se realizează prin pozarea cablurilor de la o linie de mare viteză la apartamentul sau biroul unui utilizator. Aceasta este cea mai ieftină și mai fiabilă soluție, dar dacă pozarea cablurilor nu este posibilă, atunci puteți utiliza sistemul de comunicații electrice de putere disponibil în fiecare clădire. În acest caz, orice priză electrică din clădire poate deveni un punct de acces la Internet. Utilizatorului i se cere doar un modem PowerLine pentru comunicarea cu un dispozitiv similar instalat, de regulă, în camera de control electrică a clădirii și conectat la un canal de mare viteză.

De asemenea, PLC solutie perfecta ultima milă în așezările de cabane și în clădirile joase, datorită faptului că organizarea canalelor alternative de comunicație este de 4 sau mai multe ori mai scumpă decât cablarea gata făcută.

Tehnologia PowerLine poate fi folosită pentru a crea o rețea locală în birouri mici (până la 10 computere), unde principalele cerințe pentru rețea sunt ușurința de implementare, mobilitatea dispozitivului și extensibilitatea ușoară. Mai mult, atât întreaga rețea de birouri, cât și segmentele sale individuale pot fi construite folosind adaptoare PowerLine. Există adesea o situație în care este necesar să se includă într-un deja reteaua existenta un computer la distanță sau o imprimantă de rețea situată într-o altă cameră sau pe cealaltă parte a clădirii. Această problemă este ușor de rezolvat cu adaptoarele PowerLine.

Tehnologia PowerLine poate fi folosită pentru a implementa ideea de „casă inteligentă”, în care toate electronicele de larg consum sunt conectate într-o singură rețea de informații cu posibilitatea de control centralizat. Datorită faptului că PLC-ul utilizează comunicații gata făcute, tehnologia PowerLine poate fi utilizată în automatizarea proceselor tehnologice, conectând unități de automatizare prin fire electrice sau alte tipuri de fire. Datorită faptului că PLC-ul poate funcționa pe diverse fire (nu neapărat electrice), devine posibilă utilizarea tehnologiei în sistemele de securitate împotriva incendiilor, precum și pentru organizarea sistemelor de supraveghere video.

Există și dezavantaje: de exemplu, necesitatea de a conecta toate adaptoarele LAN la aceeași fază. Acestea includ, de asemenea, dezavantajul topologiei „autobuz” - viteza este împărțită între toate dispozitivele din rețea.

Voi da un exemplu de implementare a tehnologiei în rețeaua furnizorului de internet. Există diverse opțiuni pentru implementarea tehnologiei.

Vă voi spune despre unul, poate cel mai simplu. Conectarea la switch-uri Ethernet nu este neobișnuită. Controlerul PLC este instalat în cutie împreună cu comutatorul de pe casă. Acestea sunt conectate între ele cu un cablu de corecție standard în porturi FastEthernet de 100 Mb/s. Cutia, în funcție de modelul controlerului PLC sau Head End „a (denumit în continuare HE), poate arăta diferit.

Semnalul PLC este transmis printr-un cablu coaxial, care, pe de o parte, este conectat la NOT, iar pe de altă parte, la splitter. Un splitter este un fel de adaptor folosit pentru a conecta mai multe NOT-uri într-o casă. O astfel de nevoie poate apărea cu un număr mare de conexiuni sau cu cerințe mari pentru lățimea de bandă a canalului de comunicație.

În cazul folosirii mai multor, NU produceți Setări de putere Mască cu selecție mod semnal. Adoptarea acestei măsuri este necesară pentru a determina fără ambiguitate NOT-ul real pentru un anumit client CPE. În caz contrar, va exista o situație cu comutarea CPE între HE și, prin urmare, reautorizarea după fiecare schimbare.

Numărul de comutatoare este determinat de stabilitatea conexiunii dintre HE și CPE. Cu setarea Signal Mode, nu va funcționa prea mult, există doar câteva opțiuni, dar Power Mask poate fi configurată destul de flexibil. Inginerul are la dispoziție un câmp de date de 256 de biți, în cadrul căruia este posibilă activarea sau dezactivarea lucrului într-un anumit spectru de frecvență. În această etapă, avem două rețele independente: rețeaua electrică și rețeaua de date. Cum obții o rețea capabilă să transmită date prin mediul râvnit? Aici nu puteți face fără un dispozitiv pentru „turnarea” semnalului PLC în firele electrice. Un astfel de dispozitiv este un injector sau, așa cum se mai numește, un cuplaj, iar procesul de „infuzie” este injecția.

Pentru conectarea cablurilor coaxiale se folosesc conectori speciali.

Se pot injecta si margele de ferita. Da, pot fi nu numai filtre care protejează de zgomot. Trebuie spus aici că nu orice ferită este potrivită, iar instalarea nu este atât de ușoară pe cât ne-am dori. Ca urmare a montării unui inel de ferită, se injectează un semnal, dar rezultatul va fi cu siguranță mai rău decât utilizarea unui cuplaj.

După aceea, utilizatorul final poate accesa deja rețeaua prin priza electrică. Dar cuvântul cheie aici este „poate”. Există mulți factori care afectează puterea semnalului și capacitatea de a transmite date prin rețeaua electrică. Acestea trebuie identificate prin măsurarea nivelului de semnal în diferite părți ale rețelei și eliminate în cel mai adecvat mod. De obicei, acesta este un nivel ridicat de zgomot la etajele inferioare, de exemplu, o clădire cu nouă etaje, sau zgomot puternic în secțiunea circuitului electric după RCD (către consumator). În aceste situații, este eficient să folosiți un șunt, care este un fel de „soluție” pentru semnalul PLC transmis în rețea. Cu un semnal slab, se poate face injecție suplimentară folosind același inel de ferită sau cuplaj. În cele din urmă, diagrama de conectare arată cam așa:

În reziduul uscat

În concluzie, voi spune că tehnologia PowerLine este plină de multe capcane și nu este atât de ușor de implementat și utilizat pe cât scrie producătorul despre ea. Această tehnologie este destul de potrivită pentru utilizarea la întreprinderi pentru a controla liniile automate. Construirea unei rețele locale la domiciliu folosind această tehnologie este probabil neprofitabilă din punct de vedere economic, deoarece unul dintre cele mai ieftine adaptoare PLC costă aproximativ 1.200 de ruble. Trebuie remarcat faptul că sunt necesare cel puțin două dispozitive, ceea ce înseamnă că cantitatea soluției crește deja la două mii și jumătate de ruble, deși nu există nicio garanție că o astfel de rețea va funcționa stabil 24x7. Dar aici, după cum se spune, fiecare decide singur ce este acceptabil pentru el.

În ceea ce privește utilizarea Power Line în rețeaua furnizorului, atunci, cel mai probabil, timpul PLC a trecut deja. În primul rând, deoarece 1-15 utilizatori pot lucra confortabil în rețea, atunci pot apărea probleme cu viteza și stabilitatea conexiunii. În prezent, situația NU este supraîncărcată raritate, deoarece majoritatea caselor incluse în aria de acoperire a rețelei sunt conectate prin Tehnologii Ethernet... PLC are un avantaj serios: serviciul este gata pentru a fi furnizat oricărui potențial client. Ce înseamnă?

Dacă îl comparăm cu același Ethernet, atunci clientul trebuie mai întâi să lase o cerere, să încheie un acord pentru furnizarea de servicii, după care instalatorii vor veni, vor fora, întinde, sertizează și este gata - serviciul poate fi folosit. PLC-ul este diferit. Clientul face o cerere telefonic, pe site, sau prin ICQ, la urma urmei, poate pur si simplu sa vina la biroul de vanzari pentru a incheia un contract si a primi echipament. Instalarea echipamentului este extrem de simplă: trebuie doar să conectați modemul la o priză. După 10 minute, conexiunea va funcționa deja (cu excepția cazului în care, desigur, există probleme cu semnalul în apartament). În același timp, utilizatorul nici măcar nu bănuiește că modemul stabilește o conexiune cu NOT, este autorizat pentru RADIUS, este introdus în baza de date, îi sunt alocați parametrii de configurare, format sub forma unui fișier de configurare separat, pe care descărcări și utilizări modem. Și numai după aceea, echipamentul client primește o adresă ip cu care poate lucra în rețea. Din acest moment, echipamentul este considerat a fi instalat. Conexiunile ulterioare în spatele aceluiași HE se fac în mai puțin de un minut.

Dacă utilizați CPE în spatele unui HE diferit (adresă diferită sau intrare diferită), va trebui să reinstalați echipamentul. Procesul decurge atât de bine încât unii utilizatori nici măcar nu știu câte sute de metri de cabluri și diverse tipuri de dispozitive, de la NOT la BGW, se află în spatele modemului lor.

Într-o zi, un client s-a întors și a fost enervat de cum era, conexiunea lui la internet nu funcționa în casa lui. Acasa si cu prietenii, totul merge cu modemul lui! Și acesta nu este un caz izolat, au existat clienți care chiar se mută în alt oraș cu echipamente eliberate pentru utilizare temporară. Solicitarea de predare a echipamentului a primit răspuns, spun ei, nu este timp, în plus, clientul urma să folosească în continuare acest echipament. Operatorul a încercat să-l convingă pe client să dea echipamentul înapoi companiei, argumentând că oricum îi este inutil, iar acolo, în alt oraș, nu se va putea conecta la internet. Răspunsul a fost plin de sarcasm: „Sunt și prize acolo”. Pai ce sa zic...

Avantajele tehnologiei PLC includ faptul că puterea emițătorului este de 75 mW, iar acest lucru evită înregistrarea echipamentelor ca frecvență radio. De ce este important? Noi, simplii muritori, nu trebuie să uităm de radioamatorii, ale căror interese sunt protejate de lege, iar în caz de încălcare a drepturilor sau a zgomotului din domeniul de frecvență radio selectat, Rospotrebnadzor se va ridica pentru a-i proteja. Puteți scrie un articol mare separat despre bătăliile și soluțiile de inginerie existente. Pot doar să spun că securea războiului este îngropată, pacea tremurătoare este susținută de răspunsul prompt al inginerilor la solicitările radioamatorilor.

Acum este rândul dezavantajelor tehnologiei. Pe lângă costul echipamentului, este și dependența de numărul de CPE care lucrează pentru un HE. Această circumstanță este determinată de topologia magistralei rețelei. Nu uitați de zgomotele de înaltă frecvență care apar în rețea din cauza includerii de aparate electrice sau atunci când utilizați surse de comutare, lămpi de economisire a energiei etc. În unele cazuri, trebuie să alegeți la propriu: fie să vă conectați la rețea în întuneric, fie fără internet, dar într-o cameră iluminată. Ironia ironie, dar totul pare ridicol până când trebuie să înfrunți problema față în față. În plus, calitatea și viteza comunicării sunt afectate negativ de calitatea cablajului, prezența răsucirilor (reducerea vitezei până la dispariția completă), tipul, puterea aparatelor și dispozitivelor electrice de uz casnic.

Sperăm că materialul prezentat în acest articol va răspunde la câteva întrebări, poate stârnind un interes sănătos pentru tehnologie.

Transmiterea de informații prin rețele de alimentare cu energie electrică folosind IS-ul companiei Semtech (2015)

Linia de produse Semtech Corporation include o varietate de circuite integrate strat fizic, permițând organizarea transmiterii informațiilor atât prin fir cât și prin radio (emițătoare optice, drivere de linie, transceiver radio etc.). Achiziția la începutul anului 2015 a EnVerv, lider în dezvoltarea modemurilor PLC (Power Line Communications), a permis Semtech să-și extindă linia de produse de comunicații cu dispozitive care fac schimb de date prin linii electrice standard. În cadrul acestui articol, ne vom concentra asupra principiilor de funcționare și construcție a rețelelor bazate pe microcircuite PLC cu un singur cip de la Semtech, vom lua în considerare caracteristicile reprezentanților individuali ai noii familii și vom oferi exemple de implementare practică a dispozitivelor bazate pe acestea. .

INTRODUCERE
Transmiterea informațiilor și organizarea alimentării pe aceleași fire este folosită destul de eficient în diverse aplicații. De exemplu, puteți reaminti linii telefonice standard sau rețele Ethernet care conectează noduri la distanță folosind o tehnologie în care alimentarea este furnizată prin nuclee individuale ale unui cablu de comunicație. Cu toate acestea, cele mai multe dintre aceste soluții au un dezavantaj evident: toate necesită, în general, lucrări de instalare, ale căror costuri reprezintă adesea o mare parte din costul instalării unei rețele. Mai mult, există o serie de situații în care așezarea noilor cabluri este extrem de nedorită sau chiar imposibilă - un exemplu de astfel de situații este o reparație recent finalizată, după care se dovedește brusc că este necesar să se așeze fire suplimentare pentru retele de calculatoare sau un birou închiriat cu o conexiune la internet neintenționată. În aceste cazuri, este aproape întotdeauna posibil să te limitezi la infrastructura existentă, și anume, să folosești cablurile electrice deja disponibile în aproape fiecare cameră pentru a organiza un canal de comunicație relativ rapid și de încredere, ramificat în întreaga clădire.

Tehnologia de telecomunicații PLC, bazată pe utilizarea rețelelor electrice pentru schimbul de date prin suprapunerea unui semnal util peste un curent alternativ standard cu o frecvență de 50 sau 60 Hz, se remarcă prin ușurința sa de implementare și instalarea promptă a dispozitivelor bazate pe acesta. Primele sisteme de transmisie a datelor prin rețele electrice au apărut în anii 1930, ele au fost utilizate în principal pentru semnalizare în sistemele de energie și pe căi ferate, caracterizat printr-o foarte scăzută debitului... La sfârșitul anilor 1990, o serie de companii au implementat primele proiecte mari în acest domeniu, totuși, în timpul funcționării, au fost identificate probleme serioase, dintre care principala a fost imunitatea slabă la zgomot. Funcționarea lămpilor de economisire a energiei, a surselor de alimentare în comutare, a încărcătoarelor, a variatoarelor cu tiristoare și a aparatelor electrocasnice, precum și a motoarelor electrice și a echipamentelor de sudură, în special a celor pornite în imediata apropiere a modemului PLC, a provocat zgomot de impuls în firele neprotejate. de la radiații de înaltă frecvență, ceea ce a dus la o scădere bruscă a fiabilității transmisiei datelor. De asemenea, stabilitatea și viteza de transmisie a semnalului a fost influențată negativ de eterogenitatea liniilor de comunicație, în special, calitatea și deteriorarea rețelelor electrice, prezența îmbinărilor din materiale cu conductivitate electrică diferită (de exemplu, cupru și aluminiu), prezența răsucirilor etc. Ca rezultat, reducerea globală a ratei nominale de date a variat de la 5% la 50%. În plus, în încăperile în care funcționau dispozitivele PLC, în unele cazuri s-a înregistrat încălcarea recepției radio la o distanță de aproximativ 3-5 metri de modem, în special la unde medii și scurte. Acest lucru s-a datorat faptului că firele rețelei electrice au început să acționeze ca antene pentru repetitoarele radio, emițând, de fapt, tot traficul în aer.
Tehnologia de transmitere a datelor prin rețelele electrice a primit aplicarea comercială cuvenită abia la începutul acestui secol, iar introducerea și utilizarea pe scară largă se datorează apariției unei baze de elemente adecvate, incl. microcontrolere de înaltă performanță și procesoare DSP rapide (procesoare de semnal digital), permițând implementarea unor metode complexe de modulare a semnalului și algoritmi moderni de criptare a datelor. Acest lucru a oferit nu numai un nivel ridicat de fiabilitate în transmiterea informațiilor, ci și protecția acestora împotriva accesului neautorizat. De mare importanță a fost și rezolvarea problemei standardizării diverselor aspecte ale tehnologiei. În prezent, IEEE, ETSI, CENELEC, OPERA, UPA și HomePlug Powerline Alliance sunt principalele organizații și comunități care reglementează cerințele pentru dispozitivele PLC. Acesta din urmă este o alianță internațională care reunește aproximativ 80 de companii cunoscute pe piața de telecomunicații, printre care Siemens, Motorola, Samsung și Philips. Alianța, fondată în anul 2000, își propune să efectueze cercetări și teste practice ale compatibilității dispozitivelor de la diverși producători care folosesc această tehnologie, precum și să susțină și să promoveze un singur standard numit HomePlug.
Toate sistemele PLC existente sunt de obicei împărțite în bandă largă (BPL - Broadband over Power Lines) și în bandă îngustă (NPL - Narrowband over Power Lines). Gama de sarcini rezolvate cu ajutorul lor este foarte largă, iar alegerea metodei solicitate se bazează pe caracteristicile și volumul informațiilor transmise. Dispozitivele de bandă largă (cu viteze de la 1 la 200 Mbit/s) sunt axate pe sistemele de acces la Internet, pe crearea de rețele de computere de acasă, precum și pe aplicații care necesită schimb de date de mare viteză: streaming video, sisteme de videoconferință, telefonie digitală, etc. De cel mai mare interes pentru dezvoltatorii de hardware sunt modemurile PLC cu bandă îngustă datorită ieftinității relative și a caracteristicilor îmbunătățite, care fac posibilă operarea nu numai în rețelele convenționale, ci și în rețelele cu un nivel crescut de interferență. Microcircuitele și modulele pentru modemuri în bandă îngustă (cu lățime de bandă a canalului de la 0,1 la 100 Kbps) sunt utilizate pe scară largă ca parte a diverselor produse de uz casnic și industrial, la crearea sistemelor automate de control și management distribuite în ateliere și sisteme de susținere a vieții clădirilor (ascensoare, dispozitive de aer condiționat și ventilație), dispozitive de contorizare pentru consumul de energie electrică, apă, gaze, căldură, dispozitive de securitate și alarmă incendiu.

CARACTERISTICI ALE TEHNOLOGIEI PLC
Baza tehnologiei PLC este utilizarea diviziunii în frecvență a semnalului, în care un flux de date de mare viteză este împărțit în mai multe fluxuri de viteză relativ scăzută, fiecare dintre acestea fiind transmis la o frecvență secundară separată și apoi combinat în semnalul rezultat. (Fig. 1).

Cu modulația convențională prin diviziune a frecvenței (FDM), spectrul disponibil este irosit în mod ineficient. Acest lucru se datorează prezenței intervalelor de gardă între subpurtători individuali, necesare pentru a preveni influența reciprocă a semnalelor (Fig. 2a). Prin urmare, dispozitivele PLC utilizează multiplexarea prin diviziune în frecvență ortogonală (OFDM), în care centrele subpurtătorilor sunt amplasate astfel încât vârful fiecărui semnal ulterior să coincidă cu valoarea zero a celui precedent. După cum se vede în Fig. 2b, banda de frecvență disponibilă în acest caz este cheltuită mai rațional.

Înainte de a fi combinate într-un singur semnal, toate subpurtătoarele sunt supuse unei modulații de fază, fiecare având propria sa secvență de biți. După aceea, trec prin unitatea de modelare, unde sunt asamblate într-un singur pachet de informații, numit și simbol OFDM. Figura 3 prezintă un exemplu de codificare cu deplasare de fază în cuadratura diferențială (DQPSK) pentru fiecare dintre cele patru subpurtători în intervalul 4,5-5,1 MHz. În realitate, în tehnologia PLC, transmisia se realizează folosind 1536 de subpurtători cu alegerea celor 84 de cele mai bune în intervalul de la 2 la 32 MHz, în funcție de starea curentă a liniei și de prezența interferențelor. Aceasta metoda oferă tehnologiei PLC flexibilitate pentru utilizare în diferite medii. De exemplu, așa cum sa menționat mai sus, un dispozitiv PLC funcțional este capabil să bruieze recepția radio la anumite frecvențe, această problemă este bine cunoscută radioamatorilor. Un alt exemplu este atunci când o aplicație utilizează deja o parte dintr-un interval. Din punct de vedere tehnic, eliminarea influenței reciproce nedorite este implementată prin utilizarea setărilor, așa-numitul Modul Signal și Power Mask, pe dispozitivele care oferă opțiunea corespunzătoare. Signal Mode este o metodă software pentru determinarea intervalului de frecvență de funcționare, iar Power Mask este o metodă software pentru limitarea spectrului de frecvențe utilizate. Datorită acestui fapt, dispozitivele PLC pot coexista cu ușurință în același mediu fizic și nu pot face zgomot în intervalele de frecvență utilizate pentru comunicațiile radio.

La transmiterea semnalelor printr-o sursă de alimentare de uz casnic, poate apărea o atenuare semnificativă a semnalului transmis la anumite frecvențe, ceea ce poate duce la pierderea și distorsiunea datelor. Pentru a rezolva problema adaptării la mediul fizic de transmisie, este prevăzută o metodă de pornire și oprire dinamică a transmisiei semnalului, care face posibilă detectarea și eliminarea erorilor și conflictelor. Esența acestei metode constă în monitorizarea constantă a canalului de transmisie pentru a identifica partea spectrului care depășește o anumită valoare de prag de atenuare. Dacă acest fapt este detectat, utilizarea benzii cu probleme este oprită temporar până când se restabilește o valoare acceptabilă de atenuare, iar datele sunt transmise la alte frecvențe (Fig. 4).

O altă dificultate semnificativă în transmiterea datelor printr-o rețea electrică de uz casnic, acum pentru dispozitivele PLC în sine, este zgomotul de impuls, ale cărui surse pot fi diverse încărcătoare, lămpi cu halogen, pornirea sau oprirea diferitelor aparate electrice (Fig. 5). Complexitatea situației constă în faptul că, folosind metoda de mai sus, modemul PLC nu are timp să se adapteze la condițiile în schimbare rapidă, deoarece durata lor nu poate depăși o microsecundă, ca urmare, unii dintre biți pot fi pierdut. Pentru a rezolva această problemă, este utilizată o codare de corectare a erorilor în două etape (în cascadă) a fluxurilor de biți înainte ca acestea să fie modulate și să intre în canalul de transmisie a datelor. Esența sa constă în adăugarea de biți redundanți ("guard") la fluxul de informații inițial conform anumitor algoritmi, care sunt utilizați de decodor pe partea de recepție pentru a detecta și corecta erorile. Cascadarea unui cod Reed-Solomon bloc și a unui cod convoluțional simplu decodat de algoritmul Viterbi vă permite să corectați nu numai erorile individuale, ci și exploziile de erori, ceea ce crește semnificativ integritatea datelor transmise. În plus, codarea anti-jamming mărește securitatea informațiilor transmise din punct de vedere al protecției împotriva accesului neautorizat.

Deoarece a fost selectată o rețea extinsă de alimentare cu energie de uz casnic ca mediu de transmisie a datelor, mai multe dispozitive conectate pot începe transmisia în același timp. Într-o astfel de situație, se utilizează un mecanism de reglementare pentru a rezolva conflictele de coliziuni în trafic - Protocolul de acces media CSMA / CA. Rezolvarea coliziunilor se bazează pe una sau alta prioritate, care este stabilită în câmpuri speciale pentru prioritizarea pachetelor de date.

SEMTECH IC PENTRU IMPLEMENTAREA TEHNOLOGIEI PLC
Produsele Semtech PLC sunt proiectate pentru a fi utilizate pe liniile electrice tipice de joasă sau medie tensiune. Orice modem care funcționează cu o linie fizică analogică trebuie să aibă unitățile funcționale necesare pentru procesarea datelor analogice, convertirea lor în formă digitală și, desigur, pentru procesarea datelor digitale. Pe partea de transmisie, modemul trebuie, de asemenea, să codifice datele digitale în conformitate cu algoritmul specificat, să le convertească în analog și să le trimită la linie.
Toate aceste acțiuni sunt efectuate de microcircuite din seria EV8xxx. Circuitele integrate de bandă îngustă System-on-a-chip sunt foarte integrate și conțin toate elementele de bază necesare pentru a implementa straturile fizice, MAC și alte protocole (6LoWPAN și IEC). Aceștia acceptă mai multe tipuri de modulație; în practică, OFDM este cel mai adesea folosit pentru a organiza un canal de comunicație stabil și fără zgomot. SIC-urile care au trecut testele de interoperabilitate în HomePlug Alliance Netricity sunt versatile și pot fi folosite ca bază atât pentru proiectarea punctelor finale, cât și a coordonatorului de rețea. Specificația Netricity este concepută pentru comunicații în rețea prin linii electrice de lungă distanță și este destinată infrastructurii în afara clădirii, distribuției inteligente a energiei și controlului proceselor industriale. Tehnologia poate fi utilizată atât în ​​rețelele electrice urbane, cât și în cele rurale, folosind frecvențe sub 500 kHz. Include, de asemenea, un nivel de acces bazat pe IEEE 802.15.4 (MAC), care este cheia dezvoltării rețelelor hibride cu fir / fără fir. Principalele caracteristici tehnice ale microcircuitelor Semtech PLC sunt prezentate în Tabelul 1.

Circuitele integrate din seria EV8xxx au intervale de frecvență programabile de la 10 la 490 kHz, acoperind CENELEC A (10 - 95 kHz), CENELEC B (95 - 120 kHz), CENELEC C (120 - 140 kHz), FCC (10 - 490 kHz) și Benzile ARIB (10 - 490 kHz) fără modificări în designul dispozitivului. Acestea pot fi configurate să funcționeze în ITU-T G.9903 (G3-PLC), ITU G.9902, ITU-T G.9904 (PRIME), IEEE P1901.2 și IEC-61334 (S-FSK). În plus, acceptă modul proprietar 4GPLC de înaltă performanță. Din punct de vedere structural, microcircuitele din familie sunt fabricate în carcase cu profil redus pentru montare la suprafață, concepute pentru funcționare în intervalul de temperaturi de funcționare de la -40 la + 85 ° C. Structură simplificată ilustrând principalul unitati functionale este prezentat în Fig. 6, următoarele blocuri pot fi distinse aici:
Blocul AFE (Analog Front-End) este un set de componente analogice care asigură izolarea folosind un transformator cu un condensator de decuplare, filtrarea și amplificarea semnalului de intrare și modelarea nivelurilor specificate ale semnalului transmis de ieșire folosind driverul de linie de pe opțiunea. -amp;
PHY este un bloc conceput pentru a interfata partea digitala a microcircuitului cu o linie analogica;
Microcontrolerul RISC pe 32 de biți asigură implementarea în circuit a nivelului MAC, efectuează procesarea datelor, formarea pachetelor, codificarea datelor în conformitate cu algoritmul de cifru bloc simetric AES etc. și, de asemenea, rezolvă problemele aplicate;
Blocuri periferice care interfață microprocesorul încorporat cu microcircuite externe - memorie EEPROM, ADC cu Rezoluție înaltăși un controler gazdă. Pentru comunicare, se utilizează implementarea hardware a interfețelor răspândite SPI, I2C și UART;
RAM integrată și memorie flash. Dimensiunea memoriei de program încorporate variază de la 1 la 2 MB, memoria operativă - de la 256 KB pentru EV8100 la 384 KB pentru restul, alte opțiuni sunt posibile la cererea producătorului;
Unitate de control ceas;
Un subsistem de putere care furnizează toate tensiunile necesare pentru nodurile individuale. În mod obișnuit, este utilizată o sursă care funcționează pe aceeași rețea de curent alternativ ca cea utilizată pentru transmisia de date.
Separat, merită remarcat EV8100 IC, care, pe lângă unitățile tipice, conține un controler integrat pentru un afișaj LCD cu segmente 6x33 și un driver de tastatură tactilă.

APLICAȚII PENTRU CI DE FAMILIE EV8XXX
Microcircuitele PLC Semtech se concentrează în primul rând pe utilizarea în sisteme de automatizare, telecomandăși controlul obiectelor de la distanță, cele mai populare domenii de aplicare a acestora:
Rețele de automatizare a clădirilor (AMI);
Sisteme de control al luminilor de aterizare în aeroporturi;
;
Acasă rețelele locale;
Echipamente inteligente („lucruri inteligente”), incl. electronice de consum;
Sisteme de control și management pentru centrale solare;
Rețele de iluminat stradal;
Echipamente de comunicații cu substații;
Sisteme de management al traficului.
Printre cele de mai sus, accentul principal este rețelele AMI (Smart Metering Infrastructure) care integrează contoare inteligente, concentratoare de date, instrumente de management al energiei, afișaje și alte componente ale sistemelor de automatizare a clădirilor (Figura 7).

Comunicarea pe linia de alimentare este elementul principal sisteme automatizate controlul și contabilitatea purtătorilor de energie utilizați de utilități. Principalele avantaje ale acestei tehnologii: capacitatea de a primi automat informații de la spații rezidențiale și industriale situate în zone îndepărtate cu densitate scăzută a populației și infrastructură de calitate scăzută, durată lungă de viață, scalabilitate și costuri reduse. Principiul sistemului este destul de simplu. Energia electrică de la centrală este transmisă printr-un cablu de înaltă tensiune către substație. Aici, tensiunea este redusă și distribuită la un număr mare de posturi de transformare de joasă tensiune, care reduc tensiunea la cea casnică. De obicei, 500 până la 1000 de utilizatori finali sunt conectați la un transformator. Astfel, se poate propune următoarea opțiune de construire a sistemelor PLC în aceste scopuri: un concentrator care acționează ca unitate centrală se bazează pe stații de joasă tensiune și în mod regulat (de exemplu, o dată pe oră) colectează rezultatele măsurătorilor de la contoare (acestea nu pot fi doar contoare de curent, dar si apa, caldura, gaz). Apoi, informațiile sunt trimise către server pentru procesare ulterioară, de exemplu, prin canalul GSM. Acest tip de sistem nu se limitează doar la primirea de informații de la contoare și poate îndeplini și alte funcții.
Pentru implementarea practică a acestui sistem, Semtech oferă un kit de pornire pentru dezvoltatori care include atât soluții gata făcute bazate pe microcircuite EV8000, EV8100 și EV8200 pentru cea mai rapidă organizare a transmisiei de date prin rețeaua PLC, cât și instrumente de depanare pentru evaluarea capacităților sistemului. (Masa 2).

Acestea din urmă sunt module pentru nodurile terminale (contoare) și hub-uri, al căror set de livrare include tot ce aveți nevoie, inclusiv recomandări de utilizare, precum și software pentru configurarea parametrilor nodurilor individuale și monitorizarea calității comunicațiilor în rețeaua proiectată. Interfața grafică de utilizator vă permite să programați intervalul de frecvență de operare, tipul de modulație, rata de transmisie, nivelul puterii de ieșire etc., precum și să urmăriți vizual ratele de eroare PER și BER din pachetele de date primite.
Kiturile de depanare EVM8K-01, EVM8K-02 și EVM8K-03 pot acționa atât ca noduri de măsurare la distanță, cât și ca hub-uri de colectare a datelor. Modulele sunt proiectate pentru funcționarea în rețele mono și trifazate; sunt alimentate de la o sursă încorporată de 80-280 V AC (EVM8K-01 și EVM8K-02) sau de la o sursă de 12 V DC (EVM8K-01 și EVM8K-03). Comunicarea cu controlerul gazdă se realizează prin interfețe RS-232 sau USB. Kit-ul EVM8K-13 este un hub de rețea care combină un modem PLC bazat pe EV8000 cu un microcontroler RISC pe 32 de biți pe o singură placă PLC pentru a rula o aplicație personalizată. Setul este capabil să deservească până la 500 de noduri terminale (până la 2000 opțional), printre caracteristicile distinctive remarcăm prezența unui modem 3G / EDGE / GPRS „la bord”, modul GPS și card SD de 8 GB. Pe lângă transmisia wireless de date către server, puteți utiliza și interfețele RS-232, USB sau Ethernet. Aspect kiturile de dezvoltare sunt prezentate în fig. opt.

CONCLUZIE
Utilizarea pe scară largă a rețelelor electrice de joasă tensiune 0,22-0,38 kV și absența necesității unor lucrări costisitoare de instalare pentru pozarea cablurilor stimulează un interes sporit pentru rețelele electrice ca mediu de transmisie a datelor. Dezvoltarea actuală a tehnologiei PLC este în mare măsură asociată cu apariția standardelor de reglementare general acceptate și cu îmbunătățirea bazei de elemente corespunzătoare. Modemurile PLC de la Semtech, cu un grad ridicat de integrare, oferă un canal de comunicație stabil și fără interferențe cu o lățime de bandă suficient de mare.

BIBLIOGRAFIE
1. Okhrimenko V. PLC-tehnologie. // Componente electronice. 2009. Nr. 10. cu. 58-62.
2. Site-ul oficial al companiei Semtech. www.semtech.com
3. Broșura produsului. EV8000: Modem PLC multimod cu un singur cip.
4. Broșura produsului. EV8010: Modem PLC bazat pe standarde cu un singur cip.
5. Broșura produsului. EV8020: Modem PLC bazat pe standarde cu un singur cip.
6. Broșura produsului. EV8100: SoC de afișare cu split-meter cu PLC integrat.
7. Informații despre produs. Produse de comunicații pe liniile electrice.