Verileri bir elektrik ağı üzerinden iletme fikri birkaç on yıl önce ortaya çıktı. Geçen yüzyılın 30'larında, bilgi iletmek için elektrik hatlarının kullanımı konusunda Rusya ve Almanya'da deneyler yapıldı. Ancak, 1990'ların sonuna kadar, teknoloji çok sınırlı bir uygulama buldu. Teknik hizmetler için kontrol bilgilerini düşük (2.4 Kbps) bir hızda iletmek için yüksek voltajlı elektrik hatlarını HF iletişim kanallarıyla donatmak için kullanıldı.

İnternetin gelişmesiyle birlikte, bir güç ağı üzerinden bilgi iletme olasılığına özel ilgi ortaya çıktı. Genel nüfusa İnternet erişimi sağlamak için, sağlayıcının varlık noktalarını, çoğu sağlayıcınınkine benzer yüksek hızlı erişim kanalına sahip olmayan müşterilerin evlerine veya ofislerine bağlamak gerekiyordu. Ayrıca, böyle bir kablo döşemek için her müşterinin önemli bir miktar ödemesi gerekecektir. Ve kurumsal kullanıcılar genellikle pahalı teknolojiyi kullanarak bağlantı kurabiliyorsa, o zaman çok daha büyük olan ev kullanıcıları için bu kesinlikle kabul edilemez. Böylece mühendisler, sağlayıcı ile müşterilerini güvenilir bir şekilde birbirine bağlayacak uygun fiyatlı bir son mil teknolojisi geliştirmekle görevlendirildi.

Düzinelerce şirket bu yönde çalışarak xDSL, koaksiyel televizyon kabloları, kablosuz radyo erişiminden uydu üzerinden veri iletimine kadar çeşitli teknolojilere yüz milyonlarca dolar yatırım yaptı.

Birçok teknoloji, mevcut altyapıyı (telefon hatları, kablolu televizyon ağları vb.) kullanmaya dayanıyordu. - internete erişmek için. Ancak, hazır altyapının yaygınlığı ve kullanılabilirliği açısından başka hiçbir şebekenin güç şebekesi ile karşılaştırılamayacağı açıktır. Dünyanın en uzak köşelerinde bile her evde elektrik prizleri vardır.

1990'larda çok sayıda Araştırma çalışması bazı sorunların tespit edildiği güç ağı üzerinden yüksek hızlı veri iletiminde: kablolama, yüksek düzeyde gürültü, yüksek frekanslı sinyalin hızlı zayıflaması, akıma bağlı olarak hattın iletişim parametrelerinde değişiklikler ile karakterize edilir. yük. Zamanla bu zorluklar aşıldı. Daha gelişmiş sinyal modülasyon yöntemleri geliştirme sürecinde, elektrik şebekesini kullanarak yüksek hızlı İnternet erişimi için teknolojiler oluşturuldu.

Bu alandaki öncü İngiliz Nor.Web şirketiydi. United tarafından Kamu hizmetleri, ses ve veri paketlerinin basit 120/220V elektrik şebekeleri üzerinden iletilmesine olanak sağlayan Dijital Güç Hattı (DPL) teknolojisini geliştirmiştir.

1997'de ilk deney yapıldı ve iki yıl sonra teknoloji Manchester ve Milano'da test edildi. Ancak sonuçlar başarısız oldu ve Nor.Web araştırmayı durdurdu. İletim ortamının heterojenliği ve bir element tabanının olmaması ve ortak standart Digital Powerline teknolojisinin ticari uygulama almamasına neden oldu.

DPL'nin ardından Alman şirketlerinin çözümleri ortaya çıktı: Bewag, verilerin elektrik kabloları üzerinden iletilmesine izin veren bir telekomünikasyon geliştirmesinin patentini aldı, Veba, güç ağları üzerinden veri aktarım hızında bir artış sağladı, ancak İsrail şirketi Main.net (www.mainnet- plc.com). PLC (Powerline Communications) teknolojisi yaygınlaşmıştır.

PLC ekipmanı hem veri hem de ses (VoIP) iletimi sağlar. Veri aktarım hızı 2 ila 10 Mbps arasında olabilir.

PLC teknolojisi, yüksek hızlı bir veri akışının ayrı alt taşıyıcı frekanslarında iletilen birkaç düşük hızlı akışa bölündüğü ve ardından tek bir sinyalde birleştirildiği bir sinyalin frekans bölünmesine dayanır.

"Elektrik" erişiminin ana fiyat rakibi, asimetrik bir dijital abone hattıdır (Asimetrik Dijital Abone Hatları, ADSL). Aynı zamanda, dengesiz kanalların tüm sorunları çözmeye uygun olmadığını, örneğin dönüş trafiğinin oldukça büyük olduğu dinamik çevrimiçi oyunlar için uygun olmadığını belirtmek gerekir.

Yüksek hızlı İnternet erişimi gibi PLC hizmetleri artık bir dizi Avrupa ülkesinde mevcuttur. Örneğin, Almanya'da hizmet, farklı şehirler altında farklı şehirlerde sunulmaktadır. ticari markalar: Vype (www.vype.de); Piper-Net (www.piper-net.de) ve PowerKom (www.drewag.de); Avusturya'da Speed-Web (www.linzag.net) markası altında; İsveç'te hizmet ENkom markası (www.enkom.nu) altında verilmektedir; Hollanda'da Digistroom adı altında (www.digistroom.nl); İskoçya'da, Geniş Bant (www.hydro.co.uk/broadband).

Gelecek vaat eden teknoloji, Motorola, Cisco Systems, Intel, Hewlett-Packard, Panasonic, Sharp, vb. gibi telekomünikasyon pazarındaki güçlü oyuncuları ilgilendirdi. Örneğin Motorola, Phonex Broadband ve Sonicblue ile birlikte müzik dosyalarını aktarma yöntemini başarıyla test etti. elektrik şebekesi. Rekabetin olumsuz faktörlerinden kaçınmak için, birkaç büyük telekomünikasyon şirketi, ortak araştırma ve pratik testler yapmak ve ayrıca güç kaynağı sistemleri üzerinden veri iletimi için tek bir standart benimsemek için bir ittifakta (HomePlug Alliance olarak adlandırılır) birleşti.

Enerji şirketleri için PLC teknolojisinin çekiciliği

Enerji şirketleri için PLC teknolojisi aşağıdaki nedenlerden dolayı faydalıdır:

Elektrik hatlarını bir veri iletim ağına dönüştürdüğü için yeni pazarların yolunu açar;

Müşterilere yüksek hızlı İnternet erişimi, telefon vb. gibi popüler hizmetleri sunmanıza olanak tanır;

Frekans kaynağı ve uygun lisans gerektirmez;

Ucuz ekipman, düşük ilk yatırım ve kapasitede aşamalı bir artış olasılığı sağlar;

Elektrik şebekesi ekipmanının zaten çok sayıda kullanıcısı olduğundan, müşteri destek sistemi oluşturmak için gelişmiş bir altyapı, onarım hizmetleri vb. olduğundan, önemli sermaye yatırımları olmadan yeni hizmet türleri sunmanıza olanak tanır;

Enerji ve belediye şirketlerine, elektrik, su, gaz, ısı tüketiminin tüm parametrelerinin ve her türlü hizmet için ödeme işlemlerinin sürekli uzaktan izlenmesi olanağı sağlar.

Yüksek hızlı İnternet erişimi

Son mil teknolojisini uygulama maliyeti, lineer altyapı maliyeti (toplam maliyetin yaklaşık %60-80'i), ekipman maliyeti (%20-30) ve tasarım, hazırlık mühendislik çalışmaları vb. (%10-20). 0,2-0,4 kV elektrik şebekelerinin yaygın kullanımı, kablo döşemek için pahalı kanal açma ve duvar delme ihtiyacının olmaması, veri iletim ortamı olarak bunlara artan ilgiyi teşvik eder. Yüksek hızlı İnternet bağlantısına bir örnek, PLC teknolojisine dayalı iletişim sistemleri ve ağların üretiminde lider olan İsviçreli Ascom şirketinin teknolojisidir. Şirket, binanın elektrik kablolarının veri iletimi için "son mil" görevi gördüğü ve bina içindeki elektrik kablolarının "son inç" görevi gördüğü uçtan uca bir çözüm sunuyor. Dış mekan (Dış mekan; Şekil 2) ve iç mekan (İç mekan; Şekil 3) sistemleri, aynı iletim ortamının ve farklı taşıyıcı frekanslarının kullanılmasına izin verir. Binayı besleyen fiderler boyunca veri iletimi için, düşük frekanslar, ve binaların içinde - yüksek.

Dış mekan uygulamaları için Ascom, ortalama frekansı 2,4 olan üç taşıyıcı kullanılmasını önerir; 4.8 ve 8.4 MHz. İletim mesafesine bağlı olarak, taşıyıcıların her biri 0,75 ila 1,5 Mbps hızında veri iletir. Ara alıcı-verici noktası (örneğin, bir trafo merkezi) ile bina arasında küçük bir mesafe ile, üç taşıyıcının tümü kullanılır. Bu, 4,5 Mbps'ye kadar bir aktarım hızı sağlar. Minimum baud hızında, tekrarlayıcı olmadan 200-300 m mesafe kat edilebilir.En yüksek baud hızları için mesafe yaklaşık yarıya iner.

Tekrarlayıcı konsepti, PLC'nin dış mekan kapsamını iki katına çıkarmasına ve dahili uygulamalar. Tekrarlayıcı, ana cihazdan veri trafiğini alır ve doğrudan ulaşamadığı uç cihazlara iletir.

Ascom, her hafta yaklaşık 6.000 PLC adaptörü ve 2.000 ağ cihazı üretiyor.

Ascom Powerline projelerine örnek olarak Almanya'nın önde gelen elektrik tedarikçilerinden biri olan RWE, televizyon ve kablo şirketlerine göre daha düşük maliyetle RWE PowerNet ağı üzerinden erişim sağlamaktadır. Şu anda, Ascom Powerline Communications AG ekipmanı temelinde, Doğu Avrupa'da bir dizi proje uygulanmış ve Ukrayna ve Rusya'da PLC'yi tanıtmak için pilot projeler hazırlanmaktadır.

Ev ağları için PLC teknolojileri

Elektrik şebekesi üzerinden bilgi iletme yeteneği, yalnızca son mil değil, aynı zamanda “son inç” sorununu da çözmenize olanak tanır. Gerçek şu ki, ev bilgisayarlarını ve diğer ev elektroniğini bağlamak için kullanılan kablo sayısı zaten aşırı derecede arttı: 150 metrelik bir daireye 3 km'ye kadar çeşitli kablolar döşeniyor. Ve elektrik şebekesi, 110/220 V ağda çalışan ev aletleri arasında kontrol sinyallerini iletmek için ideal bir ortamdır.Ev ağları için PLC teknolojileri, akıllı ev konseptini etkin bir şekilde uygulamayı mümkün kılar ve uzaktan kumanda için bir dizi hizmet sunar. izleme, ev güvenliği, ev yönetim modları, kaynaklar vb.

Özellikle, tanınmış şirket LG, tüketici elektroniği ürünlerini bir güç ağı aracılığıyla bağlamayı teklif ediyor (Şekil 5):

İnternet buzdolabı, ağa bağlı dijital elektroniklerin kontrol ve izlenmesi işlevlerini yerine getirir ve İnternet erişimi sağlar;

İnternet çamaşır makinesi ağ tarafından kontrol edilir, internetten yıkama programları indirmenize izin verir;

İnternet mikrodalga, İnternet'ten bir tarif indirmenize, uzaktan İnternet izleme gerçekleştirmenize izin verir;

İnternet kliması İnternet üzerinden kontrol edilir.

PLC teknolojisinin, elektrik hatları üzerinden veri iletiminin geliştirilmesine yeni bir ivme kazandırması ve dünyanın hemen her yerinden küresel ağa minimum maliyetle doğrudan erişmeyi mümkün kılması bekleniyor. Şimdiye kadar, teknoloji yaygınlaşmadı, ancak yakın gelecekte, alternatif teknolojileri ciddi bir şekilde dışlaması ve sağlayıcı hizmetleri pazarında önemli değişikliklere yol açması beklenebilir: Ağa erişim fiyatlarının düşürülmesi, bunun için fiyatlar dahil. çevirmeli telefon hattı ve özel hat bağlantısı.

PLC teknolojisi yaygınlaşırsa, İnternet erişim hizmetleri sağlamak için piyasadaki güç dengesini önemli ölçüde değiştirebilir ve hem enerji hem de iletişim gereksinimlerini dikkate alarak, güç elektrik ağlarının tasarımı için yeni ilkelerin geliştirilmesine katkıda bulunacaktır.

Akıllı Güç Şebekeleri, endüstride Akıllı Şebeke teknolojisinin bel kemiği haline gelen yarının akıllı elektrik şebekeleridir. Konsept, enerji ağlarının yönetimi için yeni ilkelerin geliştirilmesini gerektiren, güç kaynağı sistemlerinin akıllı kontrolüne ve kurumsal ekipman arasındaki veri alışverişine dayanmaktadır. HARTING'in fikri: İster bir veri kablosuna ister yalnızca bir güç kablosuna bağlı olsun, her cihaz bir ağ abonesi olur.

CJSC HARTING, Moskova

Kurumsal yönetimin bir parçası olarak, ticari ve endüstriyel binaların geliştirilmesi için üretim ve işletme maliyetlerinde sürekli bir azalma elde etmeyi ve ekipmanın bakım için hazır olmasını sağlayan ortak bir konsept geliştirilmiştir. Ana hedef, "yeşil" üretimin yanı sıra, enerji maliyetlerini düşürerek, enerji dağıtım verimliliğini artırarak, pik yükleri optimize ederek veya enerji tüketimini yazılım kullanarak optimize ederek tüm işletmenin verimliliğini ve dolayısıyla karlılığını artırmaktır. DIN EN 16001'e göre bir işletmenin enerji kaynakları yönetim sisteminin bir parçası olarak modern bir enerji dağıtım konsepti kullanmak gibi. Bu amaca ulaşmak için güç ve veri ağlarını birleştiren tek ve evrensel bir iletişim sistemi gereklidir. Büyük elektrik tüketicileri için, elektrik tedarik süreçlerini yönetme, enerji tüketimini yönetme ve kullanıcılara eksiksiz bilgi sağlama işlevlerini birleştirecek bir enerji izleme sistemi oluşturulacaktır. Kaliteli iletişim, verimliliğin temelidir. Endüstriyel cihazlar arasında veri alışverişi hala yalnızca yardımcı bir işlev olarak kabul edilmektedir. Bununla birlikte, endüstriyel cihazlar iletişim sisteminin dışında izole bir şekilde çalışıyorsa, endüstriyel süreçlerin daha fazla geliştirilmesi ve verimliliğinde artış mümkün değildir. Teşhis eksikliği, ekipmanın bakıma hazır olma durumunu olumsuz etkiler ve elektrik tüketicilerini tanımlamak için etkili bir sistem olmadan ekipmanın çalışması sırasında enerji verimliliğini artırmak imkansızdır. Her iki görev de yalnızca, her bir işletim cihazını "görmenizi" ve kontrol etmenizi sağlayan bir veri iletim ağı kullanıldığında çözülür.

Endüstride güç kaynağı ve iletişim sinyali türleri

Endüstriyel cihazların çalışması üç hayati "arter" ile bağlantılıdır - bunlar güç hatları, veri hatları ve kontrol sinyal hatlarıdır. Yüksek güçlü cihazlar 400 V'luk bir güç hattına kalıcı olarak bağlıdır, ancak bunların %50'sinden daha azı bilgi iletme ve alma yeteneğine sahiptir. Bu tür cihazları etkin bir şekilde yönetmek için her birinin güç ağına bir terminal cihazı olarak entegre edilmesi gerekir.

Bu nedenle, güç kaynağı ağları için gereksinimler. Cihaz güç kaynağına bağlandığında, cihazın kendisi ve güç tüketiminin değeri hemen tanınmalı ve ayrıca seçilen algoritmaya göre yükün kesilmesi de mümkün olmalıdır. Bu işlevleri uygulamak için yeterince dar bant genişliğine sahip bir kanal gereklidir.

Otomasyon ise verileri gerçek zamanlı olarak yüksek hızlarda iletebilen iletişim hatları gerektirir. Örneğin, otomatik teşhis optik hatları oldukça geniş bir frekans aralığında çalışır.

Güç kaynağı ağındaki veri iletim hatlarının organizasyonu

Kurulum maliyetlerini azaltmak ve temel güç yönetimi işlevlerini uygulamak için HARTING, güç kabloları üzerinden veri iletimini tercih etti. Ancak, ağlar birbirine bağlı olsa da, ayrı kablolar kullanılarak organize edilen ağların çalışacağı gibi çalışmalıdırlar. Bu nedenle, güç ağı için temel olarak Ethernet standardı seçildi ve kullanıcı gereksinimlerine bağlı olarak ağa yeni işlevlerin eklenmesine izin verildi. Akıllı kontrol, geleneksel bir güç ağına entegre edildiğinde, bir smartPowerNet ağı haline gelir. Bu durumda ağa bağlı cihazlar sektörün ihtiyaç duyduğu ağ topolojisini belirledikleri için devreye girerler. Bu nedenle, smartPowerNet ağının öğeleri ağ yapısının temelini oluşturur: HARTING buna göre öğrenmiştir ve veri iletişimli güç ağları için cihazlar geliştiren ilk şirket olmuştur.

Standart Ethernet'i Kullanma

Ethernet ağı, yönetilen ağ bileşenleri aracılığıyla yönetilir.

smartPowerNet ağ cihazlarının yönetilen anahtarların işlevlerini üstlenebilmesi oldukça mantıklıdır. Ağ yönetiminin ana işlevlerinden biri, topolojinin ve ağa bağlı uç cihazların görselleştirilmesidir. Veri güç ağı için Ethernet standardı seçilirse, veri ve güç iletimi için aynı kablo kullanıldığından veri ağı topolojisi güç ağı topolojisini takip eder. Bu nedenle, böyle karmaşık bir ağı yönetmek için standart Ethernet işlevleri kullanılabilir ve bunların seçimi oldukça geniştir. Bu konsepte dayanarak evrensel bir çözüm yaratmak mümkündür. Ek iletişim hatlarının bağlanması, uyumluluk üzerinde herhangi bir kısıtlama getirmeden sistemin frekans aralığını genişlettiği için sistem açık ve ölçeklenebilirdir.

Uçtan Uca Ağ Yönetimi İşlevleri

V şu anda Talep, çeşitli veri ve güç hatları kombinasyonlarını kullanan topolojileri destekleyen ve ek veri kabloları döşemeden enerji tüketimine ilişkin verileri örneğin kontrol odasına aktarmanıza ve ayrıca sistemin durumunu sürekli olarak izlemenize olanak tanıyan çözümler içindir. kurulum ve konfigürasyon gerektirmeyen sistem ek cihazlar. Böyle bir ağda, ilk çalıştırma sırasında ve ağ çalışması sırasında ağ topolojisinin otomatik olarak tanınması ve ayrıca güç dağıtım sistemi ile ilgili verilerin görüntülenmesi işlevi çok önemlidir. Elektrik dağıtan ve tüketen cihazlar, şebeke açıldığında tanınır ve mevcut enerji tüketimi ile birlikte endüstriyel PC veya ana kontrol iş istasyonunun ekranında görüntülenir. Yük yönetim sisteminin entegrasyonu, aşırı yüklenmeleri önlemenizi sağlar, yük için önceden ayarlanmış tepe değerleri aşıldığında sistem devreye girer. Bu nedenle, genel bir ağ aşırı yüklenmesi durumunda güvenli bir şekilde kapatılabilecek tüketicilerin önceden belirlenmesi tavsiye edilir.

Sistem Sağlığı İzleme

Güç dağıtım sistemindeki yükün ve ayrıca makineye veya diğer ekipmana bağlı yükün durumunu izleme işlevi, ilgili verilerin düzenli olarak okunmasına ve ardından analiz edilmesine dayanır. Sistemin güvenliğini ve verimliliğini sağlamaya hizmet eder. Te'lerin çıkışlarındaki sinyalin ölçülmesine ek olarak, tüm dağıtım ağının ve her bir smartPowerNet öğesinin durumu sürekli olarak izlenir.

Ağ parametrelerindeki ve performans ölçümlerindeki herhangi bir değişiklik günlüğe kaydedilir ve analiz edilir. Böylece örneğin voltaj düşmeleri, kablo kopmaları veya hatalı bağlantılar gibi arızalar tüm sistem arızalanmadan anında tespit edilebilir.

Pirinç."Akıllı Şebeke" teknolojisinin endüstride uygulanması verimliliği büyük ölçüde artıracak

Enerji tüketimi

Enerji maliyetlerini azaltmak için tüm tüketicilere ilişkin verilere ihtiyacınız var. Bunu yapmak için, smartPowerNet ağının her bir elemanı, her bir şalt cihazı veya kontrol panosu, enerji tüketimini hesaplamak için kullanılan verileri okuyan ve yazan yerleşik bir ölçüm entegre devresine sahiptir. Enerji tüketimini azaltmanın en basit yolu tüketicileri kapatmaktır. Yönetilen panoların standart giriş/çıkışları, ekstra cihazlar PLC'yi ek ağ protokolleri kullanmadan kullanma.

Veri görüntüleme

Tüm ölçüm sonuçları endüstriyel bir PC'de işlenir. SmartPowerNet ağ verileri standart iletişim arayüzleri aracılığıyla okunur, ardından işlenir ve arşivlenir.

Ölçüm sonuçlarının normal değerlerden önemli sapmaları, önem derecesine göre endüstriyel PC'de veya kontrol odasında kaydedilir, analiz edilir, kaydedilir ve görüntülenir. Örneğin, tüm sistem veya her bir çıkış devresi tarafından tüketilen enerji hesaplanır. Tüketilen elektriğin değeri nominal değere göre gösterilir ve aşırı yük uyarısı verilir. Elektrik tüketimini grafiksel olarak analiz etmek ve yeterince uzun bir süre için enerji tüketim çizelgeleri hazırlamak da mümkündür.

Güç şebekesi iletişim teknolojileri (Güç Hat iletişimi, PLC) aktif olarak gelişiyor ve tüm dünyada giderek daha popüler hale geliyor. Ve Rusya bir istisna değildir. Teknolojik süreçlerin otomasyonunda, video gözetim sistemlerinin organizasyonunda ve hatta "akıllı" bir evi kontrol etmek için kullanılırlar.

Elektrik şebekesini kullanarak veri iletimi alanındaki araştırmalar uzun süredir devam etmektedir. Geçmişte, PLC'lerin kullanımı, düşük veri aktarım hızları ve parazite karşı yetersiz bağışıklık nedeniyle engelleniyordu. Mikroelektroniğin gelişimi ve modern ve en önemlisi daha verimli işlemcilerin (yonga setleri) yaratılması, sinyal işleme için karmaşık modülasyon yöntemlerinin kullanılmasını mümkün kıldı ve bu da PLC'nin uygulanmasında önemli ilerlemeler kaydedilmesini mümkün kıldı. Ancak, sadece birkaç uzman hala elektrik şebekesi üzerinden iletişim teknolojisinin gerçek olasılıklarının farkındadır.

PLC teknolojisi, yüksek hızlı veri iletimi için elektrik şebekelerini kullanır ve veri iletimi için kullanılan ADSL ile aynı prensiplere dayanır. telefon ağı. Çalışma prensibi şu şekildedir: yüksek frekanslı bir sinyal (1'den 30 MHz'e kadar), çeşitli modülasyonlar kullanılarak geleneksel bir elektrik sinyalinin (50 Hz) üzerine bindirilir ve sinyalin kendisi elektrik kabloları üzerinden iletilir. Ekipman, böyle bir sinyali önemli bir mesafeden - 200 m'ye kadar alabilir ve işleyebilir.Veri aktarımı hem geniş bant (BPL) hem de dar bant (NPL) güç hatları üzerinden gerçekleştirilebilir. Sadece ilk durumda, veri aktarımı 1000 Mbps'ye kadar hızlarda olacak ve ikincisinde çok daha yavaş olacak - sadece 1 Mbps'ye kadar.

Hız sınırında mı?

Günümüzde üçüncü nesil PLC teknolojileri kullanıcıların hizmetine sunulmuştur. 2005 yılında, HomePlug AV standardının ortaya çıkmasıyla, veri aktarım hızı 14'ten 200 Mbps'ye yükselirse (bu, kullanıcılara aynı anda yüksek hızlı İnternet erişimi sağlandığında "Triple Play" hizmetleri sağlamak için yeterlidir). , kablo TV ve telefon iletişimi), o zaman en yeni nesil PLC'ler veri aktarımı için zaten bir çift fiziksel katman kullanır - Çift Fiziksel Katman. FFT OFDM ile birlikte Wavelet OFDM modülasyonu, yani ortogonal frekansla ayrılmış çoğullama, ancak dalgacıklar kullanılır. Bu, veri aktarım hızını birkaç kez artırmanıza olanak tanır - 1000 Mbps'ye kadar.

Ancak, fiziksel hızdan bahsettiğimizi anlamak önemlidir. Gerçek veri aktarım hızı birçok faktöre bağlıdır ve birçok kez daha az olabilir. Evdeki elektrik kablolarının kalitesi, hatta bükülmesi, heterojenliği (örneğin, alüminyum kablolarda, sinyal zayıflaması bakırdan daha güçlüdür, bu da iletişim aralığını yaklaşık yarı yarıya azaltır) - tüm bunların yıkıcı bir etkisi vardır. veri aktarımının fiziksel hızı ve kalitesi hakkında. Ayrıca PLC - elektrik şebekesinde tüm adaptörler aynı fazda olmalıdır, adaptörler (transformatörler, UPS) arasında galvanik izolasyon olmamalıdır, pilotlar, filtreler ve RCD'ler veri aktarım hızını azaltır. İstisna, QPLA-200 v.2 ve QPLA-200 v.2P'dir, çünkü Bu adaptörlerin bir özelliği de benzersiz Clear Path teknolojisidir. Clear Path teknolojisini kullanarak PLC cihazları farklı fazlara bağlıyken bile bir ağ oluşturmak mümkündür. bu teknoloji, bilgi iletmek için daha az gürültülü kanalları dinamik olarak seçer, böylece veri aktarım hızını arttırır. Bir PLC ağında en fazla 8 cihaz olabilir.

PLC teknolojisinden bahsetmişken, hız olarak yarı çift yönlü veya tek yönlü hız almak gelenekseldir. Yani belirtilen hız 200 Mbps ise gerçek hız 70-80 Mbps olacaktır. V gerçek hayat büyük bir güvenle fiziksel hız yarıya bölünebilir ve her güçlü ev cihazını bağlarken orantılı olarak% 10 oranında azaltılabilir - ütü, su ısıtıcısı, klima, buzdolabı vb.

Normal ev koşullarında, yaklaşık 200 m'lik bir mesafe boyunca bir PLC kullanılarak teller üzerinden bir sinyal iletilebilir, örneğin, 200 metrekarelik bir ev. m sorunsuz kapatılabilir. Bu durumda iletişim kalitesi, elektrik şebekesinin kalitesine bağlı olacaktır. Genellikle bir uzatma kablosuna, kesintisiz güç kaynağına veya transformatöre yerleştirilmiş sıradan bir aşırı gerilim koruyucu, sinyalin geçişine engel olabilir. Ağın kablolama yoluyla dağıtımının sigortalı bir elektrik panosu ile sınırlı olduğu da unutulmamalıdır. Bu nedenle, örneğin bir ev arkadaşıyla bir ağ oluşturmak işe yaramaz. Wi-Fi bunun için daha iyidir.

PLC'nin artıları ve eksileri

PLC teknolojileri kesinlikle ilgiyi hak ediyor, ancak avantajlarının yanı sıra bariz dezavantajları da var. Ama önce ilk şeyler. PLC, Triple Play hizmetlerinin yüksek kalitede sağlanmasına yardımcı olur, veri iletimi için kablo döşemeyi ve dolayısıyla ek maliyetler gerektirmez. Hızlı kurulum ve mevcut ağlara bağlanabilme özelliği de PLC lehine bir noktadır. Ayrıca, örneğin ofis başka bir binaya taşındığında, PLC ağı kolayca sökülebilir ve yapılandırılabilir. Böyle bir ağ kolayca ölçeklenebilir - neredeyse tüm topolojilerini minimum maliyetle (ek PLC adaptörlerinin sayısına bağlı olarak) düzenleyebilirsiniz. Zor koşullarda (betonarme yapılar, yüksek seviye elektromanyetik girişim) kablosuz Wi-Fi teknolojileri, WiMAX ve LTE PLC ağı kesintisiz çalışacaktır. Aynı zamanda en modern şifreleme algoritmalarının kullanılması sayesinde ağ üzerinden güvenli veri iletimi de sağlanmaktadır.

PLC'nin daha az dezavantajı vardır, ancak bunları bilmeye değer. İlk olarak, elektrik kablolama yoluyla ağın bant genişliği tüm katılımcıları arasında bölünür. Örneğin, bir PLC ağında iki adaptör çifti aktif olarak bilgi alışverişinde bulunursa, her bir çift için değişim oranı toplam bant genişliğinin yaklaşık %50'si olacaktır. İkincisi, PLC'nin kararlılığı ve hızı, elektrik kablolarının kalitesinden (örneğin bakır ve alüminyum iletkenler) etkilenir. Üçüncüsü, PLC çalışmıyor ağ filtreleri ve özel PLC Ready soketleriyle donatılmamış kesintisiz güç kaynakları.

PLC'nin pratikte uygulanması

Bugün PLC geniş pratik uygulama alanı bulmaktadır. Teknolojinin mevcut elektrik şebekesini kullanması nedeniyle, otomasyon ünitelerini elektrik kabloları (örneğin, şehir elektrik sayaçları) aracılığıyla bağlamak için proses otomasyonunda kullanılabilir.

Genellikle PLC'ler, bir ağ için temel gereksinimlerin uygulama kolaylığı, cihaz mobilitesi ve kolay ölçeklenebilirlik olduğu küçük ofislerde (SOHO) video gözetim sistemleri veya yerel alan ağı oluşturmak için kullanılır. Aynı zamanda hem tüm ofis ağı hem de bireysel segmentleri PLC adaptörleri kullanılarak oluşturulabilir. Genellikle mevcut bir ofis ağına dahil etmek gerekir uzak bilgisayar veya başka bir odada veya hatta binanın diğer ucunda bulunan bir ağ yazıcısı - PLC adaptörleri yardımıyla bu sorun birkaç dakika içinde çözülebilir.

Ek olarak, PLC teknolojisi, tüm tüketici elektroniğinin tek bir cihaza bağlanması gereken "akıllı" bir ev fikrini uygulamak için yeni fırsatlar sunar. bilgi ağı bir fırsatla merkezi kontrol.

İşin garibi, hala elektrik kabloları üzerinden veri iletme fikrine kayıtsız olmayanlar var. Evet, dünyada bu fenomenle yüz yüze karşılaşan birçok insan var, belki birileri bu tür fırsatları açan teknolojilerle tanışacak, biri için bu zaten başarılı veya başarısız bir deneyim, ve birisi için dün gündü.

Yani PLC. Ne yazık ki, ağda aynı Ethernet veya Wi-Fi hakkında olduğu kadar bilgi yok. Bu makale ile bir zamanlar beni ilgilendiren en popüler soruları cevaplamaya çalışacağım. PLC (Güç Hattı İletişimi), taşınması bir apartman, ofis veya işletmenin olağan elektrik kablolaması olan bir iletişim ağıdır. Bu tür ağlar, veri ve ses iletmek için kullanılabilir. Elektrik kablosu kelimenin tam anlamıyla çevreliyor modern adam. Evlerde, ofislerde ve işyerlerinde, halka açık yerlerde bulunur. Ve bu şaşırtıcı değil, çünkü teller tüketiciye elektrik akımı sağlamanın tek yolu. Çoğu zaman, bir değil, birkaç güç kablosu elektrikli nesneler için uygundur. Bunun nedeni, birkaç elektrik fazının veya ek güç hatlarının kullanılmasıdır.

Bir iletişim aracı olarak elektrik kablosunun kullanılmasının uzun zamandır düşünüldüğünü söylemeye gerek yok. Bu fikirle ağa bağlanmak, adaptör fişini prize takmaya indirgenebilir. Sonuç olarak, daha önce gerçekleştirilen PLC ve DPL (Digital PowerLine) geliştirmelerine dayanan yeni bir spesifikasyon geliştirildi. HomePlug Powerline Alliance'ı oluşturan Siemens, Nortel, Motorola vb. bir grup şirketin çabalarıyla oluşturuldu. HomePlug 1.0 standartlarının ve ardından HomePlug AV PLC'nin ortaya çıkmasıyla, BPL modundaki cihazlar (Güç Hatları üzerinden Geniş Bant - elektrik hatları üzerinden geniş bant iletimi) 200Mb / s'ye varan hızlarda veri alışverişi yapabilir hale geldi.

Güç Hattı İletişim teknolojisini nerede kullanabilirsiniz? Doğru kullanıldığında, hemen hemen her yerde, ancak esas olarak bu teknoloji, evde ve ofiste bir yerel alan ağının yanı sıra sağlayıcı düzeyinde bir erişim teknolojisi düzenlemek için kullanılır. Bu teknolojinin avantajları arasında ağın kolay ölçeklenebilirliği, sistemi uygulama yeteneği yer alıyor " akıllı ev"(Z-Wave teknolojisi gibi :)), apartmanda / evde duvarda ve kabloda ek deliklerin olmaması.

Öykü

Elektrik ağlarının gelişiminin başlangıcında, enerji düğümleri arasında bilgi alışverişi alışverişini organize etme sorunu ortaya çıktı. En mantıklısı ayrı telgraf hatlarının yapılmasındansa mevcut elektrik hatlarının kullanılmasıydı. Zaten 20. yüzyılın başlarında Amerika Birleşik Devletleri'nde, telgraf bilgilerini değiştirmek için DC güç hatları kullanıldı. Radyo iletişiminin gelişmesiyle, ağları aynı amaçlar için kullanmak mümkün hale geldi. alternatif akım.

Şu anda, elektrik hatları üzerinden bilgi gönderme alışverişi, ana iletişim türlerinden biri olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Telsiz, düşük kapasiteli bir kapasitörden (2200 - 6800 picofarad) ve yüksek frekanslı bir transformatörden (ototransformatör) oluşan bir bağlantı filtresi aracılığıyla güç hattına bağlanır. Böyle bir sistem, hem ses bilgisinin hem de telemetri ve telekontrol verilerinin iletilmesine izin verir. PLC teknolojisinin fikri, yüksek hızlı bilgi alışverişi için güç hatlarını kullanmaktır.

Geliştirme ve sonraki çalışma sırasında ortaya çıktığı gibi, teknolojinin darboğazı, zayıf gürültü bağışıklığı ve düşük veri aktarım hızıydı. Mart 2000'de, birkaç büyük telekomünikasyon şirketinin birleşmesi sonucunda, ortak araştırma, geliştirme ve test etmek üzere organize edilen HomePlug Powerline Alliance kuruldu, ayrıca güç sistemleri üzerinden veri iletimi için tek bir standardın benimsenmesine karar verildi. Bu arada, şu anda HomePlug Powerline Alliance yüzden fazla kuruluş içermektedir.

PowerLine prototipi, 14 Mb / s'ye kadar bir veri aktarım hızı tanımlayan tek HomePlug1.0 standardının (26 Haziran 2001'de HomePlug ittifakı tarafından benimsenen) temelini oluşturan Intellon'un PowerPacket teknolojisidir. Ancak, üzerinde şu an HomePlug AV standardı, veri aktarım hızını 200 Mbps'ye yükseltti. Ve yeni G.hn standardı, bant genişliğini önümüzdeki yıl 1 Gbps'ye çıkaracak.

HomePlug'ın mevcut özelliklerin tek paketi olmadığını belirtmekte fayda var. Dışında Ana SayfaFiş başkaları da var - bu, uluslararası birlik tarafından desteklenen bir geniş bant teknolojisidir UPA(Universal Powerline Association) ve bir ittifakta birleşen bir dizi etkili Japon şirketi tarafından geliştirilen aynı adı taşıyan teknoloji HD-PLC(Yüksek Çözünürlüklü Elektrik Hattı İletişimi). Avrupa'da, ittifak PLC teknolojisinin geliştirilmesine katkıda bulundu OPERA(OpenPLC Avrupa Araştırma Birliği). Bunlardan kısaca bahsedeceğim.

OPERA

OPERA, 2004 yılında Avrupalı ​​imalat şirketleri ve üniversiteler tarafından kuruldu. İttifakın 40'tan fazla üyesi var. Amaç, geniş bant erişimini organize etmek için entegre PLC ağları alanında araştırma ve geliştirmeydi.

2006 yılında ittifakın ilk projesi tamamlandı. Tamamlanması, birçok PLC ekipmanı üreticisinin kullanmak için acele ettiği standardın ilk versiyonunun piyasaya sürülmesiyle sonuçlandı. Projenin ikinci aşaması Ocak 2007'de başladı ve Aralık 2008'de sona erdi. Projenin amacı, geniş bant sistemlerinin fiziksel ortam olarak mevcut elektrik kablolarını kullanarak çalışmasını sağlayan spesifikasyonlar geliştirmekti. Bu nedenle diğer adı - BPL (Güç Hattı Üzerinden Geniş Bant).

BPL teknolojisi, ev yerel ağlarının organizasyonunun yanı sıra yüksek hızlı veri iletimi (video akışı, IP telefonu vb.) Projenin ikinci aşamasının katılımcıları arasında önde gelen Avrupa üniversiteleri İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü (İsviçre), Dresden Üniversitesi ve Karlsruhe Üniversitesi (Almanya) ve diğerleri, büyük teknoloji şirketleri-geliştiricileri DS2 (İspanya) ve CTI ( İsviçre) ve Avrupa PLC operatörleri EDEV-CPL (Fransa), ONI (Portekiz), PPC (Almanya), kamu hizmetleri ve OEM'ler - toplam 26 katılımcı. İttifak tarafından önerilen özellikler, 200 Mbps'ye kadar fiziksel düzeyde bir iletişim kanalı verimi sağlayan ticari PLC modem yongalarını ilk tanıtan İspanyol şirketi DS2 tarafından geliştirilen bir teknolojiye dayanmaktadır. Bu, 10, 20 veya 30 MHz frekans bandında veri iletimi sağlar. Modülasyon yöntemi OFDM'dir, alt taşıyıcı sayısı 1536'dır. Alt taşıyıcıların modülasyonu için, alt taşıyıcı başına 10 bite kadar iletim sağlayan ADPSK (Genlik Diferansiyel Faz Kaydırmalı Anahtarlama) modülasyonu kullanılır. Teorik olarak ulaşılabilir veri hızı 205 Mbps'dir.

UPA

UPA 2004 yılında kuruldu. Elektronik ekipman ve araştırma merkezlerinin önde gelen üreticilerini içerir: Analog Devices, Ambient, Buffalo, Comtrend, Corinex, D-Link, NETGEAR, Kore Elektroteknoloji Araştırma Enstitüsü, Toshiba, vb. Derneğin amacı, PLC pazarının gelişimini hızlandırmak için veri iletim sürecinin çeşitli yönlerini tanımlayan standartlar ve düzenlemeler ve hükümet ve kurumsal düzeylerde elektrik şebekeleri üzerinden veri iletim sistemlerinin teşvik edilmesi. UPA'nın sertifikasyonunun bir yönü, aynı fiziksel iletim ortamını kullanan farklı standartlardaki ekipmanın bir arada bulunmasıdır, yani örneğin, HomePlug ve OPERA standartlarına uygun olarak veri akışlarının iletimi için aynı elektrik ağının eşzamanlı kullanımı. UPA Derneği, OPERA Alliance tarafından önerilen ana özellikleri desteklemektedir.

HD-PLC

HD-PLC, AOpen, Advanced Communications Networks, Icron Technologies Corporation, IO DATA DEVICE, Analog Devices, APTEL, Audiovox Accessories Corporation, Buffalo, OKI, Kawasaki Microelectronics, OMURON NOHGATA, Murata ve diğerleri Panasonic'in HD-PLC geniş bant teknolojisi, elektrik şebekesi üzerinden yüksek hızlı veri iletimi ve alımı için tasarlanmıştır ve CEPCA (Tüketici Elektroniği Elektrik Hattı İletişim İttifakı) tarafından desteklenir.

Bu ittifak 2005 yılında etkili Japon şirketleri Panasonic, Sony, Toshiba, Mitsubishi, Sanyo ve Yamaha tarafından kuruldu. CEPCA'nın faaliyetlerinden biri, potansiyel olarak bir apartman veya bina içindeki multimedya veri iletim ağlarının bağlanmasına izin verecek farklı standartlarla uyumlu teknoloji geliştirme çabalarına katılmaktır. HD-PLC teknolojisinin rakipleri, HomePlug ve UPA birlikleri tarafından desteklenen teknolojilerdir. HD-PLC teknolojisinin ayırt edici bir özelliği, bir OFDM sinyalinin sentezlenmesi için önerilen yöntemdir. Örneğin HomePlug AV teknolojisinde benimsenen ters hızlı Fourier dönüşümü (FFT) kullanılarak bir OFDM sinyali oluşturma yönteminin aksine, yazarlar HD-PLC teknolojisinde Wavelet dönüşümlerinin kullanılmasını önerdiler. Wavelet OFDM, yüksek spektral verimlilik ile karakterize edilen, güç şebekesini kullanan bir geniş bant veri iletim teknolojisidir. Bu teknoloji, bir OFDM sinyalini sentezlemek için Wavelet dönüşümlerini kullanır. Teorik olarak ulaşılabilir veri aktarım hızı 210 Mbps'dir.

Üyeler

Yukarıdaki tüm ittifakların ve derneklerin, çekirdeği birkaç kişiden oluşan bir tür "çıkar kulüpleri" olduğu anlaşılmalıdır. büyük üreticiler ticari amaçlı entegre devreler. Çevrede modem ve diğer ekipman üreticileri var. Böylece, "üreticiden bağımsız" bir standart geliştirmek ve teşvik etmek için "kar amacı gütmeyen" kuruluşlar kuruldu.

Homeplug Powerline Alliance'ın çekirdeği Cisco, Intel, LG, Motorola, Texas Instruments'tır. Onlar, bu teknolojinin Amerikan gelişim yönünü yansıtan Intellon'un müttefikleridir. Avrupa yönü, OPERA projesi çerçevesinde Avrupa Birliği tarafından desteklenen DS2 şirketi tarafından belirleniyor. Buffalo, Corinex, D-Link, Intersil, Netgear, Toshiba ve diğer şirketleri içeren iki düzineden fazla DS2 ortak şirketi UPA birliğinde birleşti. Panasonic Corporation, geliştirme sürecinde endüstriyel ittifak CEPCA'nın özelliklerine bağlıdır. Hitachi, Mitsubishi, Philips, Pioneer, Sanyo, Sony vb. gibi şirketler aynı standart tarafından yönlendirilmektedir.Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE) ve Uluslararası Telekomünikasyon ve Standardizasyon Birliği (ITU) şüphesiz bu sayıya aittir. standardizasyon için etkili uluslararası kuruluşlar. ). Bu organizasyonlarda dünyanın birçok ülkesinden önde gelen firmaların temsilcileri yer almaktadır.

Aralık 2008'de ITU-T standardizasyon enstitüsü, elektrik hatları, telefon ve koaksiyel kablolar üzerinden yüksek hızlı veri iletimi için uluslararası bir standart kabul etti. yeni standart G.hn olarak da adlandırılan ITU-T (G.9960), kablolu ev ağları oluşturma ilkesini birleştiren bir veri bağlantısı ve fiziksel katman özellikleri paketidir. 2008 yılının sonunda, ilk kez, fiziksel veri iletim ortamı olarak güç hatları, koaksiyel veya telefon kablolarının kullanıldığı kablolu ağların potansiyelinin tam olarak kullanılmasına izin veren uluslararası bir standart ortaya çıktı. Tüm G.hn tabanlı ağların birlikte çalışabilirliği, DS2 tarafından ortaklaşa kurulan kar amacı gütmeyen bir kuruluş olan Home Grid Forum tarafından denetlenmektedir.

2008'in sonunda DS2, G.hn, UPA ve OPERA spesifikasyonlarıyla uyumlu bir PLC modem çipi geliştirme niyetini açıkladı. Temmuz 2005'te, IEEE yaratılışı duyurdu. çalışma Grubu, Geniş Bant PowerLine standardını hazırlayacak. Çalışmanın amacı, yüksek hızlı veri iletimi için elektrik şebekelerinin kullanımı için rekabet eden ve uyumsuz özelliklerdi. Spesifikasyonlar HomePlug Powerline Alliance, Panasonic Corporation ve DS2 tarafından sunuldu.

Sonuç olarak, standardın ilk taslağı onaylandı: Güç Hattı Ağları Üzerinden Geniş Bant için IEEE P1901 Taslak Standardı: Orta Erişim Kontrolü ve Fiziksel Katman Spesifikasyonları. Taslak standart, fiziksel katmanda iki uyumsuz modülasyon yönteminin (FFT OFDM ve Wavelet OFDM) kullanılması olasılığını sağlar. Ayrıca, uyumsuz iki doğrudan hata düzeltme yöntemi kullanma olasılığına izin verildi.

Bunlardan biri evrişimli turbo kodlarına dayanır, ikincisi LDPC kodlarını kullanır - düşük yoğunluklu eşlik kontrollerine sahip kodlar. Halihazırda turbo kodlar uydu ve mobil iletişim sistemlerinde, kablosuz geniş bant erişimde ve dijital televizyon. Taslak standartta DS2'nin önerdiği teknolojinin kullanımına ilişkin herhangi bir atıf bulunmamaktadır ve temel alınan PHY'nin iki versiyonu birbirinden önemli ölçüde farklılık göstermektedir. Sonuç olarak, ekipman farklı şekiller modülasyon, IEEE P1901 standardına uygun olmasına rağmen aynı ağ üzerinde iletişim kuramaz. Yazarken, bu siteden materyaller kullanıldı.

Teoride

PowerLine teknolojisinin temeli, yüksek hızlı bir veri akışının her biri ayrı bir alt taşıyıcı frekansında iletilen nispeten düşük hızlı birkaç akışa ayrıştırıldığı ve daha sonra bunların birleştirildiği bir sinyalin frekans bölümünün kullanılmasıdır. bir sinyal.

Frekans çoğullama (FDM - Frekans Bölmeli Çoğullama) ile mevcut spektrum verimsiz bir şekilde tüketilir. Bunun nedeni, alt taşıyıcılar arasında koruma aralıklarının (Koruma Bandı) bulunmasıdır. Sinyallerin karşılıklı etkisini önlemek için koruma aralıklarının varlığı gereklidir.

Bu nedenle, ortogonal frekans bölmeli çoğullama (OFDM) kullanılır. Buradaki fikir, alt taşıyıcıların merkezlerini, sonraki her bir sinyalin tepe noktası bir öncekinin sıfır değeri ile çakışacak şekilde yerleştirmektir. Görüldüğü gibi, OFDM kullanıldığında mevcut bant genişliği daha verimli kullanılmaktadır.

Tek bir sinyalde birleştirilmeden önce, bireysel alt taşıyıcılar, her biri kendi bit dizisine sahip olan faz modülasyonuna tabi tutulur.

Ardından, alt taşıyıcıların tek bir bilgi paketi (OFDM-sembol) halinde birleştirildiği PowerPacket motorunun sırası gelir. PowerLine teknolojisi, 2-32 MHz aralığındaki en iyi frekansların 84'ü ile 1536 alt taşıyıcı frekansı kullanır. Herhangi bir veri iletim teknolojisinin fiziksel ortama uyum sağlaması gerekir, bu da hataları ve çakışmaları algılamak ve ortadan kaldırmak için bir araca ihtiyaç duyduğu anlamına gelir. PLC bir istisna değildir. Bir ev ağı üzerinden sinyal iletirken, belirli frekanslarda veri kaybına neden olacak büyük zayıflamalar meydana gelebilir. Powerline teknolojisi şunları sağlar: özel yöntem Bu sorunun çözümü, veri taşıyan sinyalleri dinamik olarak kapatıp açmaktır. Yöntemin özü, spektrumun maksimum zayıflama eşiğinin aşıldığı kısmını belirlemek için kanalın sürekli izlenmesinde yatmaktadır. Böyle bir bölüm algılanırsa, sorunlu frekans aralığındaki veri iletimi, kabul edilebilir bir zayıflama değeri geri yüklenene kadar durdurulur.

Geniş bir frekans yelpazesinin kullanılmasında yatan PowerLine teknolojisinin gücü aynı zamanda zayıf noktasıdır. Çeşitli ülkelerde, kullanım için yasaklanmış frekansların spektrumu sıkı bir şekilde düzenlenmiştir. PLC cihazı çalışırken, kullanılan spektrumdaki radyo alımını "sessizleştirebilir". Radyo amatörleri bu sorunun çok iyi farkındadır. Bu nedenle OFDM ve geniş bant genişliği kullanımı, PowerLine teknolojisine çeşitli ortamlarda kullanım esnekliği sağlar. Teknik olarak bu, (ilgili yeteneği sağlayan) cihazlarda Sinyal Modu ve Güç Maskesi olarak adlandırılan ayarlanarak gerçekleştirilir. Sinyal Modu, çalışma frekansı aralığını belirlemek için bir yazılım yöntemidir. Güç Maskesi, kullanılan frekans spektrumunu sınırlamak için bir yazılım yöntemidir. Bu sayede PowerLine cihazları aynı fiziksel ortamda kolaylıkla bir arada bulunabilmekte ve radyo amatörlerinin kullandığı frekans aralıklarına müdahale etmemektedir.

Şimdi PLC cihazlarının kendileri için bir başka önemli sorun, kaynakları çeşitli şarj cihazları, halojen lambalar, çeşitli elektrikli cihazları açıp kapatabilen darbe gürültüsüdür.

Durumun karmaşıklığı, yukarıdaki yöntemi kullanarak, PLC cihazının hızla değişen koşullara uyum sağlamak için zamana sahip olmaması gerçeğinde yatmaktadır, çünkü süreleri bir mikrosaniye veya daha az olabilir. Bu sorunu çözmek için, bit akışlarının modüle edilmeden ve daha sonra ağa iletilmeden önce kademeli kodlaması kullanılır. Hata düzeltici kodlamanın özü, alıcı uçta kod çözücü tarafından hataları tespit etmek ve düzeltmek için kullanılan orijinal bilgi akışına fazla bitler eklemektir. Bir blok Reed-Solomon kodunun basamaklandırılması ve Viterbi algoritması kullanılarak kodu çözülen basit bir evrişimli kod, yalnızca tek hataları değil, aynı zamanda iletilen verilerin bütünlüğünü önemli ölçüde artıran hata patlamalarını da düzeltmeyi mümkün kılar.

Ek olarak, hata düzeltici kodlama, ortak bir aktarım ortamında aktarılan bilgilerin güvenliğini artırır. Veri iletim ortamı olarak ev tipi güç kaynağı ağı seçildiğinden, birkaç cihaz aynı anda iletimi başlatabilir. CSMA/CA yöntemi, çakışmaları çözmek için kullanılır. PowerLine ağlarında iletilen veri çerçevelerine önceliklendirme alanlarının eklenmesi sayesinde IP üzerinden ses ve görüntü aktarımı mümkün hale geldi.

pratikte

HomePlug 1.0

HomePlug standardının ilk "elektrik" özelliği, 2001 yılının ortalarında, ittifakın bir yıllık çalışmasından sonra geliştirildi ve kabul edildi. Bu belirtim, bir yerel ağın çalışması için aşağıdaki kuralları açıklar:

• ağ topolojisi olarak "otobüs" kullanılır;
• maksimum veri aktarım hızı 14 Mbps'dir;
• maksimum ağ çapı 100 m'dir (pratikte mesafe 1000 m'den fazla olabilir, ancak daha düşük bir veri hızıyla);
• 10.000 m'ye kadar veri iletim mesafesini artırmaya izin veren tekrarlayıcıların kullanımına izin verilir;
• güçlü parazit algılandığında frekansı değiştirmek veya belirli kanalları devre dışı bırakmak için uyarlanabilir mekanizmalar kullanılır;
• QoS (Hizmet Kalitesi) hizmeti, teslimat kalitesinin dört seviyesi ile uygulanır;
• veriler, 56 bitlik bir şifreleme anahtarıyla DES yöntemi kullanılarak şifrelenir.

Kısa bir süre sonra, HomePlug 1.0'ın Turbo olarak işaretlenmiş resmi olmayan bir sürümü ortaya çıktı, teknik özellikleri HomePlug 1.0'ın özelliklerini tek ama önemli bir farkla tekrarladı: veri aktarım hızı 85 Mbps'ye yükseltildi.

Ana SayfaPlug AV

2005 yılında HomePlug AV spesifikasyonunun benimsenmesi, standardın HDTV video akışı gibi büyük veri akışları için kullanılmasına izin verdiği için önemli bir kilometre taşıydı. Bu spesifikasyonu ayrıntılı olarak analiz edersek, geliştirme sırasında HomePlug 1.0 ve HomePlug 1.0 Turbo spesifikasyonlarının geliştirilmesinde kullanılan yaklaşımların çoğunun revize edildiğini görebiliriz. HomePlug AV spesifikasyonu aşağıdaki özelliklere sahiptir:

• maksimum veri aktarım hızı 200 Mbps'dir;
• veri iletimi 2-28 MHz ve 4-32 MHz frekans aralıklarında gerçekleştirilir;
• CSMA/CA medya erişim yöntemi kullanılır;
• QoS (Hizmet Kalitesi) hizmeti uygulanır;
• veri şifreleme, 128 bit şifreleme anahtarıyla AES teknolojisini kullanır.

Şu anda, uç bağlantıların büyük çoğunluğu, yüksek hızlı bir hattan kullanıcının dairesine veya ofisine bir kablo döşenerek gerçekleştirilmektedir. Bu en ucuz ve en güvenilir çözümdür, ancak kablolama mümkün değilse, o zaman her binada bulunan güç elektrik iletişim sistemini kullanabilirsiniz. Aynı zamanda binadaki herhangi bir elektrik prizi bir İnternet erişim noktası haline gelebilir. Kullanıcı, kural olarak, binanın elektrik kontrol odasına kurulmuş ve yüksek hızlı bir kanala bağlı benzer bir cihazla iletişim kurmak için yalnızca bir PowerLine modeme ihtiyaç duyar.

Ayrıca, PLC'nin mükemmel çözüm alternatif iletişim kanallarının organizasyonunun hazır elektrik kablolarından 4 kat veya daha fazla maliyetli olması nedeniyle yazlık yerleşim yerlerinde ve alçak binalarda son mil.

PowerLine teknolojisi, ağ için temel gereksinimlerin uygulama kolaylığı, cihaz hareketliliği ve kolay genişletilebilirlik olduğu küçük ofislerde (10 bilgisayara kadar) yerel bir ağ oluşturmak için kullanılabilir. Aynı zamanda, hem tüm ofis ağı hem de bireysel segmentleri PowerLine adaptörleri kullanılarak oluşturulabilir. Çoğu zaman, zaten dahil edilmesi gereken bir durum vardır. mevcut ağ başka bir odada veya binanın diğer ucunda bulunan uzak bilgisayar veya ağ yazıcısı. Bu sorun, PowerLine adaptörleri yardımıyla kolayca çözülür.

PowerLine teknolojisi, tüm tüketici elektroniğinin merkezi kontrol imkanı ile tek bir bilgi ağına bağlandığı bir "akıllı ev" fikrini uygulamak için kullanılabilir. PLC'nin hazır iletişim kullanması nedeniyle, PowerLine teknolojisi proses otomasyonunda, otomasyon ünitelerinin elektrik kabloları veya diğer kablo türleri aracılığıyla bağlanmasında kullanılabilir. PLC'nin çeşitli kablolar üzerinde çalışabilmesi (mutlaka elektrik olması gerekmez) nedeniyle, teknolojiyi güvenlik yangın sistemlerinde ve ayrıca video gözetim sistemlerinin düzenlenmesinde kullanmak mümkün hale gelir.

Olumsuz yanları da vardır: örneğin, tüm LAN adaptörlerini bir faza bağlama ihtiyacı. Ayrıca "veri yolu" topolojisinin dezavantajını da içerirler - hız tüm ağ cihazları arasında paylaşılır.

Bir İnternet sağlayıcısının ağında teknolojinin uygulanmasına bir örnek vereceğim. Teknolojiyi uygulamak için çeşitli seçenekler vardır.

Birinden, belki de en basitinden bahsedeceğim. Ethernet anahtarlarına bağlanmak olağandışı bir durum değildir. PLC denetleyicisi, evde bir anahtarla birlikte bir kutuya kurulur. 100 Mb/s FastEthernet portlarında standart patch cord ile birbirlerine bağlanırlar. Kutu, PLC kontrol cihazının veya Head End (bundan böyle HE olarak anılacaktır) modeline bağlı olarak farklı görünebilir.

PLC sinyali, bir yandan NOT'a, diğer yandan ayırıcıya bağlı olan bir koaksiyel kablo aracılığıyla iletilir. Ayırıcı, bir evde birden fazla NOT'u bağlamak için kullanılan bir tür adaptördür. Böyle bir ihtiyaç, çok sayıda bağlantıyla veya iletişim kanalının bant genişliği için yüksek gereksinimlerle ortaya çıkabilir.

Birkaç kullanılması durumunda, üretilmez güç ayarları Sinyal Modu seçimi ile maskeleyin. Bu eylem, belirli bir müşteri CPE'si için gerçek DEĞİL'i açık bir şekilde belirlemek için gereklidir. Aksi takdirde, HE'ler arasında CPE geçişi ve dolayısıyla her geçişten sonra yeniden yetkilendirme ile bir durum ortaya çıkacaktır.

Anahtarların sayısı, HE ve CPE arasındaki bağlantının kararlılığı ile belirlenir. Sinyal Modu ayarı ile çok fazla çalışmaz, sadece birkaç seçenek vardır, ancak Güç Maskesi oldukça esnek bir şekilde yapılandırılabilir. Mühendisin emrinde, belirli bir frekans spektrumunda çalışmaya izin vermenin veya yasaklamanın mümkün olduğu 256 bitlik bir veri alanı vardır. Bu aşamada iki bağımsız ağımız var: bir elektrik ağı ve bir veri ağı. Gıpta edilen ortam aracılığıyla veri iletebilen bir ağ nasıl elde edilir? Burada, PLC sinyalini elektrik kablolarına "döken" bir cihaz olmadan yapamazsınız. Böyle bir cihaz bir enjektör veya aynı zamanda bir kuplördür ve "infüzyon" işlemi enjeksiyondur.

Koaksiyel kabloları bağlamak için özel konektörler kullanılır.

Ferrit halkalar kullanarak da enjekte edebilirsiniz. Evet, sadece gürültüye karşı koruma sağlayan filtreler olamazlar. Burada her ferritin uygun olmadığı ve kurulumun istediğimiz kadar basit olmaktan uzak olduğu söylenmelidir. Bir ferrit halkanın monte edilmesinin bir sonucu olarak, bir sinyal enjekte edilir, ancak sonuç kesinlikle bir kuplör kullanmaktan daha kötü olacaktır.

Bundan sonra, son kullanıcı bir elektrik prizi aracılığıyla ağa zaten erişebilir. Ama buradaki anahtar kelime "olabilir". Sinyal seviyesini ve bir elektrik şebekesi üzerinden veri iletme yeteneğini etkileyen birçok faktör vardır. Ağın farklı bölümlerindeki sinyal seviyesi ölçülerek tespit edilip en uygun şekilde ortadan kaldırılmaları gerekir. Genellikle bu, alt katlarda, örneğin dokuz katlı bir binada yüksek bir gürültü seviyesi veya elektrik devresinin RCD'den sonraki bölümünde (tüketici yönünde) güçlü bir gürültüdür. Bu durumlarda, şebekeye iletilen PLC sinyali için bir tür "geçici çözüm" olan bir şönt kullanmak etkilidir. Zayıf bir sinyalle, aynı ferrit halka veya kuplör kullanılarak ek enjeksiyon yapılabilir. Sonuç olarak, bağlantı şeması şöyle görünür:

kuru maddede

Sonuç olarak, PowerLine teknolojisinin birçok tuzakla dolu olduğunu ve üreticinin bu konuda yazdığı kadar kolay uygulama ve kullanma olmadığını söyleyeceğim. Oldukça iyi, bu teknoloji işletmelerde otomatik hatları kontrol etmek için kullanıma uygundur. Bu tür bir teknolojiyi kullanarak evde yerel bir ağ kurmak muhtemelen ekonomik olarak uygun değildir, çünkü en ucuz PLC adaptörlerinden biri yaklaşık 1200 rubleye mal olur. En az iki cihaza ihtiyaç duyulduğuna dikkat edilmelidir; bu, çözüm miktarının zaten iki buçuk bin rubleye yükseldiği anlamına gelirken, böyle bir ağın 7 gün 24 saat kararlı bir şekilde çalışacağının garantisi yoktur. Ama burada, dedikleri gibi, herkes kendisi için neyin kabul edilebilir olduğuna karar verir.

Sağlayıcının ağında Güç Hattı kullanımına gelince, büyük olasılıkla PLC'nin zamanı çoktan geçti. Öncelikle ağ üzerinde 1-15 kullanıcı rahatlıkla çalışabildiği için daha sonra bağlantı hızı ve kararlılığı ile ilgili sorunlar başlayabilir. Şu anda, nadirliğin aşırı yüklenmediği durum, çünkü. Şebeke kapsama alanına dahil olan evlerin çoğu, Ethernet teknolojileri. PLC'nin önemli bir avantajı vardır: hizmet, herhangi bir potansiyel müşteriye sunulmaya hazırdır. Bunun anlamı ne?

Aynı Ethernet ile karşılaştırıldığında, müşteri önce bir talep bırakmalı, hizmetlerin sağlanması için bir sözleşme imzalamalı, bundan sonra montajcılar gelecek, delecek, gerecek, sıkacak ve hazır olacak - hizmet kullanılabilir. PLC'de farklıdır. Müşteri telefonla, web sitesinde veya ICQ aracılığıyla bir başvuru yapar, sonunda bir anlaşma yapmak ve ekipman almak için satış ofisine gelebilir. Ekipmanın kurulumu son derece basittir: modemi bir elektrik prizine takmanız gerekir. 10 dakika sonra bağlantı zaten çalışacaktır (tabii ki dairede sinyalle ilgili sorunlar yoksa). Aynı zamanda, kullanıcı modemin NOT ile bağlantı kurduğundan şüphelenmez, RADIUS'ta oturum açar, veritabanına girilir ve ayrı bir yapılandırma dosyası şeklinde oluşturulan yapılandırma parametreleri kendisine atanır. modem yüklenir ve uygulanır. Ve ancak bundan sonra müşteri ekipmanı, ağ üzerinde çalışabileceği bir ip adresi alır. Bu noktadan itibaren, ekipman kurulu olarak kabul edilir. Aynı HE'nin arkasındaki müteakip bağlantılar bir dakikadan daha kısa sürede tamamlanır.

CPE'yi başka bir HE'nin (farklı adres veya farklı giriş) arkasında kullanıyorsanız, ekipmanı yeniden kurmanız gerekecektir. Süreç o kadar pürüzsüz ki, bazı kullanıcılar modemlerinin arkasında kaç yüz metre kablo ve NOT'tan BGW'ye kadar çeşitli cihazlar olduğunu bilmiyorlar.

Bir keresinde bir müşteri döndü ve kır evinde internetin onun için nasıl çalışmadığını sinir bozucu bir şekilde şaşırttı. Evde ve arkadaşlarıyla modemiyle her şey çalışıyor! Ve bu münferit bir durum değil, geçici kullanım için kendilerine verilen ekipmanlarla başka bir şehre taşınan müşteriler bile vardı. Ekipmanı teslim etme talebi yanıtlandı, zaman olmadığını, ayrıca müşterinin bu ekipmanı kullanmaya devam edeceğini söylediler. Operatör, müşteriyi ekipmanı şirkete vermeye ikna etmeye çalıştı, zaten kendisi için işe yaramaz olduğunu ve orada, başka bir şehirde internete bağlanamayacağını savundu. Cevap alay doluydu: "Orada da prizler var." Eee ne diyeyim...

PLC teknolojisinin avantajları arasında verici gücünün 75 mW olması ve bu, ekipmanın radyo frekansı olarak kaydedilmesini önlemenize olanak tanır. Neden önemli? Biz ölümlüler olarak, çıkarları yasalarla korunan radyo amatörlerini unutmamalıyız ve seçilen radyo frekansı aralığının haklarının veya gürültüsünün ihlali durumunda, Rospotrebnadzor onları korumak için ayağa kalkacaktır. Mevcut savaşlar ve mühendislik çözümleri hakkında ayrı bir büyük yazı yazabilirsiniz. Sadece savaşın baltasının gömüldüğünü söyleyebilirim, titrek barış, mühendislerin radyo amatörlerinden gelen taleplere hızlı yanıt vermesiyle destekleniyor.

Şimdi sıra teknolojinin eksikliklerine geldi. Ekipman maliyetine ek olarak, bir HE için çalışan CPE'lerin sayısına da bağlıdır. Bu durum, ağın veri yolu topolojisi tarafından belirlenir. Elektrikli cihazların dahil edilmesi veya anahtarlama güç kaynakları, enerji tasarruflu lambalar vb. Kullanılması nedeniyle ağda görünen yüksek frekanslı gürültüyü unutmayın. Bazı durumlarda, kelimenin tam anlamıyla seçim yapmanız gerekecektir: ya karanlıkta ya da İnternet olmadan ağa bağlanmak, ancak aydınlatılmış bir odada. İronik ironi, ancak tüm bunlar sorunla yüz yüze yüzleşmek zorunda kalana kadar saçma görünüyor. Ek olarak, iletişimin kalitesi ve hızı, elektrik kablolarının kalitesinden, bükülmelerin varlığından (tamamen kaybolmaya kadar hızın azalması), elektrikli ev aletlerinin ve cihazlarının tipi ve gücünden olumsuz etkilenir.

Bu makalede sunulan materyalin bazı sorulara cevap vereceğini, belki de teknolojiye sağlıklı bir ilgi uyandıracağını umuyorum.

Semtech IS kullanarak güç ağları üzerinden bilgi aktarımı (2015)

Semtech Corporation tarafından üretilen ürün yelpazesi, çeşitli IC'leri içerir. Fiziksel katman, hem kablolu hem de radyo kanalı (optik alıcı-vericiler, hat sürücüleri, radyo alıcı-vericileri, vb.) 2015 yılının başlarında PLC (Power Line Communications) modemlerinin geliştirilmesinde lider olan EnVerv'in devralınması, Semtech iletişim ürün serisini tipik güç hatları üzerinden veri alışverişi sağlayan cihazlarla genişletti. Bu makale çerçevesinde, Semtech'in tek çipli PLC mikro devrelerine dayalı ağ oluşturma ve çalışma ilkelerine odaklanacağız, yeni ailenin bireysel temsilcilerinin özelliklerini göz önünde bulunduracağız ve cihazların pratik uygulamalarına dayalı örnekler vereceğiz. onlara.

GİRİŞ
Aynı teller üzerinden bilgi iletimi ve güç kaynağının organizasyonu, çeşitli uygulamalarda oldukça etkili bir şekilde kullanılmaktadır. Örneğin, gücün iletişim kablosunun ayrı çekirdekleri aracılığıyla sağlandığı teknolojiyi kullanarak uzak düğümleri birbirine bağlayan standart telefon hatlarını veya Ethernet ağlarını geri çağırabilirsiniz. Bununla birlikte, bu çözümlerin çoğunun bariz bir dezavantajı vardır: hepsi genellikle, maliyetleri genellikle ağ kurma maliyetinin büyük bir bölümünü oluşturan kurulum çalışması gerektirir. Ayrıca, yeni kablo döşemenin son derece istenmeyen veya hatta imkansız olduğu birkaç durum vardır - bu tür durumlara bir örnek, yakın zamanda tamamlanmış bir onarımdır, ardından aniden ek kablo döşemenin gerekli olduğu ortaya çıktı. bilgisayar ağları veya öngörülemeyen bir İnternet erişim kanalına sahip kiralık bir ofis. Bu durumlarda, kendini mevcut altyapıyla sınırlamak neredeyse her zaman mümkündür, yani bina genelinde dallara ayrılmış nispeten hızlı ve güvenilir bir iletişim kanalı düzenlemek için hemen hemen her odada mevcut olan elektrik kablolarını kullanmak.

50 veya 60 Hz frekanslı standart bir alternatif akımın üzerine yararlı bir sinyal bindirerek veri alışverişi için güç ağlarının kullanımına dayanan PLC telekomünikasyon teknolojisi, uygulama kolaylığı ve buna dayalı cihazların hızlı kurulumu ile ayırt edilir. Elektrik ağları üzerinden ilk veri iletim sistemleri 1930'larda ortaya çıktı, bunlar esas olarak güç sistemlerinde ve diğer sistemlerde sinyalizasyon için kullanıldı. demiryolları, çok düşük verim. 1990'ların sonlarında, bir dizi şirket bu alandaki ilk büyük projeleri hayata geçirdi, ancak işletme sırasında, esas olarak zayıf gürültü bağışıklığı olan ciddi sorunlar tespit edildi. Enerji tasarruflu lambaların, anahtarlamalı güç kaynaklarının, şarj cihazlarının, tristör dimmerlerin ve elektrikli ev aletlerinin yanı sıra elektrik motorlarının ve kaynak ekipmanlarının, özellikle PLC modemin hemen yakınında çalıştırılanların çalışması, korumasız tellerde darbe gürültüsüne neden oldu. güvenilirlik veri iletiminde keskin bir düşüşe yol açan yüksek frekanslı radyasyon. Ayrıca, sinyalin kararlılığı ve hızı, iletişim hatlarının heterojenliğinden, özellikle elektrik şebekelerinin kalitesi ve bozulmasından, farklı elektrik iletkenliğine sahip malzemelerden (örneğin bakır ve alüminyum) yapılmış bağlantıların varlığından olumsuz etkilenmiştir. bükülmelerin varlığı vb. Sonuç olarak, nominal veri hızındaki genel azalma %5 ila %50 arasında değişmiştir. Ayrıca PLC cihazlarının çalıştığı odalarda, bazı durumlarda modeme yaklaşık 3-5 metre mesafede özellikle orta ve kısa dalgalarda radyo alımı ihlali vardı. Bunun nedeni, elektrik şebekesinin tellerinin radyo tekrarlayıcıları için anten görevi görmeye başlaması ve aslında tüm trafiği havaya yaymasıydı.
Elektrik şebekeleri üzerinden veri iletimi teknolojisi, yalnızca bu yüzyılın başında ticari kullanım nedeniyle alındı ​​ve tanıtımı ve geniş dağıtımı, dahil olmak üzere uygun bir eleman tabanının ortaya çıkmasından kaynaklanıyor. karmaşık sinyal modülasyon yöntemlerinin ve modern veri şifreleme algoritmalarının uygulanmasına izin veren yüksek performanslı mikro denetleyiciler ve hızlı DSP işlemciler (dijital sinyal işlemcileri). Bu, yalnızca bilgi aktarımında yüksek düzeyde güvenilirlik sağlamakla kalmadı, aynı zamanda yetkisiz erişime karşı korunmasını da sağladı. Teknolojinin çeşitli yönlerinin standardizasyonu sorununun çözümü de önemliydi. Şu anda PLC cihazlarının gereksinimlerini düzenleyen ana kuruluşlar ve topluluklar IEEE, ETSI, CENELEC, OPERA, UPA ve HomePlug Powerline Alliance'dır. Bunlardan sonuncusu, Siemens, Motorola, Samsung ve Philips dahil olmak üzere telekomünikasyon pazarındaki yaklaşık 80 tanınmış şirketi birleştiren uluslararası bir ittifaktır. 2000 yılında düzenlenen ittifakın faaliyeti, bu teknolojiyi kullanan farklı üreticilerin cihazlarının uyumluluğunun bilimsel araştırmasını ve pratik testini yürütmeyi ve aynı zamanda HomePlug adlı tek bir standardı desteklemeyi ve teşvik etmeyi amaçlıyor.
Mevcut tüm PLC sistemleri genellikle geniş bant (BPL - Güç Hatları Üzerinden Geniş Bant) ve dar bant (NPL - Güç Hatları Üzerinden Dar Bant) olarak ikiye ayrılır. Yardımlarıyla çözülen görevlerin kapsamı çok geniştir ve gerekli yöntemin seçimi, iletilen bilgilerin özelliklerine ve miktarına dayanmaktadır. Geniş bant cihazları (1 ila 200 Mbps hıza sahip) İnternet erişim sistemlerine, ev bilgisayar ağlarına ve ayrıca yüksek hızlı veri alışverişi gerektiren uygulamalara odaklanır: video akışı, video konferans sistemleri, dijital telefon vb. Dar bant PLC modemler, göreceli ucuzlukları ve gelişmiş özellikleri nedeniyle donanım geliştiricilerin en büyük ilgisini çekmektedir, bu da onların yalnızca geleneksel ağlarda değil, aynı zamanda yüksek düzeyde parazitli ağlarda da çalışmasına olanak tanır. Dar bant modemler için mikro devreler ve modüller (0,1 ila 100 Kbps kanal kapasitesine sahip), çeşitli ev ve endüstriyel ürünlerin bir parçası olarak, atölyelerde dağıtılmış otomatik kontrol ve yönetim sistemleri oluştururken ve yaşam destek sistemleri (asansörler, cihazlar) oluştururken yaygın olarak kullanılmaktadır. klima ve havalandırma), elektrik, su, gaz, ısı, güvenlik ve yangın alarm cihazlarının tüketiminin ölçülmesi.

PLC TEKNOLOJİ ÖZELLİKLERİ
PLC teknolojisinin temeli, yüksek hızlı bir veri akışının, her biri ayrı bir alt taşıyıcı frekansında iletilen ve daha sonra sonuçta birleştirilen, nispeten düşük hızlı olan birkaç parçaya bölündüğü sinyalin frekans bölümünün kullanılmasıdır. sinyal (Şekil 1).

Konvansiyonel Frekans Bölmeli Çoğullama (FDM), mevcut spektrumu verimsiz bir şekilde kullanır. Bunun nedeni, sinyallerin karşılıklı etkisini önlemek için gerekli olan bireysel alt taşıyıcılar arasında koruma aralıklarının bulunmasıdır (Şekil 2a). Bu nedenle, PLC cihazları, alt taşıyıcı frekanslarının merkezlerinin, sonraki her bir sinyalin tepe noktasının bir öncekinin sıfır değeri ile çakışacağı şekilde yerleştirildiği dikey frekans bölmeli çoğullamayı (OFDM - Ortogonal Frekans Bölmeli Çoğullama) kullanır. Şekilde görüldüğü gibi. 2b, bu durumda mevcut frekans bandı daha rasyonel olarak kullanılır.

Tek bir sinyalde birleştirmeden önce, tüm alt taşıyıcı frekansları faz modülasyonuna tabi tutulur - her biri kendi bit dizisine sahiptir. Bundan sonra, OFDM sembolü olarak da adlandırılan tek bir bilgi paketinde birleştirildikleri formasyon bloğundan geçerler. Şekil 3, 4.5-5.1 MHz aralığında dört alt taşıyıcının her biri için göreceli kareleme faz kaydırmalı anahtarlamanın (DQPSK - Diferansiyel Dörtlü Faz Kaydırmalı Anahtarlama) bir örneğini göstermektedir. Gerçekte, PLC teknolojisinde iletim, hattın mevcut durumuna ve parazitin varlığına bağlı olarak 2 ila 32 MHz aralığında en iyi 84 seçenek arasından 1536 alt taşıyıcı frekansı kullanılarak gerçekleştirilir. Bu method PLC teknolojisine çeşitli ortamlarda kullanım esnekliği verir. Örneğin, yukarıda bahsedildiği gibi, çalışan bir PLC cihazı belirli frekanslarda radyo alımını "sıkıştırabilir", bu sorun radyo amatörleri tarafından iyi bilinmektedir. Başka bir örnek, bir uygulamanın zaten aralığın bir bölümünü kullanmasıdır. Teknik olarak, istenmeyen karşılıklı etkinin ortadan kaldırılması, ilgili yeteneği sağlayan cihazlarda Sinyal Modu ve Güç Maskesi olarak adlandırılan ayarlar kullanılarak gerçekleştirilir. Sinyal Modu, çalışma frekansı aralığını belirlemek için bir yazılım yöntemidir ve Güç Maskesi, kullanılan frekansların spektrumunu sınırlamak için bir yazılım yöntemidir. Bu sayede PLC cihazları aynı fiziksel ortamda kolaylıkla bir arada bulunabilmekte ve radyo iletişimi için kullanılan frekans bantlarına müdahale etmemektedir.

Bir ev tipi güç kaynağı üzerinden sinyal iletirken, iletilen sinyalin belirli frekanslarda önemli ölçüde zayıflaması meydana gelebilir ve bu da veri kaybına ve bozulmasına neden olabilir. Fiziksel iletim ortamına uyum sorununu çözmek için, sinyal iletimini dinamik olarak açıp kapatmak için hata ve çakışma tespiti ve ortadan kaldırılmasına izin veren bir yöntem sağlanır. Bu yöntemin özü, belirli bir eşik değerinden fazla olan spektrumun bir bölümünü tanımlamak için iletim kanalının sürekli izlenmesinde yatmaktadır. Bu gerçek tespit edilirse, kabul edilebilir bir zayıflama değeri geri yüklenene kadar sorunlu aralığın kullanımı bir süre durdurulur ve veriler diğer frekanslarda iletilir (Şekil 4).

Artık PLC cihazlarının kendileri için bir ev elektrik ağı üzerinden veri iletmenin bir diğer önemli zorluğu, kaynakları çeşitli şarj cihazları, halojen lambalar, çeşitli elektrikli cihazları açıp kapatabilen darbe gürültüsüdür (Şekil 5). Durumun karmaşıklığı, yukarıdaki yöntemi kullanarak, PLC modemin hızla değişen koşullara uyum sağlamak için zamana sahip olmamasıdır, çünkü süreleri bir mikrosaniyeyi geçmeyebilir ve sonuç olarak bazı bitler kaybolabilir. Bu sorunu çözmek için, bit akışlarının modüle edilmeden ve veri kanalına girmeden önce iki aşamalı (kademeli) bir hata düzeltme kodlaması kullanılır. Özü, alıcı taraftaki kod çözücü tarafından hataları tespit etmek ve düzeltmek için kullanılan belirli algoritmalara göre orijinal bilgi akışına yedekli (“koruyucu”) bitler eklemektir. Bir blok Reed-Solomon kodunun basamaklandırılması ve Viterbi algoritması kullanılarak kodu çözülen basit bir evrişimli kod, yalnızca tek hataları değil, aynı zamanda iletilen verilerin bütünlüğünü önemli ölçüde artıran hata patlamalarını da düzeltmeyi mümkün kılar. Ek olarak, gürültüye karşı bağışıklı kodlama, yetkisiz erişime karşı koruma açısından iletilen bilgilerin güvenliğini artırır.

Veri iletim ortamı olarak geniş bir ev güç kaynağı ağı seçildiğinden, bağlı birkaç cihaz aynı anda iletimi başlatabilir. Böyle bir durumda, trafik çarpışma çakışmalarını çözmek için düzenleyici bir mekanizma kullanılır - CSMA / CA medya erişim protokolü. Çarpışma çözümü, özel veri paketi önceliklendirme alanlarında belirtilen şu veya bu öncelik temelinde gerçekleşir.

SEMTECH, PLC TEKNOLOJİSİ UYGULAMASI İÇİNDİR
Semtech'in PLC ürünleri, tipik düşük veya orta gerilim güç hatlarında kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Analog fiziksel hat ile çalışan herhangi bir modem, analog verileri işlemek, dijital forma dönüştürmek ve elbette dijital verileri işlemek için gerekli işlevsel düğümlere sahip olmalıdır. İletim tarafında, modem de sayısal verileri verilen bir algoritmaya göre kodlamalı, analoga dönüştürmeli ve hatta göndermelidir.
Tüm bu işlemler EV8xxx serisi mikro devreler tarafından gerçekleştirilir. "Bir çip üzerindeki sistemler" olan dar bantlı mikro devreler, yüksek düzeyde entegredir ve fiziksel, MAC ve diğer protokol katmanlarını (6LoWPAN ve IEC) uygulamak için gerekli tüm yapı taşlarını içerir. Çeşitli modülasyon türlerini desteklerler; pratikte OFDM, çoğunlukla kararlı ve gürültüsüz bir iletişim kanalı düzenlemek için kullanılır. HomePlug Alliance Netricity'de birlikte çalışabilirlik testini geçen tek çipli IC'ler, çok yönlülükleriyle ayırt edilir, hem uç düğümler hem de ağ koordinatörleri bunlara göre tasarlanmıştır. Netricity spesifikasyonu, uzun mesafeli elektrik hatları üzerinden ağ iletişimi için tasarlanmıştır ve saha dışı altyapı, güç dağıtımı için akıllı şebekeler ve endüstriyel süreç kontrolü için tasarlanmıştır. Teknoloji, 500 kHz'in altındaki frekansları kullanan yoğun kentsel ve kırsal güç ağlarında kullanılabilir. Ayrıca, hibrit kablolu/kablosuz ağların geliştirilmesinde kilit rol oynayan IEEE 802.15.4 (MAC) tabanlı bir erişim katmanı içerir. Semtech PLC yongalarının temel teknik özellikleri Tablo 1'de sunulmuştur.

EV8xxx serisi IC'ler, CENELEC A (10 - 95 kHz), CENELEC B (95 - 120 kHz), CENELEC C (120 - 140 kHz), FCC (10 - 490 kHz) ve ARIB'yi kapsayan 10 ila 490 kHz arasında programlanabilir frekans aralıklarına sahiptir. (10 - 490 kHz) bantlar, cihazın tasarımında değişiklik olmadan. Elektrik hattı üzerinden uzaktan uygun firmware indirilerek ITU-T G.9903 (G3-PLC), ITU G.9902, ITU-T G.9904 (PRIME), IEEE P1901.2 ve IEC-61334 (S-FSK). Ayrıca, tescilli yüksek performanslı 4GPLC modunu desteklerler. Yapısal olarak, ailenin mikro devreleri, -40 ila +85 °C çalışma sıcaklığı aralığında çalışmak üzere tasarlanmış düşük profilli yüzeye monte paketlerde üretilmektedir. Ana gösteren basitleştirilmiş yapı fonksiyonel birimlerŞekil 6'da gösterildiği gibi, burada aşağıdaki bloklar ayırt edilebilir:
AFE (Analog Ön Uç) bloğu, bir bağlantı kapasitörlü bir transformatör kullanarak izolasyon sağlayan, giriş sinyalini filtreleyen ve güçlendiren ve bir op-amp hat sürücüsü kullanarak iletilen çıkış sinyalinin belirtilen seviyelerini üreten bir analog bileşenler kümesidir. ;
PHY, mikro devrenin dijital kısmını bir analog hat ile arayüzlemek için tasarlanmış bir bloktur;
32-bit RISC mikrodenetleyici, MAC seviyesinin bir devre içi uygulamasını sağlar, veri işleme, paket oluşturma, AES simetrik blok şifreleme algoritması kullanarak veri kodlama vb. gerçekleştirir ve ayrıca uygulanan sorunları çözer;
Dahili mikroişlemciyi harici mikro devrelerle arayüzleyen çevresel bloklar - EEPROM belleği, ADC ile yüksek çözünürlük ve ana bilgisayar denetleyicisi. İletişim için, yaygın olarak kullanılan SPI, I2C ve UART arayüzlerinin bir donanım uygulaması kullanılır;
Entegre RAM ve flash bellek. Yerleşik program belleğinin boyutu 1 ila 2 MB arasında değişir, çalışma belleği - EV8100 için 256 kB'den geri kalanı için 384 kB'ye kadar, üreticinin talebi üzerine başka seçenekler de mümkündür;
Saat kontrol ünitesi;
Tek tek düğümler için gerekli tüm voltajları sağlayan bir güç alt sistemi. Kural olarak, veri iletimi için kullanılan aynı AC şebekesinden çalışan bir kaynak kullanılır.
Ayrıca, tipik düğümlere ek olarak, 6x33 segment LCD ekran için yerleşik bir kontrolör ve bir dokunmatik klavye sürücüsü içeren IC EV8100'ü de belirtmekte fayda var.

EV8XXX AİLE UYGULAMALARI
Semtech'in PLC yongaları öncelikle otomasyon sistemlerinde kullanılmak üzere tasarlanmıştır. uzaktan kumanda ve uygulamalarının en popüler alanları olan uzak nesnelerin kontrolü:
Bina Otomasyon Ağları (AMI);
Havaalanlarında iniş ışığı kontrol sistemleri;
;
Ev yapımı yerel ağlar;
Akıllı ekipman (“akıllı şeyler”), dahil. tüketici elektroniği;
Güneş enerjisi santralleri için izleme ve kontrol sistemleri;
Sokak aydınlatma ağları;
Trafo merkezleri ile iletişim ekipmanı;
Trafik yönetim sistemleri.
Yukarıdakilerin tümü arasında, ana odak, akıllı sayaçları, veri yoğunlaştırıcıları, enerji yönetim araçlarını, ekranları ve bina otomasyon sistemlerinin diğer bileşenlerini entegre eden AMI (Akıllı Ölçüm Altyapısı) ağlarıdır (Şekil 7).

Alan hattı iletişimi ana unsurdur otomatik sistemler kamu hizmetleri tarafından kullanılan enerji taşıyıcılarının kontrolü ve muhasebesi. Bu teknolojinin ana avantajları şunlardır: düşük nüfus yoğunluğuna ve düşük altyapı kalitesine, uzun hizmet ömrüne, ölçeklenebilirliğe ve düşük maliyetlere sahip uzak bölgelerde bulunan konut ve sanayi tesislerinden otomatik olarak bilgi alma yeteneği. Sistemin çalışma prensibi oldukça basittir. Santralden gelen elektrik, yüksek voltajlı bir kablo aracılığıyla trafo merkezine iletilir. Burada voltaj düşürülür ve voltajı evlere indiren çok sayıda düşük voltajlı trafo merkezine dağıtılır. Genellikle, bir transformatöre 500 ila 1000 son tüketici bağlanır. Bu nedenle, bu amaçlar için PLC sistemleri oluşturmak için aşağıdaki seçeneği önerebiliriz: merkezi bir düğüm görevi gören bir yoğunlaştırıcı, düşük voltajlı trafo merkezlerine dayanır ve düzenli olarak (örneğin saatte bir) sayaçlardan ölçüm sonuçlarını toplar (bunlar sadece elektrik sayaçları değil, aynı zamanda su, ısı, gaz). Ayrıca bilgiler, örneğin GSM kanalı aracılığıyla daha fazla işlem için sunucuya gönderilir. Bu tür bir sistem, sayaçlardan bilgi almakla sınırlı değildir ve diğer işlevleri yerine getirebilir.
Bu sistemin pratik uygulaması için Semtech, bir PLC ağı üzerinden en hızlı veri aktarımı organizasyonu için EV8000, EV8100 ve EV8200 mikro devrelerine dayalı hazır çözümler ve sistem yeteneklerini değerlendirmek için hata ayıklama araçlarını içeren bir geliştirici başlangıç ​​kiti sunar ( Tablo 2).

İkincisi, teslimat paketi, kullanım önerileri de dahil olmak üzere ihtiyacınız olan her şeyi ve ayrıca bireysel düğümlerin parametrelerini ayarlamak ve tasarlanan ağdaki iletişim kalitesini izlemek için yazılım içeren uç düğümler (metreler) ve yoğunlaştırıcılar için modüllerdir. Dahil edilen grafik kullanıcı arabirimi, çalışma frekans aralığını, modülasyon türünü, iletim hızını, çıkış gücü seviyesini vb. programlamanıza ve alınan veri paketlerindeki PER ve BER hata oranlarını görsel olarak izlemenize olanak tanır.
EVM8K-01, EVM8K-02 ve EVM8K-03 hata ayıklama kitleri hem uzak ölçüm düğümleri hem de veri toplama sağlayan yoğunlaştırıcılar olarak hareket edebilir. Modüller, tek ve üç fazlı ağlarda çalışmak üzere tasarlanmıştır, 80-280 V (EVM8K-01 ve EVM8K-02) gerilimli yerleşik bir AC kaynağından veya standart bir DC kaynağından beslenirler. 12 V gerilim (EVM8K-01 ve EVM8K-03). Ana bilgisayar denetleyicisi ile iletişim, RS-232 veya USB arabirimleri aracılığıyla gerçekleştirilir. EVM8K-13 kiti, bir kullanıcı uygulamasını çalıştırmak için gereken 32 bit RISC mikro denetleyici ile tek bir PLC kartında EV8000 tabanlı modemi birleştiren bir ağ hub'ıdır. Kit, 500 uç düğüme kadar hizmet verebilmektedir (opsiyonel olarak 2000'e kadar) Ayırt edici özellikler arasında 3G/EDGE/GPRS modem, GPS modülü ve 8 GB SD kartın "yerleşik" olduğu belirtilebilir. . Sunucuya kablosuz veri aktarımına ek olarak RS-232, USB veya Ethernet arayüzlerini de kullanabilirsiniz. Görünüm hata ayıklama kitleri, Şek. sekiz.

ÇÖZÜM
0,22-0,38 kV'luk düşük voltajlı elektrik şebekelerinin geniş dağılımı ve kablo döşemek için maliyetli kurulum işlerine ihtiyaç duyulmaması, bir veri iletim ortamı olarak elektrik şebekelerine artan ilgiyi teşvik etmektedir. PLC teknolojisinin mevcut gelişimi, büyük ölçüde genel kabul görmüş düzenleyici standartların ortaya çıkması ve ilgili eleman tabanının iyileştirilmesi ile ilişkilidir. Yüksek derecede entegrasyon ile karakterize edilen Semtech'in PLC modemleri, yeterince yüksek verim ile istikrarlı ve gürültü geçirmez bir iletişim kanalı sağlar.

KAYNAKÇA
1. Ohrimenko V. PLC teknolojileri. // Elektronik parçalar. 2009. No. 10. İle. 58-62.
2. Semtech resmi sitesi. www.semtech.com
3. Ürün broşürü. EV8000: Tek çipli çok modlu PLC modem.
4. Ürün broşürü. EV8010: Tek çipli standartlara dayalı PLC modem.
5. Ürün broşürü. EV8020: Tek çipli standartlara dayalı PLC modem.
6. Ürün broşürü. EV8100: Entegre PLC'li split-meter ekran SoC.
7. Ürün özeti. güç hattı iletişim ürünleri.