Данные из розетки

Сама по себе возможность передавать данные по существующей электропроводке представляет большой практический интерес. Рассмотрим подробнее технологию PLC, ее преимущества и недостатки по сравнению с традиционными методами локального обмена информацией и доступа к Internet.

Технические основы

Проблема передачи информации по силовым кабелям изучается около 30 лет в рамках десятков специальных проектов в научно-исследовательских лабораториях по всему миру. Пожалуй, именно идеи xDSL подтолкнули к изучению принципов передачи широкополосных сигналов с использованием специальных типов модуляции. Уже заявлено, что в электросетях реально достижимо быстродействие на уровне 14—20 Мбит/с. Поскольку среда передачи сигнала разделяема, указанная полоса пропускания распределяется между всеми пользователями, подключенными к конкретному сегменту. Без регенерации информационные сигналы быстро затухают. При нынешнем уровне развития технологии PLC протяженность абонентской линии не может превышать 0,5 км, но даже в таких случаях скорость передачи заметно падает.

Пока не разработаны стандартные протоколы шифрования информации в электросети, а это необходимо, поскольку без шифрования пересылаемые данные «видны» всем желающим. Правда, в последние полгода на PLC-адаптерах стали появляться специальные кнопки включения механизмов шифрования, основанных на алгоритме DES (56 бит). Появление более мощных цифровых сигнальных процессоров (DSP) дало возможность использовать достаточно сложные способы модуляции сигнала, такие как OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), что позволило значительно продвинуться вперед по пути совершенствования PLC.

Принцип построения сети абонентского доступа на базе PLC несложен. Внешнее телекоммуникационное оборудование размещается на локальной трансформаторной подстанции и подключается к телефонной или IP-магистрали и к электрической сети. Это оборудование представляет собой шлюз между сетями общего пользования и PLC-сетью и формирует высокоскоростное соединение с PLC-модемом, который устанавливается в помещениях пользователей. Абонентские устройства PLC, по сути, являются специализированными модемами с разделительными фильтрами, позволяющими отсекать силовые импульсы от ВЧ-сигналов. PLC-модемы снабжены наборами стандартных интерфейсов (таких как USB, RS-232, RJ-45 и Ethernet) для подключения терминалов сети передачи данных (компьютеров, факсов, телефонов).

Как сообщил директор по перспективному развитию «Комстар Объединенные Телесистемы» Александр Кархов, при простейшем варианте организации доступа можно подключать шлюзы к сети передачи данных непосредственно к низковольтной стороне питающей подстанции и «накрывать» весь сегмент электросети, подключенный к фидеру понижающего трансформатора. Для работы таких систем не требуется согласований с контролирующими инстанциями, но ни качество, ни помехоустойчивость, ни прочие характеристики прохождения сигнала не гарантируются. Разумеется, провайдеру PLC-сети нужно получить разрешение электроснабжающей компании, например «Мосэнерго».

Европейский институт стандартизации ETSI подготовил несколько рабочих вариантов спецификаций PLC-оборудования, но они имеют концептуальный характер, а производители реализуют в готовых устройствах собственные подходы. Пару лет назад несколько крупных компаний объединились в альянс HomePlug Alliance для проведения совместных исследований, испытаний и выработки единого стандарта на передачу данных по системам электропитания. Прототипом нынешнего варианта Power Line Communication стала технология PowerPacket фирмы Intellon, на которой базируется стандарт HomePlug1.0 (принят альянсом HomePlug 26 июня 2001 года).

В основу передачи данных по сети электропитания положен известный принцип частотного разделения сигнала: один высокоскоростной поток разбивается на несколько относительно низкоскоростных и каждый из них передается на отдельной поднесущей частоте. В разных вариантах оборудования PLC задействуются 84 поднесущие частоты в диапазоне 4—21 или 2—30 МГц.

При передаче сигналов по бытовой электросети на определенных рабочих частотах временами может резко возрастать коэффициент затухания, что приводит к потере данных. Для решения проблемы применяется метод динамического включения/выключения передачи сигнала на поднесущих, суть которого заключается в постоянном мониторинге канала передачи в целях выявления участка спектра с превышением порогового значения затухания. При обнаружении данного факта использование соответствующих частот прекращается до восстановления нормального значения коэффициента затухания. Существует также проблема возникновения коротких импульсных помех (продолжительностью до 1 мс), источниками которых могут быть галогеновые лампы или включение/выключение мощных бытовых электроприборов с электрическими двигателями.