| Воскресенье, 05.05.2024, 03:17 | Главная | Регистрация | Вход |
 | |
Меню сайтаСтатистикаОнлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0 Поиск |
 Полная информация о сетях PLC
Введение При современном уровне развития компьютерной техники и сетевых технологий, к сетям предъявляются жесткие требования. Компьютерная сеть должна обеспечивать требуемую для конкретных условий скорость передачи; так же она должна быть мобильной, с большим количеством точек доступа, при этом не должна требоваться прокладки кабеля; сеть должна иметь простое администрирование; она должна обеспечивать высокую надежность при простых технических решениях; сеть должна поддерживать все возможные типы сетевого оборудования и при всем этом она должна быть дешевой. При всеобщей глобальной компьютеризации, как простого населения, так и предприятий, организаций и спецслужб появилась необходимость организации компьютерных сетей Одним из вариантов организации сетей является система передачи данных по энергосетям В дипломной работе будет показана схема организации сети передачи данных по энергосетям на примере п. Алхан-Чурт с применением технологии PLC Раздел БЖД выполняется с целью создания безопасных условий труда при работе с сетями энергопитания В экономической части диплома будет произведен расчет себестоимости проектируемой сети и экономическая целесообразность построения сети на основе PLC технологии Технология PLC - это, в первую очередь, решение проблемы "последней мили". Потому что в этом решении используется внутридомовая электросеть. Сама услуга предоставляется по принципу Plug&Play. То есть адаптер или абонентский модем, приобретенный потребителем в магазине, не требует никаких настроек: при включении в розетку автоматически идет связь с головным устройством, которое в каждом доме одно; происходит автоматическая настройка конфигурации и присвоение IP-адреса. Преимуществом технологии является также и то, что для подключения к Интернету нет нужды ждать монтеров и пускать их к себе домой. Другой дополнительный плюс - роуминг: модем работает во всех домах, где есть PLC-покрытие. Он не прописан жестко к конкретному адресу и работает и внутри района, и внутри города, и в другом городе тоже. Сейчас строятся сети одновременно в пяти городах, и в стадии подготовки проектов находятся еще минимум 5-6 городов России. При всех достоинствах этой технологии рынок Интернет-доступа уже насыщен, и мы буквально на себе чувствуем, как медленно идет нарастание абонентской базы. Если клиент уже подключился к провайдеру и сделал проводку, то привлекать его низкой ценой уже нет смысла, тем более что опуская цены оператор ставит сам себя в тяжелое положение. Средний платеж за широкополосный доступ уже и так небольшой. Поэтому для развития необходимо вводить новые сервисы и услуги. Например, так называемый "конструктор". К базовому PLC-модему "пристегиваются" разные модули: Ethernet-розетка; Wi-Fi-точка доступа; телефонный модуль, к которому можно подключить и обычный аналоговый городской телефон, и внутренний аппарат, и VoIP-устройство. С помощью последнего можно организовать внутреннюю телефонную сеть внутри города (например, прямые каналы телефонной связи с родственниками). Еще один подключаемый модуль -видеокамера, с помощью которой можно организовать у себя дома систему видеонаблюдения, даже не подсоединяя ее к компьютеру. Весь трафик она передает по электросети на сервер провайдера. И пользователь в любой точке мира может, выйдя в Интернет, зайти в свой личный кабинет на клиентском интерфейсе и проверить обстановку дома. Подобное решение идеально подходит для контроля за детьми, приходящими нянями и домработницами. Кроме того, через Web-интерфейс можно настроить различные дополнительные функции -такие, например, как система motion detection (контроль движения), которая позволит камере выполнять функции объемного датчика движения: когда картинка сменилась, пошел сигнал на сервер, высылается SMS на мобильный телефон пользователя - он подключается к Интернету и проверяет, все ли в порядке. 1. Аналитическая часть 1.1. Технология PLC Технология PLC (Power Line Communications - коммуникации по силовым линиям), также называемая PLT (Power Line Telecoms), является проводной технологией, направленной на использование кабельной инфраструктуры силовых электросетей для организации высокоскоростной передачи данных и голоса. В зависимости от скорости передачи делится на широкополосную (ВPL) со скоростью более 1 Мбит/с и узкополосную (NPL). 1.1.1. Развитие технологии PLC Тестирование службы широкополосного доступа в Интернет через электросеть было запущено в Шотландии. Эта инициатива принадлежит электроэнергетической компании Scottish Hydro Electrics. Как сообщает британское издание PC Advisor, в тестировании "Интернета через розетку" было задействовано около 150 пользователей. Каждый абонент получил доступ в Интернет на скорости 2 Мбит/с. По цене это было более чем в два раза выгоднее предложения другого провайдера Интернета. Интерес к новой службе проявили уже несколько энергетических компаний страны. Кроме того, динамично внедряет PLC ведущий поставщик электроэнергии в Германии компания RWE. Например, в Германии люди даже квитанции за электроэнергию не заполняют: информация со счетчиков приходит напрямую к поставщику электричества по электропроводке. Аналогичные проекты запущены в Италии и Швеции. В России первый этап строительства сети на базе PLC-технологии выполнялся компанией "Спарк" и завершился в октябре 2005 г. На тот момент сеть включала в себя более 750 узлов доступа, расположенных в жилых домах. Все узлы доступа объединены магистральной оптической сетью Gigabit Ethernet. В 2006 г. стартовал пилотный проект по вводу в эксплуатацию технологии PLC в районе Южное Тушино, а в 2007 г. началось активное строительство сети и подключение абонентов. Невысокая плата за доступ в Интернет обеспечивает хорошую конкурентоспособность, но качество порой вызывает нарекания потенциальных и настоящих абонентов (если судить по многочисленным дискуссиям на форумах). Например, пользователи сетуют на проблему возможности подключения к Сети только через определенную розетку в квартире, что не всегда бывает удобно абоненту, а также на снижение скорости при включении электроприборов. Это обусловлено общим состоянием электропроводки квартиры, но такие проблемы решаются специалистами провайдера. К тому же во избежание каких-либо проблем рекомендуется включать пользовательское устройство в отдельную розетку. Тем не менее эксперты телекоммуникационной отрасли придерживаются невысокой оценки потенциала развития PLC-сетей. Причиной этого является сама технология. Для передачи данных от компьютера к компьютеру специально разрабатывалась технология Ethernet, в результате при ее использовании стоимость оконечного оборудования самая низкая, да и скоростные характеристики наилучшие. Любые же попытки приспособить для передачи данных среду, изначально к тому не предназначенную, приводят к более высокой стоимости оборудования и к худшим техническим характеристикам. Это относится и к телефонному медному проводу (коммутируемые модемы или ADSL), и к силовым сетям (технология PLC). Так называемая "проблема последней мили", о которой так много говорят последнее время, породила множество решений. Однако у большей части таких решений есть один общий недостаток – все они требуют прокладки проводов и кабелей. Наверное, нет смысла говорить о том, какие сложности и трудности это подчас вызывает – очень часто стоимость прокладки кабеля составляет большую часть стоимости наладки сети. Более того, существует ряд случаев, при которых прокладка новых кабелей невозможна или крайне нежелательна – ярким примером такой неприятной ситуации является недавно законченный ремонт, сразу после которого неожиданно выясняется, что необходимо прокладывать дополнительные провода для компьютерных сетей. Поэтому особый интерес всегда вызывали те технологии, которые позволяли обойтись без прокладки новых кабелей. На данный момент существует два успешных подхода к этой проблеме – это беспроводные сети Wi-Fi и технологии PLC. Если про беспроводные сети сейчас написано достаточно много, то про технологии PLC доступно гораздо меньше информации. Технологии PLC позволяют построить компьютерные локальные сети на основе существующих линий электропередач. Так, применяя технологии PLC, вы можете построить небольшую домашнюю локальную сеть, используя ту электрическую проводку, которая уже проложена. На самом деле, способы передачи информации при помощи электрической проводки существовали давно. Одним из них являются всем известные советские репродукторы (которые также часто неверно называют радиоточками). В основе различных технологий лежит достаточно простая идея разделения сигнала – если бы каким-то образом можно было бы одновременно передавать несколько сигналов по одному физическому каналу, то таким образом можно было бы увеличить общую скорость передачи данных. Этого можно добиться при помощи модуляции (к тому же, модулированный сигнал устойчив к помехам), и при разных способах модуляции на одних и тех же физических каналах передачи данных можно добиться разной скорости передачи данных. На первый взгляд, рецепт удачной технологии PLC может показаться простым – достаточно выбрать такой способ модуляции, который мог бы обеспечить наиболее скоростную передачу данных, и современное средство связи готово. Однако те способы модуляции, которые обеспечивают наиболее плотную упаковку сигнала, требуют сложных математических операций, и для того, чтобы их можно было применять в технологиях PLC, необходимо применение быстрых сигнальных (DSP) процессоров. Процессор цифровой обработки сигналов (digital signal processor — DSP) — это специализированный программируемый микропроцессор, предназначенный для манипулирования в реальном масштабе времени потоком цифровых данных. DSP-процессоры широко используются для обработки потоков графической информации, аудио- и видеосигналов. Таким образом, развитие PLC-технологий упиралось в темпы развития DSP процессоров, и как только последние стали справляться с продвинутыми алгоритмами эффективной модуляции, появились новые технологии организации таких сетей. На данный момент в PLC-технологиях используется OFDM-модуляция, которая позволяет добиваться большой скорости передачи данных и хорошей устойчивости сигнала к помехам. 1.2. Области применения PLC - Широкополосный доступ в Интернет; - Домашние и офисные компьютерные сети; - VoIP – IP-телефония; - Высокоскоростная аудио- и видеопередача; - Офисное и домашнее (в том числе через Internet) видеонаблюдение, построение систем удаленного видеомониторинга; - Построение каналов передачи цифровых данных для промышленной и домашней автоматизации (АИИС КУЭ, АСУ ТП(SCADA), СКУД); - Системы безопасности (пожарно-охранная сигнализация). 1.3. Технологические предпосылки внедрения PLC-решений От применяемых решений для построения сетей доступа во многом зависит успех бизнеса телекоммуникационных операторов, а также эффективное функционирование ведомственных и корпоративных сетей связи. Волоконно-оптические линии связи обеспечивают передачу данных с большой скоростью, но до массового пользователя они пока не доходят, находя широкое применение, как правило, в корпоративном секторе. На массовом рынке абонентского доступа сегодня наиболее востребованной считается технология xDSL, которая обеспечивает пользователям доступ к сети Интернет и другим инфокоммуникационным услугам по существующим телефонным линиям. Определенную долю в этом сегменте занимают также такие технологии как широкополосный беспроводный радиодоступ и спутниковый доступ, доступ по сетям кабельного телевидения, пакетная передача данных в сетях сотовой связи 2.5G/3G (GPRS/EDGE/UMTS, CDMA 2000 1X/ EV-DO). Такие факторы, как широкая распространенность электрических сетей 0,2¸0,4 кВ, отсутствие необходимости дорогостоящего строительства кабельной канализации, пробивки стен и прокладки кабелей связи и пр. стимулируют исследование силовых сетей как альтернативной среды передачи данных и развитие еще одной технологии широкополосного доступа - по электросетям. Было разработано оборудование PLC первого и второго поколений. Достигнутая предельная скорость передачи данных не превышала 10-14 Мб/с. Реальная же скорость передачи данных в тестовых сетях PLC с применением этого оборудования отличалась на порядок и составляла 1-2 Мб/с. Кроме этого, абонентское оборудование PLC имело сравнительно высокую стоимость, а для электролиний, "уплотненных" PLC, был характерен высокий уровень электромагнитных излучений, обусловленный работой PLC-аппаратуры. Поэтому до недавнего времени технология PLC применялась для коммерческого предоставления телекоммуникационных услуг в ограниченном масштабе, будучи неконкурентоспособной по отношению к другим технологиям, и прежде всего xDSL. Однако последние достижения микроэлектроники, позволившие создать системы PLC третьего поколения, которые обеспечивают скорость передачи данных до 200 Мб/с при использовании стандартных электролиний, открывают новые возможности для реализации широкополосного доступа. 1.4. Обзор технологий широкополосного абонентского доступа на основе PLC Современные PLC системы, ориентированные на решение задачи широкополосного абонентского доступа, в основном используют две технологии. В первой применяется сигнал с т.н. расширением спектра (spread spectrum - SS), существенно повышающий помехоустойчивость передачи. При использовании SS-модуляции мощность сигнала распределяется в широкой полосе частот, и сигнал становится незаметным на фоне помех. На принимающей стороне значимая информация выделяется из шумоподобного сигнала с использованием уникальной для данного сигнала псевдослучайной кодовой последовательности. С помощью различных кодов можно осуществлять передачу сразу нескольких сообщений в одной широкой полосе частот. Описанный принцип лежит в основе метода множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA). Отметим, что помимо помехоустойчивости SS-модуляция обеспечивает высокий уровень защиты информации. В качестве базовой используется QPSK-модуляция. Вторая технология основана на ортогональном частотном уплотнении с одновременной передачей сигналов на нескольких несущих (OFDM -Orthogonal Frequency Division Multiplex). Этот метод также гарантирует высокую достоверность передачи и устойчивость к искажениям сигнала. Дальнейшим развитием второго варианта стала технология, предложенная американской фирмой Intellon. Здесь применен модифицированный OFDM-метод, в котором исходный поток данных разбивается на пакеты, и каждый из них передается в диапазоне частот 4,3-20,9 МГц с использованием относительной фазовой модуляции на собственной поднесущей (DBPSK или DQPSK - Differential Quadrature Phase Shift Keying, дифференциальная квадратурная фазовая модуляция со сдвигом). Максимальная информационная скорость передачи достигает десятков Мбит/с. Технология PLC реализует принцип множественного доступа "точка - множество точек”. Локальная трансформаторная подстанция поставляет определенному числу зданий электроэнергию и, одновременно, обеспечивает подключенным пользователям услуги передачи данных, IP-телефонии и др. Основным оконечным оборудованием следует считать PLC-модем, который обычно реализует интерфейс для связи с ПК: USB, либо – Ethernet. Таким образом, модем подключается к источнику информации – розетке 220В, а на выходе по соответствующему интерфейсу к ПК. Возможен вариант, когда параллельно с ПК подключается телефон, поддерживающий режим VoIP. В отличие от DSL-соединения, посредством домашней сети технология позволяет большему количеству людей иметь широкополосный доступ в Интернет. Технология PLC – самый дешевый способ создания домашней сети, так как не требует от пользователя установки дополнительных кабелей питания и позволяет подключить к сети PLC жителей целого квартала. Одно мастер-устройство способно обеспечить доступ в Internet через сеть PLC для 500 пользователей. Для этого пользователи должны иметь у себя в квартирах адаптерные устройства, содержащие модемы PLC. Конечно же, больше всего успешных проектов по организации широкополосного доступа через электросети реализовано в США – на родине Интернета. Известны такие компании как New Visions(Нью-Йорк), Communications Technologies (шт. Виргиния), Cinergy (шт. Огайо). В Германии PLC предлагают Vype; Piper-Net и PowerKom; в Австрии – Speed-Web; в Швеции – ENkom; в Нидерландах – Digistroom; в Шотландии – Broadband. В 2005 году в Российской Федерации началось развертывание сетей доступа в Интернет через бытовые электрические сети по технологии PLC. Доступ в Интернет эволюционирует, и скоро даже у себя на даче, где нет телефонной и кабельной линий, можно будет подключиться к Интернет. 1.5.1. Проблемы развития технологии PLC Какими бы оптимистичными ни были результаты работы экспериментальных PLC-сетей за рубежом, в нашей стране эта технология рискует столкнуться с рядом трудностей. Отечественная электрическая проводка выполнена в основном из алюминия, а не из меди, которая нашла применение в большинстве стран мира. Алюминиевые провода обладают худшей электропроводностью, что приводит к более быстрому затуханию сигнала. Другая проблема заключается в том, что у нас до сих пор не решены основные вопросы нормативно-правового регулирования использования таких технологий. Впрочем, последнее актуально и для Запада. Главным фактором, сдерживающим быстрое развитие высокоскоростных систем PLC, является отсутствие стандартов на широкополосные PLC-системы и, как следствие, большой риск несовместимости с другими службами, использующими те же или близкие диапазоны частот. В 2001 г. международный консорциум HomePlug Powerline Alliance принял отраслевой стандарт для построения домашних сетей через линии бытовой электропроводки - спецификацию HomePlug 1.0. Но этот стандарт регламентирует построение "домашних" сетей, то есть сетей в пределах одной квартиры (коттеджа). Полноценный же стандарт для широкополосных PLC пока не разработан. 1.6. Существующие стандарты Основными организациями и сообществами, занимающимися вопросами стандатизации различных аспектов этой технологии, являются IEEE, ETSI, CENELEC, OPERA, UPA и HomePlug Powerline Alliance. 1.6.1. IEEE IЕЕЕ объявил о создании группы, которая будет заниматься разработкой стандарта ВPL. Проект носит наименование IEEE P1675, «Standard for Broadband over Power Line Hardware». Помимо IEEE P1675 существуют еще три направления: 1. IEEE P1775, инициированное с целью регламентирования PLC-оборудования, требований по электромагнитной совместимости, методов тестирования и измерения; 2. IEEE P1901, «Standard for Broadband over Power Line Networks: Medium Access Control and Physical Layer Specifications», обеспечивающее описание физического уровня и уровня доступа к среде для всех классов ВPL-устройств; 3. IEEE BPL Study Group, «Standardization of Broadband Over Power Line Technologies», обеспечивающее создание новых групп, связанных с BPL. 1.9. Преимущества и недостатки технологии PLC Преимущества: · Не требуется прокладка кабеля, заключение его в короба, сверление стен и опорных конструкций · Простота использования · Скорость монтажа По сравнению с Wi-Fi: · Не требует настроек · Более стабильная связь · Большая безопасность информации · Подходит для передачи Multicast-трафика, например, IPTV · На качество связи не влияет материал и толщина стен в квартире · В РФ не требуется регистрация оборудования в Роскомнадзоре Недостатки: · Нарушение радиоприема в помещениях, где работают PLC-модемы, особенно на средних и коротких волнах,[1] но на очень небольшом расстоянии порядка 3-5 метров от модема. · Пропускная способность сети по электропроводке делится между всеми её участниками. Например, если в одной Powerline-сети две пары адаптеров активно обмениваются информацией, то скорость обмена для каждой пары будет составлять примерно по 50% от общей пропускной способности. · На стабильность и скорость работы PLC влияет качество выполнения электропроводки, наличие стыков из разных материалов (например, медного и алюминиевого проводника), а также просто количество соединений проводника. · Не работает через сетевые фильтры и ИБП, не оборудованные специальными розетками "PLC READY". · На качество связи могут оказывать отрицательное влияние дешевые энергосберегающие лампы, тиристорные диммеры, импульсные блоки питания и зарядные устройства. Максимальное влияние на скорость в сети перечисленные устройства оказывают при подключении в непосредственной близости от PLC-модема. · Неясные правовые аспекты использования данной технологии в Российской Федерации. 2.2. Реальные возможности технологии PLC О технологии PLC так или иначе слышали многие, однако о реальных возможностях технологии осведомлено лишь небольшое количество специалистов. Отчасти это связано с информационной политикой производителей и невнятным маркетингом, который не учитывал российские реалии, отчасти виноваты болезни роста, поскольку первая и вторая версия стандарта работали не так хорошо, как хотелось бы. В это разделе я постараюсь показать возможности этой технологии, которая базируется на стандарте, одобренном UPA в 2006 году, которые я смог проанализировать и узнать. Стандарт UPA обеспечивает физическую скорость передачи данных до 200 Мбит/cек в режиме полу-дуплекс, что соответствует максимальной скорости передачи реальных данных 80 мбит/сек в полнодуплексном режиме. Максимальная скорость ниже пропускной способности FastEthernet из-за издержек на служебный трафик и избыточность данных для протокола коррекции ошибок. На отечественном рынке технология PLC известна прежде всего решениями типа «Домашняя сеть по электропроводке» которые представлены такими брендами как Zyxel, Dlink, Qlan. Одним из популяризаторов этих решений выступила компания ЭлектроКом со слоганом «Интернет из розетки», доказавшая своим примером работоспособность технологии. В то же время, технология PLC не ограничивается только домашним применением, существует интересный класс решений, получивший название BPL (Broadband over power line), который предназначен для операторов связи и системных интеграторов, занимающихся развертыванием корпоративных сетей. На данный момент на сколько мне известно в нашей стране наиболее заметны на этом рынке два европейских поставщика решений BPL – французская компания DefiDev и канадско-словацкая компания Corinex . Я буу рассматривать оборудование компании Corinex, дистрибьютором которой на данный момент в России выступает компания «СЕТЬТЕЛЕКОМ». 2.3. Практическое описание технологии PLC (слухи и реальность) Технология PLC проделала непростой путь от непонятно работающих поделок до решений операторского класса. На этом пути в разное время у разных людей возникали различные впечатления, которые превратились в устойчивые мифы. Рассмотрим некоторые из них. Считается что технология PLC медленная и ненадежная: - ранние версии стандартов работали недостаточно надежно. Версии UPA и HomePlug AV относятся к третьему поколению, а алгоритмы и протоколы непрерывно совершенствуются в регулярно выпускаемых обновлениях программного обеспечения. Говорится, что можно включить несколько адаптеров в розетки и получить максимальную скорость работы, а на деле результат непредсказуем - PLC работает по электрическим проводам, которые могут быть присоединены к трем разным фазам. В некоторых случаях может оказаться, что разные группы розеток подключены к разным фазам и попросту не имеют электрического соединения друг с другом. В этой ситуации удивительно не то, что PLC не работает, а то, что она часто работает даже в такой сложной ситуации благодаря взаимному влиянию фаз. При наличии плана электросети и опыта работы с PLC можно построить сеть в любых условиях, но это, конечно, не получится сделать по принципу «включил и работает». Существуют устройства, которые при включении «блокируют» всю сеть и с этим ничего сделать нельзя - устройства, которые оказывают влияние на PLC, хорошо известны. Это мощные электродвигатели, используемые в кондиционерах, холодильниках, стиральных машинах с индуктивным характером нагрузки, а так же дешевые малогабаритные блоки питания китайского производства без цепей фильтрации. Способы борьбы тоже известны — использование специализированных недорогих фильтров и правильный дизайн PLC сети. После развертывания PLC сети, образуются помехи - это неправда, потому что: - при передаче по коаксиальному кабелю мощность и спектр используемого сигнала в PLC близка по параметрам к кабельным модемам DOCSIS, а за операторами кабельных сетей никто не гоняется; - при передаче даже по очень хорошему силовому кабелю сигнал быстро затухает, при передаче же по воздуху, например в коттеджной застройке, сигнал не оказывает ощутимого влияния на технику, работающую в поселке, поскольку линии электропередач и оборудование достаточно удалены друг от друга; - малая мощность PLC сигнала (100 мВт) небольшими порциями распределена по широкому спектру, в то время как большая мощность КВ радиостанций ( 1 … 50 Вт) сконцентрирована в узком спектре; - и самое важное, существует гибкая возможность конфигурации Power mask, которая позволяет ослабить излучение произвольной частоты на заданный уровень мощности. На рынок поставляются модели с предустановленными масками полностью удовлетворяющими, например, правилам американского регулятора FCC. В России, к сожалению, такая работа до сих пор не проведена, хотя разработать эту маску легко может сообщество квалифицированных радиолюбителей. В России плохие электросети, поэтому у нас эта технология никогда хорошо работать не сможет - отчасти это правда, но существуют совершенно разные типы электросетей. Для технологии PLC важны материал, толщина проводов, их геометрия, качество соединений, количество разветвлений. В России была очень хорошая школа электроэнергетики. В некоторых местах электропроводка, проложенная 30-40 лет назад, и сейчас обслуживает потребителей, увеличивших свое потребление в несколько раз благодаря советскому запасу прочности. Нет особых оснований считать наши электросети хуже, чем во многих странах Азии или восточной Европы, которые успешно используют решения PLC. PLC это дорого, и даже по таким ценам купить негде - дорого потому что мало покупают, мало покупают, потому что дорого. Этот замкнутый круг компании разорвали благодаря серьезному подходу к этому бизнесу, включая инвестиции в закупку оборудования на склад и получению партнерского статуса. В результате сейчас у российских потребителей появилась возможность приобретать оборудование Corinex по европейским ценам со склада в Москве. Кроме таких слухов существуют и вполне определенные факты, вызванные физическими особенностями распространения сигнала, которые существенно сужают сферу применения решений на базе PLC. Факт 1. Некоторые электрические счетчики блокируют сигнал PLC. Существует три возможных варианта влияния счетчиков на работу PLC в зависимости от их конструкции: Счетчик не оказывает влияния на сигнал. Ослабление около 5 дБ; Счетчик ослабляет PLC сигнал. Ослабление 5-40 дБ. В этом случае можно подключать сигнал после счетчика и обеспечить нормально качество работы PLC сети; Счетчик шунтирует PLC сигнал. В этом случае большая часть сигнала ослабляется через встроенный ВЧ шунт, PLC подключение не работает ни до счетчика, ни после счетчика. Единственный вариант установить связь отступить от счетчика по кабелю направленному в сторону потребителей от 10 метров и выше. Факт 2. В алюминиевой проводке затухание сигнала сильнее, чем в медной, что сокращает дальность связи примерно в 2 раза. Факт 3. В подземных кабелях из-за свойств земли затухание сигнала в 2-3 раза больше. Однако на передачу сигнала в электросетях, в основном, влияет не ослабление, а уровень шума, который в подземных коммуникациях существенно ниже. Факт 4. Чем больше разветвлений (автоматов) в электрощите, тем сильнее падает мощность сигнала прямо в точке подключения сигнала. На реальных объектах сочетание нескольких неблагоприятных факторов может сделать развертывание PLC невыгодным или принципиально невозможным, поэтому перед развертыванием сети всегда необходимо собирать максимальное количеств информации, включая план электросети, тип кабельной проводки, схемы щитов и автоматов, и что особенно важно, сверить полученную информацию с реальностью. 2.7. Методы подключения к электросетям Одним из самых важных моментов при организации PLC сети является выбор метода подключения модема к силовой линии. Устройство, которое осуществляет ввод/вывод сигнала называется Каплер (Coupler), в переводе с английского — делитель, ответвитель. Существует два основных физически различных варианта подключения в силовую электросеть: · Емкостный — сигнал подается контактным методом через высокочастотный высоковольтный конденсатор; · Индуктивный — сигнал подается бесконтактным методом через цепь образованную витками петли инжектора и силовыми кабелями. В коаксиальную сеть сигнал подключается либо через обычный ТВ-сплиттер, либо через частотный ответвитель, называемый диплексером. Для подключения к головной станции использование диплексера обязательно, поскольку он обеспечивает подавление сигнала в сторону ГС более чем на 50 дБ (у сплиттера развязка 22 дБ), а потери инжекции составляют 0,5 дБ (у сплиттера – 3,5) Внешне диплексер не отличается от обычного делителя КТВ. Рис. 2.3. Диплексер PLD-42 Для подключения к LV сетям (110-240 Вольт) обычно не составляет труда организовать гальваническое соединение, хотя в некоторых случаях без индуктивного соединения не обойтись, например, если гальванический контакт организовать невозможно. В таком случае применяются защелкивающиеся ферритовые клипсы как показано на Рисунке 2.5.: Рис.2.4. Ферритовые клипсы Основное правило при индуктивном подключении состоит в том, что сигнальная петля должна образовывать замкнутую цепь с направлением движения в одну сторону по фазе и в другую по нейтрали. Варианты подключения с использованием стандартного однофазного или каплера 1+11 приводятся в презентации Corinex. Для подключения к средневольтовым сетям (MV) применяются специальные каплеры, состоящие из высоковольтных конденсаторов и ферритов рассчитанные на большой ток. Существуют специализированные компании, производящие такое оборудование, например, Arteche 2.8. Таблица расчета PLC сети Поскольку PLC технология является разновидностью передачи радиосигналов, то метод расчета сетей PLC подчиняется законам радиотехники. При этом для коаксиальных сетей расчет совпадает с практикой очень хорошо, а для электросетей оказывается весьма приблизительным, прежде всего, из-за отсутствия точной информации о структуре электросети. Для начала приведем данные производителя, которые дают понятие о запасе бюджета линии (Таблица 1.6.). Таблица 2.2. Описание Значение в дБ Шум в коаксиальном кабеле -125 Шум в электропроводке -110 Мощность передачи HD и GPON шлюзов -50 Мощность передачи стандартных шлюзов -53 Мощность передачи CPE -57 Бюджет линии в коаксиальной 58 … 65 (при SNR =10) Бюджет линии в силовой сети 43 … 50 (при SNR = 10) Теперь посмотрим на потери, которые имеют место в реальной сети (Таблица 1.7.): Таблица 2.3. Описание Потери, значение в дБ Однофазный емкостный каплер 1,25 Однофазный индуктивный каплер 4 … 8 Трехфазный емкостный каплер 5 11 + 1 каплер 11,5 Потери в коаксиальном проводе на 30 МГц 2,5 на 100 метров Потери в силовом медном проводе 6 ...12 на 100 метров Потери в подземном медном проводе 10 ... 20 на 100 метров Коаксиальный сплиттер на 2 выхода 3,5 Коаксиальный сплиттер на 3 выхода 5 Коаксиальный сплиттер на 4 выхода 7 Разветвление на 2 электропровода 3 На 3 5 На 5 7 На 9 10 На 17 12 Защитный автомат 2 … 5 Электросчетчик 5 … 40 В реальных условиях совсем нетрудно представить такую конфигурацию электропроводки, при которой бюджета линии не хватает для покрытия всего объекта. К счастью, использование репитеров позволяет увеличить максимальное расстояние до 5 раз, хотя это происходит за счет уменьшение максимальной доступной полосы. Мы обнаружили и сформулировали правило «двух щитков», которое гласит, что PLC сигнал может преодолеть не более двух электрощитов. При подключении шлюза в ГРЩ здания, обычно все абоненты сидящие на этажных распределительных щитах могут установить связь с головной станцией. Приведем таблицу 1.8. физических скоростей соединения PLC в зависимости от соотношения сигнал/шум (SNR): Таблица 2.4. SNR дБ TX, Мбит/c. RX, Мбит/c. 14,33 39 23 20,9 78 43 25,52 101 76 30,57 156 86 Таблица 2.5. Пример расчета сети на основании табличных данных. Объект Потери, дБ Каплер 3 фазный: 5 Главный Электрощит 3 фазы на 3 группы автоматов каждая, 5 разветвлений 7 Проход автомата ГЭ 3 Этажный провод толстым медным проводом до щитка на 3 этаже, 30 метров. 2 Этажнное УЗО 3 Этажный электрощит на 6 автоматов на фазу (всего 12 на сеть и 3 на свет) 10 Провод до комнаты по этажу 50 метров, тонкий медный кабель 5 4 ответвления на розетки в комнате 4 x 4 16 Всего 35 … 51 Ожидаем, что соединение установится нормально во всех точках комнаты со скоростью около 50 Мбит при использовании шлюза доступа LW. Область покрытия 3 этажа по 12 комнат без использования репитеров. 2.9. Архитектура сети Сравним возможные архитектуры нашей сети (Рис. 2.6.). Рис. 2.5. Архитектура сети 2.9.1. Точка-точка Простая система. Обычно состоит из специализированного RS-232 порта для последовательной связи между устройствами. Конфигурацию "последовательный интерфейс данных” лучше всего Формировать прозрачно так, чтобы каждое связанное устройство "думало", что присоединено к RS-232 последовательным кабелем. Несколько устройств, подключенных последовательно для единичного ресурса по RS-232, типа принтера или модема, могут конфликтовать и иметь исключительное использование ресурса, пока подключение не занято в течение выбираемого периода прерывания. Для устройств разделяющих один ресурс, этот фактор называют конфликтом портов множественной архитектуры. Разработанная микропрограммная версия позволяет организовать как одноранговые, так и многоранговые сети с топологией точка-точка. Поток данных, отправленный микропроцессором одного узла, получает микропроцессор второго узла. Эта микропрограммная версия является удобной для интеграции микропроцессора с оборудованием находящимся в эксплуатации, обеспечивая прозрачность, по отношению к существующим протоколам, и позволяет хосту, не поддерживающему специальные сетевые драйвера и программное обеспечение, типа индустриального программируемого логического контроллера, быть частью PLC сети. Последовательный интерфейс микропрограммных средств соответствует высоким технологиям и высоким потребительским оценкам, может использоваться в реальных клиентских окружающих условиях, например, в коммерческом или индустриальном применении, в коммуникациях типа PC-PC или в других применениях RS-232, требующих единого "жесткого” канала связи. 2.9.2. Точка-многоточка Множество систем сбора данных и систем управления состоят из датчиков, сканеров, и управляемых приводов, которыми управляет один микропроцессорный узел. В сети, состоящей из Master узла и множества Slave узлов, драйвера и программное обеспечение, обычно устанавливают на хост машине (на master узле), который общается с множеством slave узлов в предопределенной последовательности. Управление Slave узлами требует прозрачности последовател |
 |  |
