Реферат: Технология PLC (Power Line Communication)

МТУСИ

Реферат

по дисциплине: «ВТиТ».

«ТехнологияPLC (Power Line Communication)»

 Выполнил:студент группы СС0201  Ушаков Иван

Москва. 2005 год.

Содержание:

Введение. Возможности технологии PLC. Суть технологии. Развитие технологии PLC в зарубежных странах. Развитие технологии PLC в России. Проблемы развития технологии PLC. Используемая литература.

1.Введение

<span Times New Roman",«serif»">Технология PLC (Power Line Communication) — новаятелекоммуникационная технология, базирующаяся на использовании силовыхэлектросетей для высокоскоростного информационного обмена. Эксперименты попередаче данных по электросети велись достаточно давно, но низкая скоростьпередачи и слабая помехозащищенность были наиболее узким местом даннойтехнологии. Но прогресс не стоит на месте, и появление более мощных DSP — процессоров (цифровые сигнальные процессоры) дали возможность использоватьболее сложные способы модуляции сигнала, такие как OFDM модуляция (Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing), что позволило значительно продвинуться вперед вреализации технологии PLC.

<span Times New Roman",«serif»">

<span Times New Roman",«serif»">Парулет назад несколько крупных лидеров на рынке телекоммуникаций объединились вальянс, который получил название HomePlug Alliance, с целью совместногопроведения научных исследований и практических испытаний, а также принятияединого стандарта на передачу данных по системам электропитания. ПрототипомPowerLine является технология PowerPacket фирмы Intellon, положенная в основудля создания единого стандарта HomePlug1.0 specification (принят альянсомHomePlug 26 июня 2001 г.), в котором определена скорость передачи данных до 14Мб/сек.

<span Times New Roman",«serif»">2. Возможности технологии

<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">PLC<span Times New Roman",«serif»">.<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US">

<span Times New Roman",«serif»;font-weight:normal;mso-bidi-font-weight:bold">1.Подключение к Интернет

<span Times New Roman",«serif»">
Подключение к глобальной сети Интернет стало неотъемлемой частью бизнеса многихкомпаний, и повседневной деятельностью обычных граждан. На сегодняшний деньпостроено и эксплуатируется большое число высокоскоростных магистральных сетей,однако, подключение к ним конечных пользователей по-прежнему остается серьезнойпроблемой. Сегодня большинство конечных подключений (last foot) осуществляетсяпосредством прокладки кабеля от высокоскоростной линии до квартиры или офисапользователя. Пожалуй, это наиболее дешевое решение, но как быть, если в силуряда причин прокладка кабеля крайне нежелательна или даже невозможна? Такпочему же не использовать уже имеющуюся в каждом здании систему силовыхэлектрических коммуникаций. При этом любая электрическая розетка в здании можетстать точкой выхода в глобальную сеть Интернет. Причем при грамотномпланировании такого вида подключения, все, что требуется от пользователя – лишьналичие PowerLine модема (сетевого адаптера), соответствующим образомнастроенного для связи с аналогичным устройством, установленным, как правило, вэлектрощитовой здания и подключенным к высокоскоростному каналу Интернет.

<span Times New Roman",«serif»;font-weight:normal;mso-bidi-font-weight:bold">2.Малый офис (SOHO)

<span Times New Roman",«serif»">
PowerLine технология может быть использована при создании локальной сети внебольших офисах (до 10 компьютеров), где основными требованиями к сетиявляются простота реализации, мобильность устройств и легкая расширяемость.
При этом как вся офисная сеть, так и отдельные ее сегменты могут быть построеныс помощью PowerLine адаптеров. Очень часто встречается ситуация, когданеобходимо включить в уже существующую сеть удаленный компьютер или сетевойпринтер, расположенный в другой комнате или даже в другом конце здания. Спомощью PowerLine адаптеров эту проблему можно решить за 15 минут.

<span Times New Roman",«serif»;font-weight:normal;mso-bidi-font-weight:bold">3.Домашние коммуникации

<span Times New Roman",«serif»">
PowerLine технология открывает новые возможности при реализации идеи «Умногодома», где вся бытовая электроника была бы завязана в единую информационнуюсеть с возможностью централизованного управления. Электрическая сеть –идеальная среда передачи управляющих сигналов между бытовыми приборами,работающих в сети 110/220В. В ближайшее время появится чип, позволяющийвстраивать его в различные приборы, которые будут иметь возможность принимать ипередавать данные через собственные цепи питания. Кроме того, с помощью данногочипа можно организовать передачу аудио данных, данных с датчиков охраннойсигнализации, расширять и продлять телефонные линии, и т.д. Будем надеяться,что недалеко то время, когда PLC технология будут присутствовать в каждом доме.

3.Сутьтехнологии.

Теоретические основытехнологии Powerline
Основой технологии Powerline является использование частотного разделениясигнала, при котором высокоскоростной поток данных разбивается на несколькоотносительно низкоскоростных потоков, каждый из которых передается на отдельнойподнесущей частоте с последующим их объединением в один сигнал (рис.1).
<img src="/cache/referats/19068/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">

При использованииобычного частотного мультиплексирования (FDM — Frequency-Division Multiplexing)защитные интервалы (Guard Band) между поднесущими, необходимые дляпредотвращения взаимного влияния сигналов, довольно велики (рис.2), поэтомудоступный спектр используется не очень эффективно.

 

<img src="/cache/referats/19068/image003.jpg" v:shapes="_x0000_i1026">

В случае же ортогональногочастотно-разделенного мультиплексирования (OFDM), центры поднесущих частотразмещены так, что пик каждого последующего сигнала совпадает с нулевымзначением предыдущих (рис.3). Такое размещение позволяет более эффективноиспользовать доступную полосу частот.

<img src="/cache/referats/19068/image004.jpg" v:shapes="_x0000_i1027">

Перед тем как отдельныеподнесущие частоты будут объединены в один сигнал, они претерпевают фазовуюмодуляцию (рис.4), каждая — своей последовательностью бит.

<img src="/cache/referats/19068/image005.jpg" v:shapes="_x0000_i1028">

После этого все онипроходят через PowerPacket engine и собираются в единый информационный пакет,который еще называют OFDM-symbol. На рисунке 5 приведен пример относительнойквадратурной фазовой манипуляции (DQPSK — Differential Quadrature Phase ShiftKeying) на каждой из 4-х поднесущих частот в диапазоне 4-5 МГц.

<img src="/cache/referats/19068/image006.jpg" v:shapes="_x0000_i1029">

Реально в технологииPowerline используются 84 поднесущие частоты в диапазоне 4-21 МГц (рис.6).

<img src="/cache/referats/19068/image007.jpg" v:shapes="_x0000_i1030">

Теоретическая скоростьпередачи данных при использовании параллельных потоков с одновременным фазовым модулированиемсигналов составляет более 100 Мб/с.
Адаптация к физической среде, устранение ошибок и разрешение конфликтов.
При передаче сигналов по бытовой сети электропитания могут возникать большиезатухания в передающей функции на определенных частотах, что приведет к потереданных (рис. 7).]

<img src="/cache/referats/19068/image008.jpg" v:shapes="_x0000_i1031">

В технологии Powerlineпредусмотрен специальный метод решения этой проблемы — динамическое выключениеи включение передачи сигнала (dynamically turning off and on data-carryingsignals). Суть данного метода заключается в том, что устройство осуществляетпостоянный мониторинг канала передачи с целью выявления участка спектра спревышением определенного порогового значения затухания. В случае обнаруженияданного факта использование этих частот на время прекращается до восстановлениянормального значения затухания (рис.8).


<img src="/cache/referats/19068/image009.jpg" v:shapes="_x0000_i1032">

Данный метод делаеттехнологию Powerline максимально гибкой при использовании в различных условиях.Например, в разных странах существуют различные регулирующие правила, согласнокоторых часть диапазона частот не может быть использована. При этом, в случаеPowerline, в этом диапазоне просто не будут передаваться данные. Еще однимпримером является случай, когда некое приложение уже использует частьдиапазона. Аналогично первому случаю, в этом также выключается передача данныхна определенных частотах, и два приложения могут спокойно сосуществовать водной физической среде.
Другой серьезной проблемой при передаче данных по бытовой электросети являютсяимпульсные помехи (до 1 микросекунды), источниками которых могут бытьгалогеновые лампы (ри.9), включение и выключение различных электроприборов ит.д.

 

<img src="/cache/referats/19068/image010.jpg" v:shapes="_x0000_i1033">

При использованиипредыдущего метода система может не успеть адаптироваться к быстро изменившимсяусловиям, в результате часть битов будет разрушена и утеряна. Для решения этойпроблемы используется двухступенчатое (каскадное) помехоустойчивое кодированиебитовых потоков перед тем, как они будут промодулированы и поступят в каналпередачи данных. Суть помехоустойчивого кодирования состоит в добавлении висходный информационный поток по определенным алгоритмам избыточных(«защитных») битов, которые используются декодером на приемном концедля обнаружения и исправления ошибок. Каскадирование блочного кодаРида-Соломона и простого сверточного кода, декодируемого по алгоритму Витерби,позволяет исправлять не только одиночные ошибки, но и пакеты ошибок,обеспечивая тем самым практически 100% гарантию целостности передаваемыхданных. Кроме того, помехоустойчивое кодирование является и способомтехнического закрытия, обеспечивающего относительную безопасность передаваемойинформации в общей среде передачи.
Ещё одним проблемным моментом является то, что сеть бытового электропитанияслужит общей средой передачи данных, то есть в один момент времени передачумогут осуществлять сразу несколько устройств. В такой ситуации для разрешенияконфликтов столкновения трафика необходим регулирующий механизм — протоколдоступа к среде. В качестве такого протокола был выбран хорошо известныйEthernet, который в технологии Powerline был расширен путем добавлениядополнительных полей приоритезации. Такая модификация вызвана необходимостьюгарантированной полосы пропускания для передачи голоса и видео через IP, когдавеличина задержки является критичным параметром. Пакеты, содержащие голос иливидео в этом случае помечаются как «timing critical», т. е. имеютсамый высокий приоритет при обработке и доступе к среде передачи.
Практическая реализация и использование PowerLine
Итак, мы рассмотрели основные принципы технологии Powerline. К сожалению,доступ к полной версии стандарта HomePlug 1.0 specification ограничен (толькочлены HomePlug Alliance), и за кадром остались такие интересные вопросы кактребования к электропроводке, дальности передачи и структура построения.Приблизительно оценить отдельные параметры можно на примере некоторыхпроизводителей. Так фирма Phonex предлагает устройство Phonex Broadband QX-201NeverWire 14 (рис.10) с максимальной скоростью до 14 Мб/с.

 

<img src="/cache/referats/19068/image011.jpg" v:shapes="_x0000_i1034">

<span Times New Roman",«serif»">Расстояниемежду отдельными точками небольшое, несколько десятков метров. Как видно изрисунка, объединение пользователей в доме можно осуществлять через сетьэлектропитания, а в качестве доступа к магистральной сети использовать один илинесколько модемов (кабельных или DSL).

4.Развитие технологии PLCв зарубежных странах.

<span Times New Roman",«serif»">Тестированиеслужбы широкополосного доступа в Интернет через электросеть было запущено вШотландии. Эта инициатива принадлежит электроэнергетической компанииScottish-Hydro-Electrics. В настоящее время испытания ведутся в сельскойместности Шотландии. Как сообщает британское издание PC Advisor, в тестировании«Интернета через розетку» задействовано порядка 150 пользователей. Каждый абонентза 25 фунтов в месяц получил доступ в Интернет на скорости 2 Мбит/c. По ценеэто более чем в два раза выгоднее предложения, к примеру, интернет-провайдераBulldog Communications, который предлагает своим клиентам широкополосный доступв Интернет на скорости 3 Мбит/c за 80 фунтов в месяц. По словам Лоули, интереск новой службе проявили уже несколько энергетических компаний страны. Крометого, динамично внедряет PLC ведущий поставщик электроэнергии в Германиикомпания RWE. В Германии например,
люди даже квитанции за электроэнергию не заполняют, информация
со счетчиков приходит напрямую к поставщику электричества, по той жеэлектропроводке. Аналогичные проекты запущены в Италии и Швеции.

4.Развитие технологии PLCв России.

«Мосэнерго» проводила тестирование в Зеленогорске. Пока на основеэлектросети была создана лишь корпоративная технологическая сеть связи,объединившая районный диспетчерский пункт с тремя питающими подстанциями, тремяраспределительными подстанциями и одной трансформаторной. При этом тестированиеPLC-оборудования от различных производителей для организации доступа в Интернетпо электросети показало: технология вполне пригодна для создания локальныхсетей передачи данных. При подключении к сети компьютеров удается организоватьдоступ в Интернет на скоростях 2–12 Мбит/с. Сумму предполагаемых инвестиций вкомпании не разглашают. Не называют в «Мосэнерго» и сроков начала коммерческойэксплуатации новой системы, так как сеть абонентского доступа пока не создана.По некоторым данным, подобные же планы вынашивают и в петербургской компании«Ленэнерго», при этом инвестором выступит один из городскихтелекоммуникационных операторов.

Венчурные фонды Intel Capital и «Русские технологии» объявили о планахвложить $4 миллиона в компанию «Электро-Ком», которая будет предоставлятьуслугу высокоскоростного доступа в Интернет через электросети. «Электро-Ком»основали бывшие первый президент компании «МТУ-Информ» Михаил Айзман ивице-президент «Транстелекома» Александр Сандомирский.

«Электро-Ком» планирует строительство пилотной сети PLC на 100–200 тысячабонентов в Москве, Рязани, Калуге, Ростове-на-Дону и трех городахКраснодарского края. Объем инвестиций не раскрывается. «Электро-Ком» планируетначать предоставление своих услуг в первой половине 2005 года.

В дни выставки «Связь-Экспокомм» 2004 в годуспециалисты компании «А.Рустел»продемонстрировали возможности оборудования производителя, входящего в группуAscom, – Ascom Communications. По технологии PLC (Powerline Communications),обеспечивающей передачу данных по сетям электропитания от 120 до 270 Втпеременного тока со скоростью до 4,5 Мбит/с и возможностью организации VoIP cпомощью оборудования Ascom Communications была организована телефонная связьмежду первым и вторым этажами стенда.

<img src="/cache/referats/19068/image013.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1028"><img src="/cache/referats/19068/image014.jpg" align=«left» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1026">  предлагается большой выбор оборудования длясоздания локальных сетей по технологии PLC. Например, производства компании PLANET'spowerlinecommunication, котороеработает с PLCстандартом HomePlug1.0 specification, в котором определенаскорость передачи данных до 14 Мб/сек. Продукт носит название PL-401Eи представляет собой мост с одним PLC-портом, и свитч с четырьмяLAN-портами. Егостоимость в среднем составляет $82.

Или сетевой USB-адаптерPL-103U, с помощью которого можно создатьлокальную сеть длинной до 300 метров. Стоимость составляет $56.

6. Проблемы развития технологии PLC.

Однако, какими бы оптимистичными ни былирезультаты работы экспериментальных PLC-сетей за рубежом, в нашей стране этатехнология может столкнуться с рядом трудностей. Наша электрическая проводкасделана в основном из алюминия, а не из меди, которая используется вбольшинстве стран мира. Алюминиевые провода обладают худшейэлектропроводностью, что приводит к более быстрому затуханию сигнала. Другаяпроблема заключается в том, что у нас до сих пор не решены основные вопросынормативно-правового регулирования использования таких технологий. Впрочем,последняя проблема актуальна и для Запада. Основным фактором, сдерживающимбыстрое развитие высокоскоростных систем PLC, является отсутствие стандартов наширокополосные PLC-системы, и, как следствие, большой риск несовместимости сдругими службами, использующими те же или близкие диапазоны частот. В 2001 годумеждународный консорциум HomePlug Powerline Alliance принял отраслевой стандартдля 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.

7.Используемая литература.

В создании реферата использовался материалследующих Интернет-ресурсов:

1. <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">www.brownbear.ru (компания Бурый Медведь)

2. <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">www.seti.nnov.ru (Фирма «Сети»)

3. <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">ww<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»;mso-ansi-language: EN-US">w

<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">.svyazexpo.r<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US">u (международная выставка систем связи и средствтелекоммуникаций)

4. <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">www.ibusiness.ru (

Инфобизнес)

5. <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">www.routers.ru (энциклопедия сетевогооборудования)

6. <span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»">www.asmedia.ru (

информационный портал «Домашняя техника имы»)

7.<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">www<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU">.<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">entels

<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU">.<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">ru(компания ENTELS)

8. <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">www<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:RU">.<span Arial",«sans-serif»">gsc

<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language:RU">.<span Arial",«sans-serif»">com<span Arial",«sans-serif»;mso-ansi-language: RU">.<span Arial",«sans-serif»">ua<span Arial",«sans-serif»;color:#006600">  <span Arial",«sans-serif»">(компания ГрандСервис)
еще рефераты
Еще работы по компьютерным сетям