Power Line Communication (PLC) – это стремительно развивающаяся технология, которая использует сеть 110/220 В для высокоскоростной передачи данных. Поскольку практически в каждом доме или офисе имеются линии электроснабжения, то с помощью этой технологии в них можно организовать эффективную информационную сеть. PLC предлагает скорость до 1 Мб/с, что в 20 раз быстрее телефонного/модемного соединения. С помощью PLC можно управлять домашними системами, охранными устройствами, реализовать концепцию Умный дом, интернет-телефонию, видеосвязь и многое другое.
История
Идея передачи сигналов по силовым линиям так же стара, как и сам телеграф. Ранние эксперименты с передачей информации через Power Network были проведены еще в 20-х годах прошлого века энергетическими компаниями с целью организации дешевой связи между своими электростанциями. Основная идея заключалась в использовании существующей сети, а не в создании новой. В 1920-е годы были выданы два патента американской телефонной и телеграфной компании в области «Передача несущей по силовым цепям». В патентах под номерами 1607668 и 1672940 1924 года описываются системы для передачи и приема сигналов по трехфазной цепи.
Позже эта концепция была адаптирована для управления уличным освещением. Таким образом, все уличные фонари можно было включать и выключать с помощью центрального «рубильника» и самим фонарям нужна была только маленькая схема декодера. Благодаря такой технике к светильникам не нужно было подводить дополнительные провода.
В настоящее время PLC рассматривается в качестве альтернативы для так называемой «последней мили». Но когда-то PLC использовалась только в телеграфной и телефонной связи, и по длинным проводам информация передавалась с очень медленной скоростью. Позже General Electric изобрела измерительную систему на основе PLC, она работала в частотном диапазоне от 35 до 40 КГц. Но потери при такой передачи были существенными. В 1980-х была разработана усовершенствованная система измерения под названием AMRAC III. Частотный диапазон был перенесен на 5-10 КГц, вследствие чего потери уменьшились и стали приемлемыми. В последнее время PLC вызывает интерес у исследовательских отделов многих компаний. Они рассматривают возможность предоставления высокоскоростного интернета в любую точку мира по силовым проводам.
Системы PLC долгое время оставались излюбленным выбором коммунальных служб, потому что они использовали существующую базу. Последние достижения в области Smart Grid и быстро расширяющаяся инфраструктура интеллектуальных счетчиков дали дополнительный импульс системам PLC. Согласно прогнозам в 2020 году количество PLC-узлов достигнет 68 млн. штук. Львиная доля рынка будет поступать из Азиатско-Тихоокеанского региона, что составит почти три четверти поставок в 2020 году.
Краткий обзор технологии
PLC работает с высокочастотными сигналами, которые передаются по силовым линиям 110/220 В. Сигналы такого типа не могут пройти через трансформатор. Это требует инструментов, которые объединяют голосовые сигналы и сигналы данных с током низкого напряжения на стороне местных трансформаторных станций. В технологии DPL (Digital Power Line) используются сети типа HFCPN (High frequency conditioned power network) для передачи данных и электрических сигналов. Они состоят из ряда модулей CU (Conditioning Units) для фильтрации отдельных сигналов. CU поставляет электричество в розетки и сигналы данных к коммуникационному модулю. Коммуникационный модуль обеспечивает несколько каналов для передачи данных, голоса и т.д.
CU должен располагаться в близи электросчетчика. В нем используется полосовой фильтр для разделения синусоиды сети и сигналов данных. CU состоит из 3 объединяющих портов. Как показано на рисунке ниже, на сетевой порт (NP) устройства подается общий входной сигнал. Он проходит через фильтр высоких частот (ФВЧ) и фильтр низких частот (ФНЧ). ФВЧ отсылает сигналы данных на коммуникационный распределительный порт (CDP), а ФНЧ отправляет сетевой сигнал на порт распределения электроэнергии (EDP). Сигнал 50 Гц переходит от ФНЧ к электросчетчику. ФНЧ уменьшает шумы, создаваемые домашними электрическими приборами. Если их не убрать, то они вызовут значительные искажения. ФВЧ обеспечивает двунаправленный трафик: к потребителю и от него.
Сигналы данных могут быть переданы от CDP к какому-либо цифровому приемному устройству по обычному коаксиальному кабелю. Таким устройством зачастую является настенный или настольный концентратор сигналов. Его соединяют с модемом с помощью BNC-коннектора или с телефоном с помощью телефонного кабеля.
Технические характеристики и стандарты
PLC включает в себя стандарты HomePlug.
HomePlug 1.0:
- Представлен в июне 2001, стал доступен в 2002 году.
- Максимальная скорость на физическом уровне 14 Мб/с.
- Имеет сертификат HomePlug Powerline Alliance.
- Совместим с устройствами 85 Мб/с. Стандартизован ассоциацией телекоммуникационной промышленности США в мае 2008, стандарт TIA-1113.
HomePlug AV:
- Представлен в августе 2005, стал доступен в 2006 году.
- Максимальная скорость на физическом уровне 200 Мб/с.
- Имеет сертификат HomePlug Powerline Alliance.
- Совместим с устройствами IEEE 1901 и HomePlug 1.0
IEEE 1901:
- Представлен в июне 2005, стал доступен в 2010 году.
- Максимальная скорость на физическом уровне 545 Мб/с.
- Имеет сертификат HomePlug Powerline Alliance.
- На физическом уровне совместим с HomePlug AV и HD-PLC
HomePlug AV2:
- Представлен в январе 2012 года.
- Максимальная скорость на физическом уровне 1 Гб/с.
- Совместим с устройствами HomePlug AV и HomePlug Green PHY.
HomePlug GP (“Green PHY”):
- Стал доступен в начале 2011 года.
- Максимальная скорость на физическом уровне 10 Мб/с, поскольку предназначен для сетей Smart Grid.
- HomePlug GP использует на 75% меньше энергии я является экономичной, низкоскоростной версией HomePlug AV, IEEE 1901 и HomePlug AV2.
Преимущества PLC
- Не нужно использовать лишние провода
- Мобильность
- Гибкость
- Легкость в установке и применении
- Совместимость с другими технологиями вроде ADSL и Wi-Fi
- Стабильность
- Высокая скорость передачи данных
Недостатки PLC
- Сложность установки и качество передачи данных зависит от архитектуры электрической сети
- Мало стандартов и руководств
- Проблемы взаимодействия с различным оборудованием
- Высокая цена, рынок нуждается в развитии
Заключение
PLC представляет собой перспективную технологию, которая привлекла много внимания благодаря доступности линий электропередач. Также эта технология является отличной заменой способа подключения к интернету через модем или телефон. Хотя PLC имеет некоторые недостатки и ограничения, многие аналитики считают, что PLC все же не исчезнет. Она, возможно, найдет свою нишу в сетях Smart Grid и в области интеллектуальных счетчиков.
Перевод © digitrode.ru