oldi

Интернет через электропроводку

Александр Дадали

Технологии

DPL 1000 от компании NOR.WEB (Nortel Networks и United Utilities)

   Особенности DPL

   Организация взаимодействия

   Базовые компоненты

   Россия

Перспективы развития

В последнее время с сфере ИТ наблюдается серьезный всплеск интереса к средствам передачи данных не по стандартным сетям передачи голоса и данных, а по линиям, изначально для подобных целей не предназначенных, в частности по линиям электропередачи. Подобный интерес обусловлен прежде всего повсеместно возрастающей потребностью в новых экономичных средствах телекоммуникации. Ожидается, что решение сможет составить конкуренцию сегодняшним кабельным и DSL-службам доступа. Учитывая значительную распределенность современных сетей и высокую стоимость существующих решений, можно сказать, что вопрос о возможности использования уже существующей сетевой инфрастуктуры для передачи данных стоит очень остро.

Вы никогда не пробовали подсчитать количество розеток в типовой квартире жилого дома? А в офисе вашей компании? Как минимум вы найдете одну, максимальное же их число ничем не ограничено. Теперь попробуйте посчитать, сколько оптических или кабельных каналов в типовом жилище. Как правило, ни одного. Оптика пока не получила широкого распространения из-за достаточно высокой стоимости, спутниковые антенны еще достаточно редки, а кабельные каналы не очень подходят для передачи данных.

Именно этими соображениями и руководствовались создатели технологий передачи данных по линиям электропроводки. Линии электропитания есть везде, даже в самых отдаленных уголках земного шара. Эта технология не требует прокладки дополнительного оборудования, что значительно снижает ее стоимость и функциональность.

Технологии

Идея передачи данных по кабелям электросети для человечества вообще-то далеко не нова. Чего стоят давние попытки разработчиков внедрить технологию Х10, с помощью которой можно соединять все электроприборы в пределах стандартного жилого дома или офиса, включая электрочайники и холодильники, и управлять ими с единого пульта… Однако компании Nor.web и United Utilities (http://www.unitedutilities.com/) не ограничились интеграцией электрических чайников и пошли в своих разработках дальше, создав новейшую технологию DPL (Digital PowerLine), позволяющую передавать голос и пакеты данных через простые электрические сети 120/220 В. Подробнее о существующих технологиях передачи данных по сетям эектропроводки см. в Приложении 1.

В начало В начало

DPL 1000 от компании NOR.WEB (Nortel Networks и United Utilities)
(http://www.nor.webdpl.com)

DPL — новейшая технология, представляющая сегодня немалый интерес для самых разных компаний, от провайдеров доступа до крупнейших естественных монополий. Основным отличием технологии DPL от ее предшественниц является высокая скорость передачи данных, позволяющая передавать данные по линиям электропроводки со скоростью до 1 Мбит/с!

Многие аналитики по праву считают DPL революционной технологией, способной дать новый импульс развития средств передачи данных по линиям электропитания, ведь она открывает возможность прямого доступа в Глобальную сеть практически из любой точки земного шара и при этом снижает его себестоимость до минимума.

Если испытания подтвердят работоспособность систем на основе DPL, то уже довольно скоро можно ожидать существенных изменений на рынке провайдерских услуг и снижения расценок на доступ в Сеть, включая цены на dialup и выделенные линии.

В начало В начало

Особенности DPL

Сложность организации высокоскоростной связи по линиям электропитания заключается в том, что существующие электросети первоначально не предназначались для передачи данных. Электропроводка характеризуется высоким уровнем шумов и быстрым затуханием высокочастотного сигнала, а также значительным изменением коммуникационных параметров линии — в зависимости от текущей нагрузки.

Не следует забывать и о разветвленности топологии электрических сетей, и о необходимости обеспечения электромагнитной совместимости и экранирования процессов передачи данных от основного процесса электропотребления.

В начало В начало

Организация взаимодействия

Информационное взаимодействие на основе электросетей организуется иерархически, но методы доставки данных на различных уровнях иерархии значительно отличаются.

Залогом повышения степени надежности передачи на физическом уровне служат правильный выбор способа модуляции и частотного диапазона, использование методов цифровой обработки сигналов и адаптивного управления. Прежде всего здесь стоит отметить значительные перспективы алгоритмов широкополосной модуляции, на которых базируются Radio-Ethernet и xDSL. Их использование существенно повышает помехоустойчивость передачи, поскольку основные проблемы при обмене данными по электрическим сетям связаны именно с выделением информационного сигнала из помех и сетевого напряжения.

Суть широкополосной SS-модуляции заключается в передаче информационного сигнала не на одной частоте, а сразу на нескольких (в результате чего спектр такого сигнала получается широким). Сигнал становится незаметным на фоне помех, а принимающая сторона выделяет значимую информацию из шумоподобного сигнала, используя псевдослучайную кодовую последовательность. Таким образом, в одной широкой полосе частот, используя различные коды, можно осуществлять передачу сразу нескольких сообщений. Кроме помехоустойчивости широкополосная модуляция обеспечивает высокий уровень защиты информации, что для многих компаний весьма актуально.

Существуют определенные способы повышения надежности передачи на канальном уровне, в частности:

  • разбиение пакетов данных на кадры небольшой длины;
  • использование корректирующих кодов для выявления и исправления ошибок;
  • применение низкоуровневых протоколов надежной передачи на основе подтверждений приема коротких кадров;
  • использование эффективных методов управления доступом к среде передачи данных.

Использование коротких пакетов позволяет не только увеличить вероятность достоверной передачи пакета, но и повысить эффективность адаптации передающей стороны к часто изменяющимся характеристикам сети. При использовании широкополосной модуляции адаптация состоит в оптимальном перераспределении мощности сигнала в полосе частот с учетом фактического спектра помех.

В начало В начало

Базовые компоненты

Ядром схемы коммуникационного узла передачи данных поверх электропроводки являются контроллеры сетевого, канального и физического уровней (трансиверы). Обычно эти компоненты реализуются на базе универсальных либо специализированных микропроцессоров и выпускаются в виде стандартных чипсетов.

Соединительный модуль обычно осуществляет две основные функции: изолирует аппаратуру коммуникационного узла от напряжения питания и выделяет информационный сигнал из силового напряжения. Как правило, он собирается из отдельных радиоэлектронных компонентов.

Некоторые компании изготавливают специальные микросхемы усилителей мощности, которые позволяют передавать сигнал на большие расстояния и на основе которых может быть построен модем для передачи по электросети.

Для обеспечения совместимости изделий различных производителей сегодня предпринимаются усилия по стандартизации технологий передачи информации по линиям питания.

Области применения технологии

В настоящее время специалисты выделяют несколько основных областей применения технологии DPL, а именно:

  • использование в низкоскоростных распределенных системах управления и учета (системы автоматического управления в цехах и на производстве, системы жизнеобеспечения зданий (лифты, кондиционеры, вентиляция), складские системы, средства учета энергопотребления, системы охранной и пожарной сигнализации в дачных поселках);
  • внедрение в локальные домашние или офисные сети в пределах небольшого здания или отдельной квартиры (SOHO) и использование в системах бытовой автоматизации, позволяющих комплексно управлять бытовыми приборами в рамках дома или офиса;
  • использование электрических сетей для обеспечения телефонной связи в пределах населенных пунктов и предоставление высокоскоростного доступа в сеть Интернет. Это наиболее интересная и перспективная сфера применения.

Если последняя область применения получит распространение, это может не только значительно изменить расстановку сил на рынке предоставления услуг Интернет-доступа (в том числе захват рыночной ниши новыми игроками), но и вызвать появление новых принципов проектирования силовых электрических сетей и их оптимальной структуризации с учетом энергетических и коммуникационных требований.

В начало В начало

Россия

В нашей стране исследования возможностей передачи данных по обычным проводам электропитания начались еще 30-х годах на Каширской линии электропередач. Скорость передачи данных была небольшой — около 200 бит/с, поскольку тогда инженеры не могли преодолеть проблему затухания сигнала, вызванного помехами на линии. Сегодня эта проблема успешно решена с помощью применения алгоритмов широкополосной модуляции, однако для распространения указанной технологии в нашей стране все еще существуют определенные препятствия.

Организация систем передачи данных по электрическим линиям в России связана с дополнительными трудностями, заключающимися в том, что технические характеристики отечественных электрических сетей довольно значительно отличаются от характеристик зарубежных сетей. Не менее важно и то, что сегодня у нас практически отсутствуют стандарты, определяющие главные параметры систем передачи данных по линиям электропитания.

Тем не менее сегодня ведутся довольно интенсивные исследования в этой области, в частности данной проблемой занимаются ВНИИ электротехники и ЦНИИ РТК. Государственный Научный Центр робототехники и технической кибернетики (ЦНИИ РТК) проводит оценку соответствия отечественных сетей электропитания зарубежным стандартам и проверку работоспособности импортной продукции, реализующей ту или иную технологию, на российских линиях электропитания.

Не стоит забывать и об энергетиках, которым DPL также может значительно упростить нелегкую жизнь. Наиболее интересной областью применения технологий для энергетиков является удаленное считывание информации со счетчиков, что позволило бы не только избежать ошибок при выставлении счетов, но и реализовать мультитарифную схему оплаты за электричество. Для российских энергетиков эта возможность особенно важна, так как с ее помощью можно равномерно распределять потребление электроэнергии в течение суток, манипулируя расценками на электричество.

Впрочем, в России судьба передачи данных по силовым линиям полностью находится в руках РАО ЕЭС, а оно вряд ли допустит на свои подстанции и силовые линии посторонние организации, поэтому скорее всего компанией будет разработана собственная технология на основе западных разработок. «Если мы, энергетики, не займемся разработкой этой технологии, — говорит заведующий лабораторией связи АО ВНИИЭ Леонид Брауде, — то нам опять придется покупать импортное оборудование. В результате уйдет гораздо больше денег, чем потребовалось бы на собственные проекты. Кроме того, российские линии существенно отличаются от зарубежных, поэтому импортное оборудование наверняка придется адаптировать, что также потребует денег. Думается, создание отечественного оборудования — задача вполне осуществимая, не такие уж это большие деньги. Если начать создавать его сегодня, то уже года через два можно выйти на уровень пилотных проектов. В РАО ЕЭС есть люди, которые проявляют интерес к этим технологиям».

В начало В начало

Перспективы развития

Сегодня уже не столь важно, кому и когда впервые пришла в голову идея использовать линии электросвязи для передачи голоса и данных. Очевидно одно: в новом тысячелетии технология передачи цифрового и голосового трафика по линиям электросети становится одним из наиболее перспективных направлений развития в сфере предоставления услуг связи.

Определяющую роль в этом играет экономический фактор, ведь для коммерческого успеха любой разработки необходимо, чтобы оборудование было относительно недорогим, надежным, многофункциональным и при этом обеспечивало достаточно высокую (1 Мбит/с) скорость передачи. DPL отвечает всем этим требованиям: широкая распространенность электрических сетей, их доступность и многофункциональность открывают значительные возможности для ее использования.

Специально в целях продвижения технологии на рынке были созданы два промышленных форума — PLC (Powerline Communications) и IPCF (International Powerline Communications Forum), которые занимаются разработкой и внедрением новых стандартов домашних сетей и доступа в Интернет. В эти организации входят такие гиганты, как 3Com, Texas Instruments и Cisco Systems, обеспечивающие новым разработкам мощное технологическое лобби.

В процесс вовлечены крупнейшие европейские компании, среди которых France Telecom, Endesa (Испания) и Enel (Италия). Некоторые фирмы, например Enikia, подписавшая партнерские соглашения с Oneline, не останавливаются на достигнутом и уже думают о дальнейшем развитии, в частности о возможности передачи по электросетям не только голоса и данных, но и пакетов SSP (security service packages).

Интерес гигантов индустрии к DPL понятен: количество электрических розеток пока что существенно превосходит количество телефонных, что открывает практически неограниченные возможности развития. На наших глазах появляется новая гигантская ниша на телекоммуникационном рынке, и крупнейшие компании борются за право быть первым среди равных.

КомпьютерПресс 11'2001