|
|
  |
Главная страница / Архитектура отрасли Power Line Communication, передача данных по электропроводке, PLC-системы, технология PowerLine, PLCНесмотря на относительную новизну и неширокое распространение технологии сетей передачи данных по электропроводке, события в этом сегменте все же происходят. Ведущие производители оборудования и поставщики электроэнергии вновь стали проявлять интерес к технологии Power Line Communication. Бытующее мнение, что большинство изобретений происходит от человеческой лени, очень хорошо применимо к сетям передачи данных. С тех пор как связь между компьютерами в офисе стала обязательной, не прекращались попытки максимально упростить ее – например, избавиться от необходимости прокладывания дополнительных кабелей. Сейчас разрабатываются все новые технологии, которые позволяют «сэкономить» на разводке сетевой инфраструктуры отдельного здания (HomePNA, предполагающие использование телефонной проводки, или беспроводные сети Wi-Fi). Технология, о которой пойдет речь, использует для построения локальных сетей... обычную электропроводку, существующую в любом здании. Называется она Power Line Communication (PLC), или PowerLine. У PowerLine – достаточно сложная и переменчивая судьба. Несколько раз ей прочили центральное место в развитии домашних информационных сетей. Потом «забывали» о ней, чтобы по мере совершенствования технологической базы вновь вернуться и провозгласить ее чуть ли не панацеей. Развитие PLC – это череда тактических исследовательских побед и стратегических рыночных поражений. PowerLine – новшество только на первый взгляд: высокочастотную связь по линиям электропередач в мире применяют с 20-х годов XX века, в основном для организации канала связи в энергосистеме (речь идет о высоковольтных линиях). Эксперименты в области передачи данных по электросети велись достаточно давно, но низкая скорость и слабая помехозащищенность были наиболее узким местом данной технологии. В то время PLC-системы использовались в основном для сигнализации в энергосистемах и на железных дорогах. Период «отрочества» в развитии технологии связан с проводимыми в 1997–2000 годах экспериментами по передаче данных и голоса в рамках пилотных проектов ведущих исследовательских лабораторий. Кроме малоизвестных на тот момент компаний, в них принимали участие такие гиганты телекоммуникационной индустрии, как Siemens, Nortel и несколько провайдеров услуг связи Германии и Великобритании. И хотя планы строились поистине наполеоновские (проект компании Norweb Telecom, объединивший усилия канадской Nortel Networks и английской United Utilities) и обещания раздавались щедро (1,5 пфеннига за минуту работы в Интернете), идее широкомасштабного использования электропроводки «не повезло». Лишь появление более мощных DSP-процессоров (цифровые сигнальные процессоры) и использование таких способов модуляции сигнала, как OFDM-модуляция (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), позволили значительно продвинуться вперед в реализации технологии PLC. Несколько лет назад лидеры телекоммальянс под названием HomePlug Alliance. Компании-члены занимаются совместным проведением научных исследований и практических испытаний, а также принятием единого стандарта на передачу данных по системам электропитания. Прототипом PowerLine является технология PowerPacket фирмы Intellon, положенная в основу создания единого стандарта HomePlug1.0 specification (принятого альянсом HomePlug в 2001 г.), в котором определена скорость передачи данных до 14 Мбит/с. Смещение интересов Первоначально все усилия по созданию PLC-систем были направлены на решение проблемы «последней мили». Считалось, что новая технология составит достойную конкуренцию своим именитым собратьям – ADSL и кабельным модемам. Однако в процессе разработки реального оборудования возник целый ряд технических и нормативно-правовых препятствий. Самые серьезные из них – борьба с помехами и строгое соблюдение требований электромагнитной совместимости (ЭМС) с радиолюбительскими службами, работающими в диапазоне частот 1,6–30 МГц. Именно последний фактор сыграл отрицательную роль в распространении PLC на территории европейских стран. В результате технологическая новинка «переехала» в Японию, Бразилию, Индию, Россию, где в последнее время работа по ее использованию весьма активизировалась. И хотя в Европе интерес к данной технологии отнюдь не угас, акцент заметно сместился с подключения к Интернету на организацию домашних сетей. Дом, полный электроприборов и радушно обслуживающий своих хозяев, появился в фантастических романах Рэя Брэдбери еще в 60-х годах. Сегодня эта идея уже не воспринимается как совершенно фантастическая, однако ее реализация отнюдь не дешевая и далеко не жизненно необходимая. Но ведь в исходной идее – связать воедино контроллер (блок управления), компьютер, принтер, телефон, датчики климат-контроля и различные исполнительные устройства (управляемые выключатели, кондиционер, обогреватели, кухонные бытовые приборы, аквариум и систему полива газона) – ничего сверхъестественного нет. Очевидно, что такая единая среда, включающая и ПК, и компьютерную периферию, и бытовые устройства, сможет функционировать только при наличии локальной информационной сети. Основное требование к ней – высокий и гарантированный уровень надежности, обусловливаемый в первую очередь степенью совершенства используемой технологии обмена данными. Рынок домашних сетей зародился всего несколько лет назад и своим «происхождением» во многом обязан Интернету, поскольку первые подобные сети создавались в первую очередь ради того, чтобы через сеть получить доступ к интерактивным играм и развлечениям. Сегодня ситуация радикальным образом изменилась, и рынок домашних сетей развивается очень высокими темпами. Оказалось, что при большом количестве пользователей домашней сети легче и, главное, экономически выгоднее организовать широкополосный доступ для всех, чем тянуть индивидуальные линии для каждого. И здесь PLC-технологии могут продемонстрировать сво низкие начальные капиталовложения; быстрое развертывание и возможность поэтапного наращивания по мере необходимости; обеспечение не только высокоскоростного доступа в Интернет, но и телефонной связью (локальной, с выходом в городские телефонные сети); комплексное пре-доставление энергетических и телекоммуникационных услуг одним поставщиком. Кстати, именно с появлением новых версий технологий передачи информации связывается процесс переосмысления концепции домашней системы безопасности, включающей широкий спектр датчиков (пожарных, движения, разбития стекла и др.), подсистем мониторинга (в том числе камер слежения), средств пожаротушения и управления доступом к объектам. Операторам энергокоммуникаций новая технология также предоставляет широкие возможности по контролю за оборудованием, дистанционной диагностике и управлению. Кроме того, значительно упрощается процесс тарификации энергопотребления. Суть технологии Технология PowerLine основана на частотном разделении сигнала, передаваемого по силовым кабельным линиям, когда высокоскоростной поток данных разбивается на несколько низкоскоростных, каждый из которых передается на отдельной частоте с последующим их объединением в один сигнал. Использование 84 так называемых поднесущих частот в диапазоне 4–21 МГц не оказывает влияния на передачу по проводам обычной электроэнергии, поскольку составляет огромную разницу в сравнении со стандартными 50 или 60 Гц электрической цепи. Таким образом, «обычная» электросеть может одновременно доставлять электроэнергию и данные по одной цепи (линии). При этом PLC-устройства могут «видеть» и декодировать информацию, хотя обычные электрические устройства – лампы накаливания, двигатели – даже «не догадываются» о присутствии сигналов сетевого трафика и работают в обычном режиме. Однако реализация систем передачи данных по электрическим линиям в России связана с дополнительными трудностями. Прежде всего, по техническим характеристикам отечественные электрические сети отличаются от западных, кроме того, и это главное, отсутствуют стандарты, определяющие основные параметры систем передачи данных по линиям электропитания. При передаче сигналов по обычной «бытовой» электросети могут возникать большие затухания сигнала на определенных частотах, что может привести к потере данных. В технологии PowerLine предусмотрен способ решения этой проблемы – динамическое включение и выключение передачи сигнала (Dynamically turning off and on data-carrying signals). Специализированное устройство постоянно отслеживает состояние канала передачи информации и, «заметив» участок спектра с превышением определенного порогового значения затухания, прекращает использование этих частот до восстановления нормального значения затухания. Технология PLC позволяет также организовать «удлинитель» телефонной линии все по той же электросети. С помощью специального адаптера телефон можно перенести на 120–150 м. На Западе эта техндля предоставления скоростного доступа в Интернет. Вопросы безопасности При передаче информации в PLC-сетях, как и любых других сетях общего доступа, актуальной является проблема ее защиты. Чтобы не допустить несанкционированного доступа к информации в процессе ее передачи, большинство сетевых PLC-адаптеров оборудовано средствами шифрования сигнала «на лету» (как правило, 56-битовой технологией DES). Кроме того, устройства электрических сетей могут разрешать доступ только тем пользователям, чьи серийные номера, номера карт доступа к каналу связи или другие уникальные идентификаторы известны сетевому администратору. Перечисленные возможности могут быть реализованы в дополнение к различным внутренним механизмам безопасности – паролированию, программным правам доступа к ресурсу и т. п. – встроенным в сеть. В конечном результате достигается как минимум столь же высокий уровень безопасности, как в большинстве беспроводных сетей. PLC В МИРЕ И В РОССИИ Еще в июле 2001 г. немецкая компания RWE организовала на базе оборудования Ascom сеть PowerLine, предоставлявшую до-ступ в Интернет на скорости до 2 Мбит/с. Эта услуга уже успешно работает в Эссене и Мюльхайме, началось ее внедрение в Кельне и Дюрене. Довольно быстро ей удалось набрать несколько десятков тысяч клиентов, однако запланированный рубеж в 150 тыс. абонентов пока не преодолен. В Европе новая технология внедряется в Австрии и Шотландии. Австрийская энергетическая компания Tiwag подключила к своей сети около 1 тыс. клиентов. Скорость передачи составляет 2 Мбит/с, но авторы проекта рассчитывают довести ее до 4,5 Мбит/с. В планах на будущее – включение в комплекс услуг и телефонной связи. В некоторых странах с неразвитой телекоммуникационной структурой (например, Испании) создание сетей PowerLine является насущной необходимостью. По инициативе энергетической компании Scottish-Hydro-Electrics тестирование службы широкополосного доступа в Интернет через электросеть было запущено и в Шотландии. В настоящее время испытания ведутся в сельской местности. Как сообщает британское издание PC Advisor, в тестировании «Интернета через розетку» задействовано примерно 150 пользователей. Каждый абонент за 25 фунтов в месяц получил доступ в Интернет на скорости 2 Мбит/с, что гораздо выгоднее предложения, к примеру, интернет-провайдера Bulldog Communications (80 фунтов и 3 Мбит/с соответственно). Аналогичные проекты запущены в Италии и Швеции. В 2002 г. и московские энергетики провели ряд успешных испытаний новой технологии в Зеленограде. В марте 2003 г. на базе 19-го района «Московских кабельных сетей» была создана технологическая сеть связи, объединившая районный диспетчерский пункт с тремя питающими подстанциями, тремя распределительными подстанциями и одной трансформаторной. Результаты тестов показали, что эта технология доступа в Интернет вполне пригодна для создания локальных сетей передачи данных. С ее помощью удается организовать доступ вентский канал успешно работает на расстоянии до 350 м от трансформаторной подстанции. Однако о фактах коммерческой эксплуатации технологии PowerLine для предоставления доступа в Интернет в России пока сведений нет. Есть лишь конкретные предложения для создания локальных компьютерных сетей в офисах с использованием имеющейся электропроводки. При помощи специальных адаптеров производства компании Ascom PowerLine организуется сеть на расстояниях до 200 м для 10–20 компьютеров. Не отстают и китайские разработчики. В апреле 2003 г. компания Fibrlink Networks, дочернее предприятие китайской государственной телекоммуникационной компании Power Telecom, приступила к экспериментальному предоставлению услуг доступа в Интернет через электрические сети в двух жилых зданиях Пекина. Абонентская плата составляет 12 долл. в месяц, без ограничения времени и трафика. В Америке новая технология развивается не слишком активно (прежде всего, из-за уже имеющейся инфраструктуры связи), и все же в марте 2004 г. компания Cinergy образовала два совместных предприятия с компанией Current Communications Group для предоставления услуг доступа в Интернет через электросеть. Жители штатов Огайо, Кентукки и Индиана получат широкополосный интернет-доступ и VoIP-телефонию по силовым проводам. Еще почти четыре десятка BPL-сетей доступа находятся в тестовой эксплуатации. В Америке новая технология, получившая название BPL (Broadband over Power Line), уже прошла испытания в Цинциннати (штат Огайо), где возможность нетрадиционного подключения получили более сотни физических и несколько юридических лиц. Тестирование показало высокое качество предоставления услуг и большой коммерческий потенциал технологии. Пользователи BPL отметили высокую скорость передачи данных – свыше 3 Мбит/с, при этом месячная абонентская плата оказалась ниже, чем за существующие широкополосные решения. Об активности российских регулирующих органов в области сертификации PLC и BPL пока ничего не слышно, а вот в США федеральной комиссией по электросвязи (Federal Communications Commission, FCC) такие спецификации уже приняты в октябре 2004 г. Основная проблема, вставшая перед FCC, – разработка требований, учитывающих, с одной стороны, пожелания потенциальных BPL-провайдеров, с другой – претензии от сотовых операторов и радиолюбителей на возможные помехи. Несмотря на это, привлекательность BPL-сетей возрастает ввиду заранее оговоренной организации таких востребованных сервисов, как помощь инвалидам или служба E911. На повестке дня остались вопросы урегулирования отношений между поставщиками электричества и коммуникационными компаниями. В IEEE (Институт разработчиков в области электроники и электричества) разрабатывается стандарт для BPL – IEEE 1675, принятие которого ожидается не ранее 2006 г. Производители бытовой электроники тоже не остались в стороне. В начале января 2005 г. компании Mitsubishi Electric и Sony объявили о своем намерении создать альянс с целью внедрения технологии PLC в жиу убеждению его участников, каждая квартира уже оборудована всем необходимым для организации локальной сети, пропускная способность которой позволяет передавать любые данные, вплоть до потока видео- или IP-телефонии. Дело лишь за созданием оконечного оборудования. Главная страница / Архитектура отрасли |