Технология PLC (Power Line Communications)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Анализ имеющейся технологии

1.1 Технология PLC

1.2 Технологические предпосылки внедрения PLC-решений

1.3 Обзор технологий широкополосного абонентского доступа на основе PLC

1.4 PLC и коаксиальные сети

1.5 Технологии и стандарты

1.6 Проблемы развития технологии PLC

1.7 Преимущества и недостатки технологии PLC

1.8 Поставщики оснащения

2. Обзор предложений ведущих поставщиков оборудования про систем PLC класса In-Door (установка внутри помещений)

2.1 Варианты исполнения PLC-сетей

2.2 Возможные варианты архитектуры сетей технологии PLC

2.3 Точка-точка

2.4 Точка-многоточка

2.5 Множественная точка-многоточка

3. Техническая часть

3.1 Расчёт первичных и вторичных параметров коаксиального кабеля

Введение

О современном уровне развития компьютерной техники и сетевых технологий, сетей ввел жесткие требования. Компьютерная сеть должна предоставлять особые условия, необходимые для скорости передачи данных, в таком случае, она должна быть мобильной, c большим количеством точек доступа об этом не должны быть необходимые кабели; сеть должна иметь простое администрирование; он должен обеспечивать высокую надежность простые технические решения; сеть должна поддерживать все возможные варианты сетевого оборудования и обо всем этом она должна быть дешевой.

С универсальной глобальной компьютеризации, как и обычные люди, и, таким образом, компаний, организаций и спецслужб стала необходимой компьютерной сети.

Одно воплощение сетей системы передачи данных сетки. В дипломной работе является схема организации сети передачи данных сетки на примере Белоусовке c использованием технологии PLC.

Раздел c до н.э., выполненных в целях создания безопасных условий труда на рабочих c сетей электроснабжения.

В экономической части диплома будет производиться расчет стоимости, предназначенные сети и экономическая целесообразность строительства сети на основе технологии PLC.

Технология PLC - это, прежде всего, для решения проблемы "последней мили". Потому, что это решение использует в доме сетки. Сама услуга предоставляется на Plug & Play. Т.е. пользователь модем или адаптер, приобретаемых потребителями в магазине, не требует каких-либо настроек: подключение к сети питания подключение автоматически переходит c головное устройство, которое, в каждом доме, есть автоматическая настройка и присвоение IP-адресов.

Преимуществом технологии является то, что соединение с интернетом не нищеты ожидать чудовище, и пусть их в свой дом. Еще один дополнительный плюс - роуминга: модем работает во всех домах, где есть PLC-покрытия. Он не зарегистрирован по указанному адресу, жестоко и работы внутри зоны, так и внутри города, а также в другой город. Сейчас сети строятся одновременно в пяти городах, и в подготовке проектов по-прежнему находятся в минимальном количестве 5-6 городов Казахстана. Все преимущества технологии на рынке интернет - доступа уже насыщен, и мы буквально чувствуем себя как едет медленно увеличения абонентской базы. Если клиент уже подключен к ISP и сделал проводку, а потом нести его низкая цена не имеет смысла, особенно с учетом того, снижение цен, оператор ставит себя в трудное положение. Средний платеж за широкополосный уже и так немного. Следовательно, необходимо разработать и внедрить новые услуги. Например, так называемые "конструктор". К основным PLC-модем "клип на" разных модулей: thrnt-розетка; Wi-Fi-точка доступа; телефонный модуль, который может быть подключен и обычные аналоговые телефонные, и внутренний блок, и VoIP-устройство. C последняя вы можете организации внутренней телефонной сети в пределах города (например, прямые телефонные каналы связи c родственников). Еще один плагин - видеокамера, c, которые могут быть использованы для размещения системы видеонаблюдения за домом, даже не подключая его к компьютеру. Весь трафик оно предшествует powerline на сервере провайдера. И пользователь в любой точке мира можно, зайдя в интернет, зайти на свой аккаунт в клиентский интерфейс, чтобы проверить ситуацию на дому. Такое решение идеально подходит для наблюдения из-за детей, услуги няни и домработницы. Кроме того, через WB-интерфейс может быть настроен различными передовыми функциями - такими, как, например, система motiondtction (motion control), которая будет служить в качестве торгово-объемный датчик движения: когда картина сменилась, сигнал пошел к серверу SMS-сообщения на ваш мобильный телефон без подключения к Интернету и проверяет, все в порядке.

1. Анализ имеющейся технологии

1.1 Технология PLC

Технология PLC (Power Line Communications - коммуникации по силовым чертам), также называемая PLT (Power Line Telecommunications), 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 (BPL) со скоростью более 1 Мбит/c и узкополосную (NPL).

Системы управления и прогноза стают все наиболее интеллектуальными и разветвленными, требуя все огромную пропускную дееспособность каналов взаимосвязи. В крайнее время обширное распределение получают новейшие виды информационного размена, применяемые в приспособлениях семейной автоматики, компьютерных сетях небольших и семейных кабинетов, в распределенных системах охранной, пожарной и другой сигнализации, которые еще имеют необходимость в образованный инфраструктуре козни и интеллектуальных средствах взаимодействия.

В критериях недостатка электричества нужно работать упор никак не на усиление изготовления энергоносителей, а на очень действенное внедрение имеющихся источников. В принятом Законе РК «Об энергосбережении и увеличении энерго эффективности» рассказывается о надобности введения и неизменного улучшения устройств учёта с целью роста правдивости их показаний и принятия, научно аргументированных и действенных мер сообразно уменьшению утрат. Следуя букве закона, покупатели сумеют выучиться хорошо, применять энергоресурсы, берегу личные накопления и сразу способствуя понижению энергоёмкости экономики державы.

Агентством Республики Казахстан сообразно регулировке природных монополий изобретен Стратегический план на 2010-2014 годы, в каком месте одним из главных направлений считается поднятие отдачи функционирования и становления субъектов природных монополий (распределительные электросетевые фирмы) маршрутом понижения и ликвидации сверхнормативных утрат, понижения величины нормативных технических утрат в электрод, тепловых и водохозяйственных сетях.

Автоматизированная система платного учёта считается нужным измерительным инвентарем для исследования и реализации ансамбля событий сообразно энергосбережению. Достоинства организации учёта электричества при поддержки автоматизированных систем известны, и эти системы длинные годы используются из-за психологическим барьером. Во вселенской практике сходственные системы имеют обозначение «AMR systems» (Automatic meter reading - система самодействующего считывания показаний счётчиков). При организации автоматизированного учёта более общепризнанной техникой взаимосвязи AMR во всём мире считается радиосвязь, а из-за ней надлежит разработка PLC-взаимосвязи (предоставление данных сообразно силовым проводам).

В истинное время сотворено и эксплуатируется огромное количество скоростных магистральных информационных сеток, но вероятность включение к ним окончательных покупателей в ряде случаев все еще остается проблематичной. Большая часть включений исполняется маршрутом прокладки кабеля от скоростной полосы по кабинета либо жилплощади юзера.

И мощь ряда обстоятельств набивка кабеля имеет возможность очутиться очень ненужной либо в том числе и неосуществимой. К примеру, наверное, проистекает в случае маленьких компаний, нередко меняющих арендуемые здания. Так как надобность включения к вебу стала обязательной долею ведения коммерцию почти всех фирм, очень интересна вероятность применять теснее имеющуюся в любом здании проводку.

При данном любая электрическая розетка имеет возможность начинать точкой включения к массовой козни -- потребуется только PLC-модем. Электрические козни разделяются на 3 класса: высоковольтные (100 кв. и наиболее), полосы среднего напряжения (4...50 кв.) и низковольтные (по 0,4 кв.).

Конструкция сеток энергоснабжения и области внедрения PLC-технологии приведены на рисунке 1.1.

Рис. 1.1. Конструкция сеток электропередач и области внедрения PLC-технологии.

PLC-разработка раскрывает новейшие способности реализации концепции «разумного здания», в котором вся домашняя электроника соединена в единичную информационную сеть с вероятностью централизованного управления. Электрическая сеть -- безупречная среда передачи правящих сигналов меж домашними устройствами, работающими от козни 110/220 В. Интегрированные в разные приборы спец микросхемы имеют все шансы снабдить вероятность приема/передачи данных чрез электросеть, а еще размен данными чрез веб, будто провоцирует возникновение новейших домашних устройств: веб-пылесоса, веб-морозильника, веб-стиральной машинки и т.д. (иной вопросе, для чего и кому, наверное, нужно). Не считая такого, разрешено еще осуществить передачу данных измерителей охранной сигнализации, аудиоданных, увеличить и удлинить телефонные полосы и т.д.

PLC-разработка имеет возможность отыскать использование в распределенных системах управления и учета в цехах; в системах жизнеобеспечения с построек (лифтах, системах кондиционирования и вентиляции и т.д.); системах складского сохранения; средствах учета употребления электричества, воды, газа, тепла; системах охранной и пожарной сигнализации в загородных местечках, гаражных кооперативах и т.д. Практически информационную сеть разрешено повернуть на всяком участке, в каком месте теснее есть полосы электроснабжения. PLC-разработка имеет возможность удачно употребляться в средствах семейной автоматики для управления домашними устройствами.

Обширное использование PLC логично в государствах с развивающейся экономикой, которые традиционно никак не имеют развёрнутой телефонной либо радиосвязной инфраструктуры. В том числе и проводные телефонные аппараты никак не имеют огромного протяжения рядов и покрытия огромных площадей (для технологии AMR нужны площади покрытия, недалёкие к 100 %, чтоб добиться всякого здания либо компании). Единственная среда взаимосвязи, копия добивается всякого покупателя электрической энергии, - гальванический сетный провод, таковым образом внедрение PLC для взаимосвязи с электроизмерительными устройствами более нормально.

Тестирование службы широкополосного доступа в Интернет через электросеть было запущено в Шотландии. Данная инициатива принадлежит электроэнергетической компании Scottish Hуdro Electronics.

У Казахстана первый шаг строительства сети на базе PLC-технологии выполнялся компанией "Спарка" и завершился в октябре 2005 г. На тот момент сеть включала в себя более 750 узлов доступа, расположенных в жилых домах.

Невысокая цена из-за доступ в Интернет обеспечивает хорошую конкурентоспособность, но качество порой вызывает нарекания потенциальных и настоящих абонентов.

В технологии «крайней мили» есть один общий недостаток - все они требуют прокладки проводов и кабелей. Наверное, вызывает конкретные проблемы - очень часто стоимость прокладки кабеля составляет большую часть стоимости наладки сети. При данном нередко возникает обстановка как скоро, 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 этот момент существует 2 успешных подхода к этой проблеме - это беспроводные сети Wi-Fi и технологии PLC. Технологии PLC позволяют построить компьютерные локальные сети на основе существующих рядов электропередач. Этак, применяя технологии PLC, вы можете построить небольшую домашнюю локальную сеть, используя ту электрическую проводку, которая уже проложена.

PLC -- сравнимо новенькая телекоммуникационная разработка, сообразно сущности, род технологий взаимосвязи, основанных на применении в качестве физиологической среды для скоростного размена информацией силовые электросети. PLC -- типизированный термин, подключающий все вероятные варианты передачи данных сообразно электрической козни.

Заслуги PLC-технологии обусловлены выходом в свет соответственной элементной базы, в т. сигнальных процессоров, с внедрением каких были проданы трудные методы модуляции сигнала, будто и разрешило, в окончательном счете, прирастить аутентичность передачи инфы. В качестве кандидатуры PLC-технологии и электрическим проводам разрешено именовать технологию xDSL, беспроводный доступ (Wi-Fi), спутниковую ассоциация и др., а еще коаксиальные телевизионные и оптоволоконные кабели. При выборе технологии характеризующую роль играет причина народнохозяйственный -- средства взаимосвязи обязаны существовать дешевыми и везде где только можно легкодоступными.

В таблице 1.1. приведены сравнительные свойства главными техническими параметрами имеющихся проводных технологий.1).

Таблица 1.1. Основные параметры проводных технологий

Фурор технологии PLC содержится в том, будто ежели выбрать такой способ модуляции, который мог бы обеспечить наиболее скоростную передачу данных, и современное средство связи готово. Особенная роль отводится процессору цифровой обработки сигналов.

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.

Таковым образом, развитие PLC-технологий упиралось в темпы развития DSP процессоров, и как только последние стали справляться c продвинутыми алгоритмами эффективной модуляции, появились новые технологии организации таких сетей. На этот момент в PLC-технологиях используется OFDM-модуляция, которая позволяет добиваться большой скорости передачи данных и хорошей устойчивости сигнала к помехам.

1.2 Технологические предпосылки внедрения PLC-решений

При построении сетей доступа во многом зависит успех бизнеса операторов связи, а также эффективного функционирования ведомственных и корпоративных сетей связи.

Волоконно-оптических линий связи для передачи данных на высокой скорости c, но и обычных пользователей, пока они не достигнут, 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, печати и другим инфокоммуникационным телефонным линиям. Определенную долю в сегменте истинно занимают также, такие технологии как широкополосный беспроводной доступ и спутниковый доступ, доступ по сетям телевидения, пакетная передача политики в связи сетях сотовой 2.5G/3G (GPRS / DG / UMTS, CDMA 2000 1X / V-DO).

Такие факторы, как распространенность электрических сетей 0,2 0,4 кВ отсутствие необходимости дopoгocтoящeго cтpoитeльcтва кабeльнoй санитарии, и прокладки кабелей коммуникаций и пр. способствует исследование силовых сетей как альтернативной среды передачи политики и развитие очередной технологии широкополосного доступа - по электросетям. PLC разработано оборудование первого и второго поколений. Развить максимальную скорость передачи данных не должна превышать 10-14 Мб / c. Реальная скорость передачи данных тестирования сетей PLC c помощью этой техники на различном порядке и на 1-2 Мб / c. Кроме того, уп PLC относительно высокая стоимость, и для линий электропередачи, "компактный" PLC, был характерен высокий уровень электромагнитного излучения, благодаря работе PLC-оборудования. Поэтому до недавнего времени PLC технологии, используемые для коммерческого предоставления телекоммуникационных услуг в ограниченной степени, неконкурентоспособными по сравнению с другими технологиями, в первую очередь xDSL. Однако последние достижения в области микроэлектроники, позволило создать ПЛК-системы третьего поколения, которые обеспечивают скорость передачи данных до 200 Мб / c при использовании стандартных линий электропередачи, открывая новые возможности для внедрения широкополосного доступа.

1.3 Обзор технологий широкополосного абонентского доступа на основе PLC

Обзор широкополосного абонентского доступа по технологии на основе PLC.

Особенный энтузиазм вызывает вероятность общего применения PLC технологии с другими технологиями широкополосного подключения для передачи данных, например, PLC + WiMAX, PLC + WLAN, PLC + спутниковое, PLC + UMTS и др. Образ применения сочетанной спутниковые + PLC технологии показана на рис. 1.2. В случае, предусмотренном ассоциации с ген поставщиком web услуги исполняется через спутника. Эти воспринимаются на наземные приемные станции и помещений PLC-строения потребителей сети.

Рисунок . 1.2. Пример использования комбинированной технологии Satellite + PLC

Современные ПЛК-системы, ориентированные на решение головоломки широкополосного абонентского доступа, в основном используют две технологии. Первый сигнал применяется так называемый c распространение (spradspctrum - SS), значительно повышает иммунитет передачи. Об использовании SS-модуляции мощность сигнала распределяется более широкую полосу пропускания, и сигнал становится незаметным на фоне шумов. На приемной стороне важная информация отличается из шумо подобного сигнал c помощью уникальной частью псевдослучайные последовательности кода сигнала. C помощью различных кодов, которые можно передавать несколько сообщений в широком диапазоне частот. Описанный принцип лежит в основе c метод множественного доступа, кодовым разделением каналов (CDMA). Обратите внимание, что в дополнение иммунитет SS-модуляции обеспечивает высокий уровень защиты данных. В

качестве базового используется QPSK-модулированный. Вторая технология основана orthogonal frequency division multiplexing c одновременной передачи сигналов в multicarrier (OFDM-Orthogonal Frequency Division Multiplex). Этот метод также гарантирует высокую надежность и устойчивость к передаче искажения сигнала.

Дальнейшее развитие второй вариант стала технология, предлагаемая компанией американской фирмы Intllon. Здесь, измененный OFDM-применяется метод, при котором исходный поток данных разбивается на пакеты и передачу их любой из Диапазон частот 4.3-20.9 МГц c помощью относительной фазовой модуляции в собственной цветовой поднесущей (DBPSK или DQPSK - Diffrnitial Quadrature PhaseShift Keying, дифференциальная квадратурная фазовая модуляция с shift). Максимальная скорость передачи информации достигает десятков Мбит / c. PLC-технология реализует принцип множественного доступа "точка - множество точек". Местные трансформаторной подстанции поставляет определенное количество зданий с электричеством и одновременно предоставляет пользователям услуги передачи данных, IP-телефонии и др. Основные оконечное оборудование должно рассматриваться PLC-модем, который, как правило, реализует интерфейс связи c компьютером: USB, или - thrnt. Таким образом, модем подключается к источнику информации - розетка 220В, и выход на соответствующий интерфейс к Компьютер. Возможно, что компьютер подключен параллельно c телефона, поддерживающего режим VoIP.

power line абонентский широкополосный



Рисунок 1.3. Компоненты PLC-модема

C подключите Интернет в этой инновационной технологии под названием BroadBandover power lines (BPL).

В отличие от DSL-подключение через домашнюю сеть технология позволяет намного большему числу людей, чтобы иметь широкополосный доступ в интернет.

Технология PLC - самый дешевый способ создания домашней сети, что, как она не требует от пользователя установки дополнительных кабелей кормления и позволяет подключаться к сети PLC жителей целого блока. Один мастер-устройства могут обеспечить доступ к интернету через сеть PLC для 500 пользователей. Для этого пользователи должны иметь в своих квартир адаптер устройства, содержащие PLC-модемы. Конечно, наиболее успешных проектов для предоставления услуг широкополосного доступа по электросети, проданных в США - родине интернет. Известны такие компании как Нового Видения " (Нью-Йорк), - Коммуникационных Технологий (Вирджиния), Cinergy (Штат Огайо). PLC предлагают компаний в Германии; Pipr-NtiPowerKom; в Австрии - скорость-WB; в Швеции - Nekom; - в Нидерландах - Digistroom; vShotlandii широкополосного доступа.

В Казахстане началось развертывание доступ в интернет через бытовые электрические сети по технологии PLC. Таковым и предложениями промышляют эти фирмы как Virgin Mobile, не фиг.

1.4 PLC и коаксиальные сети

Несмотря на то, что оборудование, предназначенное для эксплуатации программного обеспечения для PLC силовой электропроводке, из-за физических причин, коаксиальные соединения играют очень важную роль. Коаксиальный кабель-это лучшее средство для PLC передачи данных сигнала. Поэтому все описание модулей головных станций линии задницу с коаксиальный выходы. О подключении к средней вольт электрических сетей до 10 кВ. Вольт использует только c коаксиальных разъемов. Еще одна особенность PLC модемов c коаксиальный выход-полная Совместимость с современными c сетям кабельного телевидения. Полевые испытания показали, что отечественные сетей CATV с помощью c-диапазон 5-34 МГц обратного канала (ГОСТ Р 52023) - это почти те же результаты были найдены c расчет. Объем работ выполнен на отдельном рисует интересный обзор, и я надеюсь, что мы сможем подготовить и опубликовать результаты в ближайшее время. Пока мы можем сказать, что о коаксиальный PLC является привлекательным решением для предоставления небольших сетей кабельного телевидения в многоэтажное здание, в условиях, когда DOCSIS развертывания или денег нет, или это не рентабельно. Еще одним интересным вариантом является применение PLC строительство малых коаксиальных сетей за услуги телевидения и доступа в Интернет в сельских районах, а затем-где недостаточный платежеспособный спрос не позволяет реализовать оптики.

В большинстве случаев, ПЛК системы классифицируются в соответствии c линии электропередачи напряжением, на которых они используются, и освещение (территории):

- применяемые на высоковольтных линиях (HV);

- применяется на линий среднего напряжения (МВ); - применяются для низкого напряжения (НН):

ПЛК входит B, обеспечивает передачу данных со скоростью более 1 Мбит NPL и c значительно ниже скорости передачи данных. При передаче сигналов через блок питания прибор может возникнуть большие затухания в передающей функции на определенных частотах, что может привести к потере данных. PowerLine технология в специальный метод решения этой проблемы - динамическое включение и отключение сигнала (dynamically turn in go и на данных carry in signals). Суть этого метода заключается в том, что устройство осуществляет постоянный мониторинг канала передачи c для определения части спектра c превышении определенного порогового значения затухания. В случае использования случае использование этих частот на время остановилось для восстановления нормального значения затухания.

Существует также проблема импульсные помехи (до 1 микросекунды), источниками которых могут существовать галогенные лампы, а также включение и выключение мощных бытовых приборов, оснащенных электродвигателями.

Итак нужно учесть как об установлении соединения может занять несколько минут. Перед модем будет определить оптимальную скорость передачи данных. Связь между физической скорости и затухания в полосе



Рисунок 1.4. График зависимости затухания от скорости

В свою очередь, между фактической скорости и физическую скорость передачи данных существует некоторая связь. Не забывайте, что в физической среде PLC протокол работает в полудуплексном, так это значение разбито на

Рисунок 1.5. Асимметрия скорости и затухания

Производители говорят о типичного диапазона сетей PLC в 300 метров, но из-за многих факторов, влияющих на распространение сигнала не представляется возможным, в общем, чтобы убедиться, что libodruguyu скорости и расстояния. В действительности решающую роль в скорости и расстояние не имеет затухание сигнала и / сбой. Стоит отметить, что в разветвленных и некачественных уровень электроснабжения гул, очень значительные.

1.5 Технологии и стандарты

Есть некоторое количество разновидностей классификации PLC-систем. Во-первых, технологии передачи данных сообразно электросетям принято делить на широкополосные (Broadband over Power Lines) и узкополосные (Narrowband over Power Lines). Широкополосные системы (со скоростью 1...200 Мбит/c) нацелены на системы скоростного доступа к вебу, на творение семейных компьютерных сеток, а еще на прибавления, требующие скоростного размена данными: потоковое видео, системы видеоконференцсвязи, числовой телефонии и т.д. Узкополосные (низкоскоростные) системы нацелены на внедрение в средствах семейной автоматики, в управлении простейшими домашними устройствами и т.д. В данном случае довольно существенно наименьшей пропускной возможности канала (0,1...100 Кбит/с). Для окончательного юзера наиболее недалека классифицирование сообразно назначению, сообразно сущности, сообразно области внедрения. Употребляется еще классифицирование PLC-систем сообразно виду применяемых рядов электропередачи.

Разработка X-10 была изобретена еще в 1978 г. с ролью похожей фирмы X-10 (www.x10.com) и предназначалась для реализации дистанционного управления простейшими домашними устройствами. Для передачи цифровых данных в данной технологии употребляется амплитудно-частотная манипуляция. Учитывается предоставление радиоимпульсов с частотой наполнения 120 кГц, гневимых в факторы перехода переменного напряжения частотой 50/60 Гц чрез ноль (при данном прыть передачи данных на физиологическом уровне сочиняет 50/60 бит/с). Таковая методика кодировки подобрана никак не случаем, так как ни при каком смысле напряжения, как верховодило, степень помех миниатюризируется, а еще снижается воздействие остальных приборов, присоединенных к электросети. Эти кодируются последующим образом: двоичной 1 подходит предоставление радиоимпульса в движение промежутка 1 см, а двоичному 0 -- неимение радиоимпульса (рисунок. 1.6).

Рис. 1.6. Пример формирования сигнала для трехфазной сети

Данные создаются в пакеты протяженностью 11 бит. Для применения в технологии X-10 была изобретена особая система команд управления простейшими приспособлениями, работающими от электрической козни, -- ON, OFF, DIM, BRIGHT, ALL LIGHTS ON и ALL UNITS OFF. В истинное время контроллеры и адаптеры, использующие эту технологию для управления домашними устройствами, выпускаются почти всеми компаниями USA и Европы (www.x10.com и www.x-10europe.com).

Эталон CEBus (Consumer Electronic Bus -- рама потребительской электроники) был подтвержден в сентябре 1992 г. и продвигается Альянсом электронной индустрии EIA (Electronic Industries Alliance), соединяющим изготовителей электрического оснащения с целью исследования единичных электрод и многофункциональных спецификаций интерфейсного оснащения (www.eia.org, www.eigroup.org). В эталоне CEBus учтена предоставление данных с внедрением проводов домашней электросети, витой пары либо коаксиального кабеля, а еще беспроводная предоставление в радио - либо инфракрасном спектре частот. Прыть размена данными никак не находится в зависимости от избранной среды передачи данных и сочиняет 7,5 Кбит/с (среднее смысл). В эталоне CEBus был применен способ передачи данных с расширением диапазона (Spread Spectrum -- SS), порекомендованный и использовавшийся фирмой Intellon в ее первых исследованиях.

Эталон CEBus (EIA-600) подключает протоколы прикладного (EIA-721), сетевого, канального и физиологического значений эталонной модели OSI (Open Systems Interconnection). Протокол прикладного значения обрисовывает распорядок функционирования разных приборов и комплект стандартных команд, подключающий команды VOLUME UP, FAST FORWARD, REWIND, PAUSE, SKIP, TEMPERATURE UP либо DOWN 1 DEGREE и т.д. Протокол сетевого значения сформировывает пакеты данных, имеющие информацию об адресах родника и приемника. Для избежание коллизий на канальном уровне задействован устройство CSMA/CDCR (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection, а Resolution). На физиологическом уровне употребляется разработка SS-модуляции, предусматривающая передачу данных в полосе частот 100...400 кГц. Для кодировки данных (на мимолетных промежутках 100 мкс) передается частотно-преобразованный знак (при данном употребляется прямолинейный закон модуляции, исходная гармоника 100, окончательная -- 400 кГц). Эти создаются в пакеты, при этом протяженность пакета никак не регламентируется, но малый величина сочиняет 64 бит.

Южноамериканская фирма Adaptive Networks для реализации похожей технологии придумала комплект микросхем для возведения PLC-сеток, подключающий ИМС AN1000 (со средней пропускной возможностью 100 Кбит/с), AN192 (19,2 Кбит/с) и AN48 (4,8 Кбит/с). Микросхемы AN1000/AN192 исполняют передачу данных сообразно электросети в частотном спектре по 450 кГц в согласовании с нормативами комиссии FCC (Federal Communication Commission). Чтоб удовлетворить запросы стереотипов, работающих в европейских энергосистемах, в таковых прибавлениях как самодействующая регистрация показаний счетчиков, автоматизация и прогноз распределенных объектов была изобретена микросхема AN48, рассчитанная на передачу данных в спектре 9...95 кГц. В данной технологии был продан устройство обнаружения и корректирования погрешностей, оптимизированный для имеющихся электросетей, а еще учтены интерфейсы к обычным прикладным протоколам.

Эталон LonWorks, общепринятый институтом ANSI (American National Standards Institute) в 1999 г., нацелен на внедрение в распределенных системах автоматизации с построек, автотранспортных сетях, системах автоматизации индустриальных компаний. В качестве физиологической среды передачи в технологии LonWorks предвидено внедрение проводки, витой пары, коаксиального кабеля либо радиоканала. LonWorks основывается на использовании технологии узкополосной передачи данных. В ней проданы улучшенная цифровая переработка сигналов, действенный устройство устранения погрешностей и уникальный метод выбора других несущих частот. Наибольшая прыть передачи данных в козни LonWorks сочиняет 1,25 Мбит/с. Обычный величина пересылаемого пакета данных -- 10--14 б, однако вероятна предоставление пакетов и большей длины. Прыть передачи данных в великий ступени находится в зависимости от среды передачи.

Протокол LonTalk, возлежащий в базе технологии LonWorks, гарантирует вероятность сотворения сеток с фактически безграничным количеством узлов и нацелен на заключение задач автоматизации, как скоро нужны высочайшие незыблемость и прыть передачи данных. Узлами козни LonWorks имеют все шансы существовать детекторы температуры и освещенности, разные исправные машины, контроллеры систем кондиционирования/вентиляции и т.д. Протокол LonTalk подключает 7 значений эталонной модели протоколов передачи данных OSI. Прибора, сделанные на складе платформы LonWorks, обширно используется при управлении фабричным оборудованием, в системах освещения городских улиц, системах отопления и кондиционирования воздуха, интеллектуальных устройствах измерения и учета электричества, системах контролирования и управления ходом поездов, системах сохранности, пожарной сигнализации и пожаротушения.

1.6 Проблемы развития технологии PLC

Сложность организации взаимосвязи сообразно чертам электросети содержится в том, будто имеющиеся электросети вначале никак не предназначались для передачи данных. Они различаются высочайшим уровнем помех и огромным затуханием частотного сигнала, а еще тем, будто характеристики полосы, часто неизменные для обычных телесных сред передачи данных, значительно меняются во медли в зависимости от текущей перегрузки.

Проложенные в основной массе случаев с нарушениями общепризнанных мерок неэкранированные, разделенные трансформаторами, с великими помехами, появляющимися в итоге работы бессчетных энерго потребителей, силовые полосы электрической козни относятся к одной из наихудших сред для верной передачи данных.

Еще одна неувязка -- невысокое свойство и ветхость проводки в многоквартирных жилищах старенькой сооружения. По последнего медли в данных зданиях применялось дюралевые провода, которые владеют наименьшей электропроводностью сообразно сопоставлению с медными. Не считая такого, скрутки проводов, которые нередко есть в семейной проводке, еще плохо воздействуют на изучение сигнала. Потому к технологии PLC лучше приспособлены строения новейшей сооружения, в каких часто используются медные провода и инновационные технологии их соединения и подключения.

На аутентичность передачи данных совсем огромное воздействие оказывают помехи от разных электроприборов, ламп дневного освещения и т.д., творящих помехи в проводах. Более шибко воздействие импульсных помех, появляющихся при труде электродвигателей, сварочного оснащения и СВЧ-печей.

Но, достоверные способы кодировки и шифрования данных, используемые в передовых PLC-разработках, гарантируют никак не лишь высочайший степень правдивости при передаче инфы, однако и ее охрану от несанкционированного доступа. Не считая такого, при организации взаимосвязи обязана существовать снабжена электромагнитная сопоставимость, т.е. нужно уменьшать второстепенные электромагнитные излучения, появляющиеся в процессе передачи данных.

Во многом ориентация PLC-технологии на использование в небольших и семейных кабинетах (Small Office/Home Office -- SOHO) обусловлена никак не лишь простотой реализации и мобильностью приборов на ее складе, однако и тем, будто данная разработка более эффективна лишь на участке т.н. «крайней мили». Прыть передачи данных грубо снижается при повышении расстояния.

1.7 Преимущества и недостатки технологии PLC

К недостаткам разрешено отнести последующие факторы:

- Нарушение радиоприёма в помещениях, где работают PLC-модемы, особенно на средних и коротких волнах, но на очень небольшом расстоянии порядка 3-5 метров от модема.

- Пропускная способность сети по электропроводке делится между всеми ею участниками. Например, если в одной Powrlin-ceти две пары адаптеров деятельно обмениваются информацией, то скорость обмена про каждой пары будет составлять примерно по 50% от общей пропускной способности.

- В 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 RADY".

- В качество связи могут оказывать отрицательное влияние дешёвые энергосберегающие лампы, тиристоры домерю, импульсные блоки кормления и зарядные устройства. Максимальное влияние в скорость в сети перечисленные устройства оказывают про подключении в непосредственной близости от PLC-модема.

Преимущества:

- Не требуется прокладка кабеля, заключение его в короба, сверление стен и опорных конструкций;

- Простота использования;

- Скорость монтажа;

- Не требует на строек;

- Более стабильная связь;

- Большая безопасность информации;

- Подходит про передачи Multicast-тpафика, например, IPTV;

- В качество связи не влияет материал и толщина стен в квартире.

1.8 Поставщики оснащения

В отечественном рынке технология PLC известна, прежде всего, решениями вида «Домашняя сеть по электропроводке» которые представлены таковыми брендами будто Дух, Dlink, Qlan. Одним из популяризаторов данных решений выступила компания Электриком 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 о powr lin), который предназначен про операторов связи и системных интеграторов, занимающихся развертыванием корпоративных сетей. В этот момент, в сколько мне известно в нашей стране наиболее заметны в этом рынке 2 европейских поставщика решений BPL - французская компания DfiDv и канадско-словацкая компания Corinx.

Отечественный производитель электротехнической продукции Товарищество «Компания «Сайман» употребляет эту ноу-хау около конструировании АСКУЭ домашних покупателей. Внедрение схемы PLC дозволяет адаптировать порядок съёма данных между счётчиками электричества и операторским пунктом сбора данных.

Предлагаемое промышленное заключение сообразно творению АСКУЭ про домашнего раздела гарантирует создание основания данных только размера употребления электричества в темах автоматизации сортировочных фирм. Не считая данного, АСКУЭ гарантирует эксплуатационный наблюдение употребления электричества, тест и ограничение платных утрат, увеличивает отдача коммерцию и своевременного управления фирмой, а еще исполняет функции контролирования из-за исполнением тем электроснабжения тем автоматизации.

В рамках государственной программки «Путевая диаграмма коммерцию - 2020» предприятие «Сайман» в нынешнем годку приобрел авансирование доли прибыльных пруд про выполнения модернизации научно-технического оснащения. Намечается усвоение новейших вариантов счётчиков электричества с SMART-картой и модемом PLC.

Общепринятые программки сообразно помощи российских товаропроизводителей, вырабатыванию машиностроения и казахстанского нахождения в Республике Казахстан в 2010 - 2014 возраст предоставляют великий удар вырабатыванию казахстанского товар производства. В рамках

Таможенного единения заводом «Сайман» ведутся мероприятия сообразно выходу в базар Российской Федерации.

Приходя единым заводом с совершенным циклом в местности Основной Азии, предприятие «Сайман» пьяный далее записывать значимый взнос в формирование российского изготовления и действовать в добро экономики державы.

2. Обзор предложений ведущих поставщиков оборудования про систем PLC класса In-Door (установка внутри помещений)

В основе этих микросхем) светодиодный, выпуска и PLC-оборудования в сегменте двери, и в сегменте интегрированных решений (около доступа в "последней мили"). Ниже принес производителям оборудования в двери класса третьего поколения.

Немецкая компания dvolo AG предлагает линию PLC-продукты dLAN, которые относятся к классу в дверь, и позволят вам создать WLAN в помещении на базе технологии PLC. Одним из лидеров в сегменте ЛВС оборудования компании NTGAR (США) и выразил интерес к сегменту PLC-адаптеры - в феврале 2006 года, соглашение было NTGAR c компания DS2 о начале совместных операций и доставки третьего поколения СК, которые будут осваивать производство PLC-устройства, поддерживающие скорость до 200 Мб / c.

2.1 Варианты исполнения PLC-сетей

На рисунках можно увидеть варианты создания сетей PLC с помощью оборудования DfiDv.

Наружный вариант использования средне-вольтной и низковольтной проводки (рис, 2.1, показаны варианты соединения c репитерами и без репитеров).



Рисунок 2.1. Наружный вариант исполнения PLC-сети

Рисунок 2.2. Вариант исполнения PLC-сети внутри здания: организация сегмента PLC-сети

Рисунок 2.3. Вариант исполнения PLC-сети внутри здания: много сегментная PLC-сеть

Рисунок 2.4. Совместное использование PLC и беспроводных технологий

Управление PLC-сетью может реализовываться как при помощи собственной системы управления, так и благодаря системам управления сторонних производителей, например, HP OpnViw.

Рисунок 2.5. Схема подключения корпоративных пользователей к Интернету по технологии PLC

Состав PLC-сети:

- автоматизированные рабочие места пользователей (АПМ) - ПК, ноутбуки, КПК. Кроме того, может быть подключено различное оборудование, например, сетевые многофункциональные устройства, телефоны/IP телефоны;

- абонентские PLC-устройства (адаптеры) c интерфейсами thrnt (1), USB (2) или Wi-Fi (3);

- пограничный PLC-модем со встроенными функциями маршрутизации, аутентификации и ADSL-доступа в магистральную телекоммуникационную сеть;

- электропроводка: устройства фазового сопряжения, щиты распределения электропитания (вторичные распределительные панели), автоматы электрозащиты (автоматические выключатели), электрические розетки.

2.2 Возможные варианты архитектуры сетей технологии PLC

Сравним возможные архитектуры нашей сети (Рис. 2.6.).

Рисунок 2.6. Архитектура сети

2.3 Точка-точка

Простая система. Он обычно состоит из специализированных последовательные порты RS-232 связи между устройствами. Конфигурация "серия данных" наилучшей формой прозрачным образом, что для каждого подключенного устройства "думает", что он подключен к порту RS-232 последовательный кабель. Несколько устройств, подключенных последовательно присоединенных ресурсов программное обеспечение RS-232, Тип принтера или модема, могут конфликтовать между собой и имеют исключительное использование ресурса до тех пор, пока соединение принято за выбранный период перерыва. При устрой совместное использование одного ресурса, этот фактор называется multi-port архитектура конфликта. Разработана версия прошивки позволяет организовать, если за один шаг, multi-step сети, так и c топологии " точка-точка". Поток данных, отправленных часть микропроцессора микропроцессор получает вторую порцию. Эта версия прошивки-легкая интеграция микропроцессор c оборудования, находящегося в эксплуатации, обеспечение прозрачности в отношении существующих протоколов, и позволяет Хостов, которые не поддерживают специальные сетевые драйверы и программное обеспечение, типа промышленный программируемый логический контроллер PLC существуют части сети.

Последовательный интерфейс middleware встречает высоких технологий и высоких потребительских оценок, могут быть использованы в реальных средах клиент, например, коммерческого или промышленного использования в связи типа ПК-ПК приложений или других RS-232, требующих единого "жестоких" наладили связь.

Рисунок 2.7. Точка-точка

2.4 Точка-многоточка

Множественность систем сбора данных и систем управления состоит из датчиков, сканеры и управляемых приводов, которые контролируются микропроцессором. В сети, состоящей из сайта, и мастер ведомых устройств, драйверы и программное обеспечение, как правило, устанавливается на хост-машине (в Master node), который взаимодействует c набор подчиненных узлов в предопределенной последовательности. Управление подчиненными узлами требует прозрачности последовательный интерфейс для хост-машине. Эта функция предоставляет средство для прошивки, используя версию команды реагирования.

Ответ командной сети используется один основной ячейкой, ответственной сеть за контроль ведомыми устройствами. Все соединения инициируются от хозяина земли и раб соединения выполняются не так, как они реагируют только на запрос мастер-секции. Таким образом, прошивки, удаляет головоломки организации сети PLC на верхнем уровне c хост-машинах, и контролирует уровень в middleware, а не на уровне приложения мастер-секции. При необходимости, эту версию прошивки можно использовать c пакеты обычном формате.

Эта версия подходит Prosystem с использованием архитектуры " Master / Slave " Slave устройств и прозрачности, о разгрузке узла сети в верхнем уровне, и позволяет хозяину поддерживать протокол доступа выбора (опрос равных Master / Slave узлов, символическое mail, или сочетание обоих). Этот принцип основывается EMC-mail символ, используемый по проведению опроса, символическое доставки. Эта версия микропрограммы, вы можете использовать инструменты и управление закрытыми системами.



Рисунок 2.8 - Точка-многоточка

2.5 Множественная точка-многоточка

Если вы используете команду общего назначения хост-машина сохраняет полную гибкость управления доступом символическим поставки, настройки и эксплуатации сети в целом. Микропроцессорный интерфейс хост-машина полностью соответствует требованиям протокола и поддерживает сетевую микропроцессорного контроллера. Дополнительная гибкость достигается за счет последовательного потока middleware позволяет организовать один шаг и multi-step топологии сети c " точка-многоточка". Поток данных, отправляемых часть микропроцессора микропроцессор получает второе.



Рисунок 2.9. Множественная точка-много точка

Для построения данной сети используется архитектура сети точка - многоточка. Для этого в трансформаторную подстанцию устанавливается Магистральное оборудование. В домах устанавливаются Клиентские PLC модемы (Рис. 2.10.).

Рисунок 2.10. Построение сети

Множественность систем сбора данных и систем управления состоит из датчиков, сканеры и управляемых приводов, которые контролируются микропроцессором. В сеть мастер-ведомый узел и множество узлов, драйверы и программное обеспечение, как правило, устанавливается на хост-машине (на главном узле), который взаимодействует c набор подчиненных узлов в предопределенной последовательности. Управление подчиненными узлами требует прозрачности последовательный интерфейс хост-машине. Эта функция предоставляет средство для прошивки, используя версию команды реагирования.

Ответ командной сети используется один основной ячейкой, ответственной за мониторинг сетевых устройств раб. Все соединения инициируются из главного узла и подчиненными узлами соединения выполнены, поскольку они являются лишь ответ на просьбу ведущего узла. Таким образом, прошивки, удаляет задача организации сети PLC на верхнем уровне c хост-машине, и контроль уровня промежуточного ПО, а не на уровне приложения главного узла. При необходимости, эту версию прошивки можно использовать c пакеты обычном формате. Эта версия подходит для систем, использующих архитектуру Master / Slave и прозрачности Slave-устройства для разгрузки узла сети, на верхнем уровне, и позволяет хозяину поддерживать протокол доступа выбора (опрос равных Master / Slave узлов, символическое mail, или сочетание обоих). На основе этого принципа характер EMC-mail используется для осуществления опроса, символическое доставки. Эта версия прошивки и средства могут быть использованы для управления замкнутых системах.

3. Техническая часть

Схема сети, по принципу которой будет разрабатываться сеть в п. Белоусовка изображена на Рис. 3.1.

Поселок Белоусовка находится в Восточно-Казахстанской области, на расстоянии 100 км от города Усть-Каменогорск. В настоящее время в данном поселке ведется строительство жилого массива, где применение PLC технологии будет целесообразно.

Рисунок 3.1. Схема организации сети по технологии PLC

Как мы можем заметить, схема включает в себя и протяжённый коаксиальный кабель, и повторитель, и устройство инжекции. А точка доступа будет расположена на Трансформаторной подстанции.

3.1 Расчёт первичных и вторичных параметров коаксиального кабеля

Методика расчета первичных и вторичных параметров будет такой же, как и у коаксиального кабеля. Коаксиальный кабель является идеальной средой для технологии PLC. При частотах, которые использует технология PLC распространение сигнала протекает не внутри проводника, а на его поверхности.

Таблица 3.1- Конструктивные размеры коаксиальных кабелей

1) Проведем расчет первичных и вторичных параметров для частоты f=5 МГц.

Решение:

1. Коэффициент вихревых токов w, рад/c, вычисляется по формуле (1)

коэффициенты вихревых токов внутреннего и внешнего проводников k_d, k_D соответственно , 1/м, вычисляется по формуле (2)

где -------магнитная проницаемость, 3.14*4

удельная проводимость меди, 62.5*10

2. Активное сопротивление R, Ом/м, вычисляется по формуле (3)

где r_d-----удельное электрическое сопротивление

K_C - коэффициент, учитывающий форму внутреннего проводника (отношение сопротивления многопроволочного проводника к сопротивлению эквивалентной сплошной конструкции проводника), 1

K₀ ^- Коэффициент зависимости конструкции оплетки, 2.2

d - внутренний диметр, 0,74 Ч10-3 м.

D - внешний диаметр, 7,3Ч10-3 м.

3. Индуктивность L, Гн/м, вычисляется по формуле (4)

4. Емкость С, Ф/м, вычисляется по формуле (5)

^Где e_ЭК-------диэлектрическая проницаемость,----²--^Ч10-9

5. Проводимость G, 1/(ОмЧм), вычисляется по формуле (6)

где tgd_ЭК тангенс угла диэлектрической проницаемости, 0,0004

6. Волновое сопротивление Z _В , Ом, вычисляется по формуле (7)

7. Коэффициент затухания a , дБ/м, вычисляется по формуле (8)

т.к. 1 дБ/м = 0,115 Нп/м следовательно, a = 0,000178 дБ/м

8. Коэффициент фазы b , рад/м, вычисляется по формуле (9)

9. Скорость распространения V, м/с, вычисляется по формуле (10)

2) Проведем расчет первичных и вторичных параметров для частоты f=10 МГц.

Решение:

1. Коэффициент вихревых токов w, рад/c, вычисляется по формуле (1)

коэффициенты вихревых токов внутреннего и внешнего проводников k_d, k_D соответственно , 1/м, вычисляется по формуле (2)

2. Активное сопротивление R, Ом/м, вычисляется по формуле (3)

3. Индуктивность L, Гн/м, вычисляется по формуле (4)

5. Проводимость G, 1/(ОмЧм), вычисляется по формуле (6)

6. Волновое сопротивление Z _В , Ом, вычисляется по формуле (7)

7. Коэффициент затухания a, дБ/м, вычисляется по формуле (8)

т.к. 1 дБ/м = 0,115 Нп/м следовательно a = 0,000254 дБ/м

8. Коэффициент фазы b, рад/м, вычисляется по формуле (9)

9. Скорость распространения V, м/с, вычисляется по формуле (10)

3) Проведем расчет первичных и вторичных параметров для частоты f=15 МГц.

Решение:

1. Коэффициент вихревых токов w, рад/c, вычисляется по формуле (1)

коэффициенты вихревых токов внутреннего и внешнего проводников k_d, k_D соответственно , 1/м , вычисляется по формуле (2)

2. Активное сопротивление R, Ом/м, вычисляется по формуле (3)

3. Индуктивность L, Гн/м, вычисляется по формуле (4)