CC BY
130
чаться в режиме «горячей» замены. Небольшое значение MTTR для программных компонентов достигается путем применения систем мониторинга. Мониторинг может производиться локально на каждом компьютере или удаленно с центрального пункта.
Таким образом, спецификации высокоскоростных систем передачи предъявляют при сервисном обслуживании и диагностике более жесткие требования к параметрам кабельных линий. Наибольшую проблему при построении и кабельных трактов для передачи 10-гигабитных приложений вызывают межка-бельные переходные помехи АХТ, возникающие между параллельно проложенными соседними кабелями.
Литература
Уровень межкабельной переходной помехи определяется преимущественно топологическими особенностями системы, в том числе геометрическими характеристиками коммутационных панелей и информационных розеток, а также укладкой отдельных горизонтальных кабелей в каналах. Новыми количественными характеристиками этого эффекта являются Alien-NEXT и Alien-FEXT (ANEXT на ближнем и AFEXT на дальнем конце), а также их значения по модели суммарной мощности.
Для тестирования десятигигабитных систем подходят измерительные приборы с граничной частотой 500 МГц и выше, для которых выполняются требования по точности уровня Шє, IV.
1. Артюшенко В.М., Аббасова Т.С. Структурированные кабельные системы. Учебное пособие. М.: МГУС,
2005. — 152 с.
2. Спецификация для тестирования симметричной связной проводки в соответствии с ISO/IES 11801. Часть 1: Инсталлированная проводка» («Generic cabling systems. Specification for the testing of balanced communication cabling in accordance with ISO/IES 11801. Part 1: Installed cabling»).
3. Альбрехт М. Олер, Дитер В. Шикетанц. Межкабельная переходная помеха: теория и измерение // LAN,
2006, №01.
4. Семенов А.Б., Стрижаков С.К., Сунчелей И.Р. Структурированные кабельные системы. — 5 изд., перераб. и доп. — М.: ДМК Пресс. 2004. — 640 с.
УДК 621.311
СТРУКТУРА СЕТЕЙ ДОСТУПА ПРИ ПЕРЕДАЧЕ ИНФОРМАЦИИ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СЕТЯМ
Невструев И.А., Арсеньев А.В., Перегняк А.Е.,
ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса»
Рассмотрены проблемы сервисного обслуживания структурированной кабельной проводки для передачи информационных потоков со скоростью 10 Гбит/с по кабелю из витых пар. Описан порядок организации тестирования сети. Предложены технические и организационные мероприятия для увеличения среднего времени безотказной работы и уменьшения времени на устранение отказа в работе сети.
Введение
Электрические сети в качестве телекоммуникационных применяются с ХХ века. Первые системы на несущей частоте были использо-
ваны в высоковольтных электрических сетях, с возможной протяженностью до 500 км, используя 10Вт мощности передачи. Такие системы применялись как внутренние ком-
муникации электроснабжения и реализации удаленного измерения и контроля параметров в нем. К тому же связь организовывалась через средне- и низковольтные электрические сети. Системы на основе тоновых несущих (RCS) были использованы в средне- и низковольтных сетях для реализации управления в электрических силовых системах.
Передача данных по высоковольтным линиям на сколько-нибудь значительные расстояния затруднена из-за сильного затухания сигнала. На этом, магистральном уровне, для подключения к интернет-провайдерам или другим операторам связи энергетические компании могут проложить собственное оптоволокно. Информационные потоки обычно вводятся в электросети на уровне понижающих подстанций и затем передаются по линиям среднего и низкого напряжения. Прохождение потоков данных через низковольтные трансформаторные подстанции затруднено из-за высокого уровня возникающих там помех. Одним из способов решения этой проблемы является установка специального «сплиттера», который обеспечивает передачу данных между линиями среднего и низкого напряжения в обход трансформатора. Затем информационные потоки проходят по низковольтным линиям (110 или 220 В) через розетку в квартире пользователя и специальный (относительно недорогой) модем выдаются на интерфейс ЕШете!. Один из вариантов предусматривает установку на столбах линий электропередачи беспроводных точек доступа, работающих по технологии 802.11Ь. Одна такая точка доступа способна обслуживать несколько домов, а поскольку она устанавливается на электрической линии среднего напряжения, то не требуется никакого дополнительного оборудования для обхода трансформатора на низковольтной подстанции.
Линии электропередачи проведены сейчас везде и всюду — и если по ним можно пересылать и принимать данные, то никакой отдельной инфраструктуры доступа к Интернету сооружать не надо. Все, что нужно потребителю — это специальный модем, который включается в электрическую розетку. Такие модемы есть, причем структурно они ничем не отличаются от аналогичных устройств, предназначенных для кабельных или DSL-систем: их главным компонентом является схема приема и передачи сигналов через определенную среду. Эти модемы обмениваются данными по локальным электросетям с подстанциями, которые соеди-
няются с Интернетом по оптоволоконным или беспроводным каналам, что создает условия для соблюдения всех необходимых параметров скорости и качества связи.
В 20-х годах прошлого века начал всерьез разрабатываться принцип Powerline Communication (PLC), позднее он нашел свое отражение в аппаратуре высокочастотной связи. Идея Powerline Communication состоит в 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 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. При этом PLC-устройства могут «видеть» и декодировать информацию, хотя все прочие электрические устройства даже не догадываются о присутствии сигналов сетевого трафика и продолжают работать в привычном для себя режиме.
В 50-х годах некоторые энергетические компании решили попробовать управлять уличным освещением с помощью набора цифровых данных. Скорость их передачи исчислялась тогда еще битами в секунду; поток сигналов, проходящих по электропроводке, генерировал помехи на частоте 100—190 Гц; а сами системы могли работать только в одном направлении, отправляя команды контролируемым объектам с центральных диспетчерских терминалов. До создания дуплексных каналов дело так и не дошло: оно предполагало немалые капиталовложения, которые бизнесмены-новаторы посчитали неоправданными, поскольку необходимости обратной связи с фонарными столбами у них попросту не было. Приблизительно по такому же сценарию происходили и примерно с такими же результатами закончились наблюдавшиеся в начале 60-х годов инициативы по внедрению PLC-решений на железнодорожном транспорте.
Следующего всплеска активности в развитии этой технической области пришлось ждать больше двадцати лет: только к середине 80-х годов в ней наметились существенные сдвиги, вызванные насущными потребностя-
ми индустриального прогресса и обеспеченные передовыми достижениями прикладной науки. Значительно повысилась скорость передачи данных PLC-устройств, у них появилась возможность поддерживать двунаправленную связь, а системы типа SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) успешно применялись в США, Великобритании и ряде других стран для сбора информации и диспетчерского управления предприятиями в процессе их автоматизации и компьютеризации. Однако самым мощным стимулом для поиска эффективных способов использования электрических сетей для коммуникационных нужд явился бурный рост Интернета и его широчайшее распространение во всех без исключения промышленных отраслях и сферах человеческой деятельности. Во второй половине 90-х годов к экспериментам по проектированию PLC-комплексов, способных оперировать сложными сочетаниями разнородных данных, начали подключаться такие гиганты информационных технологий и телекоммуникаций, как германский Siemens, канадский Nortel и английский United Utilities. Однако и им не сразу удалось добиться позитивных результатов, так как эти системы были подвержены влиянию помех и сами являлись источником помех для любительского и специального (военные службы, службы безопасности, диспетчеры аэропортов и т.п.) радиодиапазона связи. Ощутимое продвижение к поставленной цели было достигнуто только благодаря появлению мощных цифровых сигнальных процессоров (DSP — Digital Signal Processors) и новых методов модуляции сигнала вроде OFDM (схемы мультиплексирования с ортогональным частотным разделением сигналов для высокоскоростной передачи данных в диапазоне 5 ГГц — Orthogonal Frequency Division Multiplexing), это позволило снизить мощность сигнала передаваемого по силовым линиям, и увеличить помехозащищенность.
Разработки велись не только телекоммуникационными компаниями, но и энергетиками: летом 2001 года немецкий концерн RWE, соорудил в районе Эссена PLC-сеть и организовал на ее базе предоставление услуг широкополосного доступа в Интернет на скорости около 2 Мбит/с. Немного позже о начале эксплуатации своей такой же сети объявила австрийская электротехническая компания Tiwag. В Шотландии главным инициатором продвижения подобных услуг выступила энергетическая корпорация Scottish-Hydro-Electrics, которая в
ходе тестирования собственной PLC-системы предложила жителям сельской местности чрезвычайно выгодные условия выхода в Интернет. В течение 2002—2003 гг. несколько аналогичных проектов стартовало в Италии, Испании и Швеции. В 2002 году московские энергетики провели в Зеленограде цикл успешных испытаний технологии создания электросети передачи данных. А год спустя китайская государственная телекоммуникационная компания Power Telecom силами своего дочернего предприятия FibеrИnk Networks открыла за 12 долларов в месяц (без ограничения времени и трафика) экспериментальный доступ в Интернет через электрические сети обитателям одного из кварталов Пекина.
В настоящее время в технологии BPL, представляющей собой очередную версию реализации принципа PLC b обеспечивающей широкополосный доступ к Интернету в сочетании с IP-телефонией по силовым проводам, удалось превысить показатель скорости передачи данных в 3 Мбит/с.
Впрочем, BPL не лишена недостатков. Используемое сегодня BPL-оборудование создает статический шум на частотах от 1,7 до 80 МГц. Как среда передачи информации, линии электросети характеризуются большим числом наводок и шумов. У проводов электросети отсутствуют экраны, а значит, передаваемые по ним сигналы будут создавать в окружающем пространстве заметный фон. Частотный диапазон коротковолнового радио (2—30 МГц) пересекается с частотным диапазоном систем BPL (2-80 МГц).
Уже сегодня можно говорить о возникновении вполне самостоятельного рыночного сегмента клиентских устройств для доступа в Интернет посредством электрической сети. Новые изделия представлены адаптерами электросеть-Ethernet (Powerline-Ethernet), электросеть-радио (Powerline-Wireless) и электросеть-USB (Powerline Homeplug USB). На подходе готовые персональные компьютеры, изначально оборудованные адаптерами для подобного доступа. Среди крупных производителей, заинтересовавшихся технологией BPL, — такие компании, как Alcatel, Domosys, Hewlett-Packard, и многие другие.
Структура PLC сети доступа
PLC технологии применяются в основном в низковольтных электрических сетях, реализуя
Основная
PLC сеть доступа
так называемую «последнюю милю» сети связи (рис. 1).
Эти сети представляют собой преобразователь и некоторое число электрических кабельных линий, проложенных до конечного пользователя, которые включены в сеть через измерительную единицу (электросчетчик). PLC системы передачи используют низковольтные сети как среду для реализации PLC сетевого доступа. Низковольтные электрические линии подключаются к высоковольтным сетям через преобразователь. PLC сети доступа подключаются к сторонней сети связи (WAN) через базовые станции (BS) обычно размещенные вместе с преобразователем. Многие коммунальные службы, использующие электрическую энергию, имеют свои собственные сети связи, связывающие преобразователь и возможную стороннюю сеть. Если это не так, преобразователь может быть подключен к обычной телекоммуникационной сети.
Связь с внешней сетью может также быть реализована через абонента или силовой шкаф, особенно если здесь есть удобная возможность для установки (например, это пригодный существующий кабель, который может быть использован для таких целей из-за низкой стоимости). Во всех шкафах (электрощитовой шкаф), сигнал связи из основного конвертируется в форму, которая дает возможность передачи через низковольтные электрические сети. Этот преобразование осуществляется в базовой/основной станции PLC системы.
PLC пользователи включены в сеть через PLC модем, размещенный в электросчетчике или подключенный к любой розетке внутренней электрической сети. Таким образом, абоненты в доме или здании подключаются через
PLC модем, для использования других технологий связи (DSL,WLAN). Модем конвертирует сигнал, передаваемый через PLC сеть, в стандартную форму, которая может быть использована в обычных системах связи. Со стороны пользователя обычно используются стандартные интерфейсы связи (Ethernet и ISDN). В доме передача может быть реализована через отдельную сеть связи или через внутреннюю электрическую проводку (домашние PLC решения). Следовательно, несколько устройств связи в доме могут также быть включены в PLC сеть доступа.
PLC системы на электросетях среднего напряжения
Подобно PLC системам доступа, использующим низковольтные силовые сети как среду передачи, силовые сети среднего напряжения могут также использоваться для реализации различных PLC услуг. Главным образом, организация так PLC среднего напряжения (MV PLC), которая не отличается от организации PLC в низковольтных сетях. Таким образом, среднего напряжения PLC сети, включающие подобные элементы: PLC модемы соединяющие конечных пользователей с средой передачи среднего напряжения, базовая станция, соединяющая PLC сеть среднего напряжения с основной, повторители и шлюзы.
Электрические сети среднего напряжения обычно снабжают некоторое количество низковольтных сетей. Таким образом, MV PLC распределительные сети представляют собой сетевую топологию похожую на кольцо.
Однако возможности передачи через сети среднего напряжения, которые применяются в связи, подобны низковольтной сети. Изменчивость условий передачи, в сетях среднего на-
Администрация Жилые постройки
Рис. 2. Структура PLC сети лагеря на основе линий среднего напряжения
пряжения являются лучшими по сравнению с реализациями PLC сети доступа через низковольтные сети; скорость передачи данных передаваемых через MV PLC предполагает немногим больше чем в PLC сетях доступа. Следовательно, если MV PLC сети используются для подключения большого числа PLC сетей доступа в единую сеть, участок передачи через силовые линии среднего напряжения будет «узким местом». Таким образом, это не предполагает, что MV PLC сети будут использоваться для объединения множественных PLC сетей доступа (например, подключение более чем двух сетей доступа). Однако в стадии разработки предполагается, что PLC сети доступа соединяют малое число конечных пользователей в этом домене и MV сети могут использоваться как решение для распределенных сетей.
С другой стороны, MV PLC решение удобно для реализации сетей связи без нужды в прокладке новых кабелей связи для покрытия больших районов. Итак, средне-вольтные силовые сети могут использоваться для соединения многих LAN в студенческих городках (campus) в общую, как показано на рис. 2.
С другой стороны, MV PLC удобно использовать для реализации различных соединений точка-точка, которые могут применяться для взаимного соединения между LAN, например, сети лагеря, как показано на рис. 2. Сейчас MV PLC, в основном, применяются для реализации таких точка-точка соединений. Применяются MV PLC также для соединения антенн для различных радиосистем. В этом случае антенна, используемая для беспроводных мобильных систем, может подключаться к базовой станции через среду силовых сетей среднего напряжения.
Узкополосная система PLC
В основу передачи данных по сети электропитания положен известный принцип частотного разделения сигнала: один высокоскоростной поток разбивается на несколько относительно низкоскоростных и каждый из них передается на отдельной поднесущей частоте.
Узкополосные PLC сети работают на частотном спектре, утвержденном в стандарте CENELEC. Этот частотный спектр разделяется на три диапазона: А — для использования в службах энергоснабжения, и В, С — для организации частного доступа. Энергетические службы используют узкополосные системы PLC для решения задач энергосбережения. Частотные диапазоны B и С, в основном, используются для реализации систем автоматики в зданиях, домах. На сегодняшний день узкополосные PLC системы предоставляют скорость передачи данных не более чем несколько килобит в секунду. Максимальная дистанция между двумя модемами может быть не более одного км. Для увеличения этого расстояния, необходимо применять повторители.
Узкополосные системы PLC выполняются как по узко- так и широкополосной схеме модуляции. Первые узкополосные PLC сети были реализованы на амплитудной модуляции (Amplitude Shift Keying (ASK)). АМ чувствительна к помехам и поэтому не подходит для использования в PLC сетях. С другой стороны, двоичная фазовая манипуляция (BPSK) — устойчивая схема и поэтому широко используется в системах PLC. Однако детектирование по фазе, которое необходимо для реализации BPSK, сложно в исполнении и системы, базирующиеся на BPSK, не так часто используются. Самые современные системы используют
частотную манипуляцию (FSK), но в перспективе, все-таки, ожидается использование коммуникационных систем на BPSK.
Схемы широкополосной модуляции также используются в узкополосных PLC системах. Из-за расширения спектра, преимущество широкополосной модуляции, высокая устойчивость к узкополосной помехе. Также в перспективе использование узкополосных схем с OFDMA.
Изложим основы возможной узкополосной PLC системы и представим несколько вариантов применения этой технологии. Структура систем автоматизации, использующих узкополосные PLC системы, показана на рис. 3.
Основное направление применения узкополосных систем это автоматизация зданий. Системы автоматизации, базирующиеся на PLC, реализуется без установления дополнительных коммуникационных сетей. Таким образом, высокие затраты необходимые для организации новой сети в здании может быть значительно снижено за счет использования PLC технологии. Системы автоматизации реализуются на PLC для выполнения в здании различных функций:
• контроль различных устройств, включенных в электросеть, например освещение, отопление, системы кондиционирования, лифты и т.д.;
• централизованный контроль различных домашних систем, таких как закрытие окон, и контроль состояния дверей, системы безопасности: охрана, сенсорные связи, и т.д.;
• системы автоматизации, базирующиеся на PLC, используются не только в крупных
зданиях, но представлены в частных домах для реализации домашней автоматики. В этой части нужно вспомнить широкое определение «Умный Дом».
Вариацией PLC является EIB (европейская установочная шина) стандарт именуемый Силовая сеть EIB. PLC модемы, используемые в Powemet-EIB, могут просто монтироваться в специальные углубления в стене, или входить в состав устройств подключаемых к электрической сети. Это гарантированное соединение между всеми устройствами внутренней электрической сети. В настоящее время PLC модемы, использующие FSK, достигают скорости передачи данных до 1200 бит/с.
Например, в стандарте CENELEC, системы энергоснабжения могут использовать диапазон А для реализации так называемых служб энергосбережения. Следовательно, энергоснабжение может использовать PLC для реализации внутренних соединений с центром контроля различных устройств, обеспечивающих функции удаленного контроля, без дополнительной телекоммуникационной сети или покупки сетевых ресурсов у провайдера. Также PLC могут использоваться для снятия характеристик с удаленных счетчиков, что сохраняет стоимость для клиентов, нуждающихся в контроле за измерительными приборами. Наконец, PLC могут также использоваться коммунальными службами для динамической тарификации (например, общего потребления энергии, зависящий от времени суток, и т.п.), а также для наблюдения и контроля за потреблением энергии и ее производства. Необходимо отметить, что систему электроснабжения слож-
Рис. 3. Структура систем автоматизации, использующих узкополосные PLC системы
Низковольтный
уровень
Абоненты
Абонент^ fp^ [j
Удаленное снятие измерений
Крупные клиенты
Удаленный контроль Удаленная эксплуатация
Уровень среднего напряжения
Альтернативные источники энергии
Центр контроля коммунальными службами
Высоковольтный , уровень
JS,
Фабрика
Электростанции
Управление энергетикой
Рис. 3. Структура систем автоматизации, использующих узкополосные PLC системы
но интегрировать из-за возрастающего числа малых электростанций; для примера, малые гидроэлектростанции, ветряные станции (рис. 4). Однако, маломощные станции не надежны, и такая выработка энергии изменяется в зависимости от погодных условий. Тем не менее, регионы, которые применяют малые станции, также могут использоваться по необходимости. Для этой цели, энергоснабжение нуждается в постоянной связи между существующими системами, которая может быть частично осуществлена за счет PLC.
Автоматизация зданий — это типовое домашнее применение узкополосных PLC систем, поскольку энерго-услуги применяются, как правило (но не только) внутри зданий. Известны примеры использования систем автоматизации базирующихся на PLC во внешнем массиве. Например, системы автоматизации освещения используются для индивидуального переключения и мониторинга освещения аэродромов. Протяженность аэродрома и, следовательно, необходимой сети связи в большом аэропорте составляет несколько километров. Итак, узкополосные системы могут использоваться для снижения стоимости в зданиях как отдельная сеть связи, а PLC — для реализации так называемого критичных услуг автоматизации с очень высоким уровнем безопасности, такие как контроль освещения взлетной полосы для движущихся самолетов в аэропортах.
Широкополосные PLC
Широкополосные PLC системы предоставляют скорость передачи данных многократно выше, чем в узкополосных системах. Там, где узкополосные сети могут реализовать только небольшое число голосовых каналов и передачей данных с низким битрейтом, широкополосные PLC сети способны реализовать большое число сложных телекоммуникационных услуг, а также множественные голосовые соединения, высокая скорость передачи, перенос видеосигнала, и к тому же узкополосные услуги. Следовательно, широкополосные системы могут рассматриваться как перспективная телекоммуникационная технология.
Однако существует несколько ограничительных факторов для применения широкополосной технологии PLC. Следовательно, район покрытия, а также скорость передачи данных, которая может быть реализована в PLC системах, ограничены. Кроме того, важным аспектом при использовании широкополосных PLC является электромагнитная совместимость. Для реализации широкополосных PLC необходим очень широкий частотный спектр (до 30МГц), который не удовлетворяет требованиям CELENEC. PLC сети можно представить как антенну, создающую помехи для других систем связи, работающих в этом частотном диапазоне (например, различные радиослужбы). Поэтому широкополосные системы используются с ограниченной мощностью передачи,
что снижает их показатели (скорость передачи данных, расстояния).
Поток широкополосных PLC систем предоставляет скорость передачи данных до 2Мб/с по внешним коммуникациям, которые используют средне и низковольтные электрические сети, и до 12Мб/с в закрытых помещениях. Некоторые предприниматели уже имеют похожую продукцию, предоставляющую очень высокую скорость передачи данных (до 40Мб/с). Среднемощные PLC технология обычно реализуется для реализации соединения точка-точка с расстоянием между ними в несколько сотен метров. Типичная сфера использования таких систем это связь локальных сетей (LAN) между зданиями или в университетском городке (лагере) и связь антенн и базовых станций сотовой системы связи сторонней сети. Низковольтная PLC технология используется для реализации так называемой «последней мили» телекоммуникационной сети доступа. Так как важной проблемой является наличие телекоммуникационного доступа, общее развитие широкополосной PLC-технологии обыкновенно ориентировано на использование в сетях доступа, в том числе домашних. В противоположность узкополосным PLC системам, стандарты для применения широкополосных PLC сетей не разработаны.
Широкополосная PLC система может включать в себя домашние (inhome) PLC сети.
Домашние (inhome) PLC сети
Домашние PLC (внутренние) системы используют внутреннюю электрическую инфраструктуру как среду передачи (рис. 5). Это
позволяет осуществить реализацию PLC локальной сети в доме, что позволяет связать некоторое число типовых устройств находящихся в частном доме; телефоны, компьютеры, принтеры, видео устройства и т.п. Следовательно, малые офисы также могут использовать PLC LAN системы. В обоих случаях отпадает необходимость проводки новых телекоммуникационных кабелей и высокая стоимость.
Сейчас службы автоматизации становятся очень и очень популярными для применения не только в промышленном и коммерческом секторах с большим числом зданий, но также в частном домашнем секторе. Системы, предоставляющие услуги автоматизации (использующиеся в службах охранного наблюдения, контроля отопления, автоматического контроля освещения) связаны с большим числом конечных устройств: сенсоров, камер, электродвигателей, освещения и т.п. Следовательно, домашняя PLC технология представляется разумным решением для реализации таких сетей с большим числом конечных устройств, главным образом, в старых домах и зданиях, в которых нет подходящей внутренней инфраструктуры связи.
В основном, структура домашних PLC сетей не очень сложна для PLC сетей доступа, использующих низковольтные электрические сети. Здесь присутствует также базовая станция, которая управляет домашней PLC сетью, и возможными соединениями с внешним массивом (рис. 5). Базовая станция может размещаться вместе с электросчетчиком или в любом пригодном месте в домашней PLC сети. Все устройства PLC сети подключаются через
Рис. 5. Структура домашней PLC сети
PLC модемы, как и абоненты PLC сети доступа. Модемы подключаются напрямую в розетку электрических линий, которые имеются в наличии по всему дому/месту. Таким образом, различные устройства связи могут подключаться к домашней сети повсюду, где присутствуют стеновые розетки. Домашние PLC сети могут существовать как независимые сети, покрывающие только дом или здание. Однако исключают применение и контроль домашних PLC услуг на дистанции. С другой стороны, удаленный контроль домашних PLC систем очень удобен для реализации различных систем автоматизации (охрана, управление энергетикой, наблюдение).
Связь в домашних PLC сетях и WAN системы связи всегда подразумевает использование некоторого числа телекоммуникационных услуг через любую электрическую розетку в здании.
Домашние PLC сети могут включаться не только в PLC системы доступа, но также в сети доступа, реализованные на всех других технологиях связи. В первую очередь, сети доступа используются для энергоснабжения, и через них могут быть реализованы дополнительные измерительные услуги (например, удаленное снятие показаний электросчетчиков), позволяющие оценивать потребление с визуальным наблюдением, или управление электроэнергией. Эти услуги могут комбинироваться с удобной структурой тарификации. С другой стороны, домашние PLC сети могут быть подключены к сетям доступа, предоставляемым различными сетевыми операторами. Таким образом, пользователи домашней сети могут также приносить доход для широкого рынка телекоммуникаций.
С другой стороны, существуют другие экономически эффективные системы связи для реализации широкополосного доступа домашних сетей. Беспроводные LAN (WLAN) системы, предлагающие скорость передачи данных до 20 Мб/с, уже представлены на рынке. К тому же, в отличие от домашних PLC, WLAN предоставляет мобильность пользователям телекоммуникационных услуг, к примеру, беспроводной телефон, и множество других удобств с различными переносными устройствами связи. В последнее время WLAN с многочисленными улучшениями становятся все более дешевыми в производстве, а это препятствует распространению домашней PLC технологии.
Технологии связи
для распределенной PLC сети
Низкая стоимость решений для реализации соединения между PLC доступом и базовой сетью определяют использование доступных в прикладной области систем связи. Некоторые преобразователи уже связаны в единую сеть через стандартные линии связи (медные линии). Изначально такие соединения предоставлялись для реализации функций удаленного управления и внутренней связи между центром контроля силовых сетей и обслуживающего персонала и оборудования. Однако они могут использоваться для соединения PLC сети с основной при использовании DSL технологии.
В течение последнего десятилетия многие энергетические службы реализованы с оптической сетью связи протянутой вдоль силовых линий, которые также могут применяться для соединения с основной сетью. В этом случае сеть доступа включает оптическую и PLC сеть, которые подобны гибридному решению HFC сети (комбинированная, коаксиальнооптическая сеть), в которой оптические распределительные сети подключают CATV сеть доступа к WAN. Следующие решения для реализации основного соединения использование PLC технологии в средне вольных силовых сетях, которые в определенных местах подключены к низковольтным сетям.
Применение такой технологии связи, как PLC соединения, зависит также от технических возможностей сетевого поставщика существующей PLC сети доступа. Использование существующих систем связи, служб энергоснабжения или независимого сетевого провайдера, — всегда предпочтительные решения. В итоге можно перечислить возможные варианты реализации соединения с центральной сетью.
1. Использование существующей или новой кабельной или оптической сети.
2. Реализация беспроводной распределенной сети, например WLL, спутниковая связь, и т.п.
3. Применение PLC технологии в средневольтных питающих сетях.
Технологии связи, использующие PLC распределенные сети, обеспечивают передачу всех предлагаемых в PLC сетях доступа услуг. Также PLC сеть не должна быть «узким местом» в общей структуре коммуникации между абонентами и основной сетью. Следовательно, применение основной технологии предполагает
Рис. 6. Управление PLCсетью
различную емкость передачи (скорость передачи данных) и реализацию различного гарантированного QoS.
Управление PLC сетями доступа
Эффективный контроль PLC сетей доступа осуществляется одним или очень малым числом управляющих центров, предоставляющих экономически выгодные решения. Однако PLC сети доступа, относящиеся к сетевым или служебным провайдерам могут существовать в географически больших районах или некоторое число PLC сетей может распределяться в различных, географически раздельных регионах. Следовательно, важна оптимизация систем управления, которые используются для контроля множественных PLC сетей доступа (рис. 6).
Управление PLC сетями доступа заключается в конфигурации и реконфигурации всех ее элементов (базовых станций, модемов, повторителей и шлюзов) в зависимости от состояния сети. Функции управления могут быть частично выполнены в базовых станциях или шлюзах или в центрах управления, использующих функции удаленного контроля. Местное управление совершается автоматически, без участия управляющего персонала. С другой
Литература
стороны, удаленное управление предоставляет автоматическое и ручное исполнение функций контроля. Передача информации управления от и к сетям доступа обеспечивается через PLC распределенные сети, для избегания построения сложных систем управления связью. Эффективное решение управления — это перенос возможных многочисленных функций обслуживания на базовые станции и шлюзы, размещенные в сети доступа. Однако способность управления PLC сетевыми элементами приводит к увеличению стоимости оборудования. Следовательно, распределение функций управления между PLC сетевыми элементами и центральным офисом — это также задача оптимизации.
В любом случае, основная работа сети обеспечивается самими PLC сетевыми элементами, без любых действий центра управления. Оборудование устанавливается в низковольтных сетях единожды, и PLC сети имеют некоторое число процедур самоконтроля и самокон-фигурирования без помощи обслуживающего персонала. PLC сети доступа могут управляться экономически эффективно, лишь при условии низкой потребности в ручном сетевом контроле, главным образом управление переносится в расположение сети.
H. Hrasnica, A. Haidine, R. Lehnert. Broadband Powerline Communications Networks, John Willey & Sons, 2004.
