Использование линий электропроводки в качестве среды передачи информации (стр. 4 из 6)
Вдобавок органы, ответственные за радиочастоты, привлекают внимание к необходимости защиты существующих радиослужб так же, как и неограниченному использованию частотных ресурсов радиоприложениями, как это ожидается в будущем.
В) Стандартизация, существующие документы.
Стандартизация узкополосных систем, которые, в основном, разрабатываются для применения в коммунальной сфере (как, например, удаленное снятие показаний) на одной стороне или использования потребителем в границах его собственности, проводится с конца 80-х годов прошлого века. Соответствующие стандарты, обобщающие нормы для использования частот, максимального уровня сигналов, защиты, фильтров и сопротивления оборудования ¾ уже существуют или находятся на стадии завершения (серия EN 50065) .
В сравнении с ними разработка нормативных документов для широкополосных PLC-систем только началась (это произошло в 1999г).
По вопросам PLC-систем CENELEC и ETSI работают как каждый в своей группе (ETSI: EP PLT, CENELEC: SC 205A WG10), так и в объединенной WG. Последняя также практикует сотрудничество с CEPT и CISPR, но не спешит его укреплять.
К сегодняшнему дню были разработаны следующие специальные документы:
· Так называемый, документ «сосуществования» TS 101 867:2000-11, изданный ETSI, определяющий сосуществование между системами, находящимися в здании, и внешними системами. В первую очередь весь частотный диапазон (1,6-30 МГц) делится на две части так называемой «делящей частотой» и присваиваются: нижний диапазон внешним системам, верхний ¾ внутренним.
· Схожий документ CENELEC prEN 59013, являющийся идентичным с вышеупомянутым ETSI TS и отличающийся только значением делящей частоты ¾ 13,5 МГц вместо 10 МГц в ETSI TS.
Дискуссии относительно этой делящей частоты подчеркивают установившуюся коммерческую оппозицию между производителями оборудования для внешних и внутренних систем, оппозицию, которая до сих пор затрудняет принятие положительного решения по prEN.
В то же время для второго поколения PLT-оборудования решение, разрешающее использование всего частотного диапазона в случае отсутствия PLT-активности в одной из половин радиодиапазона, уже находится на стадии рассмотрения.
· Так называемый «PSD»-документ TS 101 896:2001-02, разработанный ETSI, предлагающий ограничения на плотность энергетического спектра.
· Так называемый «Радиационный» документ CENELEC, предлагающий сравнимые пределы уровня мощности подаваемого сигнала (дБ(мВ/Гц)) и силы излучаемых полей на расстоянии 10 м в Информационном Дополнении, в котором последний раз связывалась мощность сигнала с «коэффициентом соединения». Для последнего только эмпирически полученные диапазоны значений доступны для вычислений.
Кроме того, можно упомянуть два документа, в Европе трактуемые как «региональные»:
· Немецкий «Nutzungsbestimmung» NB30, изданный «Regulierungsbehörde für Tele-kommunikation und Post» (RegTP), после обсуждения, длившегося с 1999 г, был одобрен Deutche Bundesrat 30 марта 2001г. Эта работа не была замечена Европейской Комиссией. В соответствии с этим документом частоты в диапазоне от 9кГц до 3 ГГц внутри и вдоль линий должны свободно использоваться при соблюдении некоторых условий:
¾ избытка различных частотных диапазонов, используемых радиослужбами, связанными с безопасностью.
¾ существования определенных ограничений пиковых значений сил излучаемого поля на расстоянии 3м.
¾ Отсутствия защиты против помех, вызываемых внутренними радиосистемами.
· Британское Радиокоммуникационное Агентство определило ограничения на силы поля, излучаемого телекоммуникационными системами в частотном диапазоне 150 кГц – 30 МГц на расстоянии 1м (150 кГц – 1,6 МГц) или 3м (1,6 МГц – 30 МГц), которые примерно на 20 дБ меньше ограничений в NB30.
Единственный существующий гармонизированный стандарт, который признан соответствующими сообществами как пригодный к использованию для вычисления помех от PLC-систем, ¾ это EN 55022. Для частотного диапазона 150 кГц – 30 МГц этот стандарт, базирующийся на CIPSR 22, устанавливает ограничения на напряжение проводимого сигнала (дБ (мкВ)). Если эти ограничения, без возможности прямого преобразования в ограничения на силу поля и, следовательно, без возможности сравнения с NB 30, будут применены к PLC-системам, операционный радиус этих систем может сократиться до участка в 300 м. Это значение рассматривается как эталон для экономичного использования PLC-систем, без использования повторителей. В настоящее время CISPR вносит поправки в CISPR 22, утверждающие, что PLC-системы попадают в рамки CISPR 22.
3. Технологические особенности PLC-систем
3.1 Электромагнитные проблемы в PLC-системах
Магистральная передача в целом, а PLC-системы в частности — это крайне сложные системы, разработка и поддержка работы которых требует учитывать многочисленные аспекты. В данной главе рассмотрим те аспекты, которые связаны с электромагнитными проблемами, как то: эффекты проводимости в сетях и эффекты излучения. В них входят:
¾ определение частотной полосы и соответствующих частот
¾ трансмиссионные характеристики и затухание сигнала в линиях
¾ ограниченный уровень шума внешних источников
¾ исключение возможности порчи сетевых устройств передаваемыми сигналами.
¾ исключение возможности порчи в связи с излучаемыми полями
¾ исключение взаимного влияния между системами
¾ уровень отклика от устройств-приемников
¾ допустимость/ограничение уровня сигнала
¾ модуляция и кодирование сигнала
Далее будет дана базовая информация по этим аспектам. Однако стоит помнить, что они не могут рассматриваться независимо друг от друга, так как один аспект может влиять на другие: например, уровень сигнала должен быть выше, чем уровень шума, но не настолько высок, чтобы излучаемые поля нарушали радиотрансляцию. Модуляция сигнала и кодирование — это основные показатели, определяющие надежность системы. Нельзя также забывать и про экономический аспект.
3.2 Основные технические характеристики.
PLC-системы нуждаются в достаточно широкой полосе частот, чтобы выполнять высокоскоростные функции. Эта полоса располагается в пределах 1-30 МГц.
Существуют три проблемы:
¾ данный диапазон частот занят коротковолновыми радиослужбами: широковещательной, службой безопасности, любительским радио. Поэтому эти частоты должны быть исключены
Рисунок 2. Распределение PLC – частот и допустимое излучение с исключениями Чимни (Chimney) в соответствии с NB30 (Германия).
| Начало полосы (кГц) | 1810 | 3500 | 7000 | 10100 | 14000 | 18055 | 21000 | 24890 | 28000 |
| Конец полосы (кГц) | 1850 | 3800 | 7100 | 10150 | 14350 | 18168 | 21450 | 24990 | 29700 |
¾ необходимо избегать интерференции между адресными и внутренними системами; решение — выделять отдельную полосу частот для каждого приложения
¾ испускаемые электромагнитные поля могут нарушать прием широковещательных радиотрансляций или других служб в том же частотном диапазоне.
Последняя проблема достаточно серьезна и более подробно рассмотрена далее в пункте 3.2.5. Первые две проблемы приводят к частотному спектру, представленному на рис. 2.
Большое разнообразие сетей и условий нагрузки делает очень сложным подсчет уровня напряжения сигнала на радиочастоте в 50/60-герцовых системах.
Практические статистические измерения дают результаты, с каким затуханием передаются сигналы. На Рис. 3 (верхняя кривая) показано в качестве примера затухание напряжения в 300-метровом кабеле как функция частоты: напряжение падает в пределах 20 дБ при частоте 1 МГц, 80 дБ при 20 МГц.
Рисунок 3. Затухание напряжения сигнала и шум в 300-метровом кабеле.
В первом приближении оно может быть подсчитано в следующем порядке:
Тип линии Затухание Радиус использования
1-30 МГц
Адресная область:
Кабель 40-80 дБ 300 м
Надземные линии 40-80 дБ 300 м
Внутренняя область до 80 дБ около 50 м
Когда невозможно достичь необходимого уровня отклика, требуется установка повторителей. Могут также потребоваться шлюзы между линиями обеспечения и внутренними линиями.
3.2.3 Уровень шума и помехи проводимости в сетях низкого напряжения
Уровень шума в линиях определяется для модемов. Рис. 3 (нижняя кривая) демонстрирует пример уровня шума в кабеле обеспечения. Существует три типа помех:
¾ постоянный широкополосный шум (белый шум)
¾ узкополосные «пики» (отдельные частоты)
¾ пульсации (не показаны на рис. 3)
Измерения шума основываются на нескольких факторах: ширина полосы и временная константа измерительного инструмента, пиковое, или квазипиковое, или среднее значение и т.д. Это делает сравнительные измерения сложными. Должен быть соответствующий метод, чтобы стандартизировать измерения, например, в соответствии с CISPR 16 (ширина полосы 9 кГц, пиковое значение). По общему мнению стоит рассматривать диапазон:
¾ широкополосный шум (ширина полосы 100 кГц, пиковое значение): 30-40 дБ, мкВ (по отношению к 9 кГц — отношение частот не известно достаточно хорошо для этого типа шума: от <20 дБ мкВ до <30 дБ мкВ)