Организация сети передачи данных по энергосетям с применением технологии PLC (стр. 6 из 12)
2.3 Практическое описание технологии PLC (слухи и реальность)
Технология PLC проделала непростой путь от непонятно работающих поделок до решений операторского класса. На этом пути в разное время у разных людей возникали различные впечатления, которые превратились в устойчивые мифы. Рассмотрим некоторые из них.
Считается что технология PLC медленная и ненадежная: - ранние версии стандартов работали недостаточно надежно. Версии UPA и HomePlug AV относятся к третьему поколению, а алгоритмы и протоколы непрерывно совершенствуются в регулярно выпускаемых обновлениях программного обеспечения.
Говорится, что можно включить несколько адаптеров в розетки и получить максимальную скорость работы, а на деле результат непредсказуем - PLC работает по электрическим проводам, которые могут быть присоединены к трем разным фазам. В некоторых случаях может оказаться, что разные группы розеток подключены к разным фазам и попросту не имеют электрического соединения друг с другом. В этой ситуации удивительно не то, что PLC не работает, а то, что она часто работает даже в такой сложной ситуации благодаря взаимному влиянию фаз. При наличии плана электросети и опыта работы с PLC можно построить сеть в любых условиях, но это, конечно, не получится сделать по принципу «включил и работает».
Существуют устройства, которые при включении «блокируют» всю сеть и с этим ничего сделать нельзя - устройства, которые оказывают влияние на PLC, хорошо известны. Это мощные электродвигатели, используемые в кондиционерах, холодильниках, стиральных машинах с индуктивным характером нагрузки, а так же дешевые малогабаритные блоки питания китайского производства без цепей фильтрации. Способы борьбы тоже известны — использование специализированных недорогих фильтров и правильный дизайн PLC сети.
После развертывания PLC сети, образуются помехи - это неправда, потому что:
- при передаче по коаксиальному кабелю мощность и спектр используемого сигнала в PLC близка по параметрам к кабельным модемам DOCSIS, а за операторами кабельных сетей никто не гоняется;
- при передаче даже по очень хорошему силовому кабелю сигнал быстро затухает, при передаче же по воздуху, например в коттеджной застройке, сигнал не оказывает ощутимого влияния на технику, работающую в поселке, поскольку линии электропередач и оборудование достаточно удалены друг от друга;
- малая мощность PLC сигнала (100 мВт) небольшими порциями распределена по широкому спектру, в то время как большая мощность КВ радиостанций (1 … 50 Вт) сконцентрирована в узком спектре;
- и самое важное, существует гибкая возможность конфигурации Power mask, которая позволяет ослабить излучение произвольной частоты на заданный уровень мощности. На рынок поставляются модели с предустановленными масками полностью удовлетворяющими, например, правилам американского регулятора FCC. В России, к сожалению, такая работа до сих пор не проведена, хотя разработать эту маску легко может сообщество квалифицированных радиолюбителей.
В России плохие электросети, поэтому у нас эта технология никогда хорошо работать не сможет - отчасти это правда, но существуют совершенно разные типы электросетей. Для технологии PLC важны материал, толщина проводов, их геометрия, качество соединений, количество разветвлений. В России была очень хорошая школа электроэнергетики. В некоторых местах электропроводка, проложенная 30-40 лет назад, и сейчас обслуживает потребителей, увеличивших свое потребление в несколько раз благодаря советскому запасу прочности. Нет особых оснований считать наши электросети хуже, чем во многих странах Азии или восточной Европы, которые успешно используют решения PLC.
PLC это дорого, и даже по таким ценам купить негде - дорого потому что мало покупают, мало покупают, потому что дорого. Этот замкнутый круг компании разорвали благодаря серьезному подходу к этому бизнесу, включая инвестиции в закупку оборудования на склад и получению партнерского статуса. В результате сейчас у российских потребителей появилась возможность приобретать оборудование Corinex по европейским ценам со склада в Москве.
Кроме таких слухов существуют и вполне определенные факты, вызванные физическими особенностями распространения сигнала, которые существенно сужают сферу применения решений на базе PLC.
Факт 1. Некоторые электрические счетчики блокируют сигнал PLC. Существует три возможных варианта влияния счетчиков на работу PLC в зависимости от их конструкции:
Счетчик не оказывает влияния на сигнал. Ослабление около 5 дБ;
Счетчик ослабляет PLC сигнал. Ослабление 5-40 дБ. В этом случае можно подключать сигнал после счетчика и обеспечить нормально качество работы PLC сети;
Счетчик шунтирует PLC сигнал. В этом случае большая часть сигнала ослабляется через встроенный ВЧ шунт, PLC подключение не работает ни до счетчика, ни после счетчика. Единственный вариант установить связь отступить от счетчика по кабелю направленному в сторону потребителей от 10 метров и выше.
Факт 2. В алюминиевой проводке затухание сигнала сильнее, чем в медной, что сокращает дальность связи примерно в 2 раза.
Факт 3. В подземных кабелях из-за свойств земли затухание сигнала в 2-3 раза больше. Однако на передачу сигнала в электросетях, в основном, влияет не ослабление, а уровень шума, который в подземных коммуникациях существенно ниже.
Факт 4. Чем больше разветвлений (автоматов) в электрощите, тем сильнее падает мощность сигнала прямо в точке подключения сигнала.
На реальных объектах сочетание нескольких неблагоприятных факторов может сделать развертывание PLC невыгодным или принципиально невозможным, поэтому перед развертыванием сети всегда необходимо собирать максимальное количеств информации, включая план электросети, тип кабельной проводки, схемы щитов и автоматов, и что особенно важно, сверить полученную информацию с реальностью.
Рис. 2.1. Спектр PLS сигнала.
Замечательным свойством технологии является умение подстраивать степень модуляции по каждой несущей под затухание, т. е. адаптация к амплитудно-частотной характеристики линии. Таким образом «заваленные» частоты продолжают использоваться для передачи полезного сигнала, пусть и с меньшим количеством символов на несущую.
В решениях класса Home нет никакой возможности управления спектром передаваемого сигнала, поэтому качество работы на существующих сетях может оказаться неоптимальным. В операторских решениях существует возможность выбора режима работы (Mode), всего этих режимов 13 и они серьезно отличаются по характеру применения. Home решения используют только режим 13, средневольтовые решения Access используют режимы 1-3, низковольтовые решения Access по умолчанию используют режим 6. Спектр живого сигнала полученного с коаксиального выхода PLC шлюза доступа компании Corinex показан на Рис. 2.1.
Два первых вопроса, которые задает любой потенциальный пользователь оборудования PLC это: «Какая максимальная скорость?» и «Какое максимальное расстояние?» Мгновенная физическая скорость линии может достигать 220 Мбит. Скорость, которую выдает «эстиматор», чуть ниже. При установлении соединения может пройти несколько минут, прежде чем модем определит оптимальную скорость передачи данных. Взаимосвязь между физической скоростью затуханием и полосой можно увидеть на графике (Рис. 1.11.).
Рис. 1.11.
В свою очередь между физической скоростью и реальной скоростью передачи данных существует определенная зависимость. Не стоит забывать, что в физической среде PLC протокол работает в режиме half-duplex, поэтому указанное значение делится на два направления, как правило, с небольшой асимметрией (Рис. 2.2.).
Рис. 2.2.
Производители говорят о типовой дальности работы PLC сетей в 300 метров, но из-за большого количества факторов, влияющих на распространение сигнала невозможно, в общем случае, гарантировать ту или иную скорость или расстояние. В реальности, определяющую роль на скорость и дистанцию оказывает не затухание, а отношение сигнал/шум. Стоить отметить, что в разветвленных и некачественных электросетях уровень шума оказывается весьма значительным. В таблице 2.1. приведены примеры расстояний и скоростей при разных параметрах линии.
Таблица 2.1.
| Дальность | RX, Мбит/c. | Потери | SNR |
| 60 | 55 | 68 | 10 |
| 90 | 13 | 61 | 8 |
| 90 | 29 | 60 | 10 |
| 90 | 44 | 60 | 11 |
| 120 | 51 | 60 | 4 |
Несмотря на то, что оборудование PLC предназначено для работы по силовой электропроводке, в силу физических причин, коаксиальные подключения играют очень важную роль. Коаксиальный кабель является наилучшей средой передачи данных для PLC сигнала. Именно поэтому все головные станции линейки Access оснащаются коаксиальными выходами. При подключении к средневольтовым электрическим сетям напряжением до 10 кВ вольт используются только каплеры с коаксиальными разъемами. Другой особенностью PLC модемов с коаксиальными выходами является их полная совместимость с современными сетями кабельного телевидения. Полевые испытания показали, что на отечественных сетях КТВ с использованием полосы обратного канала 5-34 МГц (ГОСТ Р 52023) практически полученные результаты хорошо совпадают с расчетом. Количество проделанной работы тянет на отдельный интересный обзор, и я надеюсь, что мы сможем подготовить и опубликовать результаты в скором времени. Пока можно сказать, что PLC over Сoaxial является привлекательным решением для предоставления услуг по небольшим сетям кабельного телевидения в многоэтажной застройке, в условиях когда на развертывание DOCSIS либо нет средств либо оно экономически неоправданно. Другим интересным вариантом применения PLC является строительство небольших коаксиальных сетей для услуг телевидения и доступа в Интернет в сельской местности, там, где недостаточный объем платежеспособного спроса не позволяет внедрить оптику.