Организация сети передачи данных по энергосетям с применением технологии PLC (стр. 8 из 12)
Рис. 2.13. Передающая функция
В технологии Powerline предусмотрен специальный метод решения этой проблемы - динамическое выключение и включение передачи сигнала (dynamically turning off and on data-carrying signals). Суть данного метода заключается в том, что устройство осуществляет постоянный мониторинг канала передачи с целью выявления участка спектра с превышением определенного порогового значения затухания. В случае обнаружения данного факта использование этих частот на время прекращается до восстановления нормального значения затухания (рис. 2.14.).
Рис. 2.14. Адаптивная передача данных
Данный метод делает технологию Powerline максимально гибкой при использовании в неодинаковых условиях. Например, в разных странах существуют различные регулирующие акты, согласно которым часть диапазона частот не может быть использована. Следовательно, в случае Powerline в таком диапазоне просто не будут передаваться данные. Еще одним примером является вариант, когда некое приложение уже использует часть диапазона. Аналогично первому случаю здесь также выключается передача данных на определенных частотах, и два приложения могут спокойно сосуществовать в одной физической среде.
Другой серьезной проблемой при передаче данных по бытовой электросети считаются импульсные помехи (до 1 мкс), источниками которых могут быть галогеновые лампы (рис. 2.15.), включение и выключение различных электроприборов и т.д.
Рис. 2.15. Импульсные помехи при включении галогеновых ламп
При использовании метода динамического выключения и включения передачи сигнала система может не успеть адаптироваться к быстро изменившимся условиям, в результате часть передаваемых битов будет разрушена и утеряна. Для решения этой проблемы используется двухступенчатое (каскадное) помехоустойчивое кодирование битовых потоков, прежде чем они будут промодулированы и поступят в канал передачи данных. Суть помехоустойчивого кодирования состоит в добавлении в исходный информационный поток по определенным алгоритмам избыточных ("защитных") битов, которые используются декодером на приемном конце для обнаружения и исправления ошибок. Каскадирование блочного кода Рида-Соломона и простого сверхточного кода, декодируемого по алгоритму Витерби, позволяет исправлять не только одиночные ошибки, но и пакеты ошибок, обеспечивая тем самым гарантию целостности передаваемых данных практически в 100%. Кроме того, помехоустойчивое кодирование является и способом технического закрытия, обеспечивающего относительную безопасность передаваемой информации в общей среде передачи. Еще одним проблемным моментом является то, что сеть бытового электропитания служит общей средой передачи данных, то есть в один момент времени передачу могут осуществлять сразу несколько устройств. В этой ситуации для разрешения конфликтов столкновения трафика необходим регулирующий механизм - протокол доступа к среде. В качестве подобного протокола был выбран хорошо известный Ethernet, который в технологии Powerline был расширен путем добавления дополнительных полей приори-тезации. Такая модификация вызвана необходимостью иметь гарантированную полосу пропускания для передачи голоса и видео через IP тогда, когда величина задержки является критичным параметром. Пакеты, содержащие голос или видео, в этом случае помечаются как "timing critical", они имеют самый высокий приоритет при обработке и доступе к среде передачи
Исходя из темы дипломного проекта, сеть по технологии PLC будет разрабатываться в поселке Алхан-Чурт (Рис.3.1.), Грозненского района Чеченской Республики.
Поселок Алхан-Чурт был основано в 1956 году. Общая численность его населения, по данным переписи 2002 года, составляет 1.886 человек.
Расположен он на левом берегу реки Сунжа, граничит на северо-востоке с селением Толстой-Юрт и станицей Петропавловская, на северо-западе с селением Пролетарское, на юго-востоке с селом Старая Сунжа, на юге с городом Грозный.
В 2009 году Парламент ЧР в окончательном чтении принял Закон ЧР «О включении населенных пунктов Алхан-Чурт и Старая Сунжа в состав г. Грозного».
Рис.3.1. Территория поселка Алхан-Чурт
Расчет расстояний для выбора оборудования
Алхан-Чурт – не большой поселок. Выберем оборудование исходя из Рис.3.2.
Рис.3.2. Выбор типа соединений для технологии PLC
Нам более всего подходят воздушные линии связи с повторителем и с учетом коаксиальных линий связи.
3.2 Примерная схема организации сети по технологии PLC в поселках
Схема сети, по принципу которой будет разрабатываться сеть поселка Алхан-Чурт, изображена на Рис. 3.3.
Рис. 3.3. Примерная схема сети по технологии PLC для населенных пунктов поселкового типа.
Как мы можем заметить, схема включает в себя и протяженный коаксиальный кабель, и повторитель, и устройство инжекции. А точка доступа будет расположена на Трансформаторной подстанции.
3.3 Оборудование используемое для организации данной сети
Для разворачивания данной сети применяются воздушные линии электропередачи (Рис. 3.4.).
Воздушная линия электропередачи — устройство, предназначенное для передачи или распределения электрической энергии по проводам, находящимся на открытом воздухе и прикреплённым с помощью траверс (кронштейнов), изоляторов и арматуры к опорам или другим сооружениям (мостам, путепроводам).
Плюсы выбора таких линий в том, что существенно экономятся денежные средства из-за отсутствия затрат:
- на строительство, прокладку и дальнейшее обслуживание каналов и линий связи;
- для получения дополнительных разрешений и сертификатов на использование радиочастот;
- на дополнительные устройства, обеспечивающие качественную работу оборудования;
- на аренду каналов связи.
Точка доступа находится в трансформаторной подстанции и включает в себя Магистральное оборудование – TL-201WM и TL-201WMF
Клиентский/магистральный модем TL-201WM показан на рис. 3.5.
Спецификация:
Режимы: ведущий, ведомый, повторитель
Скорость передачи данных: До 200 Mbps
Физический уровень
Модуляция OFDM с 1536 несущими для Приема/Передачи по каналу связи, симметричная, адаптивная посредством несущей с символом в 10 bit
Шаг передачи мощности: 1dB
PSD (Плотность Спектральной Мощности): >-56 dBm/Hz
Программируемое усиление передачи: 33 dB и 21 dB
Программируемое усиление приема: От -12dB до +30dB, с шагом в 6dB
Динамический диапазон: 90 dB min
Протоколы второго уровня
MAC (Media Access Control -управление доступом к носителю): MAC для домашнего обслуживания малых сетей LAN. Доступ к LV (логическому тому) для больших сетей LAN осуществляется по механизму Master Slave.
Динамическое QoS (Качество передачи данных): Конфигурация зависит от сервисного классификатора
Протокол связующего дерева: IEEE 802.1D
VLAN (Виртуальная локальная сеть): IEEE 802.1Q, до 16 активных VLAN в LV интерфейсе
Приоритет трафика: IEEE 802.1p
Тактовая синхронизация: NTP (синхронизирующий сетевой протокол)
Безопасность
Идентификация: CPE (Центральный Обрабатывающий Элемент) LMAC адреса регистрируются на ведущем элементе для предотвращения несанкционированного доступа. Соответствует протоколу RADIUS.
Разделение на втором уровне: Устройства TelLink поддерживаемые VLAN основаны на стандартном протоколе IEEE 802.1Q
Разделение на физическом уровне: Связь между одним CPE и ведущим зависит от особого кодирования для предотвращения декодирования сигнала другого CPE.
Конфигурация и управление
Дистанционное управление во всех модемах TelLink выполняется по стандартному протоколу SNMP (Простой Протокол Сетевого Управления)
Версия MIB (Базы Управляющей Информации): MIB IV IETF RFC1213, 1493, 2674
SNMP (Простой Протокол Сетевого Управления): Поддерживается SNMP v2c
Инициализация: Конфигурация IP по DHCP (протоколу динамической конфигурации хоста) FTP клиента, конфигурация и обновление файлов по TFTP
Возможность взаимодействия сетей с маршрутизаторами и другими сетевыми устройствами, такими как DNS серверы, DHCP серверы и загрузочные серверы настраивается по стандартным протоколам.
Клиентский/магистральный модем для коаксиальных линий TL-201WMF показан на рис. 3.6.
Чипсет 9001. Режимы – мастер, slave, повторитель.
Кол-во поддерживаемых соединений 32.
Интерфейсы: Ethernet 10/100 Протоколы: DHCP, TCP/IP (IPv4), TFTP, SNMP,
VLAN (802.1q), OVLAN, VPN, TFTP, STP, HTTP, UDP, 8 QoS.
Шифрование – 3DES+расширенное
Скорость – до 200 Мбит/с.
Устройство инжекции включает TL-201WMF(повторитель) (см. рис. 3.5.) и МРС-2 (УП F) (Рис.3.7.).
УП F – Межфазный ретранслятор сигнала МРС-2 – применяют в качестве емкостного объединителя фаз, фильтра для обхода проблемных зон, задерживающих PLC сигнала и инжекции сигнала из коаксиальной линии в электропроводку.
Клиентские модемы для построения нашей сети – TL-200WM (Рис. 3.8.).
Скорость передачи данных: До 200 Mbps.
Физический уровень
Модуляция: OFDM с 1536 несущими для Приема/Передачи по каналу связи, симметричная, адаптивная посредством несущей с символом в 10 bit
Шаг передачи мощности: 1dB
PSD (Плотность Спектральной Мощности): >-56 dBm/Hz
Программируемое усиление передачи: 33 dB и 21 dB
Программируемое усиление приема: От -12dB до +30dB, с шагом в 6dB
Динамический диапазон: 90 dB min
Протоколы второго уровня
MAC (Media Access Control -управление доступом к носителю): MAC для домашнего обслуживания малых сетей LAN. Доступ к LV (логическому тому) для больших сетей LAN осуществляется по механизму Master Slave.