Электр желісі арқылы интернет: BPL технологиясы туралы біліңіз. Үй ішіндегі және сыртқы желілерде жылдам деректерді беру мүмкіндігі. PLC, радиокедергілер.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электр желілері арқылы интернет сигналдарын жіберу технологиясы
Technology to send internet signals over conventional power line grids
Электр желілері арқылы кеңжолақты байланыс (ЭЖЖ) – электр қуаты тарату желілері арқылы салыстырмалы түрде жоғары жылдамдықты цифрлық деректерді беруге мүмкіндік беретін электр желілері арқылы байланыстың бір түрі. ЭЖЖ электр желісі байланысының басқа түрлерімен салыстырғанда жоғары жиіліктерді, кеңірек жиілік диапазонын және әртүрлі технологияларды пайдаланады, бұл ұзақ қашықтықта жоғары жылдамдықты байланысты қамтамасыз етеді. ЭЖЖ радиоспектрдегі әуе арқылы байланыс қызметтеріне бөлінген жиіліктерді пайдаланады; демек, осы қызметтерге кедергі келтірмеу және олардан қорғану ЭЖЖ жүйелерін жобалауда маңызды фактор болып табылады. ЭЖЖ-нің екі негізгі түрі бар: үй ішіндегі және сыртқы қолжетімділік. Үй ішіндегі ЭЖЖ – ғимараттың электр желілерін желілік инфрақұрылымды қамтамасыз ету үшін пайдаланатын кеңжолақты қолжетімділік. Сыртқы қолжетімділік ЭЖЖ – кеңжолақты үйге жеткізу үшін электр тарату желілерін пайдалану. Сыртқы қолжетімділік ЭЖЖ кабельдік немесе DSL байланысына қолданылатын тиімді балама ретінде қарастырылады, ол соңғы пайдаланушыларға кеңжолақты "соңғы шақырымды" қамтамасыз етеді.
Broadband over power lines (BPL) is a method of power line communication (PLC) that allows relatively high speed digital data transmission over public electric power distribution wiring. BPL uses higher frequencies, a wider frequency range, and different technologies compared to other forms of power line communications to provide high rate communication over longer distances. BPL uses frequencies that are part of the radio spectrum allocated to over the air communication services; therefore, the prevention of interference to, and from, these services is a very important factor in designing BPL systems. There are two main categories of BPL: in house and access. In house BPL is broadband access within a building or structure using the electric lines of the structure to provide the network infrastructure. Access BPL is the use of electrical transmission lines to deliver broadband to the home. Access BPL is considered a viable alternative to Cable or DSL to provide the 'final mile' of broadband to end users.
Тарих
BPL – 1914 жылдан бері АҚШ-тың AT&T телекоммуникациялық компаниясы әзірлеген PLC технологиясына негізделген. 1990 жылдары BPL жоғары жылдамдықты кеңжолақты байланысты жеткізу үшін электр желісінің кең таралғандығын пайдалану құралы ретінде пайда болды. Мақсат – DSL немесе кабель сияқты дәстүрлі сымдық кеңжолақты шешімдердің қолжетімді немесе экономикалық тұрғыдан тиімді емес аймақтарға интернетке қолжеткізуді кеңейту. Жоғары өткізу қабілетіне қол жеткізу үшін BPL дәстүрлі электр желісі байланысына қарағанда жоғары жиіліктерде жұмыс істейді, әдетте 2 мен 80 МГц аралығында. BPL модуляциялау әдістері – жиілік бөлісу мультиплекстеуі (FDM) немесе ортогоналды жиілік бөлісу мультиплекстеуі (OFDM), олар екеуі де спектрлік тиімділік, канал бұрмалануына төзімділік және канал өзгерістеріне бейімделу қабілеті тұрғысынан кең спектрлі немесе тар жолақты байланыстан жоғары. Электр компаниялары өздерінің электр желілерінің жұмысын бақылау үшін жылдар бойы радиожиілікті электр тогымен бірге сол желіде біріктіріп келеді. Желі арқылы клиенттерге интернет-қызметтер ұсыну, яғни BPL-ді қолдануға қатысты әрекеттер жасалды. 2004 жылы BPL перспективасы DSL және кабель операторларын ауылдық аймақтарға қызмет көрсетуге ынталандыруы мүмкін деп болжанды. Соңғы кезде көміртектік тазарту төмен кернеу деңгейінде электр станцияларының, сақтау құрылғыларының және тұтынушылардың едәуір өсуіне алып келді, бұл тарату желілерінде сыйымдылық мәселелерін тудырды. Көптеген бірліктердің болуына байланысты дәстүрлі орталықтандырылған басқару төменгі деңгейлерде тиімді емес. E.ON сияқты энергетикалық компаниялар желінің нақты уақыт режимінде, жоғары жылдамдықты, орталықтандырылмаған басқаруын қамтамасыз ету үшін BPL-ді маңызды байланыс технологиясы ретінде пайдалануды бастады.
BPL is based on PLC technology developed as far back as 1914 by the US telecommunications company AT&T. In 1990s, BPL emerged as a means of leveraging the pervasiveness of the power grid to deliver high speed broadband communications. The aim was to expand internet access to areas where traditional wired broadband solutions like DSL or cable were not readily available or economically viable. In order to achieve high bandwidth levels, BPL operates at higher frequencies than traditional power line communications, typically in the range between 2 and 80 MHz. The modulation techniques of BPL are Frequency Division Multiplexing (FDM) or Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM), which are both superior to Spread Spectrum or Narrowband for spectral efficiency, robustness against channel distortions, and the ability to adapt to channel changes. Electricity companies have been bundling radio frequency on the same line as the electrical current to monitor the performance of their own power grids for years. There have been attempts to implement access BPL, or the provision of internet services to customers via the grid. The prospect of BPL was predicted in 2004 to possibly motivate DSL and cable operators to serve rural communities. More recently, decarbonization is leading to a significant increase in generation plants, storage devices, and consumers at lower voltage levels, causing capacity issues in distribution grids. Traditional central control becomes not feasible for lower levels due to the vast number of units. Energy utility companies such as E. ON, starts to adopt BPL as a key communication technology to enable real time, high speed decentralized control of the grid.
BPL қалай жұмыс істейді
Broadband Over Power Lines (BPL) – бұл деректерді сигналдарға түрлендіретін және электр желілері арқылы жіберетін арнайы модемдердің жұмыс принципі. Осы процесте демодуляция, деректерді тарату және кедергілерді жою арқылы тұрақты кеңжолақты қолжетімділік қамтамасыз етіледі.
Broadband Over Power Lines (BPL) works as specialized modems to convert data into signals and transmit alongside power lines, This process ensures consistent broadband connectivity through demodulation, data distribution, and interference mitigation.
Жұмысқа орналастыру
Әлемде BPL қолжетімділігін енгізуге көптеген әрекеттер жасалды, олардың барлығы BPL кең жолақты интернетке қолжетімділікті қамтамасыз ету құралы ретінде тиімді емес екенін көрсетті. Бұл екі мәселеге байланысты: шектеулі таралу аймағы және төмен жолақтың ені, олар ADSL, Wi-Fi және тіпті 3G мобильді желілерімен салыстырғанда кем. Әлемдегі ірі провайдерлер BPL-ді ақылды желілер арқылы қосылған жабдықтарға ғана шектеді немесе BPL операцияларын толығымен тоқтатты. Австралияда 2004-2007 жылдар аралығында BPL-ге қолжетімділік бойынша сынақтар жүргізілді, бірақ онда белсенді BPL енгізілімдері сақталмаған сияқты. Ұлыбританияда BBC BPL орналымдарынан кедергілерді анықтау үшін жүргізілген сынақтардың нәтижелерін жариялады. АҚШ-та 2004 жылдың қазанында АҚШ Федералды байланыс комиссиясы электр желілері арқылы интернетке қолжетімділікті қамтамасыз ететін "Access BPL" маркетингтік атауын енгізуді жеңілдету үшін ережелерді қабылдады. Техникалық ережелер АҚШ ұлттық радио әуесқойлар ұйымы, Америка радио релелік лигасы (ARRL) және басқа да спектр пайдаланушылары ұсынғандарға қарағанда либералдырақ, бірақ BPL провайдерлері тудыратын кез келген кедергіні тексеруді және түзетуді талап ететін ережелерді қамтиды. 2004 жылы Current Communications компаниясы Огайо, Кентукки және Индиана штаттары үшін бір қызметті жариялады, бірақ олар 2008 жылы BPL бизнесінен бас тартты. 2006 жылдың 3 тамызында FCC электр желілері арқылы кеңжолақты байланыс туралы еске салғыш хат пен бұйрық қабылдады, бұл барлық американдықтарға кеңжолақты қызметтерді ілгерілетуге жасыл жарық берді. Бұйрықта авиация, бизнес, коммерциялық, радио әуесқойлар және спектрді пайдаланушылардың басқа да салаларынан қосымша зерттеулер аяқталғанға дейін енгізуді шектеу немесе тыйым салу туралы өтініштер қабылданбады. FCC басшысы Кевин Мартин BPL "кабельдік, цифрлық абоненттік желіге, талшықты және сымсыз кеңжолақты шешімдерге тиімді балама болатын кеңжолақты, кез келген жерде қолжетімді шешім ретінде үлкен перспективаға ие" деді. АҚШ-та АҚШ-та BPL-ге қолжетімділікті қамтамасыз етудің амбициялық жоспарын жасаған International Broadband Electric Communications (IBEC) компаниясы 2012 жылдың қаңтарында BPL операцияларын тоқтатты. 2018 жылдың 19 қаңтарында E.ON, Германияның көпұлтты электр компаниясы, шамамен 48 миллион тұтынушыға қызмет көрсетеді [*], BPL-ді байланыс стратегиясына интеграциялауды шешті, әсіресе төмен кернеулі сегменттегі ақылды есептегіштердің коммуникациялық инфрақұрылымы үшін. E.ON алғашқы екі жылға шешім беруші ретінде Corinex компаниясын таңдады. Бастапқы енгізілімде ондаған мың ретрансляторлар мен бас станциялар орнатылып, бірнеше жүз мың үй шаруашылығымен қауіпсіз байланыс қамтамасыз етілді. Желіні басқару үшін IBM Tivoli платформасына негізделген Corinex GridValue энергияны басқару жүйесі таңдалды.
There have been many attempts worldwide to implement access BPL, all which have indicated that BPL is not viable as a means of delivering broadband Internet access. This is because of two problems: limited reach, and low bandwidth which do not come close to matching ADSL, Wi Fi, and even 3G mobile. World major providers have either limited their BPL deployments to low bandwidth connected equipment via smart grids, or ceased BPL operations altogether. Australia saw trials of access BPL between 2004 and 2007; but no active access BPL deployments appear to remain there. In the UK, the BBC published the results of tests to detect interference from BPL installations. In the US, in October 2004, the US Federal Communications Commission adopted rules to facilitate the deployment of "Access BPL", the marketing term for Internet access service over power lines. The technical rules are more liberal than those advanced by the US national amateur radio organization, the American Radio Relay League (ARRL), and other spectrum users, but include provisions that require BPL providers to investigate and correct any interference they cause. One service was announced in 2004 for Ohio, Kentucky, and Indiana by Current Communications but they left the BPL business in 2008. On August 3, 2006, FCC adopted a memorandum opinion and an order on broadband over power lines, giving the go ahead to promote broadband service to all Americans. The order rejected calls from aviation, business, commercial, amateur radio and other sectors of spectrum users to limit or prohibit deployment until further study was completed. FCC chief Kevin Martin said that BPL "holds great promise as a ubiquitous broadband solution that would offer a viable alternative to cable, digital subscriber line, fiber, and wireless broadband solutions". In the US, International Broadband Electric Communications (IBEC), which had an ambitious plan to provide access BPL in the US, ceased BPL operations in January 2012. On January 19, 2018, E. ON, the German multinational electric utility company serving approx. 48 million customers across different countries [*], decided to integrate BPL into their communication strategy, specifically for the smart metering communication infrastructure within the low voltage segment of their grid. E. ON chose Corinex as the solution provider for the initial two years of the deployment. The initial deployment was several ten thousand repeaters and headends, providing secure communication for a couple of hundred thousand households. Corinex GridValue energy management system based on the IBM Tivoli platform was selected to manage the network.
Стандарттар
BPL технологиясы үшін бірнеше стандарттар дамып келеді, оның ішінде IEEE, HomePlug Powerline Alliance (қызметін тоқтатқан) және PRIME Alliance.
Several standards are evolving for BPL technology including those of the IEEE, HomePlug Powerline Alliance (defunct), and PRIME Alliance.
BPL технологиясымен байланысты IEEE
IEEE 643 2004 "Электр желісі арқылы сигнал беруге арналған нұсқаулық" - (69 кВ-тан жоғары) тарату желісі арқылы байланыс стандарты. IEEE P1675 "Электр желісі арқылы кең жолақты қолдану стандарты" - аппараттық орнату және қауіпсіздік мәселелерін зерттейтін жұмыс тобы. IEEE P1775 "Электр желілік байланыс жабдықтарының электромагниттік үйлесімділігі (EMC) талаптары – сынақтан өтеу және өлшеу әдістері" - PLC жабдықтарының, электромагниттік үйлесімділік талаптарының және сынақтан өтеу мен өлшеу әдістерінің жұмыс тобы. IEEE P1901 2020 "Электр желілері арқылы кең жолақты байланыс стандарты: ортаға қол жеткізуді басқару және физикалық қабаттың сипаттамалары" - электр желілері арқылы кең жолақты байланыс беруге арналған жұмыс тобы. Мақсаты – барлық кластағы BPL құрылғылары үшін, ұзақ қашықтықтағы қосылымдардан бастап абоненттік үй-жайлардағы құрылғыларға дейін, ортаға қол жеткізуді басқару және физикалық қабаттың сипаттамаларын анықтау.
IEEE 643 2004 "Guide for Power Line Carrier Applications" is a standard for communication over the transmission line network (above 69kV). IEEE P1675 "Standard for Broadband over Power Line Hardware" is a working group working on hardware installation and safety issues. IEEE P1775 "Powerline Communication Equipment Electromagnetic Compatibility (EMC) Requirements Testing and Measurement Methods" is a working group focused on PLC equipment, electromagnetic compatibility requirements, and testing and measurement methods. IEEE P1901 2020 "IEEE Standard for Broadband over Power Line Networks: Medium Access Control and Physical Layer Specifications" is a working group for delivering broadband over power lines. The aim is to define medium access control and physical layer specifications for all classes of BPL devices from long distance connections to those within subscriber premises.
Ақаулық сценарийлері
Байланыс сигналына қателер енгізілуінің көптеген жолдары бар. Кедергі, араласу, белсенді және пассивті кейбір құрылғылар сигналға шу немесе әлсіреу енгізеді. Қате маңызды болған жағдайда, сенімсіз сигналмен басқарылатын құрылғылар жұмысын тоқтатуы, істен шығуы немесе қажетсіз режимде жұмыс істеуі мүмкін. Кедергі: Жақын жердегі жүйелерден келетін кедергі сигналдың нашарлауына себеп болуы мүмкін, себебі модем бір жиілік жолағындағы көптеген сигналдардың арасынан нақты жиілікті анықтай алмайды. Белсенді құрылғылардың сигналды нашарлауы: Релелер, транзисторлар және түзеткіштер сияқты құрылғылар өздерінің жүйелерінде шу тудырады, бұл сигналдың нашарлау мүмкіндігін арттырады. Кейбір жаңа электрлік нормалармен талап етілетін доғалық ағымды үзу құрылғылары (AFCI) да сигналды әлсіретуі мүмкін. Пассивті құрылғылардың сигналды әлсіреуі: Трансформаторлар және DC–DC түрлендіргіштері кіріс жиілік сигналын дерлік толығымен әлсіретеді. Сигналды қабылдаушы түйінге жеткізу үшін "байпас" құрылғылары қажет болады. Байпас құрылғысы үш сатыдан тұрады: пассивті құрылғымен параллель қосылған, қорғаныш сатысы және жұптағышы бар тізбектелген сүзгі.
There are many ways in which the communication signal may have error introduced into it. Interference, cross chatter, some active devices, and some passive devices all introduce noise or attenuation into the signal. When error becomes significant the devices controlled by the unreliable signal may fail, become inoperative, or operate in an undesirable fashion. Interference: Interference from nearby systems can cause signal degradation as the modem may not be able to determine a specific frequency among many signals in the same bandwidth. Signal degradation by active devices: Devices such as relays, transistors, and rectifiers create noise in their respective systems, increasing the likelihood of signal degradation. Arc fault circuit interrupter (AFCI) devices, required by some recent electrical codes for living spaces, may also attenuate the signals. Signal attenuation by passive devices: Transformers and DC–DC converters attenuate the input frequency signal almost completely. "Bypass" devices become necessary for the signal to be passed on to the receiving node. A bypass device may consist of three stages, a filter in series with a protection stage and coupler, placed in parallel with the passive device.