Кіріспе

Электр желілері арқылы интернет сигналдарын жіберу технологиясы

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.

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 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.

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.

Стандарттар

BPL технологиясы үшін бірнеше стандарттар дамып келеді, оның ішінде IEEE, HomePlug Powerline Alliance (қызметін тоқтатқан) және 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.

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.