Широкополосная связь по линиям электропередачи - Broadband over power lines

Широкополосная более линии электропередач ( BPL ) представляет собой методы мощности линии связи (PLC) , что обеспечивает относительно высокой скорости передачи цифровых данных по общественной электрической распределительной проводке. BPL использует более высокие частоты, более широкий частотный диапазон и различные технологии по сравнению с другими формами связи по линиям электропередачи для обеспечения высокоскоростной связи на больших расстояниях. BPL использует частоты, которые являются частью радиоспектра, выделенного для услуг беспроводной связи; поэтому предотвращение помех этим службам и от них является очень важным фактором при проектировании систем BPL.

История

BPL основан на технологии PLC, разработанной еще в 1914 году американской телекоммуникационной компанией AT&T. Электроэнергетические компании уже много лет объединяют радиочастоты в одну линию с электрическим током, чтобы контролировать работу своих собственных электрических сетей. Совсем недавно были попытки реализовать BPL доступа или предоставление интернет-услуг клиентам через сеть. Перспектива BPL была предсказана в 2004 году, чтобы, возможно, побудить операторов DSL и кабельного телевидения более оперативно обслуживать сельские общины.

Высокий уровень затухания (или потери сигнала данных) от силовых кабелей доступа BPL имел два критических эффекта: он ограничивал полосу пропускания и вызывал сопротивление со стороны групп внутри радиосообщества.

Реализация

Обычно BPL описывается как внутренний BPL для сетевых машин в здании (включая удлинители WiFi на основе линий электропередач ) или как BPL доступа, который будет передавать широкополосный Интернет с использованием линий электропередач и позволяет энергетическим компаниям контролировать энергосистемы.

Поскольку электрический ток и радиосигналы (данные) колеблются на разных частотах, они не мешают друг другу в достаточной степени, чтобы существенно нарушить передачу данных.

Линии среднего напряжения (СН) обычно выдерживают до нескольких десятков киловольт на расстоянии нескольких километров между электрическими распределительными станциями и полюсными трансформаторами. Линии низкого напряжения передают несколько сотен вольт на расстояние нескольких сотен метров, обычно от трансформаторов, установленных на столбах, в дом или офис.

Обычно модемные ответвители встраивают сигналы данных в линии среднего напряжения на подстанции, а экстракторы на распределительном трансформаторе низкого напряжения подают электроэнергию в группу зданий.

BPL модемов передачи в средних и высоких частот ( от 1,6 до 80  МГц электрической несущей ). Асимметричная скорость в модеме , как правило , от 256  кбит / с до 2,7 Мбит / с. В ретрансляторе, расположенном в помещении счетчика, скорость до 45 Мбит / с, к нему можно подключить 256 модемов PLC. На станциях среднего напряжения скорость от головных станций к Интернету до 135 Мбит / с. Для подключения к Интернету коммунальные предприятия могут использовать оптоволоконную магистраль или фиксированную беспроводную связь .

Коммунальные предприятия используют частоты ниже 490 кГц для своих собственных приложений передачи данных. Большая часть оборудования BPL была построена для работы в диапазоне от 1,7 МГц до 30 МГц, а иногда и до 80 МГц.

Технические проблемы

Развертывание BPL проиллюстрировало ряд фундаментальных проблем, главная из которых заключается в том, что линии электропередач по своей природе представляют собой очень шумную среду. Каждый раз, когда устройство включается или выключается, в строке появляется щелчок или щелчок. Импульсные источники питания часто вносят в линию шумные гармоники . И в отличие от коаксиального кабеля или витой пары , проводка не имеет подавления собственных шумов.

Вторая важная проблема - это электромагнитная совместимость (ЭМС). Предполагалось, что система будет использовать частоты от 10 до 30 МГц в диапазоне высоких частот (HF), которые десятилетиями использовались военными, авиационными, любительскими радиостанциями и коротковолновыми радиовещательными компаниями. Линии электропередач неэкранированы и будут действовать как антенны для сигналов, которые они несут, и будут создавать помехи для высокочастотной радиосвязи и радиовещания. В 2007 году Организация по исследованиям и технологиям НАТО опубликовала отчет, в котором был сделан вывод о том, что широкомасштабное развертывание BPL может иметь «возможное пагубное воздействие на военную КВ радиосвязь».

Развертывания

Во всем мире было предпринято множество попыток реализовать BPL для доступа, и все они показали, что BPL нежизнеспособна как средство предоставления широкополосного доступа в Интернет. Это связано с двумя проблемами: ограниченным охватом и низкой пропускной способностью, которые не подходят для соответствия ADSL, Wi-Fi и даже мобильной связи 3G. Крупные мировые провайдеры либо ограничили развертывание BPL подключенным оборудованием с низкой пропускной способностью через интеллектуальные сети, либо полностью прекратили операции BPL.

В Австралии с 2004 по 2007 год проходили испытания доступа к BPL; но никаких развертываний BPL с активным доступом, похоже, не осталось.

В Великобритании BBC опубликовала результаты тестов по обнаружению помех от установок BPL.

В США в октябре 2004 года Федеральная комиссия по связи США приняла правила, облегчающие развертывание «Access BPL», маркетингового термина для услуги доступа в Интернет по линиям электропередач.

Технические правила более либеральны, чем правила, разработанные национальной радиолюбительской организацией США, Американской лигой радиорелейной связи (ARRL) и другими пользователями спектра, но включают положения, требующие от провайдеров BPL расследовать и устранять любые помехи, которые они вызывают.

Одна услуга была объявлена ​​в 2004 году для Огайо , Кентукки и Индианы компанией Current Communications, но они покинули бизнес BPL в 2008 году.

3 августа 2006 г. FCC приняла меморандум и приказ о широкополосной связи по линиям электропередач, дав добро на продвижение широкополосных услуг для всех американцев. Приказ отклонил вызовы от авиации, бизнеса, коммерческого, любительского радио и других секторов пользователей спектра, чтобы ограничить или запретить развертывание до тех пор, пока не будет завершено дальнейшее исследование. Глава FCC Кевин Мартин сказал, что BPL «имеет большие перспективы в качестве повсеместного широкополосного решения, которое предложит жизнеспособную альтернативу кабельным, цифровым абонентским линиям, оптоволоконным и беспроводным широкополосным решениям».

В США компания International Broadband Electric Communications (IBEC), у которой был амбициозный план по обеспечению доступа BPL в США, прекратила операции BPL в январе 2012 года.

Стандарты

IEEE 1901 - это стандарт высокой скорости (до 500 Мбит / с на физическом уровне) BPL. Он использует частоты передачи ниже 100 МГц. Он может использоваться всеми классами устройств BPL, включая устройства BPL, используемые для подключения на последней миле (менее 1500 м до помещения) к службам доступа в Интернет, а также устройства BPL, используемые в зданиях для локальных сетей , интеллектуальных сетей , приложений PLC.

Сценарии отказа

Есть много способов, по которым в коммуникационный сигнал может быть внесена ошибка. Помехи, перекрестная вибрация, некоторые активные устройства и некоторые пассивные устройства - все это вносит шум или ослабление в сигнал. Когда ошибка становится значительной, устройства, управляемые ненадежным сигналом, могут выйти из строя, выйти из строя или работать нежелательным образом.

  1. Помехи: Помехи от соседних систем могут вызвать ухудшение сигнала, так как модем может быть не в состоянии определить конкретную частоту среди многих сигналов в той же полосе пропускания.
  2. Ухудшение сигнала активными устройствами : такие устройства, как реле, транзисторы и выпрямители, создают шум в своих соответствующих системах, увеличивая вероятность ухудшения сигнала. Устройства прерывателя цепи дугового замыкания (AFCI), требуемые некоторыми последними электрическими правилами для жилых помещений, также могут ослаблять сигналы.
  3. Ослабление сигнала пассивными устройствами : трансформаторы и преобразователи постоянного тока почти полностью ослабляют сигнал входной частоты. Устройства «обхода» необходимы для передачи сигнала принимающему узлу. Байпасное устройство может состоять из трех ступеней, фильтра, включенного последовательно со ступенью защиты, и ответвителя, размещенных параллельно пассивному устройству.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ "Телефония по линиям электропередач (ранняя история) - Wiki истории инженерии и технологий" . ethw.org . Архивировано из оригинала 3 октября 2019 года . Проверено 20 февраля, 2016 .
  2. ↑ Дени Дю Буа (9 декабря 2004 г.). «Широкополосная связь по линиям электропередач (BPL) в двух словах» . Блог «Энергетические приоритеты» . Архивировано из оригинального 19 ноября 2014 года . Проверено 6 ноября 2013 года .
  3. ^ «Как работает широкополосная связь по линиям электропередач» . HowStuffWorks . 9 июля 2004 . Проверено 22 февраля 2016 года .
  4. ^ a b «Что случилось с широкополосной связью по линии электропередачи? - E&T Magazine» . eandt.theiet.org . 15 октября 2013 . Проверено 20 февраля, 2016 .
  5. ^ «ВЧ-помехи, процедуры и инструменты» (PDF) . Заключительный отчет Исследовательской целевой группы Группы информационных систем RTO НАТО IST-050 / RTG-022 . Организация НАТО по исследованиям и технологиям. Июнь 2007 Архивировано из оригинального (PDF) 25 октября 2007 года . Проверено 6 ноября 2013 года .
  6. ^ «Влияние PLT на прием вещания» . Архивировано из оригинала 6 августа 2007 года . Проверено 16 декабря 2011 года .
  7. ^ «PLT и радиовещание» . Архивировано из оригинала 9 марта 2005 года . Проверено 16 декабря 2011 года .
  8. ^ «Сосуществование PLT и радиослужб» . Архивировано из оригинального 5 -го августа 2007 года . Проверено 16 декабря 2011 года .
  9. ↑ Грант Гросс (2 марта 2004 г.). «Поставщик предлагает широкополосную связь по линиям электропередач» . Мир ПК . Проверено 22 июля 2011 года .
  10. ↑ Кэти Ференбахер (13 сентября 2011 г.). «Поворотный момент: от широкополосного доступа к интеллектуальным сетям за рубежом» . ГигаОМ . Проверено 13 июня 2012 года .
  11. ^ «CURRENT Group прощается с BPL Industry» . Новости SmartGrid . 19 февраля 2008. Архивировано из оригинала 12 марта 2015 года . Проверено 13 июня 2012 года .
  12. ^ «FCC принимает меморандумное заключение и приказ о широкополосной связи по линиям электропередач для продвижения широкополосных услуг для всех американцев» (PDF) . Пресс-релиз . 3 августа 2006 . Проверено 22 июля 2011 года .
  13. ^ "Заявление председателя Кевина Дж. Мартина" (PDF) . 3 августа 2006 . Проверено 22 июля 2011 года .
  14. ^ Швагер, Андреас; Бергер, Ларс Т. (февраль 2014 г.). «Правила электромагнитной совместимости ПЛК» . В Berger, Lars T .; Швагер, Андреас; Пагани, Паскаль; Шнайдер, Дэниел М. (ред.). MIMO Power Line Communications: узкие и широкополосные стандарты, EMC и расширенная обработка . Устройства, схемы и системы. CRC Press. С. 169–186. DOI : 10,1201 / b16540-9 . ISBN 9781466557529.
  15. ^ Джоан Энгебретсон (3 января 2012). «Закрытие МБЭС нанесло последний удар по БПЛ» . Телеконкурент . Проверено 6 ноября 2013 года .
  16. ^ «Провайдер широкополосной связи округа Нельсон отказывается от услуг IBEC» . WVIR-TV. 2 января 2012 . Проверено 6 ноября 2013 года .
  17. ^ Наягам, Арун; Rajkotia, Purva R .; Кришнам, Манджунатх .; Риндчен, Маркус. (Февраль 2014 года). «Глава 13: Снижение радиационного излучения для связи по линиям электропередач с использованием обращения времени». В Berger, Lars T .; Швагер, Андреас; Пагани, Паскаль; Шнайдер, Дэниел М. (ред.). MIMO Power Line Communications . CRC Press. С. 391–426. DOI : 10.1201 / b16540-17 . ISBN 9781466557529. Архивировано из оригинального 19 мая 2014 года . Проверено 20 февраля, 2016 .
  18. ^ «Опубликован окончательный стандарт IEEE 1901 по широкополосной связи по линиям электропередачи» . Пресс-релиз . Ассоциация стандартов IEEE. 1 февраля 2011 . Проверено 23 декабря 2013 года .
  19. ^ Работа в процессе: Belkin Gigabit Powerline HD доступна по адресу http://www.smallnetbuilder.com/lanwan/lanwan-reviews/30888-a-work-in-progress-belkin-gigabit-powerline-hd-starter-kit- рассмотрено? start = 4