Широкополосная связь по линиям электропередачи - Broadband over power lines

Широкополосная связь по линиям электропередачи (BPL) - метод связь по линии электропередач (PLC), который обеспечивает относительно высокоскоростную передачу цифровых данных по общедоступной сети. распределение электроэнергии проводка. BPL использует более высокие частоты, более широкий частотный диапазон и технологии, отличные от других форм связи по линиям электропередач, 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.[1] 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, мотивировать операторов DSL и кабельного телевидения быстрее обслуживать сельские общины.[2]

Высокий уровень затухание (или потеря сигнала данных) из-за доступа к силовым кабелям BPL имели два критических эффекта: ограничивали полосу пропускания и вызывали сопротивление групп внутри радиосообщества.

Выполнение

Как правило, BPL описывается как внутренний BPL для сетевых машин в здании (включая линии электропередач). Вай фай расширители) или Access BPL, который будет передавать широкополосный Интернет по линиям электропередач и позволит энергетическим компаниям контролировать энергосистемы.[3]

Поскольку электрический ток и радиосигналы (данные) колеблются на разных частотах, они не мешают друг другу в достаточной степени, чтобы существенно нарушить передачу данных. [4]

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 несколько 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 энергию в группу зданий.

Модемы BPL передают на средней и высокой частоте (от 1,6 до 80МГц электрический перевозчик ). В асимметричный скорость в модеме вообще от 256кбит / с до 2,7 Мбит / с. в повторитель расположен в помещении счетчика, скорость до 45 Мбит / с и может быть подключен к 256 модемам PLC. На станциях среднего напряжения скорость от голова заканчивается к Интернет до 135 Мбит / с. Чтобы подключиться к Интернету, коммунальные услуги можно использовать оптоволокно позвоночник или же беспроводной 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 вводят шумный гармоники в линию. И в отличие от коаксиальный кабель или же витая пара, проводка не подавляет собственных шумов.

Вторая важная проблема: электромагнитная совместимость (ЭМС). Предполагалось, что система будет использовать частоты от 10 до 30 МГц в высокая частота (HF) диапазон, десятилетиями использовавшийся военными, авиационными, любительское радио, и по коротковолновый вещатели. Линии электропередач неэкранированы и будут действовать как антенны для сигналов, которые они несут, и они будут создавать помехи для высокая частота радиосвязь и радиовещание. В 2007, Организация НАТО по исследованиям и технологиям опубликовал отчет, в котором был сделан вывод о том, что широкомасштабное развертывание BPL может иметь «возможное пагубное воздействие на военную КВ радиосвязь».[5]

Развертывания

Во всем мире было предпринято множество попыток внедрить BPL для доступа, все из которых 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 не осталось.[4]

В Великобритании BBC опубликовали результаты тестов по обнаружению помех от установок BPL.[6][7][8]

В США в октябре 2004 г. Федеральная комиссия связи принятые правила для облегчения развертывания "Access BPL", маркетинговый термин для доступ в Интернет обслуживание по линиям электропередач.

Технические правила более либеральны, чем правила, предложенные национальными властями США. любительское радио организация, Американская радиорелейная лига (ARRL) и других пользователей спектра, но включают положения, требующие от поставщиков BPL расследования и устранения любых помех, которые они создают.

Одна услуга была объявлена ​​в 2004 году для Огайо, Кентукки, и Индиана по Current Communications[9] но они покинули бизнес BPL в 2008 году.[10][11]

3 августа 2006 г. FCC приняла меморандумное заключение и приказ о широкополосной связи по линиям электропередач, дающий добро на продвижение широкополосных услуг для всех американцев.[12] Приказ отклонил вызовы от авиации, бизнеса, коммерческого, любительского радио и других секторов пользователей спектра, чтобы ограничить или запретить развертывание до завершения дальнейшего исследования. Глава FCC Кевин Мартин сказал, что BPL «имеет большие перспективы в качестве повсеместного широкополосного решения, которое предложит жизнеспособную альтернативу кабелям, цифровым абонентским линиям, оптоволоконным и беспроводным широкополосным решениям».[13][14]

В США компания International Broadband Electric Communications (IBEC), у которой был амбициозный план по предоставлению доступа BPL в США, прекратила операции BPL в январе 2012 года.[15][16]

Стандарты

IEEE 1901 это стандарт высокой скорости (до 500 Мбит / с на физическом уровне) BPL.[17] Он использует частоты передачи ниже 100 МГц. Он может использоваться всеми классами устройств BPL, включая устройства BPL, используемые для Последняя миля подключение (менее 1500 м до помещения) к доступ в Интернет услуги, а также устройства BPL, используемые в зданиях для локальные сети, умная сеть электроснабжения, Приложения ПЛК.[18]

Сценарии отказа

Есть много способов, по которым в сигнал связи может быть внесена ошибка. Помехи, перекрестная вибрация, некоторые активные 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. Вмешательство: Помехи от соседних систем могут вызвать ухудшение качества сигнала, так как модем может быть не в состоянии определить конкретную частоту среди множества сигналов в одной и 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. Прерыватель цепи дугового замыкания (AFCI) устройства, требуемые некоторыми последними электрическими правилами для жилых помещений, также могут ослаблять сигналы.[19]
  3. Ослабление сигнала пассивными устройствами: Трансформаторы и преобразователи постоянного тока в постоянный почти полностью ослабляют входной частотный сигнал. Для передачи сигнала принимающему узлу необходимы устройства «обхода». Байпасное устройство может состоять из трех ступеней, фильтра, включенного последовательно со ступенью защиты, и ответвителя, размещенных параллельно пассивному устройству.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Телефония по линиям электропередач (ранняя история) - Вики по истории инженерии и технологий". ethw.org. Архивировано из оригинал 3 октября 2019 г.. Получено 20 февраля, 2016.
  2. ^ Дени Дю Буа (9 декабря 2004 г.). "Широкополосная связь по линиям электропередач (BPL) в двух словах". Блог Energy Priorities. Архивировано из оригинал 19 ноября 2014 г.. Получено 6 ноября, 2013.
  3. ^ «Как работает широкополосная связь по линиям электропередач». Как это работает. Получено 22 февраля, 2016.
  4. ^ а б «Что случилось с широкополосной связью по линии электропередачи? - E&T Magazine». eandt.theiet.org. Получено 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 г. Архивировано с оригинал (PDF) 25 октября 2007 г.. Получено 6 ноября, 2013.
  6. ^ Влияние PLT на прием вещания
  7. ^ PLT и вещание
  8. ^ Сосуществование PLT и радиослужб
  9. ^ Грант Гросс (2 марта 2004 г.). «Поставщик предлагает широкополосную связь по линиям электропередач». Компьютерный мир. Получено 22 июля, 2011.
  10. ^ Кэти Ференбахер (13 сентября 2011 г.). «Поворот компании Current: от широкополосного доступа к интеллектуальным сетям и за рубежом». GigaOM. Получено 13 июня, 2012.
  11. ^ «CURRENT Group прощается с BPL Industry». Новости SmartGrid. 19 февраля 2008 г. Архивировано с оригинал 12 марта 2015 г.. Получено 13 июня, 2012.
  12. ^ «FCC принимает меморандумное заключение и приказ о широкополосной связи по линиям электропередач для продвижения широкополосных услуг для всех американцев» (PDF). Выпуск новостей. 3 августа 2006 г.. Получено 22 июля, 2011.
  13. ^ "Заявление председателя Кевина Дж. Мартина" (PDF). 3 августа 2006 г.. Получено 22 июля, 2011.
  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. Дои:10.1201 / b16540-9. ISBN  9781466557529.
  15. ^ Джоан Энгебретсон (3 января 2012 г.). «Закрытие МБЭС - последний удар по BPL». Телеконкурс. Получено 6 ноября, 2013.
  16. ^ "Провайдер широкополосной связи округа Нельсон отказывается от услуг IBEC". WVIR-TV. 2 января 2012 г.. Получено 6 ноября, 2013.
  17. ^ Наягам, Арун; Rajkotia, Purva R .; Кришнам, Манджунатх .; Риндхен, Маркус. (Февраль 2014). «глава 13». В Berger, Lars T .; Швагер, Андреас; Пагани, Паскаль; Шнайдер, Дэниел М. (ред.). IEEE 1901: широкополосная связь по сетям электропередач. CRC Press. С. 391–426. ISBN  9781466557529. Архивировано из оригинал 19 мая 2014 г.. Получено 20 февраля, 2016.
  18. ^ «Опубликован окончательный стандарт широкополосной связи по линиям электропередач IEEE 1901». пресс-релиз. Ассоциация стандартов IEEE. 1 февраля 2011 г.. Получено 23 декабря, 2013.
  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-reviewed?start=4