Связь по ЛЭП

Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей.

В статье не хватает ссылок на источники (см. рекомендации по поиску). Информация должна быть проверяема, иначе она может быть удалена. Вы можете отредактировать статью, добавив ссылки на авторитетные источники в виде сносок. (11 ноября 2024)

Связь через ЛЭП (англ. Power-line communication, PLC) — термин, описывающий несколько технологий для передачи цифровой информации по проводам, которые одновременно используются для передачи или распределения электроэнергии (ЛЭП). Передаваемой информацией может быть как голос, так и данные. Общим в технологиях связи по ЛЭП является наложение полезного сигнала поверх стандартного переменного тока частотой 50 или 60 Гц. Через ЛЭП может осуществляться как широкополосная передача (BPL^[англ.], англ. Broadband over Power Lines), обеспечивающая скорость до 500 Мбит/с, так и узкополосная (N-PLC, англ. Narrowband PLC) со скоростями до 1 Мбит/с.

Ещё на заре развития энергосетей встал вопрос о передаче диспетчерской информации от одного энергоузла к другому. Использование для этих целей телефонных и телеграфных линий, прокладываемых параллельно ЛЭП, считалось нерациональным, поэтому уже в начале 20-го века в сетях постоянного тока (см. война токов) в США применялась передача телеграфных сигналов непосредственно по проводам ЛЭП. Позже, с развитием средств радиосвязи, подобная методика стала применима и для сетей переменного тока.

Передача диспетчерской информации по проводам линий электропередач широко применяется, как один из основных видов связи. Приёмопередатчик подключается к ЛЭП через фильтр присоединения, образованный из конденсатора малой ёмкости (2,2 — 6,8 нанофарад) и высокочастотного трансформатора (автотрансформатора). Подобная система позволяет передавать как голосовую информацию, так и данные телеметрии и телеуправления.

Технология PLC базируется на использовании силовых электросетей для высокоскоростного информационного обмена. Эксперименты по передаче данных по электросети велись достаточно давно, но низкая скорость передачи и слабая помехозащищённость были наиболее узким местом данной технологии. Появление более мощных DSP-процессоров (цифровые сигнальные процессоры) дало возможность использовать более сложные способы модуляции сигнала, такие как OFDM-модуляция, что позволило значительно продвинуться вперед в реализации технологии PLC.

В 2000 году несколько крупных лидеров на рынке телекоммуникаций объединились в HomePlug Powerline Alliance с целью совместного проведения научных исследований и практических испытаний, а также принятия единого стандарта на передачу данных по системам электропитания. Прототипом PowerLine является технология PowerPacket фирмы Intellon, положенная в основу для создания единого стандарта HomePlug 1.0 (принят альянсом HomePlug 26 июня 2001 года), в котором определена скорость передачи данных до 14 Мб/сек.

• HomePlug 1.0 (2001)
• HomePlug AV (2005) — скорость передачи данных до 500 Мбит/с
• HomePlug AV2 (2012)

Основой технологии PowerLine является использование частотного разделения сигнала, при котором высокоскоростной поток данных разбирается на несколько относительно низкоскоростных потоков, каждый из которых передается на отдельной поднесущей частоте с последующим их объединением в один сигнал. Реально в технологии PowerLine используются 1536 поднесущих частот с выделением 84 наилучших в диапазоне 2—34 МГц.

При передаче сигналов по бытовой электросети могут возникать большие затухания в передающей функции на определённых частотах, что может привести к потере данных. В технологии PowerLine предусмотрен специальный метод решения этой проблемы — динамическое включение и выключение 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 определённого порогового значения затухания. В случае обнаружения данного факта, использование этих частот на время прекращается до восстановления нормального значения затухания, а данные передаются на других частотах.

Существует также проблема возникновения импульсных помех (до 1 микросекунды), источниками которых могут быть галогенные лампы, а также включение и выключение мощных бытовых электроприборов, оборудованных электрическими двигателями.

В настоящее время подавляющее большинство конечных подключений осуществляется посредством прокладки кабеля от высокоскоростной линии до квартиры или офиса пользователя. Это наиболее дешёвое и надёжное решение, но если прокладка кабеля невозможна, то можно воспользоваться имеющейся в каждом здании системой силовых электрических коммуникаций. При этом любая электрическая розетка в здании может стать точкой выхода в Интернет. От пользователя требуется только наличие PowerLine-модема для связи с аналогичным устройством, установленным, как правило, в электрощитовой здания и подключенным к высокоскоростному каналу. PLC может быть хорошим решением «последней мили» в коттеджных посёлках и в малоэтажной застройке, в связи с тем, что традиционные провода стоят в несколько раз дороже PLC.

PowerLine-технология может быть использована при создании локальной сети в небольших офисах (до 10 компьютеров), где основными требованиями к сети являются простота реализации, мобильность устройств и легкая расширяемость. При этом как вся офисная сеть, так и отдельные её сегменты могут быть построены с помощью PowerLine-адаптеров. Часто встречается ситуация, когда необходимо включить в уже существующую сеть удаленный компьютер или сетевой принтер, расположенный в другой комнате или в другом конце здания. Такая проблема легко решается с помощью PowerLine-адаптеров.

PowerLine-технология может быть использована при реализации идеи «умного дома», где вся бытовая электроника связана в единую информационную сеть с возможностью централизованного управления.

В связи с тем, что PLC использует готовые коммуникации, PowerLine-технология может быть использована в автоматизации технологических процессов, связывая блоки автоматизации по электропроводам или другим видам проводов.

В связи с тем, что PLC может работать на различных проводах (не обязательно электрических), применение в ОПС вполне реализуемо также и для систем видеонаблюдения объектов.

• Простота использования — не требуется прокладка отдельного кабеля.
• Можно использовать любые другие провода, в том числе и контактные сети электротранспорта и метро.
• Оперативность при развертывании сети передачи данных — электрические провода есть почти везде.
• Не требуется регистрация оборудования как радиочастотного, несмотря на то, что мощность передатчика составляет 75 мВт, а это создаёт уровень помех, превышающий допустимые ГОСТом нормы по ЭМС.
• В случае, если каким-то образом есть влияние на какие-то частоты, в PLC-оборудовании предусмотрен механизм подавления сигнала в заданном диапазоне.

• Пропускная способность сети по электропроводке делится между всеми её участниками (используется топология сети «общая шина»).
• Иногда требуются специальные совместимые сетевые фильтры и ИБП. Сигнал может существенно ослабляться, проходя через многие сетевые разветвители-фильтры.
• На качество, скорость и надёжность связи оказывают отрицательное влияние электробытовые приборы (энергосберегающие лампы, импульсные блоки питания, зарядные устройства, выключатели освещения и т. п. и т. д.). В результате наблюдается снижение скорости от 5 до 50 %.
• На качество, скорость и надёжность связи оказывает отрицательное влияние исполнение/топология/качество электропроводки, тип/режим/мощность бытовых электроприборов и устройств, наличие скруток. В результате наблюдается снижение скорости передачи данных до полного пропадания сигнала.
• Уязвима для сигналов от радиопередающих устройств коротковолнового (КВ) диапазона, в том числе и устройств службы любительской радиосвязи.
• Не может серьёзно рассматриваться как надёжная технология передачи данных ввиду уязвимости для помех из общих электросетей и несоответствия нормам по электромагнитной совместимости как по приёму (уязвимость для помех из электросети, от сигналов КВ передатчиков), так и по передаче сигналов (создание помех в электросеть и КВ-приёмникам).
• Создаёт помехи в коротковолновом диапазоне, что особенно чувствительно для службы любительской радиосвязи (ЛСР), учитывая, что ЛСР использует КВ частоты исключительно на официальной и разрешительной основе в государственных органах, ЛСР имеет безусловный приоритет перед PLC.

Большинство указанных недостатков может быть исключено применением шумоподобных сигналов с большой базой с кодовым доступом к сети.

• С. Комаров. Беда пришла, откуда не ждали… // «Broadcasting». — 2005. — № 7. — С. 71.
• Часто задаваемые вопросы по Powerline-адаптерам Zyxel HomePlug AV
• NETGEAR PowerLine AV+ 500 Mbps — ускоряем электрическую розетку HWP.ru
• А. В. Никифоров. Технология PLC — телекоммуникации по сетям электропитания // «Сети и системы связи». — 2002. — № 5. (Недоступна на 30.06.24)