Síť skrze zásuvku

České Radiokomunikace se podle kusých informací chystají spustit projekt v němž se budeme moci připojit k internetu z běžné elektrické zásuvky. Pojďme se proto blíže podívat na standard, s kterým se možná budeme časem setkávat.
Už na začátku 90. let se začalo přemýšlet nad problémem, jak urychlit přenosy po běžném a nejvíce používaném metalickém vedení (telefonní dvojlinka). Na vývoji různých zařízení a standardů začalo pracovat mnoho společností se snahou docílit rychlejšího přenosu, než poskytuje běžný modem. Mezi hlavní technologie, které se postupem času prosadily, patří ISDN, kabelové modemy, xDSL a také technologie pro přenos signálu přes rozvody elektrické energie DPL – Digital PowerLine.

Vývoj PowerLine zařízení

Původním úmyslem vývojářů této technologie mělo být vyřešení problému tzv. poslední míle. Mezi největší průkopníky této myšlenky patřily americká společnost Nortel, která se v Evropě spojila s dceřinou společností Norweb Communications zabývající se komunikacemi britské energetické společnosti United Utilities PLC. Obě firmy založily společný podnik se jménem Nor.Web a dotáhly do konce technologii pro přenos datového signálu po silových rozvodech 230 V. Nazvali ji Digital PowerLine, zkráceně DPL.

Slibný začátek

Na výstavách po celém světě se začaly objevovat první prototypy výrobků založených na výše zmíněné technologii. Například na CeBITu byla v roce 1998 představena v té době nejnovější verze technologie pro přenos dat po rozvodech elektrické sítě s názvem DPL 1000. Vše vypadalo slibně a do vývoje investovaly i další společnosti jako třeba Siemens.

Rychlý konec

Bohužel v červenci dalšího roku došlo, především z finančních důvodů, k ukončení většiny výzkumných projektů. Největším problémem nebyla ani tak technologická, jako spíše ekonomická a organizační stránka celé věci. Pokud by se každé řešení muselo individuálně přizpůsobovat technickým potřebám a normám v různých částech světa, vzrostly by enormně náklady a výsledné produkty by nebyly konkurenceschopné. Z tohoto důvodu byl roku 1999 ukončen projekt firmy Nor.Web a později i Siemensu a dalších.

Změna cílového zaměření

Zvrat v chápání přenosu datového signálu po rozvodech 230 V byl zaznamenán opět na CeBITu roku 2000. Na této výstavě byla představena společná expozice různých vývojářů pod hlavičkou PowerLine Center. Zásadní změnu ale představovala skutečnost, že technologie už nebyla chápána jako řešení pro poslední míli, ale přesunula se do sektoru domácího síťování. Technologie měla dovolit snadné vybudování datových sítí v bytech, kancelářích, učebnách, atd., bez nutnosti nových rozvodů. Není třeba žádných stavebních úprav ani další pokládky kabelů, a přesto bychom měli mít možnost připojit na počítačovou síť prakticky jakékoliv zařízení v dosahu napájecí sítě.Vize byly velkorysé. Rýsovala se taková zařízení jako inteligentní ledničky, mikrovlnné trouby, pračky, atd. nebo hi-fi systém, umístěný v jedné místnosti, zatímco reproduktory budou moci být přes napájecí síť umístěny kdekoliv jinde v domě (nebo na více místech).

Power Packet od firmy Intellon

Když se výrobci shodli na tom, k čemu by technologie měla sloužit, bylo zapotřebí ještě vybrat nějaký standard, který by umožnil vzájemnou komptabilitu jednotlivých výrobků od různých výrobců. Jako nejvhodnější se zdála technologie Power Packet od firmy Intellon, jež se stala základem pro standard HomePlug 1.0. Ten v dnešní době podporují všechna zařízení pro přenos signálu po elektrické síti. Standardizovaný adaptér zajišťuje komunikaci jak mezi jednotlivými prvky na elektrické síti, tak v klasické ethernetové síti. Zařízení standardu HomePlug 1.0 dovolují komunikovat maximální teoretickou přenosovou rychlostí 14 Mbit/s.

Zaštiťující sdružení

Nad technologií a standardem HomePlug bdí sdružení firem seskupených pod názvem HomePlug Powerline Alliance. Bylo založeno na jaře v roce 2000 a standard HomePlug 1.0 spatřil světlo světa v červnu roku 2001. V současné době již existuje standard HomePlug verze 1.0.1, kde jsou ale pouze kosmetické změny. Ve sdružení HomePlug Powerline Alliance jsou zastoupeny významné firmy jako Cisco Systems, Fujitsu, Hewlett-Packard, Panasonic, Sharp, Sony, Texas Instruments, Motorola a mnoho dalších.

Jednotné označení PowerLine

Výrobky podporující standard HomePlug 1.0 jsou jednotně nazývány PowerLine zařízení a toto označení nesou vždy i ve svém názvu nebo popisu. Pokud si tedy budete chtít nějaké výrobky najít, není to těžké. V České republice jsou dostupné dva systémy s přenosem dat po energetické síti. Jedná se o adaptéry firmy Planet nebo Corinex určené spíše pro místní síť HOME/OFFICE, zato s podstatně vyšší rychlostí až 14 Mbit/s při 90 m. Druhým typem jsou adaptéry ModemTec, spíše pro dálková měření, odečítání spotřeby a dozor po energetické síti s přenosovou rychlostí až 72 kbit/s do vzdálenosti 1 km. Tyto adaptéry jsou pro velké objekty, továrny nebo obytné bloky. Ovšem pro tyto objekty se dají najít i lepší technologie jako VDSL mosty nebo PNA či HomePNA.

Výrobce čipsetů

Nejvýznamnějším výrobcem je firma Intellon, jejíž technologie Power Packet, jak už jsme zmínili, se stala základem pro standard HomePlug 1.0. Při přenosu dat se používá upravená modulace OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) s forward error correction v pásmu 4,3 MHz až 20,9 MHz. Bezpečnost přenášených dat je chráněna pomocí 56bitového DES šifrování.

V současné době Intellon dodává dva čipsety, které nabízí jako OEM dalším firmám a jsou součástí většiny komerčních zařízení. Čipset INT5130 je pro sítě standardu IEEE 802.3 s implementovanými funkcemi jako quality-of-service (QoS), 56bitového DES šifrování, 10bitového ADC/DAC převodníku s kontrolou AGC a dalšími funkcemi. Novější čipset INT51X1 navíc podporuje inovovaný standard HomePlug 1.0.1, komunikaci pomocí rozhraní USB 1.1 a další drobná vylepšení. Do budoucna se plánují čipy dosahující více než 100 Mbit/s.

Modulace signálu

V předešlé kapitole jsme se krátce zmínili o modulaci OFDM, která se také používá při zemském vysílání digitální televize DVB-T (Digital Video Broadcasting) nebo digitálního rozhlasu DAB (Digital Audio Broadcasting). Tato modulace je využita rovněž v poslední době hodně zmiňované technologii ADSL. Zde se ovšem variace OFDM nazývá DMT (Discrete MultiTone), stejně tak OFDM modulace je použita u bezdrátových sítí standardu 802.11a nebo 802.11g.

Pro své schopnosti poradit si s rušením našla modulace OFDM uplatnění i v přenosu dat po rozvodech elektrické sítě. A o různé rušení v rozvodných sítích opravdu není nouze. Jedná se o rušení produkované spínanými zdroji, tyristorovými regulátory (používají se zejména k regulaci otáček, či ve stmívačích), dále univerzálními sériovými elektromotory (vysavače, vrtačky, kuchyňské mixéry) a rušení způsobené vlastní komunikací rozvodných závodů vyplývající z činnosti hromadného dálkového ovládání (HDO). Jak vidíte, rušení není zrovna málo, a tak musí být vybraná technologie přenosu adaptivní, neboli musí pružně reagovat na momentální stav v napájecí síti a přizpůsobovat se mu, což OFDM splňuje.

Anglická zkratka OFDM modulace by se dala přeložit jako ortogonální frekvenční multiplex. Vychází se z toho, že rozsah frekvencí určených pro silové rozvody je rozdělen na větší počet samostatných frekvenčních kanálů a v každém z nich se bude přenášet samostatný signál. Zároveň je v reálném čase vyhodnocována jejich chybovost, jak moc se na nich projevují nejrůznější rušení, poruchy a další zkreslující a tlumící vlivy. Podle míry chybovosti tohoto samostatného signálu se buď skutečně využije pro modulaci a přenos dat, nebo naopak ne. Samotná modulace pak probíhá s nízkou modulační rychlostí, aby se co nejméně projevoval vliv odrazů jednoho a téhož signálu. Data jsou přitom dělena mezi jednotlivé samostatné signály (proto ortogonální frekvenční multiplex), a to opět adaptivním způsobem. Pracuje se pouze se signály, které jsou momentálně k dispozici. Výsledným efektem je to, že celková přenosová kapacita silových rozvodů se může dynamicky měnit podle toho, jak se modulace adaptuje na momentální stav sítě a rušení v ní.

Co na to normy

Standardy i koncová zařízení se primárně vyvíjejí pro americký trh, kde platí zcela odlišné normy pro elektrorozvodné sítě. V Americe jsou sítě s napětím 110 V, kdežto u nás je v síti 230 V. Tato odlišnost v napětí ani tolik problém nečiní, ale zásadní rozdíl je v tom, že evropské normy CENELEC výrazně omezují šířku pásma využitelnou pro přenos dat. V Evropě jsou stejně jako u nás pro přenos dat po energetické síti povoleny kmitočty rozdělené do čtyř pásem, které jsou uvedeny v normě ČSN EN 50065 (číslo 33 3435). Výtah z této normy uvádíme v tabulce.

Pásmo Kmitočtový rozsah Poznámka
3 až 95 kHz jen pro dodavatele el. energie
A 9 až 95 kHz pro dodavatele el. energie a po jejich souhlasu i pro odběratele
B 95 až 125 kHz jen pro odběratele
C 125 až 140 kHz jen pro odběratele - vyžadován protokol o přistoupení k dohodě
D 140 až 148,5 kHz

Norma mimo jiné stanovuje kmitočtová pásma, meze koncového výstupního napětí v pracovním pásmu a meze pro rušení šířené vedením a vyzařováním. Udává také metody měření.

Jaké normy vlastně dodržovat?

V kapitole o čipsetech jsme si již řekli, že pro modulaci se využívá frekvenční pásmo 4,3 MHz až 20,9 MHz. To ale neodpovídá normě, kde může odběratel využívat pouze pásmo od 95 kHz do 148,5 kHz. Avšak Státní zkušební ústav v Troji na prozatím otestované PowerLine zařízení vystavil certifikát o shodě. Nejspíše se to v tomto případě neřeší, protože norma ČSN EN 50065 definuje požadavky na zařízení pracující v kmitočtovém pásmu 3 – 148,5 kHz. Kdežto produkty PowerLite pracují v pásmu 4,3 – 20,9 MHz a jejich dosah končí s prvním trafem. Pro pásmo 4,3 – 20,9 MHz u nás neexistuje žádná norma. Jediná norma, kterou je nutné dodržovat, je norma o rušení ČSN EN 55022.

Značný útlum

Útlumová charakteristika energetického vedení, realizovaného na měděných nebo hliníkových vodičích, je zhruba od 10 kHz do asi 150 kHz charakterizovaná útlumem okolo 3 dB, pak prudce klesá a při cca 230 kHz dosahuje hodnoty 28 dB. Na vyšších kmitočtech pak dosahuje hodnot až více než 70 dB, přičemž silně kolísá tak, jak je uvedeno na grafu.

Klepněte pro větší obrázek

Zvýrazněno je pásmo 4,3 MHz až 20,9 MHz

ČRa něco chystají

Podle kusých informací se proslýchá, že České Radiokomunikace ve spolupráci s firmou TTC připravují projekt internetu po elektrické síti. Nejnižší přenosová rychlost má být 512 kbit/s, nejvyšší garantovanou plánují Radiokomunikace na 2 Mbit/s za sekundu. Cena základního připojení by měla být kolem 1000 korun měsíčně a kromě připojení k internetu nabídnou i možnost IP telefonie.

Ovšem konektivita by v takovém případě musela být přivedena do trafostanice a odtud prostřednictvím existujících drátů rozvodné sítě až k jednotlivým uživatelům. Osobně se ale domnívám, že vzhledem k útlumu při použití rozumných vysílacích výkonů a ceně na takovouto infrastrukturu se zde jedná o něco jiného. Internet bude přiveden některou již nabízenou technologií z nabídky ČRa, například bezdrátem, a až v malé cílové lokalitě (panelák, obytný komplex, výrobní podnik) přejde do elektrické sítě.

Obdobný projekt se u nás již kdysi testoval u Západočeské energetiky (ZČE). Z technického hlediska není prý uvedení technologie do provozu problém, ale musely by být investovány nemalé finanční prostředky a i proto ZČE raději poskytuje bezdrátový přístup na frekvenci 2,4 GHz pod názvem POWERwave.

Diskuze (46) Další článek: Microsoft Lonestar pro Tablet PC

Témata článku: Bezpečnost, Energetika, Standard, Systém umístěný, Elektrická síť, Datový signál, DMT, Napájecí zdroje a adaptéry, Forward, OFDM, Poslední míle, Vybraná technologie, Powerline, Televize Panasonic, Frekvenční pás, Místní síť, Anglická zkratka, Seti, Rychlý konec, Různí výrobci, Hlavní technologie, Základní připojení, Nejvýznamnější výrobce, Kmitočet, Cílové zaměření


Určitě si přečtěte

Je ta fotka černobílá, nebo barevná? Náš mozek realitu pouze odhaduje a vymýšlí si

Je ta fotka černobílá, nebo barevná? Náš mozek realitu pouze odhaduje a vymýšlí si

** Klasický počítač bezchybně zpracuje bit po bitu dat ** Mozek si realitu naopak spíše představuje a chybuje ** Teď se tím baví internet u další optické iluze

Jakub Čížek | 33

Google dosáhl revolučního milníku v kvantové nadvládě. IBM ale nesouhlasí

Google dosáhl revolučního milníku v kvantové nadvládě. IBM ale nesouhlasí

** Google představil nový kvantový čip s 53 qubity ** Oznámil, že díky němu lidstvo poprvé dosáhlo kvantové nadvlády ** IBM toto tvrzení zlehčuje

Karel Javůrek | 15

Windows 10 podle našich čtenářů: Poslali jste nám skoro 300 nápadů, jak je vylepšit

Windows 10 podle našich čtenářů: Poslali jste nám skoro 300 nápadů, jak je vylepšit

** Microsoft aktualizuje Windows 10 dvakrát ročně ** Jenže praktických novinek už není tolik jako dříve ** Poslali jste nám skoro 300 tipů, co by se měly Desítky ještě naučit

Jakub Čížek | 139



Aktuální číslo časopisu Computer

Megatest 20 procesorů

Srovnání 15 True Wireless sluchátek

Vyplatí se tisknout fotografie doma?

Vybíráme nejlepší základní desky