Исследования в области передачи информации по обычным электрическим проводам начались в нашей стране еще до войны. Проводились они на Каширской линии электропередач. Однако скорость передачи данных была небольшой - не более 200 бит/с, поскольку распространение информационного сигнала на большие расстояния по силовым линиям затруднено помехами и затуханием сигнала. Впрочем, и сегодня самые передовые методы модуляции сигнала обеспечивают скорость передачи информации всего лишь порядка 64 Кбит/c.
Думается, использовать линии электропередач для передачи данных на большие расстояния нецелесообразно. Более разумно применение обычной электропроводки для передачи данных на небольшие расстояния (до 1 км) и в пределах отдельной квартиры. В этом случае условия для пересылки информации оказываются значительно лучше. Если удастся увеличить скорость передачи данных до 1 Мбит/с, то у нас появится шанс решить проблему последней мили для трансляции цифровых сигналов.
Основные проблемы, возникающие при обмене данными по электрическим сетям, связаны с выделением информационного сигнала из помех и сетевого напряжения. Кроме того, распространение сигнала и, следовательно, качество его приема зависит от архитектуры электрической сети, которая хотя и имеет древовидную структуру, но может изменяться, поэтому аппаратура должна уметь динамически адаптироваться к постоянно меняющимся условиям распространения сигнала. Как правило, для решения проблем, связанных с подавлением помех, используются технологии широкополосной модуляции, на которых базируются Radio-Ethernet и xDSL.
Суть широкополосной технологии заключается в передаче информационного сигнала не на одной частоте, а сразу на нескольких (в результате спектр такого сигнала получается широким). Способ модуляции определяет алгоритм распределения сигнала по различным частотам. Сейчас разработана обширная и дешевая элементная база для создания оборудования передачи данных по силовым линиям.
Естественно, для коммерческого успеха технологий передачи данных по электросетям необходимо также, чтобы оборудование было не очень дорогим, многофункциональным (пригодным, например, и для передачи телефонного сигнала) и обеспечивало достаточно высокую (от 1 Мбит/с и больше) скорость трансляции.
Следует отметить, что технология широкополосного сигнала развивалась достаточно долго. Вначале она использовалась для радиосвязи (к примеру, в сетях сотовой телефонной связи и Radio-Ethernet), а затем начала применяться и для проводов (например, в семействе протоколов xDSL). Впрочем, и сама технология передачи данных по электрическим сетям появилась давно. Скажем, в Америке очень много таких технологий: X-10, Intellon CEBus, Echelon LonWorks. Однако максимальная скорость передачи данных при этом не превышает 10 Кбит/с. Их можно использовать для подключения лишь одного компьютера.
Развитие цифровых методов модуляции позволило создать более скоростные технологии, например Adaptive Networks, которая предусматривает две стандартные скорости передачи - 19 и 100 Кбит/с. Недавно появились сообщения о технологиях широкополосного сигнала, позволяющих увеличить скорость обмена данными до 1 Мбит/с. Пример еще одной технологии приведен во врезке "Паспорт" для доступа к Internet".
Некоторые фирмы уже разработали оборудование для передачи данных по кабельной силовой линии. Есть даже опытный участок такой линии длиной 250 метров, по которому в дома приходит не только электричество, но и телефонная связь и другие услуги. С помощью этой технологии, например, была подключена к Internet одна английская школа в городе Траффорде. Проект был реализован компаниями Nortel и Norweb Communications.
Использовать технологию передачи данных по силовым линиям можно для различных целей - предположим, для телефонизации небольших дачных поселков. "В России эти технологии очень пригодились бы, - считает Леонид Брауде, заведующий лабораторией связи АО ВНИИЭ, - так как у нас очень много поселков, в которых вообще нет никакой связи. С помощью предлагаемой технологии можно было бы их телефонизировать". Если учесть, что сейчас одна телефонная линия "упаковывается" в канал емкостью 9,6 Кбит/с, то с помощью технологии для передачи данных со скоростью 1 Мбит/с можно телефонизировать целый поселок.
Впрочем, для энергетиков наиболее интересной областью применения этих технологий является удаленное считывание информации со счетчиков, что позволило бы не только избежать ошибок при выставлении счетов, но и реализовать многотарифную оплату за электричество (например, если различаются цены на электричество в дневные и ночные часы). Для российских энергетиков эта возможность особенно важна, так как с ее помощью можно равномерно распределять потребление электроэнергии в течение суток, манипулируя расценками на электричество.
Впрочем, в России судьба передачи данных по силовым линиям находится полностью в руках энергетиков, то есть естественной монополии РАО ЕЭС. Поскольку контрольный пакет акций этой компании принадлежит государству, то и заказ на разработку технологии передачи данных по сети будет исходить от него либо от РАО ЕЭС. Энергетики вряд ли пустят на подстанции и силовые линии посторонние организации, поэтому маловероятно, что кто-либо, кроме энергетиков, получит доступ к линиям электропередач.
Однако технология эта настолько привлекательна для наших энергетиков, что, вполне возможно, они попытаются разработать собственные стандарты и оборудование, во избежание закупок на Западе. "Если мы, энергетики, не займемся разработкой этой технологии, - комментирует Брауде, - то нам опять придется покупать импортное оборудование. В результате уйдет гораздо больше денег, чем потребовалось бы на собственные проекты. Кроме того, российские линии существенно отличаются от импортных, поэтому импортное оборудование наверняка придется адаптировать, что также потребует денег. Думается, создание отечественного оборудования - задача вполне осуществимая, не такие уж это большие деньги. Если начать создавать его сегодня, то уже года через два можно выйти на уровень пилотных проектов. В РАО ЕЭС есть люди, которые проявляют интерес к этим технологиям".
Следует отметить также, что российские электрические распределительные сети не рассчитаны на передачу по ним информации. Хотя, по утверждению разработчиков технологии, дополнительных линий для этого не потребуется, не исключено, что придется кое-какие средства потратить на реставрацию уже существующих линий.
Впрочем, у технологии передачи данных есть и другое применение - это построение сети передачи данных внутри помещения. Естественно, для предприятия, где с одной силовой сетью работает много компьютеров, такое решение неприемлемо, но для создания "домашнего" intranet возможностей этой технологии вполне достаточно. А ведь что может быть проще, чем просто подключить компьютер (или другое устройство) к электрической сети? Быть может, со временем именно так и будет строиться "внутриквартирная" цифровая сеть.
Компания Intelogis разработала технологию InteloNET, в которой определен не только способ передачи цифровых сигналов по электросети, но и принципы построения сети обмена данными на основе силовых линий. Технология предусматривает три протокола для взаимодействия элементов: протокол для обслуживания приложений CAL (Common Application Layer), стандарт обмена пакетами PXP (Packet Exchange Protocol), а также протокол DPL (Digital Power Line), который определяет схему модуляции для передачи данных по силовым линиям.
Эта технология реализована в серии продуктов Passport, которые позволяют передавать информацию со скоростью 350 Кбит/с. В дальнейшем предполагается увеличить скорость до 1,5 Мбит/с. При этом расстояние между отправителем и получателем информации не должно превышать 8 км, а напряжение в линии электропередач - 115 В. Конфигурация из двух адаптеров для персонального компьютера и одного для принтера стоит около 250 долл., дополнительный адаптер для ПК - 100 долл., а для принтера - 50 долл.
Передача данных по проводам обычной электропроводки - идея на первый взгляд очень заманчивая. Провода есть всюду, где светятся лампочки Ильича. Электросети хорошо развиты и широко распространены - миллионы проводов окутывают Землю. Тем не менее возникает вопрос, насколько целесообразно обременять электропроводки совершенно несвойственными им функциями. Давайте попробуем разобраться, в каких же случаях все-таки можно считать допустимым использование силовой электропроводки с тем, чтобы "гонять" по ней данные.
Построение транснациональных и трансконтинентальных магистралей можно отбросить сразу - ввиду абсурдности. Создание распределенной корпоративной сети - аналогично. Никто точно не знает, какими путями поступает электричество в конкретный дом или офис. Очень даже может случиться, что соседние дома питаются от разных подстанций, а те, в свою очередь, от разных магистралей. Конечно, эти маршруты где-то пересекаются, но где и как - непонятно. Кроме того, организация маршрутизации в таких сетях - дело сложное, дорогое и малоперспективное. Так что электросети в качестве носителя информации для больших сетей - так себе среда.
Силовая электрическая сеть имеет отчетливую древовидную структуру. Тоненькие ручейки проводов сливаются в большие реки кабелей и ЛЭП. Но и ручейки, и реки имеют одинаковую (или почти одинаковую) пропускную способность при передаче данных. И кабель, и ЛЭП, и квартирная проводка - по сути одно и то же. Даже если предположить, что передача данных со скоростью 1 Мбит/с по электропроводам - дело вполне реальное, то, вероятнее всего, о большей пропускной способности придется забыть. И потом, предположить, что передача информации на километр-другой посредством такого носителя возможна, довольно легко, но вот представить себе, что таким образом можно переслать данные через сотни и даже тысячи километров, весьма трудно.
Как известно, электричество передается на расстояния несколькими способами: с помощью высоковольтных ЛЭП, высоковольтных кабелей, трехфазных кабелей с напряжением 380 В и обычных однофазных проводов с заземлением или без него. Понятно, что установка какого-либо оборудования на линии в несколько сотен или даже единиц киловольт, его поддержка и обслуживание могут быть оправданы только соображениями чрезвычайными. Так или иначе, из того, что линия способна выдержать напряжение в сотни тысяч киловатт, вовсе не следует, что по ней можно передать больше данных, чем по обыкновенной телефонной "лапше".
А раз так, то киловольты и тысячи километров можно оставить вне нашего рассмотрения. Посмотрим теперь, что может обеспечить нам обыкновенная "домашняя" сеть. Применяемое в ней напряжение - 220 В или 110 В - слишком опасно для человека и аппаратуры, следовательно, нам потребуются устройства развязки и согласования. Но нынешняя ситуация с сетевым оборудованием для компьютеров такова, что домашняя сеть обойдется пользователю всего в десяток-другой долларов. Так стоит ли, располагая такой дешевой альтернативой, связываться с дорогими и, прямо скажем, опасными устройствами?
"Последняя миля" тоже чревата многими осложнениями даже при подключении отдельно стоящего объекта, к которому идет всего одна линия проводки, обладающая всеми необходимыми параметрами. Нам непременно придется иметь дело с маршрутизацией, устройствами сопряжения линии с источниками данных и с прочими элементами инфраструктуры передачи данных. По длинной линии передавать трудно - происходит сильное затухание сигнала. Устанавливать ретрансляторы на столбах, под дождем и снегом - задача тоже не из легких, ставить их на подземный кабель - абсурд полный. Кроме того, длинные линии, как правило, "гонят" электричество уже киловольтами, а прокладка подземных кабелей отягощена вопросами герметизации от подземных вод. К тому же, если подсчитать, как близко друг от друга нужно устанавливать такие ретрансляторы, вполне может оказаться, что прокладка отдельного сетевого кабеля обойдется дешевле, он будет надежнее и вообще лучше.
Итак, для передачи данных на короткие расстояния проще использовать витую пару или беспроводную связь, при больших расстояниях - применять электросети просто нельзя: это нецелесообразно, дорого, ненадежно и так далее. В квартире или офисе - не нужно. Из одного дома в соседний - часто просто невозможно (путь может пролегать через весь город, а то и регион). В удаленный населенный пункт - там, как правило, кроме лампочки Ильича есть еще и телефонная линия, так что лучше передавать по ней. В общем, нет и, по-видимому, не будет сколько-нибудь веских доводов, оправдывающих использование электропроводки для передачи данных, и тем более финансовые затраты на эту авантюру.
Хотя, впрочем, как знать... Задыхающаяся в кризисе технологического тупика индустрия вдруг может углядеть в этом новую панацею от болезни, которая требует оперативного вмешательства...
Источник статьи: http://www1.airport.sakhalin.ru/ospru/cw/1998/11/52.htm