Связь по линиям электропередачи ( PLC ) — это передача данных по проводнику, который одновременно используется для передачи электроэнергии переменного тока или распределения электроэнергии потребителям. Линия, которая это делает, называется носителем линии электропередачи .
В прошлом линии электропередач использовались исключительно для передачи электроэнергии. Однако с появлением передовых сетевых технологий у поставщиков коммунальных услуг и услуг появился стимул искать экономически эффективные и высокопроизводительные решения. В настоящее время изучается возможность использования линий электропередач в качестве универсальной среды для передачи не только электроэнергии или сигналов управления, но и высокоскоростных данных и мультимедиа. [ кем? ] [1]
Для различных приложений необходим широкий спектр технологий связи по линиям электропередач, от домашней автоматизации до доступа в Интернет , который часто называют широкополосным доступом по линиям электропередач (BPL). Большинство технологий PLC ограничиваются одним типом проводов (например, проводка помещений в пределах одного здания), но некоторые могут пересекаться между двумя уровнями (например, как распределительная сеть, так и проводка помещений). Обычно трансформаторы предотвращают распространение сигнала, что требует использования нескольких технологий для формирования очень больших сетей. В разных ситуациях используются различные скорости передачи данных и частоты.
Ряд сложных технических проблем являются общими для беспроводной и электросетевой связи, в частности, проблемы радиосигналов с расширенным спектром, работающих в переполненной среде. Например, радиопомехи уже давно являются проблемой любительских радиогрупп . [2]
Системы связи по линиям электропередач работают путем добавления модулированного несущего сигнала к системе проводки. Различные типы связи по линиям электропередач используют различные диапазоны частот. Поскольку система распределения электроэнергии изначально предназначалась для передачи электроэнергии переменного тока на типичных частотах 50 или 60 Гц , цепи проводов электропередач имеют лишь ограниченную способность переносить более высокие частоты. Проблема распространения является ограничивающим фактором для каждого типа связи по линиям электропередач.
Основной проблемой, определяющей частоты связи по линиям электропередач, являются законы, ограничивающие помехи для радиослужб. Многие страны регулируют неэкранированные проводные излучения так, как если бы они были радиопередатчиками. Эти юрисдикции обычно требуют, чтобы нелицензированное использование было ниже 500 кГц или в нелицензируемых радиодиапазонах. Некоторые юрисдикции (например, ЕС) регулируют проводные передачи еще больше. США являются заметным исключением, разрешая подачу широкополосных сигналов ограниченной мощности в неэкранированную проводку, если только проводка не предназначена для распространения радиоволн в свободном пространстве.
Скорости передачи данных и пределы расстояний сильно различаются в зависимости от многих стандартов связи по линиям электропередач. Низкочастотные (около 100–200 кГц) носители, подаваемые на высоковольтные линии электропередач, могут нести одну или две аналоговые голосовые цепи или телеметрические и управляющие цепи с эквивалентной скоростью передачи данных в несколько сотен бит в секунду; однако эти цепи могут быть длиной во много миль. Более высокие скорости передачи данных, как правило, подразумевают более короткие диапазоны; локальная сеть, работающая со скоростью миллионов бит в секунду, может охватывать только один этаж офисного здания, но устраняет необходимость в установке выделенного сетевого кабеля.
Хотя в мире существуют различные протоколы и законодательства, по сути, существует только два типа PLC: внутренние PLC и наружные PLC. [3]
Пульсация управления добавляет тон звуковой частоты в линию переменного тока. Типичные частоты составляют от 100 до 2400 Гц . Каждый район обычно имеет свою собственную частоту, так что соседние области не затрагиваются. Коды отправляются путем медленного включения и выключения тона. Оборудование на объекте клиента получает коды и включает и выключает оборудование клиента. Часто декодер является частью стандартного счетчика электроэнергии и управляет реле. Существуют также служебные коды, например, для установки часов счетчиков электроэнергии в полночь.
Таким образом, коммунальное предприятие может избежать до 20% капитальных затрат на генерирующее оборудование. Это снижает затраты на электроэнергию и потребление топлива. Отключения и веерные отключения легче предотвратить. Сети, использующие когенерацию, могут включать вспомогательное оборудование клиентов, когда генераторы работают для выработки тепла, а не электроэнергии.
Раздражение для клиентов заключается в том, что иногда код для включения оборудования теряется, или сброс нагрузки неудобен или опасен. Например, во время вечеринки, опасной жары или когда на объекте находится медицинское оборудование, спасающее жизни. Для решения таких случаев в некоторых устройствах предусмотрены переключатели, позволяющие обойти сброс нагрузки. Некоторые счетчики переключаются на более высокую ставку оплаты, когда переключается «переключатель вечеринки».
Коммунальные компании используют специальные конденсаторы связи для подключения радиопередатчиков и приемников к проводникам переменного тока. Счетчики мощности часто используют небольшие трансформаторы с линейными усилителями в диапазоне десятков ватт. Большая часть расходов любой системы PLC приходится на силовую электронику. Для сравнения, электроника для кодирования и декодирования обычно небольшая, в специализированной интегральной схеме. Таким образом, даже сложные стандарты OFDM могут быть экономичными.
Частоты используются в диапазоне от 24 до 500 кГц, с уровнями мощности передатчика до сотен ватт . Эти сигналы могут подаваться на один проводник, на два проводника или на все три проводника высоковольтной линии передачи переменного тока. Несколько каналов PLC могут быть соединены с одной линией высокого напряжения. Фильтрующие устройства применяются на подстанциях для предотвращения обхода тока несущей частоты через станционный аппарат и для обеспечения того, чтобы удаленные неисправности не влияли на изолированные сегменты системы PLC. Эти схемы используются для управления распределительными устройствами и для защиты линий передачи. Например, защитное реле может использовать канал PLC для отключения линии, если обнаружена неисправность между двумя ее клеммами, но оставить линию в работе, если неисправность находится в другом месте системы.
В то время как коммунальные предприятия используют микроволновые, а теперь все чаще и оптоволоконные кабели для своих основных системных коммуникационных нужд, аппаратура передачи данных по линиям электропередач все еще может быть полезна в качестве резервного канала или для очень простых недорогих установок, которые не требуют установки оптоволоконных линий или которые недоступны для радио или других средств связи.
Линия электропередачи (PLCC) в основном используется для телекоммуникаций , телезащиты и телемониторинга между электрическими подстанциями через линии электропередачи высокого напряжения , такие как 110 кВ, 220 кВ, 400 кВ. [4]
Модуляция, обычно используемая в этих системах, — амплитудная модуляция . Диапазон несущей частоты используется для аудиосигналов, защиты и пилотной частоты. Пилотная частота — это сигнал в аудиодиапазоне, который передается непрерывно для обнаружения неисправностей.
Голосовой сигнал сжимается и фильтруется в диапазоне от 300 Гц до 4000 Гц, и эта звуковая частота смешивается с несущей частотой. Несущая частота снова фильтруется, усиливается и передается. Мощность передачи этих несущих частот HF будет находиться в диапазоне от 0 до +32 дБВт . Этот диапазон устанавливается в соответствии с расстоянием между подстанциями.
PLCC можно использовать для соединения частных телефонных станций (PBX).
Для секционирования сети передачи и защиты от сбоев последовательно с линией электропередачи (ЛЭП) подключается «волновая ловушка». Они состоят из одной или нескольких секций резонансных контуров, которые блокируют высокочастотные несущие волны (24–500 кГц) и пропускают ток промышленной частоты (50–60 Гц). Волновые ловушки используются в распределительных устройствах большинства электростанций для предотвращения попадания несущих волн в оборудование станции. Каждая волновая ловушка имеет грозозащитный разрядник для защиты от перенапряжений.
Для подключения передатчиков и приемников к высоковольтной линии используется соединительный конденсатор. Это обеспечивает низкоомный путь для несущей энергии к высоковольтной линии, но блокирует цепь промышленной частоты, будучи высокоомным путем. Соединительный конденсатор может быть частью конденсаторного трансформатора напряжения, используемого для измерения напряжения.
Системы передачи данных по линиям электропередач уже давно пользуются популярностью у многих коммунальных предприятий, поскольку они позволяют им надежно передавать данные по контролируемой ими инфраструктуре.
Станция повторения несущей частоты PLC — это устройство, на котором сигнал связи по линии электропередачи (PLC) обновляется. Поэтому сигнал отфильтровывается из линии электропередачи, демодулируется и модулируется на новой несущей частоте , а затем снова подается на линию электропередачи. Поскольку сигналы PLC могут передаваться на большие расстояния (несколько сотен километров), такие устройства существуют только на очень длинных линиях электропередачи с использованием оборудования PLC.
PLC — одна из технологий, используемых для автоматического считывания показаний счетчиков. Как односторонние, так и двусторонние системы успешно использовались десятилетиями. Интерес к этому приложению существенно вырос в недавней истории — не столько потому, что есть интерес к автоматизации ручного процесса, сколько потому, что есть интерес к получению свежих данных со всех точек измерения для лучшего контроля и эксплуатации системы. PLC — одна из технологий, используемых в системах Advanced Metering Infrastructure (AMI).
В односторонней (только входящей) системе показания «всплывают» от конечных устройств (например, счетчиков) через инфраструктуру связи на «главную станцию», которая публикует показания. Односторонняя система может быть дешевле двусторонней, но ее также трудно перенастроить в случае изменения рабочей среды.
В двухсторонней системе (поддерживающей как исходящие, так и входящие) команды могут транслироваться с главной станции на конечные устройства (счетчики), что позволяет перенастраивать сеть, получать показания или передавать сообщения и т. д. Устройство на конце сети может затем ответить (входящим) сообщением, которое несет желаемое значение. Исходящие сообщения, введенные на подстанции коммунальной сети, будут распространяться во все точки ниже по течению. Этот тип трансляции позволяет системе связи одновременно достигать многих тысяч устройств, все из которых, как известно, имеют питание и были ранее идентифицированы как кандидаты на сброс нагрузки. PLC также может быть компонентом интеллектуальной сети .
Эти системы часто используются в странах, где незаконно передавать сигналы, которые мешают нормальному радио. Частоты настолько низкие, что они не способны запускать радиоволны при передаче по электропроводке.
Технология связи по линиям электропередач позволяет использовать электропроводку внутри дома для автоматизации дома : например, для дистанционного управления освещением и бытовыми приборами без установки дополнительной проводки управления.
Обычно устройства связи по линиям электропередачи для управления домом работают путем модуляции несущей волны частотой от 20 до 200 кГц в бытовую проводку на передатчике. Несущая модулируется цифровыми сигналами. Каждый приемник в системе имеет адрес и может индивидуально управляться сигналами, передаваемыми по бытовой проводке и декодируемыми на приемнике. Эти устройства могут быть либо подключены к обычным розеткам, либо постоянно подключены к месту. Поскольку несущий сигнал может распространяться на близлежащие дома (или квартиры) в той же системе распределения, эти схемы управления имеют «адрес дома», который обозначает владельца. Популярная технология, известная как X10, используется с 1970-х годов. [5]
« Универсальная шина Powerline », представленная в 1999 году, использует импульсно-позиционную модуляцию (PPM). Метод физического уровня — это совершенно другая схема, чем X10. [6] LonTalk , часть линейки продуктов домашней автоматизации LonWorks , была принята как часть некоторых стандартов автоматизации. [7]
Узкополосная связь по линиям электропередач началась вскоре после того, как электроснабжение стало широко распространенным. Около 1922 года первые системы несущей частоты начали работать по высоковольтным линиям с частотами от 15 до 500 кГц для целей телеметрии, и это продолжается и по сей день. [8] Потребительские товары, такие как детские будильники, были доступны по крайней мере с 1940 года. [9]
В 1930-х годах в распределительных системах среднего (10–20 кВ) и низкого напряжения (240/415 В) была внедрена пульсирующая несущая сигнализация.
В течение многих лет продолжался поиск дешевой двунаправленной технологии, подходящей для таких приложений, как удаленное считывание показаний счетчиков. Французская электроэнергетическая компания Électricité de France (EDF) разработала и стандартизировала систему под названием «широкополосная частотная манипуляция» или S-FSK. (См. IEC 61334 ) Сейчас это простая, недорогая система с долгой историей, однако она имеет очень низкую скорость передачи. В 1970-х годах Tokyo Electric Power Co провела эксперименты, которые сообщили об успешной двунаправленной работе с несколькими сотнями единиц. [10] В настоящее время (2012) эта система широко используется в Италии и некоторых других частях ЕС.
S-FSK посылает пакет из 2, 4 или 8 тонов, центрированных вокруг времени, когда линия переменного тока проходит через нулевое напряжение. Таким образом, тоны избегают большинства радиочастотных шумов от искрения. (Обычно грязные изоляторы искрятся в самой высокой точке напряжения и, таким образом, генерируют широкополосный всплеск шума.) Чтобы избежать других помех, приемники могут улучшить свое отношение сигнал/шум, измеряя мощность только тонов «1», только тонов «0» или дифференциальную мощность обоих. Разные районы используют разные пары тонов, чтобы избежать помех. Битовая синхронизация обычно восстанавливается из границ между тонами, аналогично UART . Синхронизация примерно центрируется на нулевом пересечении с таймером из предыдущего нулевого пересечения. Типичные скорости составляют от 200 до 1200 бит в секунду, с одним битом на слот тона. Скорости также зависят от частоты линии переменного тока. Скорость ограничена шумом и дрожанием линии переменного тока, на которое влияют локальные нагрузки. Эти системы обычно двунаправленные, и как счетчики, так и центральные станции отправляют данные и команды. Более высокие уровни протоколов могут иметь станции (обычно интеллектуальные счетчики), которые ретранслируют сообщения. (См. IEC 61334 )
С середины 1980-х годов наблюдается всплеск интереса к использованию потенциала цифровых коммуникационных технологий и цифровой обработки сигналов . Цель состоит в том, чтобы создать надежную систему, которая была бы достаточно дешевой для широкой установки и могла бы эффективно конкурировать с беспроводными решениями. Но узкополосный канал связи по линиям электропередач представляет множество технических проблем, математическая модель канала и обзор работы доступны. [11]
Приложения сетевых коммуникаций сильно различаются, как и следовало ожидать от столь широкодоступной среды. Одним из естественных применений узкополосной связи по линиям электропередач является управление и телеметрия электрооборудования, такого как счетчики, переключатели, нагреватели и бытовые приборы. Ряд активных разработок рассматривают такие приложения с системной точки зрения, например, управление спросом . [12] При этом бытовые приборы будут разумно координировать использование ресурсов, например, ограничивая пиковые нагрузки.
Приложения управления и телеметрии включают как приложения «со стороны коммунального предприятия», которые включают оборудование, принадлежащее коммунальной компании, вплоть до бытового счетчика, так и приложения «со стороны потребителя», которые включают оборудование в помещениях потребителя. Возможные приложения со стороны коммунального предприятия включают автоматическое считывание показаний счетчика (AMR), динамический контроль тарифов, управление нагрузкой, запись профиля нагрузки, контроль кредитов, предоплату, удаленное подключение, обнаружение мошенничества и управление сетью [13] и могут быть расширены для включения газа и воды.
Open Smart Grid Protocol (OSGP) — одна из самых проверенных узкополосных технологий и протоколов PLC для интеллектуального учета. По состоянию на [ ? ] более пяти миллионов интеллектуальных счетчиков, основанных на OSGP и использующих BPSK PLC, установлены и работают по всему миру. Альянс OSGP, некоммерческая ассоциация, изначально созданная как ESNA в 2006 году, возглавил усилия по созданию семейства спецификаций, опубликованных Европейским институтом стандартов в области телекоммуникаций (ETSI), используемых совместно со стандартом управления сетями ISO/IEC 14908 для приложений интеллектуальных сетей. OSGP оптимизирован для обеспечения надежной и эффективной доставки командной и управляющей информации для интеллектуальных счетчиков, модулей прямого управления нагрузкой, солнечных панелей, шлюзов и других устройств интеллектуальных сетей. OSGP следует современному структурированному подходу, основанному на модели протокола OSI, для решения меняющихся задач интеллектуальных сетей.
На физическом уровне OSGP в настоящее время использует ETSI 103 908 в качестве своего технологического стандарта. Он использует двоичную фазовую манипуляцию на скорости 3592,98 бод с использованием несущего тона 86,232 кГц +/- 200 частей на миллион. [14] (Примечание: битовый такт составляет почти точно 1/24 несущей.) На прикладном уровне OSGP ETSI TS 104 001 обеспечивает таблично-ориентированное хранилище данных, основанное, в частности, на стандартах ANSI C12.19 / MC12.19 / 2012 / IEEE Std 1377 для таблиц данных конечных устройств коммунальной отрасли и ANSI C12.18 / MC12.18 / IEEE Std 1701 для своих услуг и инкапсуляции полезной нагрузки. Этот стандарт и система команд предусмотрены не только для интеллектуальных счетчиков и связанных с ними данных, но и для общего расширения на другие интеллектуальные сетевые устройства.
Проект компании EDF (Франция) включает управление спросом, управление уличным освещением, удаленное измерение и выставление счетов, оптимизацию тарифов для конкретных клиентов, управление контрактами, оценку расходов и безопасность газовых приложений. [15]
Существует также множество специализированных нишевых приложений, которые используют электропитание в доме в качестве удобного канала передачи данных для телеметрии. Например, в Великобритании и Европе система мониторинга телевизионной аудитории использует связь по электросети в качестве удобного пути передачи данных между устройствами, которые отслеживают активность просмотра ТВ в разных комнатах дома, и концентратором данных , который подключен к телефонному модему.
Технология системы распределительной линии связи (DLC) использовала диапазон частот от 9 до 500 кГц со скоростью передачи данных до 576 кбит/с. [16]
Проект под названием «Управление энергией в реальном времени через линии электропередач и Интернет» (REMPLI) финансировался Европейской комиссией с 2003 по 2006 год . [17]
Более современные системы используют OFDM для отправки данных с более высокой скоростью передачи данных, не вызывая помех на радиочастотах. Они используют сотни медленно отправляющих каналов данных. Обычно они могут адаптироваться к шуму, отключая каналы с помехами. Дополнительные расходы на устройства кодирования незначительны по сравнению со стоимостью электроники для передачи. Электроника передачи обычно представляет собой мощный операционный усилитель, трансформатор связи и источник питания. Подобная электроника передачи требуется в старых, более медленных системах, поэтому с улучшенной технологией улучшенная производительность может быть очень доступной.
В 2009 году группа поставщиков сформировала альянс PoweRline Intelligent Metering Evolution (PRIME). [18] В состоянии поставки физический уровень — это OFDM , дискретизация на частоте 250 кГц, с 512 каналами с дифференциальной фазовой манипуляцией от 42 до 89 кГц. Его самая высокая скорость передачи составляет 128,6 килобит/с, а самая надежная — 21,4 кбит/с. Он использует сверточный код для обнаружения и исправления ошибок. Верхний уровень обычно — IPv4 . [19]
В 2011 году несколько компаний, включая операторов распределительных сетей ( ERDF , Enexis), поставщиков счетчиков (Sagemcom, Landis&Gyr) и поставщиков микросхем ( Maxim Integrated , Texas Instruments , STMicroelectronics , Renesas ) основали альянс G3-PLC [20] для продвижения технологии G3-PLC. G3-PLC — это протокол нижнего уровня, позволяющий создавать крупномасштабную инфраструктуру в электросетях. G3-PLC может работать в диапазоне CENELEC A (от 35 до 91 кГц) или диапазоне CENELEC B (от 98 кГц до 122 кГц) в Европе, в диапазоне ARIB (от 155 кГц до 403 кГц) в Японии и в FCC (от 155 кГц до 487 кГц) для США и остального мира. Используемая технология — OFDM с частотой дискретизации 400 кГц с адаптивной модуляцией и тональным отображением. Обнаружение и исправление ошибок выполняется как с помощью сверточного кода , так и с помощью коррекции ошибок Рида-Соломона . Требуемый контроль доступа к среде взят из радиостандарта IEEE 802.15.4 . В протоколе 6loWPAN был выбран для адаптации IPv6 к сетевому уровню интернета в ограниченных средах, которые представляют собой коммуникации по линиям электропередач. 6loWPAN объединяет маршрутизацию на основе сетчатой сети LOADng, сжатие заголовков, фрагментацию и безопасность. G3-PLC был разработан для чрезвычайно надежной связи на основе надежных и высокозащищенных соединений между устройствами, включая переход между трансформаторами среднего и низкого напряжения. Используя IPv6, G3-PLC обеспечивает связь между счетчиками, сетевыми приводами, а также интеллектуальными объектами. В декабре 2011 года технология G3 PLC была признана международным стандартом в МСЭ в Женеве, где она обозначена как G.9903, [21] Узкополосные приемопередатчики с ортогональным частотным разделением каналов и мультиплексированием линий электропередач для сетей G3-PLC.
Иногда PLC использовался для передачи радиопрограмм по линиям электропередач. При работе в диапазоне AM он известен как система несущего тока .
Высокочастотная связь может (повторно) использовать большие участки радиоспектра для связи или может использовать выбранные (узкие) полосы (полосы) в зависимости от технологии.
Коммуникации по линиям электропередач также могут использоваться в доме для соединения домашних компьютеров и периферийных устройств, а также домашних развлекательных устройств, имеющих порт Ethernet . Наборы адаптеров Powerline подключаются к розеткам для установления соединения Ethernet с использованием существующей электропроводки в доме (фильтрующие фильтры могут поглощать сигнал линии электропередач). Это позволяет устройствам обмениваться данными без неудобств, связанных с прокладкой выделенных сетевых кабелей.
Широко распространенный стандарт сетей электропитания от Nessum Alliance и HomePlug Powerline Alliance . HomePlug Powerline Alliance объявил в октябре 2016 года о свертывании своей деятельности, а веб-сайт Альянса (homeplug.org) был закрыт. Nessum (ранее HD-PLC ) и HomePlug AV, которая является самой последней из спецификаций HomePlug, были приняты группой IEEE 1901 в качестве базовых технологий для своего стандарта, опубликованного 30 декабря 2010 года. HomePlug оценивает, что по всему миру было развернуто более 45 миллионов устройств HomePlug. Другие компании и организации поддерживают различные спецификации для домашних сетей электропитания, в том числе Universal Powerline Association , SiConnect , Xsilon и спецификация ITU-T G.hn ( HomeGrid).
С диверсификацией приложений Интернета вещей растет спрос на высокоскоростную передачу данных, такую как передача видеоданных высокой четкости и/или высокочастотных данных датчиков в области умных зданий, умных фабрик, умных городов и т. д. В таких случаях использования также могут использоваться технологии связи по линиям электропередач, которые обеспечивают те же преимущества, что и повторное использование существующих кабелей.
Nessum разработала технологию многоадресной передачи, которая может использоваться для построения крупномасштабных сетей. Кроме того, новейшая технология Nessum (технология HD-PLC 4-го поколения) обеспечивает несколько каналов, что позволяет осуществлять высокоскоростную и дальнюю связь путем выбора оптимального канала.
Широкополосный доступ по линии электропередачи (BPL) — это система для двусторонней передачи данных по существующей распределительной электропроводке переменного тока среднего напряжения (AC MV) между трансформаторами и проводке переменного тока низкого напряжения (AC LV) между трансформатором и розетками потребителя (обычно от 100 до 240 В). Это позволяет избежать расходов на выделенную сеть проводов для передачи данных и расходов на поддержание выделенной сети антенн, радиоустройств и маршрутизаторов в беспроводной сети.
BPL использует некоторые из тех же радиочастот, которые используются в системах радиосвязи по воздуху. Современный BPL использует Wavelet-OFDM, FFT-OFDM или частотный скачок расширения спектра , чтобы избежать использования тех частот, которые фактически используются, хотя ранние стандарты BPL до 2010 года этого не делали. Критика BPL с этой точки зрения касается стандартов до OPERA, до 1905 года.
Стандарт BPL OPERA в основном используется в Европе интернет-провайдерами. В Северной Америке он используется в некоторых местах (например, на острове Вашингтон, штат Висконсин), но в целом используется электрораспределительными компаниями для интеллектуальных счетчиков и управления нагрузкой.
С момента ратификации стандарта LAN IEEE 1901 (Nessum, HomePlug) и его широкого внедрения в основные наборы микросхем маршрутизаторов старые стандарты BPL не являются конкурентоспособными для связи между розетками переменного тока внутри здания, а также между зданием и трансформатором, где линии среднего напряжения встречаются с линиями низкого напряжения.
Даже более высокая скорость передачи информации по линии электропередачи использует радиочастоты через микроволновые частоты, передаваемые через механизм распространения поверхностной волны поперечного режима , для которого требуется только один проводник. Реализация этой технологии продается как E-Line . Они используют микроволны вместо более низких частотных диапазонов, до 2–20 ГГц. Хотя они могут мешать радиоастрономии [22] при использовании на открытом воздухе, преимущества скоростей, конкурентоспособных с оптоволоконными кабелями без новой проводки, вероятно, перевешивают это.
Эти системы заявляют о симметричной и полной дуплексной связи со скоростью более 1 Гбит/с в каждом направлении. [23] Было продемонстрировано, что несколько каналов Wi-Fi с одновременным аналоговым телевидением в нелицензируемых диапазонах 2,4 и 5,0 ГГц работают по одному проводнику линии среднего напряжения. Поскольку базовый режим распространения является чрезвычайно широкополосным (в техническом смысле), он может работать в любом месте в диапазоне 20 МГц - 20 ГГц. Кроме того, поскольку он не ограничен частотой ниже 80 МГц, как в случае высокочастотной BPL, эти системы могут избежать проблем с помехами, связанных с использованием общего спектра с другими лицензированными или нелицензированными службами. [24]
По состоянию на начало 2010 года к сетям электропередач применяются два совершенно разных набора стандартов.
В домах стандарты IEEE 1901 определяют, как в глобальном масштабе существующие провода переменного тока должны использоваться для передачи данных. IEEE 1901 включает Nessum и HomePlug AV в качестве базовых технологий. Любые продукты IEEE 1901 могут сосуществовать и быть полностью совместимыми между продуктами, использующими одну и ту же технологию. С другой стороны, среднечастотные устройства управления домом остаются разделенными, хотя X10, как правило, доминирует. Для использования в электросетях IEEE одобрил низкочастотный (≤ 500 кГц) стандарт под названием IEEE 1901.2 в 2013 году. [25]
Несколько конкурирующих организаций разработали спецификации, включая HomePlug Powerline Alliance (несуществующий), Universal Powerline Association (несуществующий) и Nessum Alliance (действующий). В октябре 2009 года ITU-T принял Рекомендацию G.hn / G.9960 в качестве стандарта сетей для высокоскоростных линий электропередач, коаксиальных и телефонных линий связи. [26] Национальная ассоциация энергетических маркетологов (торговая организация США) также участвовала в отстаивании стандартов. [27]
В июле 2009 года Комитет по стандартам связи по линиям электропередач IEEE одобрил проект своего стандарта для широкополосной связи по линиям электропередач. Окончательный стандарт IEEE 1901 был опубликован 30 декабря 2010 года и включал функции от HomePlug и Nessum. Связь по линиям электропередач через устройства, соответствующие IEEE 1901 и IEEE 1905, обозначена сертификацией nVoy, которую все основные поставщики таких устройств взяли на себя в 2013 году. NIST включил IEEE 1901 (Nessum, HomePlug AV) и ITU-T G.hn в качестве «Дополнительных стандартов, определенных NIST, подлежащих дальнейшему рассмотрению» для интеллектуальных сетей в Соединенных Штатах . [28] IEEE также разработал низкочастотный стандарт для интеллектуальных сетей большой протяженности под названием IEEE 1901.2 в 2013 году. [25]
Технология PLC широко используется в следующих системах для расширения возможностей «умного здания», «умного завода», «умной сети», «умного города» и т. д. в качестве решения для снижения затрат на строительство сетей. [29]
Основная проблема с PLC на сегодняшний день — это неэкранированная и не скрученная силовая проводка. Этот тип проводки выделяет значительную радиоэнергию, потенциально мешая другим, использующим тот же диапазон частот. Кроме того, системы BPL (широкополосная связь по линии электропередач) могут испытывать помехи от радиосигналов, создаваемых проводкой PLC. [3]