Связь по линии электропередачи (также известная как несущая линия электропередачи ), сокращенно PLC , передает данные по проводнику, который также используется одновременно для передачи электроэнергии переменного тока или распределения электроэнергии потребителям.
Раньше линии электропередачи использовались исключительно для передачи электроэнергии. Но с появлением передовых сетевых технологий, включая широкополосную связь, поставщики коммунальных услуг и услуг вынуждены искать экономически эффективные и высокопроизводительные решения. Лишь недавно предприятия начали серьезно рассматривать возможность использования линий электропередачи для сетей передачи данных. В настоящее время исследуется возможность использования линий электропередачи в качестве универсальной среды для передачи не только электроэнергии или управляющих сигналов, но и высокоскоростных данных и мультимедиа. [1]
Для различных приложений необходим широкий спектр технологий связи по линиям электропередачи, от домашней автоматизации до доступа в Интернет , который часто называют широкополосной связью по линиям электропередачи (BPL). Большинство технологий ПЛК ограничиваются одним типом проводов (например, проводкой помещений внутри 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.
Между беспроводной связью и связью по линиям электропередачи возникает ряд сложных технических проблем , в частности проблемы радиосигналов с расширенным спектром , работающих в густонаселенной среде. Радиопомехи, например, уже давно вызывают беспокойство радиолюбителей . [2]
Системы связи по линиям электропередачи работают путем добавления модулированного несущего сигнала в систему проводки. Различные типы связи по линиям электропередачи используют разные диапазоны частот. Поскольку система распределения электроэнергии изначально предназначалась для передачи мощности переменного тока с типичной частотой 50 или 60 Гц , силовые проводные цепи имеют лишь ограниченную способность передавать более высокие частоты. Проблема распространения является ограничивающим фактором для каждого типа связи по линиям электропередачи.
Основным вопросом, определяющим частоты линий электропередачи, являются законы об ограничении помех радиослужбам. Многие страны регулируют неэкранированные проводные излучения, как если бы они были радиопередатчиками. Эти юрисдикции обычно требуют, чтобы нелицензионное использование было ниже 500 кГц или в нелицензированных радиодиапазонах. Некоторые юрисдикции (например, ЕС) дополнительно регулируют проводную передачу. США являются заметным исключением, где разрешено подавать широкополосные сигналы ограниченной мощности в неэкранированную проводку, если эта проводка не предназначена для распространения радиоволн в свободном пространстве.
Скорость передачи данных и ограничения на расстояние сильно различаются в зависимости от многих стандартов связи по линиям электропередачи. Низкочастотные (около 100–200 кГц) несущие, передаваемые по высоковольтным линиям передачи, могут нести одну или две аналоговые голосовые цепи или цепи телеметрии и управления с эквивалентной скоростью передачи данных в несколько сотен бит в секунду; однако эти цепи могут иметь длину на многие мили. Более высокие скорости передачи данных обычно подразумевают меньшие расстояния; локальная сеть , работающая со скоростью в миллионы бит в секунду, может покрывать только один этаж офисного здания, но устраняет необходимость в прокладке выделенных сетевых кабелей.
Хотя во всем мире существуют разные протоколы и законы, в основном существует только два типа ПЛК: ПЛК для внутреннего использования и ПЛК для наружного применения . [3]
Пульсирующее управление добавляет тон звуковой частоты в линию переменного тока. Типичные частоты составляют от 100 до 2400 Гц . Каждый район обычно имеет свою частоту, поэтому соседние районы не затрагиваются. Коды отправляются путем медленного включения и выключения звукового сигнала. Оборудование на объекте клиента получает коды и включает и выключает оборудование клиента. Часто декодер является частью стандартного электросчетчика и управляет реле. Существуют также служебные коды, например, для установки часов счетчиков электроэнергии на полночь.
Таким образом, коммунальное предприятие может избежать до 20% капитальных затрат на генерирующее оборудование. Это снижает затраты на электроэнергию и использование топлива. Легче предотвратить провалы и веерные отключения электроэнергии. Сети, в которых используется когенерация , могут включать вспомогательное оборудование потребителей, когда генераторы работают для выработки тепла, а не электроэнергии.
Раздражение для клиентов заключается в том, что иногда код на включение оборудования теряется, либо сброс нагрузки неудобен или опасен. Например, во время вечеринки, опасной жары или когда на месте находится спасательное медицинское оборудование. Чтобы справиться с этими случаями, некоторое оборудование включает в себя переключатели, позволяющие избежать сброса нагрузки. Некоторые счетчики переключаются на более высокий тариф при переключении «переключателя вечеринки».
Коммунальные предприятия используют специальные разделительные конденсаторы для подключения радиопередатчиков и приемников к проводникам переменного тока. В счетчиках мощности часто используются небольшие трансформаторы с линейными усилителями мощностью в десятки ватт. Большую часть затрат любой системы ПЛК составляет силовая электроника. Для сравнения, электроника для кодирования и декодирования обычно небольшая и представляет собой интегральную схему специального назначения. Таким образом, даже сложные стандарты OFDM могут быть экономичными.
Используемые частоты находятся в диапазоне от 24 до 500 кГц, при этом уровни мощности передатчиков достигают сотен ватт . Эти сигналы могут передаваться по одному проводнику, двум проводникам или всем трем проводникам высоковольтной линии передачи переменного тока. Несколько каналов ПЛК могут быть подключены к одной линии высокого напряжения. На подстанциях применяются фильтрующие устройства, чтобы предотвратить прохождение тока несущей частоты через аппаратуру станции и гарантировать, что отдаленные неисправности не затрагивают изолированные сегменты системы ПЛК. Эти схемы используются для управления распределительными устройствами и для защиты линий электропередачи. Например, защитное реле может использовать канал ПЛК для отключения линии, если между двумя его клеммами обнаружена неисправность, но оставить линию в рабочем состоянии, 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 нужд связи, несущая линия электропередачи все еще может быть полезна в качестве резервного канала или для очень простых недорогих установок, которые не требуют установки оптоволокна. линии или которые недоступны для радио или другой связи.
Связь по линиям электропередачи (PLCC) в основном используется для телекоммуникаций , телезащиты и телемониторинга между электрическими подстанциями через линии электропередачи с высоким напряжением , например 110 кВ, 220 кВ, 400 кВ. [4]
Модуляция, обычно используемая в этих системах, является амплитудной модуляцией . Диапазон несущей частоты используется для аудиосигналов, защиты и пилот-частоты. Пилот-частота — это сигнал звукового диапазона, который непрерывно передается 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 ВЧ частот будет находиться в диапазоне от 0 до +32 дБВт . Этот диапазон устанавливается в зависимости от расстояния между подстанциями.
PLCC можно использовать для соединения между собой частных АТС (УАТС).
Для секционирования сети передачи и защиты от сбоев последовательно с линией питания (передачи) подключают «волновую ловушку». Они состоят из одной или нескольких секций резонансных контуров, которые блокируют несущую высокочастотную волну (24–500 кГц) и пропускают ток промышленной частоты (50–60 Гц). Волновые ловушки используются на распределительных устройствах большинства электростанций для предотвращения попадания несущей в оборудование станции. Каждая волновая ловушка имеет грозозащитный разрядник для защиты от перенапряжений.
Конденсатор связи используется для подключения передатчиков и приемников к линии высокого напряжения. Это обеспечивает путь с низким импедансом для передачи энергии несущей в линию высокого напряжения, но блокирует цепь промышленной частоты, поскольку является путем с высоким импедансом. Конденсатор связи может быть частью конденсаторного трансформатора напряжения , используемого для измерения напряжения.
Системы передачи данных по линиям электропередачи уже давно являются фаворитом многих коммунальных предприятий, поскольку они позволяют им надежно передавать данные по инфраструктуре, которую они контролируют.
Ретрансляционная станция несущей PLC — это средство, на котором обновляется сигнал связи по линии электропередачи (PLC) на линии электропередачи . Поэтому сигнал отфильтровывается из линии электропередачи, демодулируется и модулируется на новой несущей частоте , а затем снова подается в линию электропередачи. Поскольку сигналы ПЛК могут передаваться на большие расстояния (несколько сотен километров), такие средства существуют только на очень длинных линиях электропередачи с использованием оборудования ПЛК.
ПЛК – это одна из технологий, используемых для автоматического снятия показаний счетчиков. Как односторонние, так и двусторонние системы успешно используются на протяжении десятилетий. Интерес к этому приложению существенно вырос в новейшей истории — не столько потому, что существует интерес к автоматизации ручного процесса, сколько потому, что существует интерес к получению свежих данных со всех точек измерения, чтобы лучше контролировать и эксплуатировать систему. ПЛК — это одна из технологий, используемых в системах Advanced Metering Infrastructure (AMI).
В односторонней (только входящей) системе показания «всплывают» от конечных устройств (таких как счетчики) через коммуникационную инфраструктуру к «главной станции», которая публикует показания. Односторонняя система может быть дешевле, чем двусторонняя, но ее также трудно переконфигурировать в случае изменения операционной среды.
В двусторонней системе (поддерживающей как исходящие, так и входящие сигналы) команды могут передаваться с главной станции на конечные устройства (счетчики), что позволяет реконфигурировать сеть, получать показания или передавать сообщения и т. д. устройство в конце сети может затем ответить (входящим) сообщением, содержащим желаемое значение. Исходящие сообщения, передаваемые на подстанцию, будут распространяться во все точки ниже по течению. Этот тип широковещания позволяет системе связи одновременно охватить многие тысячи устройств, все из которых, как известно, имеют питание и ранее были идентифицированы как кандидаты на сброс нагрузки. ПЛК также может быть компонентом интеллектуальной сети .
Эти системы часто используются в странах, где запрещена передача сигналов, мешающих нормальному радиовещанию. Частоты настолько низки, что они не могут создать радиоволны, передаваемые по коммунальной проводке.
Технология связи по линиям электропередачи позволяет использовать электропроводку внутри дома для домашней автоматизации : например, для дистанционного управления освещением и приборами без установки дополнительной проводки управления.
Обычно устройства связи по линии электропередачи для управления домом работают путем модуляции несущей волны частотой от 20 до 200 кГц в бытовой проводке 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 сигнал несущей 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 сильно отличается от схемы X10. [6] LonTalk , входящий в линейку продуктов домашней автоматизации LonWorks , был принят как часть некоторых стандартов автоматизации. [7]
Узкополосная связь по линиям электропередачи началась вскоре после того, как электроснабжение получило широкое распространение. Примерно в 1922 году первые системы несущей частоты начали работать по линиям высокого напряжения с частотами от 15 до 500 кГц для целей телеметрии, и это продолжается. [8] Потребительские товары, такие как детские будильники, доступны как минимум с 1940 года. [9]
В 1930-х годах пульсирующая несущая сигнализация была введена в распределительных системах среднего (10–20 кВ) и низкого напряжения (240/415 В).
В течение многих лет продолжался поиск дешевой двунаправленной технологии, подходящей для таких приложений, как дистанционное считывание показаний счетчиков. Французская электроэнергетическая компания Électricité de France (EDF) разработала прототип и стандартизировала систему, называемую «манипулирование сдвигом расширенной частоты» 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 компания Tokyo Electric Power Co провела эксперименты, которые показали успешную двунаправленную работу с несколькими сотнями агрегатов. [10] В настоящее время (2012 г.) система широко используется в Италии и некоторых других частях ЕС.
S-FSK отправляет пакет из 2, 4 или 8 тонов, сосредоточенный примерно в тот момент, когда линия переменного тока проходит через нулевое напряжение. Таким образом, звуковые сигналы исключают большую часть радиочастотного шума, вызываемого искрением. (Загрязненные изоляторы обычно образуют дугу в самой высокой точке напряжения и, таким образом, генерируют широкополосный всплеск шума.) Чтобы избежать других помех, приемники могут улучшить свое соотношение сигнал/шум, измеряя мощность только тоны «1», только тоны «0» или дифференциальная мощность обоих. В разных округах используются разные пары тонов, чтобы избежать помех. Синхронизация битов обычно восстанавливается по границам между тонами, аналогично UART . Время примерно сосредоточено на пересечении нуля с таймером от предыдущего пересечения нуля. Типичные скорости составляют от 200 до 1200 бит в секунду, по одному биту на тональный интервал. Скорость также зависит от частоты сети переменного тока. Скорость ограничивается шумом и джиттером при пересечении нуля линии переменного тока, на который влияют местные нагрузки. Эти системы обычно являются двунаправленными: данные и команды отправляют как счетчики, так и центральные станции. На более высоких уровнях протоколов станции (обычно интеллектуальные счетчики) могут повторно передавать сообщения. (См . МЭК 61334 )
С середины 1980-х годов наблюдается всплеск интереса к использованию потенциала цифровых технологий связи и цифровой обработки сигналов . Целью является создание надежной системы, которая была бы достаточно дешевой, чтобы ее можно было широко установить и которая могла бы экономически эффективно конкурировать с беспроводными решениями. Но узкополосный канал связи по линии электропередачи представляет множество технических проблем, доступна математическая модель канала и обзор работы. [11]
Применение сетевых коммуникаций сильно различается, как и следовало ожидать от столь широко доступной среды. Одним из естественных применений узкополосной связи по линиям электропередачи является управление и телеметрия электрооборудования, такого как счетчики, выключатели, обогреватели и бытовая техника. В ряде активных разработок рассматриваются такие приложения с системной точки зрения, например, управление спросом . [12] При этом бытовая техника будет разумно координировать использование ресурсов, например, ограничивая пиковые нагрузки.
Приложения управления и телеметрии включают как приложения «на стороне коммунального предприятия», которые включают оборудование, принадлежащее коммунальному предприятию, вплоть до бытового счетчика, так и приложения «на стороне потребителя», которые включают оборудование в помещениях потребителя. Возможные приложения на стороне коммунальных предприятий включают автоматическое считывание показаний счетчиков (AMR), динамическое управление тарифами, управление нагрузкой, запись профиля нагрузки, кредитный контроль, предоплату, удаленное соединение, обнаружение мошенничества и управление сетью [13] и могут быть расширены, включив в себя газ. и вода.
Открытый протокол Smart Grid (OSGP) — одна из наиболее проверенных узкополосных технологий и протоколов ПЛК для интеллектуального учета. Есть [ на момент? ] более пяти миллионов интеллектуальных счетчиков, основанных на OSGP и использующих BPSK PLC, установленных и работающих по всему миру. OSGP Alliance, некоммерческая ассоциация, первоначально созданная как ESNA в 2006 году, возглавила усилия по созданию семейства спецификаций, опубликованных Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI), используемых в сочетании со стандартом управления сетями управления ISO / IEC 14908 для интеллектуальных сетей. Приложения. OSGP оптимизирован для обеспечения надежной и эффективной доставки командной и управляющей информации для интеллектуальных счетчиков, модулей прямого управления нагрузкой, солнечных панелей, шлюзов и других интеллектуальных сетевых устройств. OSGP следует современному структурированному подходу, основанному на модели протокола OSI, для решения растущих задач интеллектуальной сети.
На физическом уровне OSGP в настоящее время использует ETSI 103 908 в качестве технологического стандарта. При этом используется двоичная фазовая манипуляция со скоростью 3592,98 бод и тон несущей 86,232 кГц +/- 200 ppm. [14] (Примечание: битовая частота составляет почти ровно 1/24 несущей.) На прикладном уровне OSGP ETSI TS 104 001 обеспечивает табличное хранение данных, частично основанное на ANSI C12.19/MC12. .19 / 2012 / Стандарты IEEE Std 1377 для таблиц данных конечных устройств коммунальной отрасли и ANSI C12.18 / MC12.18 / IEEE Std 1701 для служб и инкапсуляции полезной нагрузки. Эта система стандартов и команд обеспечивает не только интеллектуальные счетчики и связанные с ними данные, но также универсальное расширение для других устройств интеллектуальных сетей.
Проект EDF, Франция, включает в себя управление спросом, управление уличным освещением, дистанционные измерения и выставление счетов, оптимизацию тарифов для конкретных клиентов, управление контрактами, оценку расходов и безопасность применения газа. [15]
Существует также множество специализированных нишевых приложений, которые используют домашнюю электроэнергию в качестве удобного канала передачи данных для телеметрии. Например, в Великобритании и Европе система мониторинга телеаудитории использует линию электропередачи в качестве удобного канала передачи данных между устройствами, которые отслеживают просмотр телепередач в разных комнатах дома, и концентратором данных, подключенным к телефонному модему.
В технологии Distribution Line Carrier (DLC) System использовался диапазон частот от 9 до 500 кГц со скоростью передачи данных до 576 кбит/с. [16]
Проект под названием «Управление энергопотреблением в реальном времени через линии электропередачи и Интернет» (REMPLI) финансировался с 2003 по 2006 год Европейской комиссией . [17]
Более современные системы используют OFDM для отправки данных с более высокой скоростью передачи данных, не вызывая радиочастотных помех. Они используют сотни каналов медленной передачи данных. Обычно они умеют адаптироваться к шуму, отключая каналы с помехами. Дополнительные расходы на устройства кодирования незначительны по сравнению со стоимостью электроники для передачи. Передающая электроника обычно представляет собой операционный усилитель высокой мощности, связующий трансформатор и источник питания. Аналогичная трансмиссионная электроника требуется в старых, более медленных системах, поэтому с усовершенствованной технологией улучшенная производительность может быть очень доступной.
В 2009 году группа поставщиков сформировала альянс PoweRline Intelligent Metering Evolution (PRIME). [18] На момент поставки физический уровень представляет собой OFDM с частотой дискретизации 250 кГц и 512 каналами дифференциальной фазовой манипуляции в диапазоне 42–89 кГц. Самая высокая скорость передачи данных составляет 128,6 кбит/с, а самая надежная — 21,4 кбит/с. Он использует сверточный код для обнаружения и исправления ошибок. Верхним уровнем обычно является IPv4 . [19]
В 2011 году несколько компаний, в том числе операторы распределительных сетей ( ERDF , Enexis), производители счетчиков (Sagemcom, Landis&Gyr) и производители микросхем ( Maxim Integrated , Texas Instruments , STMicroelectronics , Renesas ), основали альянс G3-PLC [20] для продвижения G3-PLC. технологии. G3-PLC — это протокол нижнего уровня, обеспечивающий крупномасштабную инфраструктуру в электрической сети. G3-PLC может работать в диапазоне CENELEC A (от 35 до 91 кГц) или диапазоне CENELEC B (от 98 до 122 кГц) в Европе, в диапазоне ARIB (от 155 до 403 кГц) в Японии и в диапазоне FCC (от 155 до 487 кГц). ) для США и остального мира. Используемая технология представляет собой OFDM с частотой выборки 400 кГц с адаптивной модуляцией и тональным отображением. Обнаружение и исправление ошибок осуществляется как с помощью сверточного кода , так и с помощью коррекции ошибок Рида-Соломона . Требуемый контроль доступа к среде передачи данных взят из стандарта радиосвязи IEEE 802.15.4 . В протоколе был выбран 6loWPAN для адаптации IPv6, уровня сети Интернет, к ограниченным средам, то есть к связи по линии электропередачи. 6loWPAN объединяет маршрутизацию на основе LOADng ячеистой сети , сжатие заголовков, фрагментацию и безопасность. G3-PLC был разработан для обеспечения чрезвычайно надежной связи, основанной на надежных и высокозащищенных соединениях между устройствами, включая пересечение трансформаторов среднего и низкого напряжения. Благодаря использованию IPv6 G3-PLC обеспечивает связь между счетчиками, исполнительными устройствами сети, а также интеллектуальными объектами. В декабре 2011 года технология G3 PLC была признана международным стандартом в ITU в Женеве, где она обозначается как G.9903, [21] Узкополосные приемопередатчики связи по линиям электропередачи с ортогональным частотным разделением каналов для сетей G3-PLC.
Иногда ПЛК использовался для передачи радиопрограмм по линиям электропередачи. При работе в радиодиапазоне AM она называется системой несущего тока .
Высокочастотная связь может (повторно) использовать большие части радиоспектра для связи или может использовать выбранные (узкие) полосы частот, в зависимости от технологии.
Связь по линии электропередачи также можно использовать дома для соединения домашних компьютеров и периферийных устройств, а также домашних развлекательных устройств, имеющих порт Ethernet . Комплекты адаптеров Powerline подключаются к розеткам для установления соединения Ethernet с использованием существующей электропроводки в доме (удлинители с фильтрацией могут поглощать сигнал линии электропередачи). Это позволяет устройствам обмениваться данными без необходимости использования выделенных сетевых кабелей.
Широко распространенные сетевые стандарты Powerline разработаны Nessum Alliance и HomePlug Powerline Alliance . В октябре 2016 года HomePlug Powerline Alliance объявил о прекращении своей деятельности, а веб-сайт Альянса (homeplug.org) был закрыт. Nessum (ранее HD-PLC ) и HomePlug AV, которые являются наиболее актуальными спецификациями HomePlug, были приняты группой IEEE 1901 в качестве базовых технологий для их стандарта, опубликованного 30 декабря 2010 года. По оценкам HomePlug, было развернуто более 45 миллионов устройств HomePlug. Мировой. Другие компании и организации поддерживают различные спецификации для домашних сетей с линиями электропередачи, в том числе спецификацию Universal Powerline Association , SiConnect , Xsilon и спецификацию G.hn (HomeGrid) ITU -T .
С диверсификацией приложений Интернета вещей растет спрос на высокоскоростную передачу данных, такую как передача видеоданных высокой четкости и/или данных высокочастотных датчиков, в области умных зданий, умных заводов, умных городов и т. д. В таких случаях также можно использовать технологии связи по линиям электропередачи, которые обеспечивают то же преимущество, что и повторное использование существующих кабелей.
Nessum разработал многоскачковую технологию, которую можно использовать для построения крупномасштабных сетей. Кроме того, новейшая технология Nessum (технология HD-PLC 4-го поколения) обеспечивает несколько каналов, что обеспечивает высокоскоростную и дальнюю связь за счет выбора оптимального канала.
Широкополосная связь по линии электропередачи (BPL) — это система двусторонней передачи данных по существующей распределительной электропроводке переменного тока среднего напряжения (среднего напряжения), между трансформаторами, а также проводке переменного тока низкого напряжения (низкого напряжения) между трансформатором и розетками потребителя (обычно от 100 до 240 В). ). Это позволяет избежать затрат на выделенную сеть проводов для передачи данных, а также расходов на содержание выделенной сети антенн, радиоприемников и маршрутизаторов в беспроводной сети.
BPL использует некоторые из тех же радиочастот, которые используются в системах беспроводной радиосвязи. Современный BPL использует Wavelet-OFDM, FFT-OFDM или расширенный спектр со скачкообразной перестройкой частоты , 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 используется преимущественно интернет-провайдерами в Европе. В Северной Америке он используется в некоторых местах (например, на острове Вашингтон, штат Висконсин), но чаще используется электрораспределительными предприятиями для интеллектуальных счетчиков и управления нагрузкой.
С момента ратификации стандарта локальной сети IEEE 1901 (Nessum, HomePlug) и его широкого внедрения в чипсетах основных маршрутизаторов старые стандарты BPL не могут конкурировать ни между розетками переменного тока внутри здания, ни между зданием и трансформатором, где среднее напряжение соответствует низкому. линии.
Для передачи информации по линии электропередачи с еще более высокой скоростью используется радиочастотный диапазон посредством микроволновых частот, передаваемых через механизм распространения поверхностных волн в поперечной моде , для которого требуется только один проводник. Реализация этой технологии продается как E-Line . В них используются микроволны вместо нижних частотных диапазонов, до 2–20 ГГц. Хотя они могут мешать радиоастрономии [22] при использовании вне помещений, преимущества скорости, конкурентоспособной по сравнению с оптоволоконными кабелями без новой проводки, вероятно, перевесят это.
Эти системы требуют симметричной и полнодуплексной 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 проводу линии среднего напряжения. Поскольку основной режим распространения является чрезвычайно широкополосным (в техническом смысле), он может работать в любом месте в диапазоне 20 МГц – 20 ГГц. Кроме того, поскольку она не ограничена частотой ниже 80 МГц, как в случае с высокочастотным 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 следует использовать существующие провода переменного тока для целей 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 имеет тенденцию доминировать. Для использования в электросетях IEEE в 2013 году утвердил низкочастотный (≤ 500 кГц) стандарт под названием IEEE 1901.2. [25]
Несколько конкурирующих организаций разработали спецификации, в том числе HomePlug Powerline Alliance (несуществующая), Universal Powerline Association (несуществующая) и Nessum Alliance (действующая). В октябре 2009 года ITU-T принял Рекомендацию G.hn/G.9960 в качестве стандарта сетей для высокоскоростной связи по линиям электропередачи, коаксиальному кабелю и телефонной линии. [26] Национальная ассоциация энергетических маркетологов (торговая организация США) также участвовала в пропаганде стандартов. [27]
В июле 2009 года комитет IEEE по стандартам связи по линиям электропередачи утвердил проект стандарта для широкополосной связи по линиям электропередачи. Окончательный стандарт IEEE 1901 был опубликован 30 декабря 2010 года и включал функции HomePlug и Nessum. Связь по линии электропередачи через устройства, совместимые с IEEE 1901 и IEEE 1905, подтверждается 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». Идентифицирован NIST, подлежит дальнейшему рассмотрению» для интеллектуальной сети в США . [28] В 2013 году IEEE также разработал низкочастотный стандарт для интеллектуальных сетей дальней связи под названием IEEE 1901.2. [25]
Технология ПЛК широко используется в следующих системах для расширения возможностей «умного здания», «умной фабрики», «умной сети», «умного города» и т. д. в качестве решения для снижения затрат на строительство сети. [29]
На сегодняшний день основной проблемой ПЛК является неэкранированная и нескрученная силовая проводка. Этот тип проводки выделяет значительную радиоэнергию, потенциально мешая другим, использующим тот же диапазон частот. Кроме того, системы BPL (широкополосное подключение по линии электропередачи) могут испытывать помехи из-за радиосигналов, создаваемых проводкой ПЛК. [3]
{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )