HomePlug — это семейство спецификаций связи по линиям электропередач под обозначением HomePlug, каждая из которых обладает уникальными возможностями и совместимостью с другими спецификациями HomePlug.
Некоторые спецификации HomePlug нацелены на широкополосные приложения. Например, на домашнюю дистрибуцию IPTV с низкой скоростью передачи данных , игр и интернет-контента, в то время как другие фокусируются на низком энергопотреблении, низкой пропускной способности и расширенных рабочих температурах для таких приложений, как интеллектуальные счетчики электроэнергии и домашние коммуникации между электрическими системами и приборами. Все спецификации HomePlug были разработаны HomePlug Powerline Alliance , которому также принадлежит торговая марка HomePlug.
18 октября 2016 года альянс HomePlug Alliance объявил, что все его спецификации будут переданы в общественное достояние и что другие организации возьмут на себя будущую деятельность, связанную с развертыванием существующих технологий. [1] В объявлении не было никаких упоминаний о какой-либо дальнейшей разработке технологий в сообществе HomePlug.
HomePlug Powerline Alliance — торговая ассоциация производителей электроники, поставщиков услуг и розничных продавцов, которая устанавливает стандарты и тестирует устройства участников на соответствие различным технологиям связи по линиям электропередач HomePlug . Альянс тестирует совместимость и сертифицирует продукты на основе спецификаций HomePlug и стандартов IEEE 1901. [2]
18 октября 2016 года HomePlug Alliance объявил, что все его спецификации будут переданы в общественное достояние и что другие организации возьмут на себя будущую деятельность, связанную с развертыванием существующих технологий. [3] В объявлении не было никаких упоминаний о какой-либо дальнейшей разработке технологий в сообществе HomePlug. Homeplug по сути прекратил свое существование по крайней мере с июня 2022 года.
Альянс HomePlug Powerline Alliance был создан для разработки стандартов и технологий, позволяющих устройствам взаимодействовать друг с другом и с Интернетом через существующую электропроводку здания/дома.
Одной из самых сложных технических задач было найти способ снизить чувствительность к электрическому шуму, присутствующему на линиях электропередач. HomePlug решил эту проблему, увеличив несущие частоты связи, чтобы сигнал передавался по нейтральному проводнику, который является общим для всех фаз.
Целью альянса HomePlug Powerline Alliance, основанного в 2000 году, было создание стандарта для использования существующей домашней электропроводки для связи между продуктами и подключения к Интернету. [2] Первая спецификация HomePlug, HomePlug 1.0, была выпущена в июне 2001 года. Спецификация HomePlug AV (для аудио-видео), выпущенная в 2005 году, увеличила пиковую скорость передачи данных на физическом уровне (PHY) примерно с 13,0 Мбит/с [4] до 200 Мбит/с.
Спецификация HomePlug Green PHY была выпущена в июне 2010 года и нацелена на приложения Smart Energy и Smart Grid как совместимый «брат» HomePlug AV с более низкой стоимостью, более низким энергопотреблением и уменьшенной пропускной способностью. [5] Она одобрила и опубликовала спецификацию HomePlug Command and Control в 2007 году и спецификацию HomePlug Green PHY в июне 2010 года. [6]
В 2010 году IEEE 1901 был одобрен, а HomePlug AV стал базовой технологией для FFT- OFDM PHY в рамках стандарта и стал международным стандартом. HomePlug Powerline Alliance является сертифицирующим органом для продуктов IEEE 1901. Три основные спецификации, опубликованные HomePlug (HomePlug AV, HomePlug Green PHY и HomePlug AV2), являются совместимыми и соответствующими. [7]
По состоянию на 2010 год организация насчитывала 69 членов и сертифицировала более 200 продуктов. [2]
В 2011 году спецификация HomePlug Green PHY была принята компаниями Ford, General Motors, Audi, BMW, Daimler, Porsche и Volkswagen в качестве стандарта подключения для подключаемых электромобилей. [8]
По состоянию на 2017 год существует по крайней мере шесть поставщиков чипов, поставляющих чипсеты HomePlug AV с поддержкой спецификации IEEE 1901: Broadcom , Qualcomm Atheros , Sigma Designs , Intellon, SPiDCOM и MStar . [9]
Более новые версии HomePlug поддерживают использование Ethernet в топологии шины через модуляцию OFDM , что позволяет нескольким различным носителям данных сосуществовать в одном проводе. Кроме того, технология OFDM HomePlug может отключать (маскировать) любые поднесущие, которые перекрывают ранее выделенный радиоспектр в данном географическом регионе, тем самым предотвращая помехи. В Северной Америке , например, HomePlug AV использует только 917 из 1155 поднесущих. [10]
Сетевое подключение Powerline — это сеть, которую можно настроить с использованием существующей электропроводки здания. Для зарядки электромобиля стандартное зарядное устройство для электромобиля SAE J1772 также требует HomePlug Green PHY для установления связи по линии электропередачи, прежде чем транспортное средство сможет начать потреблять зарядную мощность.
Все коммерческие реализации HomePlug соответствуют стандарту шифрования AES-128 , указанному для передовой инфраструктуры учета US FERC . Соответственно, эти устройства подходят для развертывания в качестве счетчиков коммунального уровня с соответствующим программным обеспечением.
По состоянию на конец 2012 года наиболее широко используемыми устройствами HomePlug являются «адаптеры», которые представляют собой автономные модули, подключаемые к настенным розеткам (или удлинителям [но не к сетевым фильтрам] или удлинителям) и обеспечивающие один или несколько портов Ethernet. В простой домашней сети маршрутизатор интернет-шлюза подключается через кабель Ethernet к адаптеру Powerline, который, в свою очередь, подключается к ближайшей розетке. Второй адаптер, подключенный к любой другой розетке в доме, подключается через кабель Ethernet к любому устройству Ethernet (например, компьютеру, принтеру, IP-телефону , игровой станции). Затем связь между маршрутизатором и устройствами Ethernet передается по существующей домашней электропроводке. Более сложные сети могут быть реализованы путем подключения дополнительных адаптеров по мере необходимости. Адаптер Powerline также может быть подключен к концентратору или коммутатору, чтобы поддерживать несколько устройств Ethernet, находящихся в общей комнате.
Все чаще функциональность, имеющаяся в автономных адаптерах, встраивается в конечные устройства, такие как центры управления питанием, цифровые медиа-адаптеры и камеры безопасности Интернета. Ожидается, что функциональность сетей Powerline будет встроена в телевизоры, телевизионные приставки, DVR и другую бытовую электронику, особенно с появлением глобальных стандартов сетей Powerline, таких как стандарт IEEE 1901 , ратифицированный в сентябре 2010 года. [11]
Несколько производителей продают устройства, которые включают 802.11n , HomePlug и четыре порта Gigabit Ethernet-подключения по цене менее 100 долларов США. Несколько анонсированы на начало 2013 года, которые также включают подключение 802.11ac , комбинация которого с HomePlug продается Qualcomm Atheros как ее гибридная сетевая технология Hy-Fi , реализация IEEE P1905 . Это позволяет устройству использовать проводную Ethernet, линию электропередач или беспроводную связь, как доступно, для обеспечения избыточного и надежного переключения при отказе — считается особенно важным в потребительских приложениях, где обычно нет специалистов на месте для отладки соединений.
Первая спецификация HomePlug, HomePlug 1.0, обеспечивает пиковую физическую скорость 14 Мбит/с. Впервые она была представлена в июне 2001 года и с тех пор была заменена на HomePlug AV. 28 мая 2008 года Ассоциация телекоммуникационной промышленности (TIA) включила технологию Powerline HomePlug 1.0 в недавно опубликованный международный стандарт TIA-1113. TIA-1113 определяет операции модема в электропроводке на территории пользователя. Новый стандарт является первым в мире многомегабитным стандартом связи Powerline, одобренным организацией, аккредитованной Американским национальным институтом стандартов (ANSI). [ необходима цитата ]
Уровень MAC HomePlug 1.0 использует канальный доступ на основе множественного доступа с контролем несущей и предотвращением коллизий (CSMA/CA) для передачи данных длиной от 46 до 1500 байт из инкапсулированных кадров IEEE 802.3 в виде служебных блоков данных MAC (MSDU) (поэтому не поддерживает большие кадры). [ необходима цитата ]
Адаптеры HomePlug 1.0 Turbo соответствуют спецификации HomePlug 1.0, но используют более быстрый, фирменный режим, который увеличивает пиковую физическую скорость до 85 Мбит/с. Модемы HomePlug 1.0 Turbo были доступны только от Intellon Corporation. [ необходима цитата ]
Спецификация HomePlug AV, представленная в августе 2005 года, обеспечивает достаточную пропускную способность для таких приложений, как HDTV и VoIP . HomePlug AV обеспечивает пиковую скорость передачи данных 200 Мбит/с на физическом уровне и около 80 Мбит/с на уровне MAC. Устройства HomePlug AV должны сосуществовать и, при необходимости, взаимодействовать с устройствами HomePlug 1.0. Физический уровень использует несущие OFDM, разнесенные на 24,414 кГц, с несущими от 2 до 30 МГц. В зависимости от соотношения сигнал/шум система автоматически выбирает из BPSK, QPSK, 16 QAM, 64 QAM, 256 QAM и 1024 QAM, на основе несущей. [12]
Используя адаптивную модуляцию на до 1155 поднесущих OFDM, турбосверточные коды для исправления ошибок , двухуровневое кадрирование MAC с ARQ [13] и другие методы, HomePlug AV может достичь почти теоретической максимальной пропускной способности по заданному пути передачи. [10] В целях безопасности спецификация включает методы распределения ключей и использование 128-битного шифрования AES . Кроме того, адаптивные методы спецификации представляют собой неотъемлемые препятствия для подслушивания и кибератак. [14] [15]
Некоторые адаптеры на базе Qualcomm Atheros соответствуют спецификации HomePlug AV, но используют фирменное расширение, которое увеличивает физическую скорость до 500 Мбит/с, в основном за счет использования более широкого спектра. [16]
Спецификация HomePlug AV2 была представлена в январе 2012 года. Она совместима с устройствами HomePlug AV и HomePlug GreenPHY и соответствует стандарту IEEE 1901. Она обеспечивает гигабитную скорость PHY, поддержку MIMO PHY, повторяющиеся функции и режимы энергосбережения. [7] [17] [18]
Спецификация HomePlug Green PHY представляет собой подмножество HomePlug AV, предназначенное для использования в интеллектуальной сети . Она имеет пиковую скорость 10 Мбит/с и предназначена для использования в интеллектуальных счетчиках и небольших приборах, таких как термостаты HVAC, бытовые приборы и подключаемые электромобили [19] , чтобы данные могли передаваться по домашней сети и с коммунальной службой. Для таких приложений не требуется широкополосный доступ с высокой пропускной способностью; наиболее важными требованиями являются низкое энергопотребление и стоимость, надежная связь и компактный размер. GreenPHY потребляет до 75% меньше энергии, чем AV. [19] [20]
HomePlug Powerline Alliance работал с коммунальными службами и производителями счетчиков для разработки этой спецификации на 690 страницах. [21] Устройства HomePlug Green PHY должны быть полностью совместимы с устройствами на основе спецификаций HomePlug AV, HomePlug AV2 и IEEE 1901, что [ кем? ] считается препятствием для их энергопотребления и снижения стоимости. Поставщик кремниевых чипов HomePlug QualComm объявил о коммерческой доступности кремниевых чипов Green PHY в декабре 2011 года. [22]
HomePlug GreenPHY — это протокол связи, используемый в международном стандарте зарядки электромобилей CCS.
Access Broadband Power Line (BPL) относится к технологии широкополосного доступа к дому. Альянс HomePlug сформировал рабочую группу HomePlug Access BPL, первым уставом которой была разработка документа о требованиях рынка (MRD) для спецификации HomePlug Access BPL. Альянс сделал открытое приглашение отрасли BPL принять участие в разработке или предоставить вклад для рассмотрения в MRD. После нескольких месяцев сотрудничества между коммунальными службами, интернет-провайдерами и другими группами отрасли BPL, MRD был завершен в июне 2005 года. Работа HomePlug над Access BPL впоследствии была внесена и объединена в стандарт IEEE 1901. [5]
Поскольку сигналы могут распространяться за пределы дома или офиса пользователя и прослушиваться, HomePlug включает возможность установки пароля шифрования. Спецификация HomePlug требует, чтобы на всех устройствах был установлен стандартный пароль, хотя и распространенный. Пользователи должны изменить этот пароль. Если пароль не изменен, злоумышленник может использовать свое собственное устройство Homeplug для обнаружения сигналов пользователя, а затем использовать пароль по умолчанию для доступа и изменения настроек, таких как используемый ключ шифрования.
На многих новых адаптерах Powerline, которые поставляются в виде коробочной пары, уникальный ключ безопасности уже установлен, и пользователю не нужно менять пароль, за исключением случаев использования их с существующими адаптерами Powerline или добавления новых адаптеров в существующую сеть. Некоторые системы поддерживают кнопку аутентификации, что позволяет добавлять адаптеры в сеть всего двумя нажатиями кнопок (по одному на каждом из устройств).
Для упрощения процесса настройки паролей в сети HomePlug каждое устройство имеет встроенный мастер-пароль, выбранный производителем случайным образом и жестко зашитый в устройство, который используется только для установки паролей шифрования. Напечатанная на этикетке устройства указывает его мастер-пароль.
Стандарт HomePlug AV использует 128-битный AES , тогда как более старые версии используют менее безопасные протоколы DES . Это шифрование не влияет на данные, которые пользователь отправляет или получает, и поэтому следует по-прежнему использовать протоколы и системы более высокого уровня, такие как TLS .
Поскольку устройства HomePlug обычно функционируют как прозрачные сетевые мосты , компьютеры под управлением любой операционной системы могут использовать их для доступа к сети. Однако некоторые производители поставляют программное обеспечение для установки пароля только в версии Microsoft Windows; другими словами, для включения шифрования требуется компьютер под управлением Windows [1] Архивировано 2006-07-20 на Wayback Machine . После настройки пароля шифрования любое устройство, поддерживающее спецификацию Ethernet, будет работать на адаптере.
HomePlug AV, GP и AV2 полностью совместимы и также будут взаимодействовать с устройствами IEEE 1901. Устройства HomePlug 1.0 не взаимодействуют с устройствами HomePlug AV. Хотя технически возможно достичь такой обратной совместимости, это экономически нецелесообразно из-за высокой стоимости схем, которые должны поддерживать различные методы и наборы функций прямой коррекции ошибок (FEC). [23]
Устройства HomePlug не будут взаимодействовать с устройствами, использующими другие технологии Powerline, такие как Universal Powerline Association (UPA), HD-PLC или G.hn. В случае G.hn было сочтено непозволительно дорогим внедрение как турбокодирования HomePlug с прямой коррекцией ошибок , так и кода G.hn с низкой плотностью проверок на четность . [24] Однако IEEE 1901 допускает сосуществование в рамках одного развертывания как HomePlug AV, так и HD-PLC через свой межсистемный протокол (ISP). G.hn также поддерживает ISP.
Устройства HomePlug несовместимы с некоторыми удлинителями, сетевыми фильтрами и источниками бесперебойного питания , включающими фильтры, которые блокируют высокочастотный сигнал. В таких случаях установщик должен подключать устройства непосредственно к электрическим розеткам здания. [25] Если запасная розетка недоступна, во многих случаях можно использовать двойной адаптер с несовместимым устройством с одной стороны и устройством HomePlug с другой.
В Великобритании высказывались предложения о том, что пользователи оборудования линий электропередач должны преследоваться в соответствии с Законом о беспроводной телеграфии , если они создают помехи официальным радиосистемам. [26] Также GCHQ опубликовал опасения, что такие помехи влияют на его способность контролировать радиоактивность в Великобритании. [27]
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ){{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ){{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )