Что такое связь по линиям электропередачи и как она работает


Связь по линиям электропередачи (в англ. Power line Communications, PLC), также известная как телекоммуникации по линиям электропередачи (в англ. Power Line Telecommunications, PLT), представляет собой технологию связи, которая использует существующие общественные и частные линии электропередач для передачи сигналов. В данном случае высокоскоростные данные, голос и видео передаются по линиям электропередач низкого напряжения.

Что такое связь по линиям электропередач и как она работает

Связь по линиям электропередачи — это технология, которая используется уже много лет, но теперь она стала пользоваться большим спросом после запуска новых коммуникационных технологий таких как Интернет вещей (IoT) и умные сети.

Что такое связь по линиям электропередачи?

Метод передачи энергии и данных для связи через одну и ту же существующую сеть проводов от одного конца к другому называется связью по линии электропередачи. Он обеспечивает широкополосную передачу данных по проводникам , которые уже используются для передачи электроэнергии с использованием модульного сигнала. Теперь это можно сделать через проводку дома или помещения, а также через существующую систему распределения электроэнергии.

BPL (Broadband over Power Line - широкополосное соединение по линии электропередачи) также известно как Интернет по линии электропередачи, который поддерживает технологию PLC, обеспечивающую доступ в Интернет через линии передачи. Технология BPL с PLC часто используется в удаленных местах, где нет доступа в Интернет по кабелю или соединениям DSL.

Типы связи по линии электропередачи

По сути, существует четыре типа такой связи:

  • Внутренняя сеть: высокоскоростная передача данных может быть обеспечена для домашней сети с использованием внутренней электропроводки.
  • Широкополосный доступ по линии электропередачи. Широкополосный доступ в Интернет может быть обеспечен через наружную электропроводку.
  • Узкополосные внутренние приложения: службы передачи данных с низкой скоростью передачи данных, такие как домашняя автоматизация и домофоны, можно контролировать и использовать для связи через внутреннюю электросеть.
  • Узкополосные наружные приложения: узкополосные наружные приложения могут использоваться для автоматического считывания показаний счетчиков и дистанционного наблюдения или управления.

Как работает связь по линиям электропередачи?

Как и любая другая технология связи, связь по линиям электропередачи также состоит из отправителя (передатчика), который модулирует данные, которые должны быть отправлены через среду связи, а затем получатель (приемник) демодулирует данные для их дальнейшего использования. Помимо отправки сигналов для связи, связь по линиям электропередачи также позволяет пользователю контролировать все устройства, подключенные к линии электропередачи, поскольку это реализовано в одной и той же системе проводки.

На следующем рисунке представлен принцип работы системы связи, работающей по линиям электропередачи. Слева на рисунке показан старый вариант подобной системы, а справа - новый.

Принцип работы связи по линиям электропередачи

Как вы можете видеть из представленного рисунка, в старой системе, которая имела выпрямитель и генератор частоты для получения максимально стабильного выходного сигнала желаемой частоты, были небольшие колебания выходного сигнала, тогда как в новом подобной системы используется выпрямитель с фильтром и микроконтроллер, который обеспечивает стабильное и желаемое значение на выходе с помощью релейного переключателя. В результате передача данных становится более точной и стабильной, с хорошими выходными сигналами.

На следующем рисунке показан принцип работы широкополосной связи по линии электропередачи (BPL).

Принцип работы широкополосной связи по линии электропередачи

Виды модуляции, используемые в связи по линии электропередачи

Виды модуляции, используемые в связи по линии электропередачи, включают мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), двоичную фазовую манипуляцию (BPSK), частотную манипуляцию (FSK), расширенную FSK (S-FSK), а также собственные схемы (например, дифференциальную кодовую манипуляцию (DCSK).

OFDM обеспечивает высокую скорость передачи данных, но требует хорошей вычислительной мощности для быстрого преобразования Фурье (БПФ) и обратного БПФ (ОБПФ). С другой стороны, BPSK, FSK — вполне стандартные и простые схемы модуляции, которые можно использовать в подобных системах, но они предлагают низкие скорости передачи данных. Поэтому в настоящее время наиболее часто используемый вид модуляции в подобных системах — это OFDM с фазовой модуляцией (PSK) каждой отдельной поднесущей.

Использование связи по линиям электропередачи

Связь по линиям электропередачи используется для передачи радиопрограмм, управления коммутационными устройствами коммунальных предприятий, защиты линий электропередачи и автоматического снятия показаний счетчиков. Кроме того, в некоторых автомобильных приложениях данные, голос и музыка передаются по линии питания от аккумулятора постоянного тока с некоторыми специальными фильтрами для удаления сетевых шумов из конечного выходного сигнала.

Термин «Связь по линии электропередачи» (PLC) известен под разными названиями, например, «цифровая абонентская линия по линии электропередачи» (PDSL), «телекоммуникация по линии электропередачи» (PLT), «сеть по линии электропередачи» (PLN), сетевая связь и широкополосная связь по линии электропередачи.

Связь по линиям электропередачи широко используется в таких технологиях, как Smart Grid и микроинверторы. Благодаря знакомству с технологиями большего числа пользователей, эта технология вскоре будет иметь больше возможностей для адаптации к таким приложениям, как освещение (для управления светофором, затемнением светодиодов и т. д.), промышленные приложения (для управления орошением и т. д.), межмашинные приложения (например, для торговых автоматов или связи между стойкой регистрации и номером в отеле), приложения телеметрии (например, морские нефтяные вышки), транспортные приложения (например, электроника в автомобилях, поездах и самолетах) и многое другое.

Преимущества и недостатки связи по линиям электропередачи (PLC)

Преимущества:

  • Низкая стоимость внедрения: развертывание подобной системы связи не требует прокладки новых проводов, что значительно снижает затраты на ее развертывание.
  • Большой радиус действия: данная технология может обеспечить связь с труднодоступными узлами, где радиочастотный беспроводной сигнал страдает от высокого уровня затухания, например, в подземных сооружениях или зданиях с препятствиями и металлическими стенами, или просто там, где беспроводной сигнал нежелателен из-за проблемы с электромагнитными помехами, например, в таких местах как больницы.

Преимущества связи по линиям электропередачи

  • Более низкие эксплуатационные расходы: связь по линиям электропередачи обеспечивает недорогое решение по сравнению с другими существующими технологиями, такими как системы радиочастотной беспроводной связи или системы связи в видимом свете (visible light communication, VLC).
  • Высокая скорость внутри помещений: внедрение интегрированных технологий PLC и VLC в последнее время привлекло значительное внимание исследователей, что привело к созданию нового поколения высокоскоростных коммуникаций внутри помещений для многочисленных приложений.

Эти преимущества приводят к более широкому внедрению сетей связи по линиям электропередачи в различных отраслях. Но наряду с преимуществами данной технологии присущи и некоторые недостатки.

Недостатки

  • Низкая скорость передачи;
  • Чувствительность к помехам;
  • Нелинейные искажения и перекрестная модуляция между каналами;
  • Большой размер;
  • Высокая цена конденсаторов и катушек индуктивности, используемых в системе.

Из-за этих недостатков связь по линиям электропередачи по-прежнему не является предпочтительной технологией в некоторых приложениях.

Проблемы, с которыми сталкивается связь по линиям электропередачи

Основная проблема, с которой до сих пор сталкивается связь по линиям электропередачи, заключается в том, что силовая проводка, по которой осуществляется передача сигналов, не экранирована и не скручена, а это означает, что проводка будет излучать большое количество радиоэнергии, что в результате будет вызывать помехи для других пользователей в той же полосе частот. Кроме того, системы BPL (широкополосное подключение по линии электропередачи) будут испытывать некоторые помехи от радиосигналов, излучаемых проводами силовой сети.

(Проголосуй первым!)
Загрузка...
19 просмотров

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *