Передача данных по электропроводке: оборудование стандарта HomePlug AV. Мгтс передаст телевидение через розетку Что такое Powerline адаптеры

Вам наверняка знакома ситуация, когда вокруг домашнего компьютера извивается какое-то невероятное количество проводов, идущих к монитору, мышке, клавиатуре, маршрутизатору и так далее. Избавиться от них можно несколькими способами. Самый простой - перерезать, посложнее - перейти на беспроводные технологии.

Не будем рассуждать об удобстве беспроводных мышей или клавиатур: это все скапливается непосредственно вокруг компьютера и потому особенно жить не мешает. А вот Ethernet-кабели часто приходится тянуть через полквартиры. При грамотном ремонте можно учесть все аспекты и разместить по дому или квартире розетки для подключения к сети. При переезде в съемную квартиру решить такой вопрос сложнее, есть и другие нюансы.

Wi-Fi? Уповать на него можно не всегда, так как на его работу влияет материал стен, их расположение. А если речь идет о многоквартирном доме, то тут еще и обилие других беспроводных точек доступа: эфир заполнен чуть более чем полностью. Днем или утром это не так заметно, вечером же могут начаться проблемы с пингом и лагами при просмотре IPTV или игре «по воздуху».

Варианты их решения - ручные настройки и регулярный анализ эфира, переход на точки доступа с поддержкой 5 ГГц или возвращение к истокам - проводам. Первый кажется трудоемким, и вряд ли домашний пользователь станет постоянно копаться в заумных программах, выискивая свободное место в диапазоне 2,4 ГГц. Представьте своих маму/папу/бабушку/дедушку за этим занятием… Для начала научить бы их пользоваться смартфоном с сенсорным экраном.

Переход на 5 ГГц? Это отличный вариант, который рекомендуем и мы, и специалисты в области связи. Однако такие маршрутизаторы будут стоить денег, да и работать в сети смогут далеко не все домашние устройства. Невероятно, но факт: этот диапазон непонятен даже нынешним PlayStation 4 , что уж говорить о недорогих смартфонах и телевизорах.

Ну и самый неудобный, зато практичный способ - провода. Можно прикинуться Человеком-пауком, разложить их по всему дому и при определенных навыках добиться эстетичного вида. Есть еще один «проводной вариант», который мы и протестировали, - технология Powerline, когда интернет поступает через силовой кабель. Немного пугает, честно говоря... По-научному это называется «связь по ЛЭП», и использует она линии электропередачи для передачи по ним данных.

Не будем утомлять исторической справкой, а сразу приступим к делу. Для тестирования мы выбрали квартиру в доме, построенном в конце 70-х годов прошлого века. В стенах проложены такие же древние алюминиевые провода, в щитке установлены три автомата, но фаза одна, как и в подавляющем большинстве случаев. Операторский кабель заведен в одну из комнат, где установлен недорогой маршрутизатор с Wi-Fi.

Что ж, узнаем, справится ли рассыпающийся в порошок алюминий с нагрузкой. Тестируемые Powerline-адаптеры TP-Link AV1200 «разгоняются» до гигабита, но утилизировать всю эту мощь получится разве что в локальной сети в условиях, приближенных к идеальным. Внешне адаптеры представляют собой достаточно крупные прямоугольные коробки с набором индикаторов сбоку, перфорацией для вентиляции по периметру, разъемом для дата-кабеля и дублирующей розетки, то есть «сквозь» адаптер можно все так же подключать технику.

Как это работает?

Ведущему адаптеру необходимо получать откуда-то интернет. Вставляем девайс в розетку и подключаем к нему кабель из маршрутизатора. Наш TP-Link моргает лампочками, и безо всяких настроек по всей квартире при активации второго адаптера должен появиться интернет. Ну не магия ли?!

Теперь можно идти в любую комнату, где есть розетка, и искать место для второго адаптера.

В моделях адаптера без Wi-Fi любое устройство потребует для подключения Ethernet-кабель: тот же ноутбук придется подсоединять через патч-корд. Если же вы хотите подключить к интернету «кухонный» телевизор, то такой вариант выглядит практичнее.

Дальность действия устройств, вернее, их способность обеспечивать связь в электропроводке без потери пакетов, составляет 100 метров (для тестируемого устройства). При этом необходимо учитывать метраж проводов в стенах, которые не идут напрямую из точки А в точку Б. Если что-то пойдет не так и второй адаптер не будет видеть пару, имеется кнопка принудительного «спаривания». Адаптеры ищут друг друга секунд 10, без вмешательства пользователя создается цепь передачи данных. Сигнал может циркулировать по всему дому, но все зависит от того, как разведена проводка. И помните: просто воткнув в розетку штепсель от телевизора или ноутбука, вы интернета не получите.

«Шифруется соединение 128-битным ключом AES, данные ваш сосед не увидит. Если проводка старая, если где-то отходит контакт, плохо скручены провода - это может негативно влиять на пропускную способность. Как утверждает производитель, устройствам все равно, используется ли в проводке медь или алюминий», - рассказал Сергей Барисевич, руководитель отдела клиентской технической поддержки компании «Атлант Телеком».

Все, никаких паролей вводить не надо, мы с ходу имеем обыкновенную локальную сеть с доступом к интернету. Теперь нас интересуют скорости.

Сперва протестировали IPTV на телевизоре, запустив HD-каналы. Никаких тормозов, «лагов» и рассыпающейся картинки, скорости, очевидно, хватает с лихвой. «Для стабильного качества HD-контенту требуется 18 Мбит/с», - комментирует Сергей.

Настает черед Speedtest. Тарифный план позволяет передавать данные на 100 Мбит/с, поэтому ждем соответствующих показателей. Максимум, что удалось выжать из старых проводов в стенах, - более 85 Мбит/с. Это весьма достойный результат с учетом всех аспектов. На максимально возможном удалении в квартире от базовой розетки скорость снизилась до 80 Мбит/с.

Перед очередным замером скорости нагружаем электрическую сеть, чтобы помешать плавному течению битов в проводке. В двух комнатах включен свет, работает телевизор, жужжит вентиляторами компьютер, тарахтит холодильник, к ним присоединяются микроволновка и мощный электрочайник. Очередной «спидтест» показывает примерно те же цифры, с незначительным снижением в районе 5-10%.

Интересно, что пинг практически не меняется («танкисты» будут довольны), в то время как при подключении через Wi-Fi из-за засоренности эфира и удаленности от точки доступа он прыгает до 250-300 мс при максимуме 30 мс через электрическую розетку. Замеры показали, что беспроводная связь в условиях многоквартирного дома менее эффективна в сравнении с Powerline. Но все же удобнее.

Позже в условиях офиса скорость передачи данных составила 35 Мбит/с при расстоянии как минимум в три раза большем, чем в квартире (но реально оно может быть еще больше: схемы размещения проводки под рукой не оказалось). Кроме того, здесь к розеткам подключены десятки устройств, потребляющих энергию.

В обоих случаях никаких претензий к качеству передачи данных нет: оно однозначно выше, чем «по воздуху», даже при нагрузке на электрическую сеть.

Почему эта технология не используется повсеместно?

«Вопрос цены. Да, пользователь может докупить еще пару адаптеров, но и цена подключения вырастет в два раза. И Wi-Fi к тому же дешевле, а также обеспечивает бóльшую мобильность. Это решение удобно для статично установленных устройств. Для того же IPTV вы получаете стабильный сигнал. Даже при работе через сетевой фильтр», - считает технический специалист.

Почему операторы не используют Powerline?

В свое время операторы изучали возможность применения такой технологии для обеспечения доступа в интернет для домов целиком. «Грубо говоря, на дом ставится один свитч, подключенный к оптике, а абонент получает свой адаптер в квартиру. Никакой дополнительной проводки при этом не требовалось», - рассказал Сергей. Но на самом деле это вылилось бы в значительные траты: операторы не могут гарантировать качество проводки, уложенной 5-10, 30 или более лет назад. «Что-то подобное происходит с технологией ADSL, когда все операторы зависят от телефонной линии „Белтелекома“ и не могут контролировать качество соединения», - добавил он.

Выводы

В небольшой квартире при наличии Wi-Fi практичность Powerline-адаптеров не очевидна. Исключение составляет лишь стационарно установленная техника: умный телевизор или приставка. Модели с беспроводными модулями стоят дороже, но позволяют обеспечить бесперебойное покрытие Wi-Fi в квартирах, где стены мешают сигналу. Аналогично для частного дома, когда, например, надо провести интернет в подвальное помещение.

Добрый день, Друзья! Приветствую вас на нашем обучающем Интернет-портале “С Компьютером на “ТЫ” .

В предыдущей статье мы говорили о , разобрали наиболее популярные. Но иногда так бывает, что привычными методами подключения (сетевым кабелем Ethernet или беспроводным соединением Wi-Fi) воспользоваться не удается.

Причинами на то могут быть сделанный недавно евроремонт и не желание проделывать лишние дырки в стенах для прокладки кабеля; стальная арматура в стенах и перекрытиях монолитных строений, препятствующая проникновению радиоволн и многое другое.

Если вы попали в такую ситуацию, то ваш выбор – . В данном случае роль компьютерной локальной сети будет выполнять обычная электропроводка дома. Наиболее распространенной технологией, обеспечивающей вязь между 220-вольтовой розеткой и портом Ethernet, является стандарт HomePlugAV.

Предоставление доступа Интернет по электросети возможно благодаря развитию технологии PLC (Power Line Communication – передача данных по электросети). PLC по своим возможностям ничем не отличается от других технологий, только не требует специального кабеля или беспроводного канала с выделенной частой. Данные передаются по домашней электросети.

Для создания такой сети потребуется два адаптера: один вставляется в розетку и коммутируется витой парой с компьютером или роутером, предоставляющим доступ в Интернет. Для обеспечения других компьютеров Интернетом через розетку необходимо подключить дополнительной HomePlugAV адаптер в той же самой элетросети.

Принцип работы таких адаптеров достаточно прост. Как известно, ток по проводам домашней электросети передается с частотой 50 Гц. Адаптеры же преобразовывают компьютерные данные в электрический сигнал с более высокой частотой (2 — 32 МГц) и накладывают его на переменный ток электросети. На приемной стороне происходит обратное преобразование.

типы HomePlugAV адаптеров

1. С наличием порта Ethernet . При этом передача данных между компьютером и адаптером осуществляется с помощью обычной витой пары.

2. С наличием WLAN-модуля . Связь с компьютером устанавливается по беспроводной сети. Кроме того, такие адаптеры, как правило, дополнительно комплектуются портом Ethernet.

3. С наличием разъема для подключения спутниковой антенны . К данному типу адаптеров можно отнести самые последние и новые модели, которые используют домашнюю электросеть для передачи сигнала от спутниковой антенны на компьютер или ТВ-ресивер.

Преимущества технологии “интернет через розетку”

Отсутствие дополнительных проводов. Нет необходимости прокладывать сетевые кабеля, достаточно вставить адаптер в розетку соответствующего помещения.
Большой диапазон действия. Так как в современных квартирах и домах розетки присутствуют в каждой комнате, то и Интернет доступен в любом уголке квартиры. Чего нельзя сказать о сети Wi-Fi: сигнал уже слабеет при прохождении через две стены. Если дом 2-х этажный, то без ретранслятора сигнала не обойтись.
Возможность быстрого расширения. Достаточно приобрести дополнительный адаптер.

недостатки технологии “интернет через розетку”

HomePlugAV адаптеры могут служить источником помех для радиоприборов и коротковолновых радиопередатчиков. Причина заключается в том, что адаптеры преобразуют компьютерные данные в сигнал диапазона коротких волн и передают их вместе с электрическим сигналом электросети. Т.к. электропроводка, в отличие от коаксиальной проводки, не экранирована, она, подобно передающей антенне, излучает радиосигнал коротковолнового диапазона. Многие производители оснащают свои адаптеры специальными фильтрами дабы исключить радиопомехи.
Помехи в канал передачи данных могут вносить и другие электроприборы (стиральные машинки, блоки питания компьютеров или ТВ). В результате влияния таких устройств скорость передачи данных по сети очень резко падает.
Современные квартиры, как правило, оборудуются трехфазной электролинией, т.е. в квартиру заводится ни одна электросеть, а три. В таком случае для осуществления передачи данных по электросети необходимо в электрощит (на лестничной площадке) установить устройство фазового сопряжения.

безопасность данных в PLC-сетях

Т.к. электросеть не ограничивается одной квартирой и даже одним зданием, то вероятность подключения к вашей сети очень высока. Однако стандарт HomePlugAV обладает не только высокой скоростью передачи данных (около 200 МБит/с), но и высокой надежностью передачи данных (используется алгоритм шифрования AES со 128 битным ключом). А если учесть, что нет повсеместного оснащения цифровых устройств данной технологией (как в случае с Wi-Fi), то можно говорить, что “Интернет через розетку” обладает достаточной безопасностью и надежностью.

перспективы развития технологии

Несмотря на повсеместное развитие беспроводной сети, технология PLC (в частности стандарт HomePlugAV) еще получит свою популярность. Большие расстояния, необходимость высокой пропускной способности, радиопоглощающие препятствия – все это делает “Интернет через розетку” востребованным у пользователей.

У данной технологии есть свои недостатки, как и у любой другой технологии. Но прогресс не стоит на месте, стандарт совершенствуется, растет скорость и помехозащищенность канала.

Кроме всего прочего, распространению PLC-сетей способствует набирающая популярность еще одна технология ближайшего будущего – интеллектуальные домашние сети (“Умный” дом). Никто не будет спорить, что будущее за единым мониторингом и управлением всей бытовой техникой и всеми системами жизнеобеспечения — от лампочки до дверного замка. И технология передачи данных по электросети PLC подходит для этого как нельзя лучше.

D-Link DHP-P308AV – это адаптер сети Powerline. Он позволяет подключить устройство к локальной сети, используя сеть электропитания.

Разработкой спецификаций Power Line Communications (PLC) занимается HomePlug Alliance. На данный момент таких спецификаций было разработано уже несколько:

HomePlug 1.0

до 14 Мбит/с

HomePlug AV

AV 200 (до 200 Мбит/с)
AV 500 (до 500 Мбит/с)

HomePlug AV2

До 1200 Мбит/с

Но нужно понимать, что приведенные значения – это физические скорости. Реальная скорость передачи данных всегда будет меньше. К тому же, реальная скорость будет зависеть и от качества электрической проводки в доме.

К недостаткам технологии PLC можно отнести невозможность работы устройств в общей сети, если они подключены к электрическим розеткам на разных фазах. Но это можно обойти двумя способами:

Включить по одному устройству на каждую фазу и соединить их через коммутатор;
Поставить межфазный ретранслятор, например МРС-1 (российского производства).

D-Link DHP-P308AV – это адаптер Homeplug AV 500. Адаптер оснащен встроенной розеткой «passthrough», через которую к основной розетке можно подключать другие электрические устройства. При этом адаптер фильтрует электрические помехи от подключенного устройства, которые могут повлиять на Powerline-соединение.

У D-Link есть схожие устройства:

DHP-308AV - адаптер Homeplug AV 500 без встроенное розетки «passthrough»;
DHP-P309AV – комплект (starter kit) из двух адаптеров DHP-P308AV;
DHP-309AV - комплект (starter kit) из двух адаптеров DHP-308AV.

Адаптер D-Link DHP-308AV выглядит так:

Адаптер DHP-P308AV отличается от DHP-308AV наличием встроенной розетки, в остальном устройства идентичны.

Безопасность передачи данных в сети PLC обеспечивается использованием шифрования AES 128. А это значит, что должны быть сгенерированы ключи шифрования. В этом-то и состоит настройка адаптеров.

Всё настраивается очень просто.

1. Подключите адаптеры к электрическим розеткам.Для сброса настроек к настройкам по умолчанию нужно нажать кнопку Simple Connect и держать ее нажатой в течение 10 секунд.

2. Затем на первом адаптере нажать кнопку Simple Connect. Время нажатия - не больше 3 секунд. После того, как кнопка будет отпущена, индикатор питания (Power LED) будет мигать.

3. Не позже, чем через 2 минуты, нужно нажать кнопку Simple Connect на втором адаптере. Время нажатия – не больше 3 секунд. Отпустите кнопку Simple Connect, индикатор питания (Power LED) будет мигать.

Адаптеры сконфигурируют ключи шифрования. Настройки будут ими запомнены до их отключения от сети.

Если нужно подключить более чем два адаптера, то на последующих адаптерах нужно нажать кнопку Simple Connect (не более 3 секунд) и затем нажать кнопку Simple Connect на любом из адаптеров существующей сети PLC. Кнопка Simple Connect на втором адаптере должна быть нажата не позднее, чем через 2 минуты после нажатия кнопки на первом адаптере.

Если дважды быстро нажать на кнопку Simple Connect, адаптер перейдет в энергосберегающий режим. Чтобы «пробудить» устройство, нужно нажать на кнопку Simple Connect еще раз. И будьте внимательны, ибо адаптеры нельзя будет сконфигурировать, пока они находятся в энергосберегающем режиме.

О том, что соединение PoweLine установлено, будет сигнализировать горящий индикатор PowerLine (PowerLine LED).

Теперь можем подключить сетевые устройства к Ethernet-портам адаптеров и наша локальная сеть будет работать через электропроводку.

После ознакомления с нижеследующим материалом шутка о «киллере Ethernet-карт», представляющем собой патч-корд со штекером RJ-45 на одном конце и вилкой подключения к сети 220 В на другом, уже не покажется настолько остроумной. Правда, в разрыв этого провода нужно будет включить соответствующий PowerLine-адаптер…

Известная шутка о том, что большинство изобретений происходит от человеческой лени, очень хорошо применима к сетям передачи данных. С тех пор как наличие связи между компьютерами в офисе стало обязательным, а Ethernet превратилась в стандарт де-факто, не прекращались попытки сделать эту связь еще проще например, избавившись от необходимости прокладывания дополнительных кабелей.

О различных технологиях, позволяющих «сэкономить» на разводке отдельной сетевой инфраструктуры, мы уже писали не раз например о HomePNA, предполагающей использование , или о беспроводных сетях . Технология же, о которой пойдет речь сегодня, использует для построения локальных сетей… обычную электропроводку, существующую в любом здании.

Технология PowerLine имеет сложную и переменчивую судьбу. Несколько раз ей прочили центральное место в развитии домашних информационных сетей. Потом «забывали» о ней, чтобы по мере совершенствования технологической базы снова вернуться и провозгласить ее чуть ли не панацеей. Не баловали вниманием этот сектор рынка ни исследовательские агентства, ни IT-издания (как выяснилось, в Рунете есть всего пара более или менее серьезных публикаций на эту тему, а в Uanet и того меньше).

Отчасти желая заполнить сложившийся информационный вакуум, отчасти в связи с очередной волной коммерческого интереса к этой демократичной и, на первый взгляд, чрезвычайно простой идее, мы решили продолжить разговор, начатый в обзоре « », дополнив его рассказом о том, ценой каких усилий достигается устойчивая работа через сеть питания. Вниманию читателей предлагаются детальный обзор технологии PowerLine, а также тесты и наши впечатления от эксплуатации устройств, которые по достаточно приемлемым ценам уже реально присутствуют на отечественном рынке.

Вы уж нас-то совсем за дураков не держите.
Вы тут в проекте указали 70 метров кабеля и 10 сетевых розеток.
А у нас что, по-вашему, компьютеры до сих пор от солнечной
энергии питались? Вы, может быть, и дырки новые сверлить собрались?…
(Из обсуждения калькуляции на сеть, 1996 г.)

Из всей этой достаточно комичной истории, когда пришлось долго и аргументированно доказывать финансовому директору небольшой компании, что информационный кабель и розетки действительно укладывать и монтировать нужно, ведь сеть питания это одно, а информационная сеть абсолютно другое, запомнился финальный вопрос, символизирующий прощание с последней надеждой: «Так что, по тем же проводам никак нельзя?». Если закрыть глаза на некоторую «нетехническую» постановку самого вопроса, этого человека достаточно легко понять. Только-только закончился шикарный ремонт особняка, и необходимость работы организации с хорошо налаженной системой «дискетооборота», размещенной всего в четырех помещениях на трех этажах, в единой сети диктовалось более соображениями престижа, нежели насущной потребностью.

Можно ли было в те времена ответить на этот вопрос утвердительно? В далеком 1996 г. нет. Беспроводные сети дорого и нестабильно. Как поныне здравствующие технологии и протоколы передачи по энергосетям (X-10, CEBus, LONWorks), так и множество других, с рекламных полос обещающих «насытить интеллектом наше жилище» и впоследствии бесследно канувших в Лету, были на отечественном рынке скорее экзотикой. Они характеризовались либо низкой скоростью обмена, либо слабой помехозащищенностью, либо первым и вторым одновременно, и отпугивали неоправданно высокой стоимостью оконечных устройств.

PowerLine: детство, отрочество, юность

…и опыт, сын ошибок трудных…

А между тем история сохранила много попыток использования в качестве физической среды для обмена данными «неприспособленные» провода. Проще, разумеется, оперировать с телефонными «медными парами» их параметры были стандартизированы, а к правилам прокладки предъявлялись достаточно жесткие, унифицированные в ряде стран, требования. Наверное, поэтому первой жизнеспособной технологией передачи по альтернативным проводам стала технология, предложенная компанией Tut Systems (середина 90-х годов). Как известно, на ее основе вскоре приняли стандарт передачи данных по телефонной проводке, HomePNA 1.0. Пускай первая версия этого стандарта не была очень «продвинутой», но в сети по HomePNA 1.0, насчитывающей до 7-10 компьютеров, в целом удавалось получить 1 Mbps при дальности между ними порядка 100-150 м.

Хотя домашняя сетевая проводка по ряду причин, к которым мы вернемся позже, среда еще менее благодатная, идея использовать один транспорт для питания устройств и передачи управляющих сигналов уходит своими корнями чуть ли не к началу эры электричества. В патентных анналах 20-х годов XX столетия удалось обнаружить предложение, основанное на «…использовании тонов нескольких голосовых [звукового диапазона. Прим. автора] частот для включения и отключения приспособлений по проводам, по которым оно питается». Причем в качестве задатчика управляющего сигнала в расширенной патентной формуле предприимчивый автор «застолбил» употребление… свистка и микрофона с усилителем.

А вот объективно утверждать, кто именно сделал следующий решающий шаг «в розетку», достаточно сложно развитие технологии представляло длинную цепочку из тактических исследовательских побед и стратегических рыночных поражений. Проводимые поисковые работы характеризовались разрозненностью и отличались по направлениям: одни компании ставили перед собой задачу избавиться от дополнительных проводов при передаче аудиосигналов, в результате их работы уже в 40-х годах появились различные «бебифоны» и «интеркомы». Другие (это уже относится к концу 70-х) бросили силы на помехозащищенные системы управления по питающей сети, для функционирования которых не требовались высокие скорости обмена. Третьи путем различных изощрений старались «втиснуть» полосу, занимаемую видеосигналом (она составляет единицы мегагерц), в обычный кабель питания. Правда, на практике часто выяснялось, что экономическая эффективность от использования этих решений, как правило, оказывалась мнимой.

Стало очевидно, что воплощая хоть и хитроумные, но, по сути своей, аналоговые либо квазицифровые подходы к формированию, кодированию и передаче информации и будучи связанными существующими на тот момент технологическими ограничениями (как то: высокая стоимость DAC, ADC и других компонентов тракта цифровой обработки сигналов), коммерческих версий «серьезных» устройств не создать. Это, в конце концов, охладило пыл изыскателей, и добрый десяток лет идея потихоньку «варилась в собственном соку». Однако до сих пор на рынке можно найти работающие по сетевым проводам связные (интеркомы, мини-АТС) и несложные управляющие устройства (например, зажиганием нескольких ламп в люстре), выпускаемые серийно, а в Internet встретить описание оригинальных проектов и различных интересных конструкций: от любительских (как правило, использующих для формирования набора команд тоны звукового или ультразвукового диапазона частот) до датчиков, дешифраторов и командоаппаратов для нужд промышленной электроники.

И как бы по-детски примитивно ни выглядели эти устройства с высот технологического развития сегодня, именно благодаря ряду концептуальных решений тех лет мы можем сегодня рассказать об устройствах передачи информации по проводам питающей сети, которые на практике доказали, что способны обеспечить высокие скорость и помехозащищенность процесса обмена и обладают достаточным ресурсом для адресации устройств в сети. Последний факт особенно важен при массовом распространении, так как определяет возможность однозначно идентифицировать, к кому направлена информация. Для тех, кто считает это требование не столь критичным, напомним американский анекдот, повествующий о том, как нажатие на кнопку сетевого пульта дистанционного управления кофеваркой (по-видимому, работающего на принципах, близких к вышеупомянутому патенту!) привело к выполнению команды на размораживание холодильника и включение полива газонов на участке у соседа.

Период отрочества в развитии технологии обычно связывается с целым рядом проводимых в 1997-2000 гг. экспериментов по передаче данных и голоса в рамках пилотных проектов ведущих исследовательских лабораторий. Кроме малоизвестных на тот момент компаний, в них принимали участие такие гиганты телекоммуникационной индустрии, как Siemens, Nortel и несколько провайдеров услуг связи Германии и Великобритании. И хотя планы строились поистине наполеоновские (Norweb Telecom успел заключить договоры с десятком ведущих энергокомпаний Евразии) и обещания раздавались щедро (1,5 пфеннига за минуту работы в Internet), идее широкомасштабного использования электропроводки в очередной раз «не повезло».

Объяснений и причин этому можно привести множество: и высокий уровень побочных излучений устройств, и их стоимость, сравнимая с ценой DSL- и кабельных модемов, и конструктивное несовершенство оконечных устройств, и нестабильно работающее ПО к ним, и жесткий прессинг со стороны больших телекоммуникационных компаний… Все это так, но, по мнению автора, не последнюю роль здесь сыграли допущенные маркетинговые ошибки, связанные с особенностями восприятия решений теми, кому они адресовались. Вспомним, что именно на эти годы пришлось победное шествие «витой пары» под лозунгами «Fast Ethernet в каждый офис». И ответственные за небольшие офисные сети специалисты, намучившиеся с BNC-разъемами и оконечными терминаторами, были явно не склонны к экспериментам с новой и к тому же достаточно сырой технологией, не обещавшей высоких скоростей и наследующей топологию приевшегося «коаксиального» Ethernet. Что же касается осторожных рядовых бюргеров, участвующих в экспериментах… Расчет на то, что они будут отстаивать технологическое решение, пускай даже очень многообещающее, в ущерб своим текущим потребностям и финансовым интересам, как неоднократно свидетельствует история развития техники, заранее обречен «…ему покажешь медный грош и делай с ним что хошь».

Пускай первые попытки поставить на коммерческую основу организацию домашних сетей и «раздачу» Internet не привели к ожидаемому перевороту на рынке телематических услуг, уже в 2001 г серийно выпускаемые устройства со скромной надписью «HomePlug 1.0» доказали в ходе эксплуатационных испытаний, проведенных в 500 домах, что эффективная работа через сеть электропитания возможна в 98% случаев.

Рис. 1. Перспективы, нарисованные аналитиками, внушают оптимизм

Заложенные в стандарт надежность, живучесть и достаточно большая скорость, по мнению аналитиков, заставили задуматься телефонные компании, насколько крепко они удерживают «свой кусок пирога», что послужило одним из факторов дальнейшего снижения цен на услуги по подключению к Сети.

Предоставление услуг по доступу в Internet наиболее привлекательная, хотя и не единственная сфера применения технологий передачи информации по проводам питания. На сегодня все известные направления, в рамках которых видится развитие подобных систем как основы для обмена информацией через сети питания, можно попытаться условно разделить на три группы.

Группа первая. Среда для информационного обмена между приборами контроля и управления системы домашней автоматики

Дом, полный электроприборов и радушно обслуживающий своих хозяев, появился в фантастических романах Рэя Брэдбери еще в 60-х годах. И до сих пор большинством из нас эти идеи воспринимаются как научно-популярная фантастика, отнюдь не дешевая и далеко не жизненно необходимая. Но ведь в исходной идее связать воедино контроллер (блок управления), компьютер, принтер, телефон, датчики климат-контроля и различные исполнительные устройства (как то: управляемые выключатели, кондиционер, обогреватели, кухонные бытовые приборы, аквариум и систему полива газона) ничего зазорного и сверхъестественного не содержится. Более того, уже доступные для реализации ее отдельные элементы сегодня могут и должны рассматриваться как базис для создания комфортной, автономной, безопасной и энергосберегающей (по некоторым оценкам до 20-25% расходов) системы управления будущего. Можно предполагать, что по мере дальнейшего роста стоимости энергоносителей и электроэнергии сроки ее окупаемости будут снижаться. И хочется верить, что уже в недалеком будущем значительные начальные вложения престанут быть серьезным препятствием для их внедрения…

Ясно, что такая единая среда, включающая и ПК, и компьютерную периферию, и бытовые устройства, сможет функционировать только при наличии локальной информационной сети, основное требование к которой высокий и гарантированный уровень надежности, обусловливаемый, в первую очередь, степенью совершенства используемой технологии обмена данными. Очевидно и то, что появление интерфейсных гнезд для подключения USB, FireWire либо Ethernet на чайнике, пылесосе или светильнике-бра вряд ли будет воспринято покупателем с радостью. Хотя не будем зарекаться наверняка найдется производитель, который умудрится не только интегрировать все это в свою кофеварку, но и убедить клиента в том, что тот мечтал об этом всю свою жизнь.

Кстати, именно с появлением новых версий технологий передачи информации связывается процесс переосмысления концепции домашней системы безопасности, включающей широкий спектр датчиков (пожарных, движения, разбития стекла и др.), подсистем мониторинга (в том числе камер слежения), средств пожаротушения и управления доступом к объектам. Здесь, правда, следует расставить акценты. Пока речь может идти об «охранках», применяемых как вспомогательные (либо дополнения к уже имеющимся, либо автономные), ведь для подключения к централизованной охранной или пожарной системе может потребоваться соответствующий сертификат как на датчик, так и в целом на технологию передачи этой информации. По ряду предварительных оценок, технические параметры таких решений охранных систем (в первую очередь по критериям надежности и защищенности канала передачи) сравнимы или даже лучше, чем у существующих беспроводных.

Группа вторая. PowerLine Phones & Media

В принципе, на рынке телефонных решений встречаются и оригинальные устройства. Так, еще летом 2002 г. компания Ascom из Берна сообщила, что приступила к выпуску новой серии, построенной на фирменном PLC-адаптере. В основе решения Voice over PowerLine, предлагаемого компанией, небольшие симпатичные коробочки, к каждой из которых можно подключать от одного до четырех голосовых (или факсимильных) оконечных устройств и организовывать до двух пар телефонных переговоров одновременно. В пресс-релизе подчеркивается, что использование продуктов нового типа не ухудшает параметров «компьютерного» обмена в сети на электропроводке.

В остальном же решения для телефонии базируются на стандартных классических Voice over IP, а адаптерам PowerLine отводится роль банальных конвертеров среды Ethernet-to-PowerLine, в сетевой разъем которого подключается телефонный IP-аппарат.

Первый эксперимент по передаче музыки в рамках идеи объединения бытовых электронных устройств в единую домашнюю инфраструктуру связывают с демонстрацией компаний Motorola, Phoenix Broadband и Sonicblue, когда подключенный к электророзетке компьютер отправлял по сети файлы, загруженные из Internet, на MP3-плеер Sonicblue Rio.

Основные требования к подобным системам обеспечение определенного QoS и, во втором случае, также удовлетворение растущих «аппетитов» приложений потоковой передачи аудио- и видеоинформации с высоким качеством. Они ужесточаются, если таких потоков несколько, либо параллельно осуществляется передача данных другими типами приложений. Практически при использовании устройств стандарта HomePlug 1.0 была доказана возможность передачи двух потоков MPEG-1/2 без ощутимых задержек при одновременном сохранении сетевой активности (некоего усредненного стандартного «потокооборота») между пятью-шестью другими абонентами. Знаменательным событием стала практическая демонстрация на прошедшей в Лас-Вегасе в начале 2003 г. Consumer Electronics Show первой передачи со скоростью 30 fps высококачественного видео по развернутой на стенде сети PowerLine. Проводился показ компаниями ViXS Systems (разработчик чипов и ПО для видео) и Cogency Semiconductor (производитель чипсета PiranhaT). Кстати, сообщается, что эксперимент дублировался трансляцией через WLAN-канал, и разницу между первым и вторым способами передачи обнаружить не удалось.

Группа третья. PowerLine Networking и PowerLine Internet

Тенденция увеличения числа компьютеров в доме продолжает набирать обороты, что требует появления дешевых и удобных средств для объединения компьютеров и периферийных устройств в единую сеть, когда прокладка новых проводов недопустима либо нецелесообразна (рис. 2).

Рис. 2. Структура домашней сети PowerLine. Подключаемся к intranet/Internet

Однако обсуждением только одного случая соединения нескольких устройств в пределах одной квартиры либо частного дома возможности применения PowerLine не ограничиваются.

Вторым аспектом применения технологии «сеть поверх питания» является решение проблемы «последней мили» и «последних футов» при подключении к Сети. Более того, в 1999 г. такое решение проблемы считалось настолько экономически правильным, что был «раскручен» проект со звучной аббревиатурой PALAS PowerLine for Alternative Local AccesS, призванный всячески способствовать внедрению технологии на европейский рынок. Расчет его участников основывался на том, что сети электропитания покрывают до 95% обжитых человеком территорий. Ячейки такой инфраструктуры достаточно регулярны, да и, по предварительным оценкам, число потенциальных пользователей, для охвата которых нет необходимости создавать новую кабельную инфраструктуру, превышает количество телефонных абонентов в 1,5–5 раз (в зависимости от уровня телефонизации региона). Эксперты обоснованно считали, что там, где телефонная связь развита недостаточно, спрос на подключение к Internet через электрическую сеть будет на порядок выше. Правда, что касается самой PALAS, то, судя по состоянию сайта palas.regiocom.net, особой активностью работа ее членов не отличается.

Структура такого информационного образования может быть аналогичной изображенной на рис. 2. Проектную максимальную полосу в пересчете на одного абонента, как правило, снижают до 300–500 kbps. При этом, однако, возрастают требования к уровню минимального уровня информационной безопасности (механизмам аутентификации пользователя и шифрования потоков данных) ведь топология образованной сети аналогична топологии коаксиального Ethernet и позволяет «каждому слушать всех».

Для тех, кому возможности PowerLine «на прием» покажутся все же недостаточными, можно предложить воспользоваться уже апробированными решениями асимметричного доступа к информации. Например, со спутника пользователь получает входящий трафик на скоростях до единиц MBps, а наземными линиями связи пересылает небольшой исходящий трафик. Такое решение задачи «последней мили» легко вписывается в вышерассмотренную структуру и в первую очередь ориентировано на небольшие компании и взыскательных частных пользователей.

Однако и тут нам придется сделать небольшое отступление, напомнив об отличиях зарубежных систем электропитания от отечественной. Если в большинстве стран мира принято подводить две фазы и защитный «нуль», то практически все квартиры украинских энергопотребителей довольствуются подключением к одной из трех фаз сети 380 В и «нулю», т. е. если рассматривать задачу построения единой сети на базе многоквартирного дома (а максимальная дальность HomePlug-устройств это позволяет), то для объединения всех пользователей в «общую шину» между «фазами» необходимо будет включить соответствующие мосты. Не вдаваясь в особенности схемотехники этого достаточно простого устройства, заметим, что задача создания инфраструктуры может выходить за рамки простой инсталляции уже готовых, апробированных и сертифицированных на Западе решений. Хотя при большом числе клиентов может оказаться целесообразным объединять три группы (подсети) в единую сеть с помощью соответствующего коммутатора уже непосредственно перед вводом внешнего канала в дом.

Заканчивая этот небольшой анализ, еще раз оговоримся, что попытка разграничить сервисы более чем условна в развитии современных сетевых технологий следующей по важности тенденцией после повышения скорости является стремление объединить в едином сетевом потоке различные виды трафика (данные, телефонию, видео). Другое дело, что требуемой полосы пропускания при всех желаемых сервисах одновременно (а она, как выяснилось, для устройств PowerLine даже менее 10 Mbps) может оказаться недостаточно (рис. 3).

Рис. 3. Тенденция на объединение всех групп устройств. Хватит ли полосы?

И наконец, тем, кто намерен организовать предоставление услуг по доступу к Сети, придется вернуться и к вопросу разработки комплекта ПО для удаленного администрирования и мониторинга с расширенными функциями, обусловленными спецификой данной технологии. Такой комплект, кроме стандартных для этого случая сетевых возможностей, должен позволять:

обнаружить все устройства, находящиеся в сети, и определить их тип (адаптеры Ethernet, USB или карта PCI) и присвоенный производителем MAC-адрес, а также предоставить администратору возможность определить и присвоить IP-адрес устройства;
вести постоянный мониторинг сети и создавать графики загруженности того или иного участка, а также собирать статистику трафика по каждому из используемых протоколов, оперативно контролировать и проверять качество соединения с каждым из устройств в сети (на уровне физического соединения);
удаленно управлять правами доступа клиентов к услуге (осуществлять подключение/отключение пользователя), изменять пароль для создания пользовательской сети со своими настройками безопасности. Нелишним окажется предоставление возможности оператору назначить, какому из конкретных устройств (если их у одного клиента несколько) разрешить доступ к услуге. Таким образом, можно будет, например, заблокировать установку пользователем любого приобретенного им самостоятельно PowerLine-адаптера без согласования с провайдером услуг.

Забегая вперед, отметим, что на сегодня из всех рассмотренных программных пакетов по функциональности к этим требованиям ближе всех комплект ПО Open PowerLine Management от компании Corinex. В ее состав входит утилита PowerNet Setup Tool, позволяющая найти все MAC-адреса доступных устройств PowerNet. Однако на практике выяснилось, что для ее работы необходимо присутствие в сети хотя бы одного «родного» устройства.

На этом мы пока и остановимся, предоставив экономистам возможность провести более глубокий анализ. Очевидно, что заложенный в PowerLine потенциал огромен, и уже по состоянию на сегодня использование технологии может стать предметом бизнеса, в частности, для энергообеспечивающих компаний. В качестве примера можно привести программу «Мосэнерго», проводимую в Зеленограде, бывшей «кремниевой столице» России. На первом этапе предполагается разрешить насущные проблемы, связанные с учетом потребления электроэнергии и управлением системой энергоснабжения. На следующем планируется предоставление услуг по доступу в Internet, IP-телефонии, организации телеконференций и других.

Технологии передачи управляющих сигналов и информации по сетевой проводке

PowerLine определение и классификация

PowerLine, Powerline Communications (PLC) семейство технологий связи, которые основываются на использовании существующей сети электропитания (120 В, 220 В и т. п.) в качестве физической среды распространения информации.

Как существующие в рамках этих технологий направления исследований, так и уже реализованные «в железе» устройства, можно дифференцировать по скорости обмена.

Низкоскоростной обмен (Low Baud rate, иногда ниже 0,05 Kbps) с дальностями передачи до десятков километров. Подобные PLC-системы уже используются в энергетике на высоковольтных магистральных системах для передачи служебной телеметрической информации.
Обмен со средней скоростью передачи (Medium Baud rate, обычно в диапазоне от 0,05 до 50 Kbps) на средние расстояния, не превышающие нескольких километров. Такие PLC-системы позволяют реализовать несложные контролирующие приложения и ориентированы на существующие инфраструктуры сетевого питания (домашняя автоматизация, системы управления освещением, организация автоматических измерений, мониторинг через Internet и т. п.). Информация передается в полосе частот 50-535 кHz.
Высокоскоростной обмен (High Baud rate, от 100 Kbps). Основное предназначение «компьютерный» локальный обмен данными. К классическим для таких систем обычно относят задачи объединения в ресурсы общего доступа имеющихся принтеров, сканеров и других устройств, а также организацию домашней либо компьютерной сети SOHO. В этот класс справедливо было бы включить решение всего спектра мультимедийных задач. Устройства в силу ряда противоречивых требований вынуждены занимать достаточно широкую полосу частот (в диапазоне от 1,7 до 30 MHz) и обеспечивать работу на расстоянии до нескольких сотен метров. К этой категории относятся Homeplug PowerLine-устройства.

Проблемы, связанные со средой передачи, или
Неужто все так сложно?

Собственно, если углубиться в технические проблемы, то можно попытаться объяснить, почему по стоимости адаптер PowerLine нельзя сопоставлять с Ethernet-картой. Не стоит забывать, что последняя рассчитана на использование в комбинации со специально под нее спроектированной средой передачи, и именно это позволяет ей быть простой, доступной и дешевой. Но стоит взяться за передачу по «неспециализированным» проводам и конструкция становится сложной и недешевой: она вынуждена своей сложностью и дороговизной компенсировать работу с суррогатом сетевых кабелей.

Рассмотрим поподробнее. Нас будет интересовать в дальнейшем полоса частот в несколько десятков мегагерц, ее минимальное значение определяется той информационной полосой, которую необходимо обеспечить, в нашем случае до десятка Mbps. Итак, в сетевом кабеле с ростом частоты (как, впрочем, и в любом другом фидере) растет значение погонного затухания (рис. 4).

Рис. 4. Сам по себе питающий электрокабель не лучшая среда для распространения высокочастотных сигналов

На практике это означает, что, желая на другом конце кабеля принять и обработать весь спектр частот исходного сигнала, нам придется передавать его высокочастотные составляющие в десятки раз бoльшими по уровню, чем в низкочастотной части. Существуют достаточно жесткие ограничения как на диапазон частот, которые могут занимать сигналы в кабеле, так и на их максимальные уровни, что вынуждает использовать специальные приемы для уменьшения спектральной плотности мощности сигналов и одновременно с этим применять хитроумные способы для экономного представления (кодирования) исходных цифровых сигналов.

Следующей проблемой, присущей квартирной сетевой проводке, являются возникающие в ней отражения от неоднородностей ее структуры. Каждый сросток проводов, группа контактов, параллельное включение и ответвление проводов приводят к многократной интерференции прямого/задержанных сигналов и к частотно-избирательному ослаблению. Зажигая свет, что-то включая и отключая от сети, пользуясь удлинителями, мы постоянно меняем параметры этой структуры, причем не только у себя, но и, в какой-то мере, у соседа, запитанного от той же «фазы». Приводит это к достаточно хорошо известному в беспроводных радиосистемах и многомодовых оптоволоконных линиях связи эффекту, называемому межсимвольной интерференцией (ISI). Там он обусловливается многолучевым распространением радиоволн (т. е. приходом на приемник одновременно нескольких сигналов, сдвинутых на определенную величину, пропорциональную разнице расстояний, пройденных каждым из них). В результате короткий импульс «размывается» и превращается в более широкий или даже в последовательность из нескольких, т. е. передатчиком излучался один импульс, соответствующий символу (либо несколько символов подряд, соответствующих информационной группе), на приемнике же обнаруживается целая серия, что приводит к неправильной их интерпретации и, как следствие, к ошибкам в сеансе передачи и ограничению максимальной пропускной способности канала.

А ведь общее количество различных оконечных устройств, активно влияющих на параметры сети питания, даже в небольшом доме не поддается никакому учету. Причем многие из бытовых приборов (пылесосы, миксеры, ПК с дешевыми блоками питания, люминесцентные лампы и др.) не просто «шумят», но и способны в моменты запуска генерировать продолжительные серии импульсов с амплитудами, на порядок превышающими ожидаемые нами в розетке 220 В. В эту «электрокашу» остается добавить несколько подгоревших контактов на щитке и легендарного «дядю Ваню со сваркой». Для полноты картины рекомендуется также вспомнить, что провода сети не только излучают, но и достаточно неплохо справляются с приемом радиоволн (в выбранную нами полосу попадают радиостанции как минимум трех вещательных и четырех любительских диапазонов волн), чтобы понять тот клубок проблем, над которым разработчики устройств PowerLine бились не один десяток лет.

Орешек тверд, но все же…

Продолжаются работы и по совершенствованию программных продуктов. В совместном заявлении компаний Intellon и Corinex уже к маю 2003 г. обещан выпуск программного обеспечения, базирующегося на открытом стандарте MIB (Management Information Base). Его использование позволит сделать процесс инсталляции более «прозрачным» и расширит возможности локального и удаленного сетевого администрирования устройств на базе чипов Intellon (спецификация HomePlug 1.0.1). Заметим, что поскольку стандарт HomePlug 1.0.1 пока что реализован «в железе» только в разработке «карманной» компании альянса Intellon, на данный момент времени мы можем ставить знак равенства между ее чипсетами и самим стандартом. А пока на сайте Corinex выложено содержимое инсталляционного CD, содержащего драйверы, ПО PowerNet Setup Tool и SNMP-агент для PowerNet, работающие только со своими, «фирменными» устройствами.

Выводы

Подытожим все вышесказанное. Выход на рынок устройств PowerLine стандарта HomePlug 1.0 от разных производителей, достаточно легко находящих «общий язык», наводит на мысль, что наконец-то технология «очистилась» от тяжких наследственных проблем с совместимостью и вышла из разряда экзотики на уровень коммерческой эксплуатации. Можно лишь удивляться, что такое логичное изобретение в стиле «голь на выдумки хитра» не появилось именно в постсоветском пространстве. Хотя, с другой стороны, такое решение в силу «строптивости» среды передачи требует реализации в «железе» достаточно сложных принципов и предполагает наличие у разработчика всех производственных элементов технологического цикла, позволяющих довести идею до этапа коммерческой эксплуатации.

Хотя заявленная максимальная теоретическая пропускная способность сетей PowerLine 14 Mbps, фактическая средняя скорость передачи данных оказалась равной 5-6 Mbps. Эти показатели сопоставимы с характеристиками HomePNA и беспроводных сетей (WLAN) по IEEE 802.11b и HomeRF 2.0. Технология более проста для внедрения, чем телефонные сети, ведь если телефонная розетка встречается не в каждой комнате, то розетки питания есть везде, а тем более рядом с компьютером или принтером. Для нее не существует «мертвых зон», характерных для беспроводных решений (когда не удается принять сигнал в определенных точках помещения), и ее организация может обойтись дешевле, чем прокладка «с нуля» проводной Ethernet. Хотя текущая стоимость устройств PowerLine в пересчете на пользователя сравнима либо даже превышает цену WLAN-комплекта (Wi-Fi, без учета стоимости лицензии), есть все шансы, что по мере освоения выпуска устройств бoльшим числом компаний она будет постепенно снижаться.

По каждому из основных параметров у технологии HomePlug есть достойный конкурент. Но ведь несмотря на ряд обещаний «дешево обынтернетить всех» с помощью других технологий, однозначного универсального решения, сочетающего приемлемое качество и простоту с минимальными начальными и пропорциональными последующими вложениями для инфраструктуры масштаба, например среднего городского дома, нет. В противоположность уже освоенным, технология передачи по проводам питающей сети характеризуется относительно низким уровнем начальных инвестиций за счет экономии вложений на создание физической среды передачи. PowerLine-сети хорошо масштабируются, т. е. обеспечивают стабильную работу при подключении новых клиентов, причем сохраняется достаточная для большинства практических применений скорость работы, пропорционально уменьшающаяся при увеличении расстояния (до 200-300 м).

Ряд проведенных нами экспериментов показывает, что высокая устойчивость к помехам и некритичность к среде передачи, заложенные в стандарты HomePlug, позволяют рассматривать готовые устройства и как некий полуфабрикат для разработки собственных домашних и индустриальных проводных решений.

Пока же нам хочется верить, что анонсированные на CeBIT устройства (комбинированные точки доступа WLAN/PowerLine, маршрутизаторы и ISDN/DSL-to-PowerLine модемы, мультимедийные плееры, видеокамеры со встроенной поддержкой этой технологии, новые Voice over PowerLine, а также комплекты для объединения в домашнюю сеть компьютеров, Web-планшетов и MP3-проигрывателей) уже находятся на пути к нашему покупателю. Пусть пока эти устройства не так сильно распространены это, насколько можно судить по результатам пробной эксплуатации, всего лишь вопрос времени…

Технологии использования электропроводки для передачи данных PLC (PowerLine Communication) или DPL (Digital PowerLine) начали разрабатываться довольно давно (даже в России еще в 30-х годах прошлого века на Каширской линии электропередач проводились исследования возможности обмена данными по обычным проводам электропитания), но инженеры долгое время не могли преодолеть проблему затухания сигнала, вызванного помехами на линии (любая электропроводка характеризуется высоким уровнем шумов и быстрым затуханием высокочастотного сигнала, а также значительным изменением коммуникационных параметров линии в зависимости от текущей нагрузки). Позже эти проблемы были успешно решены за счет применения алгоритмов широкополосной модуляции сигнала (например, технология PLC уже давно используется для передачи информационно-технических данных в энергосистемах и на железных дорогах), однако оборудование для передачи данных по электросетям оставалось довольно дорогим, поэтому широкого распространения данные технологии долгое время не получали. Ведь определяющую роль в успехе любой технологии играет экономический фактор - для коммерческого успеха разработки необходимо, чтобы оборудование было надежным и многофункциональным, обеспечивало достаточно высокую скорость передачи и при этом оставалось относительно недорогим.

И вот сегодня на рынке наконец появляется недорогое оборудование, которое отвечает всем этим требованиям, а если учесть, что количество электрических розеток пока что существенно превосходит количество телефонных (особенно в нашей стране, где телефонизация до сих пор не является необходимым атрибутом при строительстве домов), то технология PLC получает практически неограниченные возможности развития. Именно этими соображениями и руководствовались разработчики оборудования для передачи данных по линиям электропроводки. Линии электропитания есть везде, даже в самых отдаленных уголках земного шара, так что эта технология не требует прокладки дополнительных коммуникаций (а кое-где прокладка новых кабелей вообще нежелательна или попросту невозможна), что значительно снижает ее стоимость и повышает функциональность.

Очевидно, что в новом тысячелетии технология передачи цифрового трафика по линиям электросети становится одним из наиболее перспективных направлений развития в сфере предоставления услуг связи - широкая распространенность электрических сетей, их доступность и многофункциональность открывают богатые возможности для использования PLC.

Домашние беспроводные сети

При наличии в доме нескольких сетевых устройств (настольный компьютер, ноутбук, медиасервер, игровая приставка, фоторамка и т.д.), естественно, возникает потребность обмена данными между ними, при этом традиционным решением является объединение таких устройств в локальную сеть, поскольку это открывает возможность не только обмена данными (что можно было бы сделать и с помощью внешних носителей), но и выхода в Интернет, просмотра видео или сетевых игр. Причем желательно, чтобы создаваемая локальная сеть легко масштабировалась, то есть чтобы в дальнейшем к ней могли подключиться новые устройства, а ее конфигурацию можно было изменить без дополнительных вложений. Традиционно домашние сети организуются прокладкой Ethernet-кабелей (витой пары) или же путем использования беспроводных сетей на основе протокола 802.11 b/g. Однако у каждого из этих подходов есть свои как неоспоримые преимущества, так и существенные недостатки.

Да, при объединении компьютеров в домашнюю сеть с применением витой пары на основе протокола Ethernet мы получаем скоростную надежную сеть с высоким уровнем помехозащищенности. И финансовые затраты вроде бы невелики - с учетом наличия практически у всех современных компьютеров сетевого контроллера мы должны приобрести лишь сетевой коммутатор и кабель. Однако прокладка сетевого кабеля создает серьезные неудобства в любом доме, а иногда вообще является трудноразрешимой проблемой. Ведь редкая хозяйка в современном доме благосклонно отнесется к появлению новых проводов. Кроме того, в случае прокладки проводной локальной сети каждое рабочее место «привязывается» к сетевой розетке и в случае перепланировки помещения нужно прокладывать локальную сеть практически заново. А это невозможно без проведения ремонтно-строительных работ того или иного масштаба, так что проблема прокладки проводной сети усугубляется год от года, особенно в связи с неуклонным ростом цен на строительные материалы.

Конечно, удобнее использовать для построения домашней сети беспроводные технологии, ведь тогда мы сможем избавиться от привязывающих нас к определенному месту проводов и получим гораздо большую мобильность, но и этот подход не лишен серьезных недостатков. Например, если в проводной сети Ethernet расстояние между узлами может достигать 100 м, то беспроводные сети Wi-Fi устойчиво работают на куда меньших расстояниях. При этом радиус действия беспроводных сетей сильно зависит от встречающихся на пути препятствий, например железобетонных конструкций, которые абсолютно не пропускают волны диапазона 2,4 ГГц. Так что современные дома - это далеко не лучшее место для установления рекордов дальности связи подобного рода устройств. И если в пределах одной квартиры беспроводные сети 802.11 b/g можно считать весьма эффективным решением, то связь с друзьями, живущими даже в соседней квартире за капитальной стеной, вполне может оказаться нестабильной или даже вообще невозможной. Кроме того, для приема IP-телевидения и видео высокой четкости в произвольной точке дома беспроводные стандарты семейства 802.11 и даже новой версии 802.11n не приспособлены - передача широковещательного видеоконтента (Multicast), предоставляемого операторами IPTV, по ним не предусмотрена.

Электричество высокого разрешения

А вот, например, дальность действия сети по электрическим проводам в стандарте HomePlug AV, который относится к семейству технологий PLC, использующих самую обычную электропроводку в качестве сетевой среды, достигает 300 м и не зависит от числа и толщины перекрытий в помещении. Даже в проблемных случаях технология HomePlug AV обеспечивает реальную скорость не ниже 40 Мбит/с. Причем основным преимуществом такого решения является отсутствие необходимости прокладки дополнительных кабелей для подключения сетевого оборудования - достаточно, чтобы в помещении имелась электропроводка (сеть 220 В). Таким образом, цифровые сети по линиям электросвязи могут стать сегодня единственной альтернативой прямому Ethernet-подключению при просмотре, например, цифрового видео без задержек и потери качества одновременно с передачей данных.

Причем в условиях современного жилища построение домашней локальной сети по технологиям PLC может оказаться более предпочтительней, чем альтернативные варианты. Последняя, уже третья по счету версия спецификации домашних сетей по электропроводам HomePlug AV обеспечивает передачу данных со скоростью до 200 Мбит/с и может использоваться в качестве удобного канала для передачи сигнала телевидения высокой четкости (HDTV), IPTV, Интернета и IP-телефонии (VoIP). Аббревиатура AV указывает на мультимедийную ориентацию - специализацию передачи по электрическим проводам аудио- и видеоконтента в реальном времени.

Оборудование для передачи данных по электропроводке

Одним из основных производителей оборудования HomePlug AV является компания ZyXEL. Линейка устройств, в которых реализована идея передачи данных по электропроводам по спецификации HomePlug AV, состоит из интернет-центра P660HWP и Powerline-адаптеров HomePlug AV PLA400 и PLA470. Интернет-центр P660HWP - это универсальное устройство, которое служит для подключения к Интернету и IP-телевидению по выделенному каналу ADSL с возможностью создания домашней сети не только по Ethernet и Wi-Fi, но и через обычную электропроводку по технологии HomePlug AV. Имея встроенный адаптер HomePlug AV, интернет-центр P660HWP является связующим элементом сети по электропроводке, а адаптеры PLA400 и PLA470 позволяют развести локальную сеть по квартире, обеспечивая при этом достаточно высокую скорость и позволяя соединить персональный компьютер с любыми другими сетевыми устройствами в других помещениях. С помощью адаптеров можно передавать аудио- и видеосигналы, IP-телефонию и данные по обычным электропроводам и создавать недорогие домашние локальные сети. Таким образом можно объединить различные устройства в доме в единое мультимедийное пространство, причем не прокладывая при этом никаких дополнительных коммуникаций.

Модель PLA400 оснащена одним портом Ethernet, а PLA470 - встроенным 4-портовым коммутатором, что позволяет подключить через одну электрическую розетку несколько сетевых устройств, например компьютер и игровую приставку.

HomePlug AV-адаптер PLA400 (с одним Ethernet-портом) продается в России по 2000-2200 руб. (менее 100 долл.), PLA470 (с 4-портовым коммутатором Ethernet) стоит сегодня в розничной продаже около 2500-2700 руб. (до 110 долл.), а интернет-центр P660HWP со встроенным адаптером HomePlug AV, 4-портовым коммутатором Ethernet и точкой доступа Wi-Fi 802.11g продается по цене 4700-5000 руб.

По итогам тестирования данного оборудования в условиях обычной московской электропроводки добиться 200 Мбит/с, конечно, не удалось (связь устанавливалась на уровне 50 Мбит/с с незначительными перепадами при включении домашних электроприборов), но видео высокого разрешения передавалось по электросети без провалов и искажений. То есть до скорости 100-мегабитной Ethernet-сети данная технология не дотягивает, однако беспроводную сеть WiFi 802.11g значительно опережает.

Особенно важно, что все HomePlug AV-адаптеры имеют встроенные механизмы поддержки Quality of Service (QoS), что обеспечивает гарантированную полосу пропускания, необходимую при передаче голоса, звука, видео и шифрование данных для безопасной передачи информации (информация надежно защищена от прослушивания и перехвата протоколом AES со 128-битным ключом). Все это прекрасно работает и нареканий не вызывает, а влияние помех, создаваемых различными бытовыми приборами на линию связи, установленную между двумя ПК с использованием адаптеров HomePlug AV, на практике получилось минимальным (как выяснилось, ни работающая дрель, ни люминесцентные лампы с импульсными преобразователями существенного влияния на качество передачи данных не оказывают). Процесс установки вышеупомянутых устройств предельно прост и не вызовет вопросов даже у неподготовленных пользователей. Настройка интернет-центра P660HWP и адаптеров HomePlug AV для подключения к Интернету и IP-телевидению производится с помощью программы ZyXEL NetFriend. Чтобы настроить оборудование при помощи «Сетевого Друга», потребуется минимум навыков и около 10 минут времени. Нужно будет лишь выбрать свой город, провайдера и тарифный план. Остальные настройки, такие так Wi-Fi и IPTV уже по желанию.

При использовании услуг IPTV к интернет-центру ZyXEL P660HWP необходимо подключить телевизионную приставку, выбрать необходимый тариф и указать программе порт, к которому вы подключили приставку. А если приставка подключается к адаптеру PLA400 или PLA470 через электропроводку, то при помощи той же программы нужно выбрать HomePlug AV. Адаптеры также не требуют от пользователя никаких особых знаний для установки и настройки - на бытовом уровне технология HomePlug AV может быть представлена просто как удлинитель сети Ethernet.

Таким образом, данную технологию и ее реализацию в приборах от компании ZyXEL можно рекомендовать в качестве альтернативы традиционным технологиям там, где перечисленные выше недостатки последних становятся труднопреодолимыми, затратными или попросту неудобными.