ТЕХНОЛОГИЯ POWER LINE COMMUNICATIONS: РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Тебуев М.-Б. И.¹, Тебуев Т.-Б. И.²

^1.2 Аспирант, кафедра Электронных систем (Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»), г. Санкт-Петербург.

ТЕХНОЛОГИЯ POWER LINE COMMUNICATIONS: РАСЧЕТ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ

Аннотация

В статье приводятся основные принципы построения системы передачи данных по электротехническим сетям, основанных на использовании технологии POWER LINE COMMUNICATIONS (PLC), а так же разработке решения задачи влияния импульсных помех на передачу данных, путем расчета эффективности линии сигнала. Данные расчеты предлагается реализовать на сетях передачи данных, что позволит определять наиболее эффективный диапазон передачи при воздействии на сеть импульсных помех.

Ключевые слова: сеть, оптоволокно, импульсные помехи, импортозамещение, расчет эффективности.

Tebuev M.-B. I.¹, Tebuev T.-B. I.²

^1,2 Postgraduate student, Department of Electronic Systems (National University of the mineral resource "Mountain"), St. Petersburg.

POWER LINE COMMUNICATIONS TECHNOLOGY CALCULATION OF EFFICIENCY OF THE DATA LINE

Abstract

The basic principles of the creation of data transmission system based on the use of the POWER LINE COMMUNICATIONS (PLC) technology are given in the article, as well as the impact of the development of solutions to the problem of impulse noise data by calculating the efficiency of the signal line. These calculations are invited to implement data networks, which will determine the most effective transmission range when exposed to pulsed interference network.

Keywords: network, fiber optics, impulse noise, import substitution, the calculation efficiency.

 

Сетевые технологии стремительно развиваются из года в год предоставляя нам новые возможности. В первую очередь спросом пользуется увеличение скорости и пропускной способности, одновременно нельзя забывать и об экономичности. Ведь прокладка десятков километров оптоволокна – удовольствие чрезвычайно дорогое. Основными странами - поставщиками оптического волокна в РФ остаются США (65% импорта) и Япония (24%) в денежном выражении (Шашкова О. И.  Российский импорт волоконно-оптического кабеля и оптоволокна за 9 мес., 2015 года. Тенденции. С. 67). В связи с подписанием указа президента Российской федерации (1 августа 2014 г.) о запрете или ограничении импорта в нашу страну, из стран принявших санкции против российских граждан, компаний или организаций – разрабатываются различные способы информационного обмена, которые сведут необходимость в оптоволокне до минимума. Электротехнические сети отлично справятся с этой задачей, так как они буквально окутывают все жилые помещения и любые предприятия, их инфраструктура является едва ли не самой развитой. Новая технология PLC в настоящее время активно развивается.

Основой технологии PowerLine является использование частотного разделения сигнала, при котором высокоскоростной поток данных разбивается на несколько относительно низкоскоростных потоков, каждый из которых передается на отдельной поднесущей частоте с последующим их объединением в один сигнал. Реально в технологии PowerLine используются 1536 поднесущие частоты с выделением 84 наилучших в диапазоне 2—34 МГц. При передаче сигналов по бытовой электросети могут возникать большие затухания в передающей функции на определенных частотах, что может привести к потере данных. Метод, предусмотренный для решения этой задачи в технологии PLC — динамическое включение и выключение передачи сигнала. Суть этого метода заключается в том, что устройство осуществляет постоянный мониторинг канала передачи с целью выявления участка спектра с превышением определенного порогового значения затухания. В случае обнаружения данного факта, использование этих частот на время прекращается до восстановления нормального значения затухания, а данные передаются на других частотах. Однако имеет место проблема возникновения импульсных помех (до 1 микросекунды), причинами их появления являются мощные прожектора на предприятиях, а также включение и выключение мощных электроприборов, оборудованных электрическими двигателями.

Рассмотрим преимущества технологии PLC в сравнении с другими способами коммуникаций - (оптоволокно, витая пара, радиосвязь и т.п):

С точки зрения экономии денежных вложений, технология PLC безоговорочно выходит в лидеры среди рассматриваемых вариантов. На одной только прокладке дополнительных проводов телекоммуникаций PLC уже оправдывает инновацию своей технологии. Так же учтем экономию монтажных работ – минимум персонала. Минимальные затраты и при расширении сети, а так же сеть легко организуется при демонтаже на этих же устройствах. Экономия времени - так же конек технологии PLC. Пока идет прокладка дополнительных проводов сеть PLC уже может быть готова к работе. Скорость монтажа рассматриваемой технологии, к примеру, может развернуть сеть PLC на 9ти этажном доме от одного до двух дней.

Организация передачи информации на PLC

Существует два способа передачи данных по PLC сети (рис 1):

С предварительной настройкой. Организуется по типу «Сервер-Ретранслятор-Клиент», то есть с использованием каждого вида оборудования;

Без предварительной настройки. В данном подключении используется 1 тип оборудования, который может являться и Сервером, и Клиентом, и Ретранслятором.

Рис 1. Характеристики сети

Сервер — это оборудование, реализующее передачу информации на PLC, без которого передача информации невозможна;

Клиент — это оборудование, реализующее передачу информации на PLC, которое благодаря серверу обменивается информацией с остальными устройствами;

Ретранслятор — это оборудование, реализующее передачу информации на PLC, которое позволяет увеличить расстояние между сервером и клиентом.

Теоретические исследования проведенные на - горнопромышленных предприятиях по затратам на прокладку дополнительных линий телекоммуникационных систем, а так же выбросов при импульсных помехах, создаваемые различными индуктивными связями   дали предварительную классификацию, а так же на их основе было построено математическое моделирование расчета эффективности горнотехнических систем PLC.

Предприятие «Гиперком», г.Волжский - одно из не многих в России специализируется на производстве технологий PLC. Исследование заключалось в расчете эффективности линии передачи сигнала на предприятии.  В результате проведенного исследования были получены данные позволяющие использовать технологию PLC с учетом импульсных помех максимально эффективно.

Таблица 2. Расчет эффективности линии

В (табл.2) приведены данные расчета эффективности линии при импульсных помехах на электротехнических сетях предприятия - «Гиперком». В качестве модема используется генератор SFG-2110Sy. Полоса обзора от 2 МГц до 10 МГц. Расчеты подведены на анализаторе спектра 150 кГц – 3 ГГц. Индуктивность первичной обмотки (два витка) 10 мкг, индуктивность рассеяния 0.8 мкг; Индуктивность вторичной обмотки (три витка) 22.5 мкг, индуктивность рассеяния 4.6 мкг.

Таким образом исходя из показателей расчета линии (Табл.2) видно, что автоматическое увеличение напряжения на линии при обнаружении импульсных помех до 10 МГц, приводит к уменьшению значения отражения сигнала (dB), что в свою очередь обеспечивает увеличение качества передаваемого сигнала.

Электросети России сильно отличаются техническими параметрами от Европейских. Электросети и проводка нашей необъятной страны в основном состоит из алюминия, в то время как Европа покрыта медью. Алюминиевые провода имеют плохие электрические и механические качества, что в свою очередь приводит к плохой электропроводности и в конечном счете быстрое затухание сигнала. Это конечно отрицательно сказывается на использовании технологии PLC в России. Но тем не менее большое количество преимуществ в особенности экономических, вероятнее всего приведут к развитию этой технологии в России, в ближайшем будущем.

Литература

1. Савкин М.М «Радиосвязь и высокочастотная телемеханика в горной промышленности». «Сборник научных трудов СО АН СССР». 1964. – С. 7-38.
2. Молоковский И.А. «Исследование возможности передачи информации с помощью беспроводных технологий в теле-коммуникационных сетях промышленных предприятий». Сборник научных трудов Донецкого национального технического университета, серия: «Вычислительная техника и автоматизация -2010» Донецк 2010. № 19. -С. 77-82.
3. Невдяев, Л. М. «Мост в Интернет по линиям электропередачи» «ИнформКурьерСвязь». - 2003. - № 8. - С. 25-28.
4. Шашкова О. И. «Российский импорт волоконно-оптического кабеля и оптоволокна за 9 мес., 2015 года. Тенденции». С. 67.

References

1. Savkin MM "Radio and High Frequency Remote Control in the mining industry." "The collection of scientific works of the Academy of Sciences of the USSR." 1964. - P. 7-38.
2. Molokovsky IA "Study of the possibility of transmitting information via wireless technologies in tele-communication networks of industrial enterprises". Collection of Scientific Papers of Donetsk National Technical University, series "Computers and Automation 2010" Donetsk 2010. № 19. C. 77-82.
3. Nevdyaev, LM "Bridge to the Internet on power lines" "IKS". - 2003. - № 8. - S. 25-28.
4. Shashkova OI "Russian imports of fiber optic cable and optical fiber for 9 months., 2015. Trends ". S. 67.