Короткая история Магистральных сигнальных систем

 

Идея использования развитых энергетических систем также для передачи сигналов — под общепринятым названием «Магистральная передача» — возникла впервые еще в конце 19 века, когда два французских инженера в 1898 году запатентовали свое изобретение. Практическое применение эта идея нашла в начале 20 века во французской мультичастотной «системе контроля», но реальное распространение этой технологии произошло после 1950 года. «Система контроля» работала в низкочастотном диапазоне от 110 до 1000 Гц, пользуясь успехом по всему миру. Она и сейчас является весьма распространенным сетевым оборудованием. В мире установлено несколько тысяч систем и существует около 30-40 миллионов пользователей. «Система контроля» — это узкополосная система, направленная от подстанции к пользователю. В 70-х годах 20 века были разработаны несколько подходов с так называемыми системами с «Несущими энерголиниями», работающими в килогерцовом диапазоне от 3 до 150 кГц. Эти системы были двунаправленными. Но особым успехом эти разработки не увенчались. В 90-х годах 20 века огромное распространение электроники и телекоммуникационных технологий позволило начать новые разработки систем уже в мегагерцовом диапазоне и дало жизнь новым широкополосным приложениям с общим названием «Power Line Communications» (PLC). Они и сейчас находятся в процессе усовершенствования.

 

 

Топология PLC-систем.

 

Нужно учитывать — как будет объяснено дальше — что, с одной стороны, высокие частоты предоставляют широкий частотный диапазон, необходимый для высокоскоростных приложений; с другой стороны, на этих частотах происходит сильное ослабление сигнала в линии. Это делает передачу сигнала с удовлетворительным качеством возможным в основном только в сетях с низким напряжением. Следует рассмотреть две системы (рис. 1)

¾ внешнюю, на силовых линиях: «Систему доступа» для коммунальных целей

¾ находящуюся внутри дома: «Домашнюю систему» для частных целей (следует заметить, что Коммунальная система тоже может выполнять свои функции внутри здания)

Рисунок 1 представляет классическую европейскую сеть с топологией «звезда». Основной трансформатор поддерживает несколько домов (или одно большое производственное здание). Внешние линии представляют собой 3ф кабели в городах или надземные линии в сельской местности. Проводка внутри зданий сделана на основе 2ф или 3ф +N проводников (Американские и Японские сети имеют абсолютно другую структуру). Практически работать в сетях с низким напряжением в мегагерцовом диапазоне очень сложно: существует множество абсолютно различных конфигураций, постоянно меняется загруженность сети, и большинство PLC-характеристик должны учитываться статистически. Высокая частота приводит к возникновению резонансных эффектов.

«Хребет» на рисунке 1 — это классический широкополосный канал: контрольный кабель коммунальной системы, радио связь, телевизионный кабель и т.д.

В случае если длина линии низкого напряжения превышает радиус распространения сигнала, необходимо устанавливать повторители и шлюзы.

 

Рисунок 1.

 

H-G

H-G

H-G

H-G

H-G

 Internet

 

                                                      C3

                                          C2

 

 

B                                                  C1

 

 

                                       Acess System

 

                    LV

 

 

LV- сеть низкого напряжения                             Cn - потребитель

CC- контрольный центр коммунальной сети    LAN – локальная сеть

B – «хребет»                                                          IC – внутренний контроллер

LV-G – шлюз системы низкого напряжения     M - модем

H-G – «домашний» шлюз

R - повторитель

 

2. PLC-системы, их внедрение и особенности использования

Использование PLC

 

Системы PLC прелагают новый сервис в использовании силовых линий, который не был возможен ранее. Учредители PLС предполагают несколько возможных применений технологии. Они требуют высокой надежности коммуникационной системы, сто должно быть отражено и в электромагнитных требованиях. Предлагаются следующие варианты:

¾ для коммунальных услуг: контроль нагрузки на сеть, удаленное чтение измерений, автоматизация сети и т.д.

¾ для Интернет-провайдеров: Интернет-сервисы

¾ для телефонных операторов: телефонные передачи на «последней миле»

¾ для пользователей: локальные сети для компьютерных систем, использование в «домашних» целях.

Большинство из них — это двунаправленные службы, работающие от центральной контрольной точки до приложения или от приложения к центральной точке. Сложность заключается в том, что несколько приложений могут работать одновременно.

 

Условия применения.

 

Главное.

 

В качестве ключевых критериев для успешного рыночного продвижения PLC-систем, которые соперничают с существующими и появляющимися коммуникационными технологиями, могут быть выделены следующие:

· экономическая осуществимость – то есть возможность передачи информации по прямой в радиусе нескольких сотен метров.

Технически

¾  соответствие требованиям электромагнитной совместимости и вытекающее отсюда ограничение уровня передаваемого сигнала.

¾  уверенность в достаточной скорости передачи данных и, соответственно, уверенность в предоставлении единичному потребителю услуг с нужной скоростью и приемлемой частотой появления ошибочных битов (bit error rate ¾ BER), которая соответствует качеству услуги.

Коммерчески

¾  возможность финансировать применение таких систем с помощью услуг, предоставляемых на их базе, что и обеспечивает конкурентоспособность по отношению к альтернативным системам.

· успешное проведение соответствующих «полевых» испытаний и использование полученных наблюдений при оптимизации разработки технической системы.

· Возможность нормативной и регуляторной систематизации как базы для надежного финансирования.