Архитектура сети. 
Технология PLC и ее перспективы на российском рынке широкополосного абонентского доступа

Разработанная микропрограммная версия позволяет организовать как одноранговые, так и многоранговые сети с топологией точка-точка. Поток данных, отправленный микропроцессором одного узла, получает микропроцессор второго узла.

При использовании версии команд общего назначения, хост машина сохраняет полную гибкость доступа, контроль методом символьной пересылки, конфигурацию и функционирование сети в целом. Интерфейс микропроцессора хост машины полностью соответствует требованиям протокола и поддерживает сетевые микропроцессорные драйвера.

Частотное разделение в PLC.

Технология Powerline строится на использовании частотного разделения сигнала, при котором высокоскоростной поток данных разбивается на несколько относительно низкоскоростных потоков, после чего каждый из них передается на отдельной поднесу-щей частоте с последующим их объединением в один сигнал (рис. 2.7.).

Рис. 2.8 Обычный FDM

При использовании обычного частотного мультиплексирования (FDMFrequency-Division Multiplexing) защитные интервалы (Guard Band) между поднесущими, необходимые для предотвращения взаимного влияния сигналов, довольно велики (рис. 2.8.), поэтому доступный спектр используется не очень эффективно.

В случае же ортогонального частотно-разделенного мультиплексирования (OFDM) центры поднесущих частот размещены так, что пик каждого последующего сигнала совпадает с нулевым значением предыдущих (рис. 2.9.). Такая схема позволяет более эффективно использовать доступную полосу частот.

Перед тем как отдельные поднесущие частоты будут объединены в один сигнал, они претерпевают фазовую модуляцию (рис. 2.10.), каждая определяется своей последовательностью бит. После этого все они проходят через PowerPacket engine и собираются в единый информационный пакет, который еще называют OFDM-symbol. На рис. 2.11. приведен пример относительной квадратурной фазовой манипуляции (DQPSK — Differential Quadrature Phase Shift Keying) на каждой из 4 поднесущих частот в диапазоне 4−5 МГц.

Рис. 2.11 DQPSK-модуляция

Реально в технологии Powerline используются 84 поднесущие частоты в диапазоне 4−21 МГц (рис. 2.12.).

Теоретическая скорость передачи данных при использовании параллельных потоков с одновременным фазовым модулированием сигналов составляет более 100 Мбит/с. При передаче сигналов по бытовой сети электропитания могут возникать большие затухания в передающей функции на определенных частотах, что приведет к потере данных (рис. 2.13.).

В технологии Powerline предусмотрен специальный метод решения этой проблемы — динамическое выключение и включение передачи сигнала (dynamically turning off and on data-carrying signals). Суть данного 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 (рис. 2.14.).

Данный метод делает технологию Powerline максимально гибкой при использовании в неодинаковых условиях. Например, в разных странах существуют различные регулирующие акты, согласно которым часть диапазона частот не может быть использована. Следовательно, в случае Powerline в таком диапазоне просто не будут передаваться данные. Еще одним примером является вариант, когда некое приложение уже использует часть диапазона. Аналогично первому случаю здесь также выключается передача данных на определенных частотах, и два приложения могут спокойно сосуществовать в одной физической среде.

Другой серьезной проблемой при передаче данных по бытовой электросети считаются импульсные помехи (до 1 мкс), источниками которых могут быть галогеновые лампы (рис. 2.15.), включение и выключение различных электроприборов и т. д.

Рис. 2.15 Импульсные помехи при включении галогеновых ламп

При использовании метода динамического выключения и включения передачи сигнала система может не успеть адаптироваться к быстро изменившимся условиям, в результате часть передаваемых битов будет разрушена и утеряна. Для решения этой проблемы используется двухступенчатое (каскадное) помехоустойчивое кодирование битовых потоков, прежде чем они будут промодулированы и поступят в канал передачи данных. Суть помехоустойчивого кодирования состоит в добавлении в исходный информационный поток по определенным алгоритмам избыточных («защитных») битов, которые используются декодером на приемном конце для обнаружения и исправления ошибок. Каскадирование блочного кода Рида-Соломона и простого сверхточного кода, декодируемого по алгоритму Витерби, позволяет исправлять не только одиночные ошибки, но и пакеты ошибок, обеспечивая тем самым гарантию целостности передаваемых данных практически в 100%. Кроме того, помехоустойчивое кодирование является и способом технического закрытия, обеспечивающего относительную безопасность передаваемой информации в общей среде передачи. Еще одним проблемным моментом является то, что сеть бытового электропитания служит общей средой передачи данных, то есть в один момент времени передачу могут осуществлять сразу несколько устройств. В этой ситуации для разрешения конфликтов столкновения трафика необходим регулирующий механизм — протокол доступа к среде. В качестве подобного протокола был выбран хорошо известный Ethernet, который в технологии Powerline был расширен путем добавления дополнительных полей приори-тезации. Такая модификация вызвана необходимостью иметь гарантированную полосу пропускания для передачи голоса и видео через IP тогда, когда величина задержки является критичным параметром. Пакеты, содержащие голос или видео, в этом случае помечаются как «timing critical», они имеют самый высокий приоритет при обработке и доступе к среде передачи.