Введение
При современном уровне развития компьютернойтехники и сетевых технологий, к сетям предъявляются жесткие требования.Компьютерная сеть должна обеспечивать требуемую для конкретных условий скоростьпередачи; так же она должна быть мобильной, с большим количеством точекдоступа, при этом не должна требоваться прокладки кабеля; сеть должна иметьпростое администрирование; она должна обеспечивать высокую надежность припростых технических решениях; сеть должна поддерживать все возможные типысетевого оборудования и при всем этом она должна быть дешевой.
При всеобщей глобальной компьютеризации, какпростого населения, так и предприятий, организаций и спецслужб появиласьнеобходимость организации компьютерных сетей
Одним из вариантов организации сетей являетсясистема передачи данных по энергосетям
В дипломной работе будет показана схемаорганизации сети передачи данных по энергосетям на примере п. Алхан-Чурт сприменением технологии PLC
Раздел БЖД выполняется с целью созданиябезопасных условий труда при работе с сетями энергопитания
В экономической части диплома будет произведенрасчет себестоимости проектируемой сети и экономическая целесообразностьпостроения сети на основе PLC технологии
Технология PLC — это, в первую очередь, решениепроблемы «последней мили». Потому что в этом решении используетсявнутридомовая электросеть. Сама услуга предоставляется по принципуPlug&Play. То есть адаптер или абонентский модем, приобретенныйпотребителем в магазине, не требует никаких настроек: при включении в розеткуавтоматически идет связь с головным устройством, которое в каждом доме одно;происходит автоматическая настройка конфигурации и присвоение IP-адреса.Преимуществом технологии является также и то, что для подключения к Интернетунет нужды ждать монтеров и пускать их к себе домой. Другой дополнительный плюс- роуминг: модем работает во всех домах, где есть PLC-покрытие. Он не прописанжестко к конкретному адресу и работает и внутри района, и внутри города, и вдругом городе тоже. Сейчас строятся сети одновременно в пяти городах, и встадии подготовки проектов находятся еще минимум 5-6 городов России.
При всех достоинствах этой технологии рынокИнтернет-доступа уже насыщен, и мы буквально на себе чувствуем, как медленноидет нарастание абонентской базы. Если клиент уже подключился к провайдеру исделал проводку, то привлекать его низкой ценой уже нет смысла, тем более чтоопуская цены оператор ставит сам себя в тяжелое положение. Средний платеж заширокополосный доступ уже и так небольшой. Поэтому для развития необходимо вводитьновые сервисы и услуги. Например, так называемый «конструктор». Кбазовому PLC-модему «пристегиваются» разные модули: Ethernet-розетка;Wi-Fi-точка доступа; телефонный модуль, к которому можно подключить и обычныйаналоговый городской телефон, и внутренний аппарат, и VoIP-устройство. Спомощью последнего можно организовать внутреннюю телефонную сеть внутри города(например, прямые каналы телефонной связи с родственниками).
Еще один подключаемый модуль -видеокамера, спомощью которой можно организовать у себя дома систему видеонаблюдения, даже неподсоединяя ее к компьютеру. Весь трафик она передает по электросети на серверпровайдера. И пользователь в любой точке мира может, выйдя в Интернет, зайти всвой личный кабинет на клиентском интерфейсе и проверить обстановку дома.Подобное решение идеально подходит для контроля за детьми, приходящими нянями идомработницами. Кроме того, через Web-интерфейс можно настроить различныедополнительные функции -такие, например, как система motion detection (контрольдвижения), которая позволит камере выполнять функции объемного датчикадвижения: когда картинка сменилась, пошел сигнал на сервер, высылается SMS намобильный телефон пользователя — он подключается к Интернету и проверяет, всели в порядке.
1. Аналитическая часть
1.1 Технология PLC
Технология PLC (Power Line Communications — коммуникации по силовым линиям), также называемая PLT (Power Line Telecoms),является проводной технологией, направленной на использование кабельнойинфраструктуры силовых электросетей для организации высокоскоростной передачиданных и голоса. В зависимости от скорости передачи делится на широкополосную(ВPL) со скоростью более 1 Мбит/с и узкополосную (NPL).
1.1.1 Развитие технологииPLC
Тестирование службы широкополосного доступа вИнтернет через электросеть было запущено в Шотландии. Эта инициативапринадлежит электроэнергетической компании Scottish Hydro Electrics. Каксообщает британское издание PC Advisor, в тестировании «Интернета черезрозетку» было задействовано около 150 пользователей. Каждый абонентполучил доступ в Интернет на скорости 2 Мбит/с. По цене это было более чем вдва раза выгоднее предложения другого провайдера Интернета. Интерес к новой службепроявили уже несколько энергетических компаний страны. Кроме того, динамичновнедряет PLC ведущий поставщик электроэнергии в Германии компания RWE.Например, в Германии люди даже квитанции за электроэнергию не заполняют:информация со счетчиков приходит напрямую к поставщику электричества поэлектропроводке. Аналогичные проекты запущены в Италии и Швеции.
В России первый этап строительства сети на базеPLC-технологии выполнялся компанией «Спарк» и завершился в октябре 2005 г. На тот момент сеть включала в себя более 750 узлов доступа, расположенных в жилых домах. Всеузлы доступа объединены магистральной оптической сетью Gigabit Ethernet. В 2006 г. стартовал пилотный проект по вводу в эксплуатацию технологии PLC в районе Южное Тушино, а в 2007 г. началось активное строительство сети и подключение абонентов.
Невысокая плата за доступ в Интернет обеспечиваетхорошую конкурентоспособность, но качество порой вызывает нареканияпотенциальных и настоящих абонентов (если судить по многочисленным дискуссиямна форумах). Например, пользователи сетуют на проблему возможности подключенияк Сети только через определенную розетку в квартире, что не всегда бываетудобно абоненту, а также на снижение скорости при включении электроприборов.Это обусловлено общим состоянием электропроводки квартиры, но такие проблемырешаются специалистами провайдера. К тому же во избежание каких-либо проблемрекомендуется включать пользовательское устройство в отдельную розетку. Тем неменее эксперты телекоммуникационной отрасли придерживаются невысокой оценкипотенциала развития PLC-сетей. Причиной этого является сама технология. Дляпередачи данных от компьютера к компьютеру специально разрабатываласьтехнология Ethernet, в результате при ее использовании стоимость оконечногооборудования самая низкая, да и скоростные характеристики наилучшие. Любые жепопытки приспособить для передачи данных среду, изначально к тому непредназначенную, приводят к более высокой стоимости оборудования и к худшимтехническим характеристикам. Это относится и к телефонному медному проводу(коммутируемые модемы или ADSL), и к силовым сетям (технология PLC).
Так называемая «проблема последнеймили», о которой так много говорят последнее время, породила множестворешений. Однако у большей части таких решений есть один общий недостаток – всеони требуют прокладки проводов и кабелей. Наверное, нет смысла говорить о том,какие сложности и трудности это подчас вызывает – очень часто стоимостьпрокладки кабеля составляет большую часть стоимости наладки сети. Более того,существует ряд случаев, при которых прокладка новых кабелей невозможна иликрайне нежелательна – ярким примером такой неприятной ситуации является недавнозаконченный ремонт, сразу после которого неожиданно выясняется, что необходимопрокладывать дополнительные провода для компьютерных сетей.
Поэтому особый интерес всегда вызывали тетехнологии, которые позволяли обойтись без прокладки новых кабелей. На данныймомент существует два успешных подхода к этой проблеме – это беспроводные сети Wi-Fiи технологии PLC. Если про беспроводные сети сейчас написано достаточно много,то про технологии PLC доступно гораздо меньше информации.
Технологии PLC позволяют построить компьютерныелокальные сети на основе существующих линий электропередач. Так, применяятехнологии PLC, вы можете построить небольшую домашнюю локальную сеть,используя ту электрическую проводку, которая уже проложена.
На самом деле, способы передачи информации припомощи электрической проводки существовали давно. Одним из них являются всемизвестные советские репродукторы (которые также часто неверно называютрадиоточками). В основе различных технологий лежит достаточно простая идеяразделения сигнала – если бы каким-то образом можно было бы одновременнопередавать несколько сигналов по одному физическому каналу, то таким образомможно было бы увеличить общую скорость передачи данных. Этого можно добитьсяпри помощи модуляции (к тому же, модулированный сигнал устойчив к помехам), ипри разных способах модуляции на одних и тех же физических каналах передачиданных можно добиться разной скорости передачи данных.
На первый взгляд, рецепт удачной технологии PLCможет показаться простым – достаточно выбрать такой способ модуляции, которыймог бы обеспечить наиболее скоростную передачу данных, и современное средствосвязи готово. Однако те способы модуляции, которые обеспечивают наиболееплотную упаковку сигнала, требуют сложных математических операций, и для того,чтобы их можно было применять в технологиях PLC, необходимо применение быстрыхсигнальных (DSP) процессоров.
Процессор цифровой обработки сигналов (digitalsignal processor — DSP) — это специализированный программируемыймикропроцессор, предназначенный для манипулирования в реальном масштабе временипотоком цифровых данных. DSP-процессоры широко используются для обработкипотоков графической информации, аудио- и видеосигналов.
Таким образом, развитие PLC-технологий упиралосьв темпы развития DSP процессоров, и как только последние стали справляться спродвинутыми алгоритмами эффективной модуляции, появились новые технологииорганизации таких сетей. На данный момент в PLC-технологиях используетсяOFDM-модуляция, которая позволяет добиваться большой скорости передачи данных ихорошей устойчивости сигнала к помехам.
1.2 Области примененияPLC
— Широкополосный доступ в Интернет;
— Домашние и офисные компьютерные сети;
— VoIP – IP-телефония;
— Высокоскоростная аудио- и видеопередача;
— Офисное и домашнее (в том числе через Internet)видеонаблюдение, построение систем удаленного видеомониторинга;
— Построение каналов передачи цифровых данных дляпромышленной и домашней автоматизации (АИИС КУЭ, АСУ ТП(SCADA), СКУД);
— Системы безопасности (пожарно-охраннаясигнализация).
1.3 Технологические предпосылкивнедрения PLC-решений
От применяемых решений для построения сетейдоступа во многом зависит успех бизнеса телекоммуникационных операторов, атакже эффективное функционирование ведомственных и корпоративных сетей связи.
Волоконно-оптические линии связи обеспечиваютпередачу данных с большой скоростью, но до массового пользователя они пока недоходят, находя широкое применение, как правило, в корпоративном секторе.
На массовом рынке абонентского доступа сегоднянаиболее востребованной считается технология xDSL, которая обеспечиваетпользователям доступ к сети Интернет и другим инфокоммуникационным услугам посуществующим телефонным линиям. Определенную долю в этом сегменте занимаюттакже такие технологии как широкополосный беспроводный радиодоступ испутниковый доступ, доступ по сетям кабельного телевидения, пакетная передачаданных в сетях сотовой связи 2.5G/3G (GPRS/EDGE/UMTS, CDMA 2000 1X/ EV-DO).
Такие факторы, как широкая распространенностьэлектрических сетей 0,2¸0,4 кВ, отсутствие необходимости дорогостоящегостроительства кабельной канализации, пробивки стен и прокладки кабелей связи ипр. стимулируют исследование силовых сетей как альтернативной среды передачиданных и развитие еще одной технологии широкополосного доступа — поэлектросетям.
Было разработано оборудование PLC первого ивторого поколений. Достигнутая предельная скорость передачи данных не превышала10-14 Мб/с. Реальная же скорость передачи данных в тестовых сетях PLC сприменением этого оборудования отличалась на порядок и составляла 1-2 Мб/с.Кроме этого, абонентское оборудование PLC имело сравнительно высокую стоимость,а для электролиний, «уплотненных» PLC, был характерен высокий уровеньэлектромагнитных излучений, обусловленный работой PLC-аппаратуры.
Поэтому до недавнего времени технология PLC применяласьдля коммерческого предоставления телекоммуникационных услуг в ограниченноммасштабе, будучи неконкурентоспособной по отношению к другим технологиям, ипрежде всего xDSL. Однако последние достижения микроэлектроники, позволившиесоздать системы PLC третьего поколения, которые обеспечивают скорость передачиданных до 200 Мб/с при использовании стандартных электролиний, открывают новыевозможности для реализации широкополосного доступа.
1.4 Обзор технологийширокополосного абонентского доступа на основе PLC
Современные PLC системы, ориентированные нарешение задачи широкополосного абонентского доступа, в основном используют дветехнологии. В первой применяется сигнал с т.н. расширением спектра (spreadspectrum — SS), существенно повышающий помехоустойчивость передачи. Прииспользовании SS-модуляции мощность сигнала распределяется в широкой полосечастот, и сигнал становится незаметным на фоне помех. На принимающей сторонезначимая информация выделяется из шумоподобного сигнала с использованиемуникальной для данного сигнала псевдослучайной кодовой последовательности. Спомощью различных кодов можно осуществлять передачу сразу нескольких сообщенийв одной широкой полосе частот. Описанный принцип лежит в основе метода множественногодоступа с кодовым разделением каналов (CDMA). Отметим, что помимопомехоустойчивости SS-модуляция обеспечивает высокий уровень защиты информации.В качестве базовой используется QPSK-модуляция.
Вторая технология основана на ортогональномчастотном уплотнении с одновременной передачей сигналов на нескольких несущих(OFDM -Orthogonal Frequency Division Multiplex). Этот метод также гарантируетвысокую достоверность передачи и устойчивость к искажениям сигнала.
Дальнейшим развитием второго варианта стала технология,предложенная американской фирмой Intellon. Здесь применен модифицированныйOFDM-метод, в котором исходный поток данных разбивается на пакеты, и каждый изних передается в диапазоне частот 4,3-20,9 МГц с использованием относительнойфазовой модуляции на собственной поднесущей (DBPSK или DQPSK — DifferentialQuadrature Phase Shift Keying, дифференциальная квадратурная фазовая модуляциясо сдвигом). Максимальная информационная скорость передачи достигает десятковМбит/с.
Технология PLC реализует принцип множественногодоступа “точка — множество точек”. Локальная трансформаторная подстанцияпоставляет определенному числу зданий электроэнергию и, одновременно,обеспечивает подключенным пользователям услуги передачи данных, IP-телефонии идр.
Основным оконечным оборудованием следует считатьPLC-модем, который обычно реализует интерфейс для связи с ПК: USB, либо –Ethernet. Таким образом, модем подключается к источнику информации – розетке220В, а на выходе по соответствующему интерфейсу к ПК. Возможен вариант, когдапараллельно с ПК подключается телефон, поддерживающий режим VoIP.
Типовая функциональная схема и основныекомпоненты PLC-модема представлены на рис. 1.1.
/>
Рис. 1.1. Компоненты PLC-модема
Соединение с сетью Интернет в этой инновационнойтехнологии называется Broadband over power lines (BPL).
В отличие от DSL-соединения, посредством домашнейсети технология позволяет большему количеству людей иметь широкополосный доступв Интернет.
Технология PLC – самый дешевый способ созданиядомашней сети, так как не требует от пользователя установки дополнительныхкабелей питания и позволяет подключить к сети PLC жителей целого квартала. Одномастер-устройство способно обеспечить доступ в Internet через сеть PLC для 500пользователей. Для этого пользователи должны иметь у себя в квартирахадаптерные устройства, содержащие модемы PLC.
Конечно же, больше всего успешных проектов поорганизации широкополосного доступа через электросети реализовано в США – народине Интернета. Известны такие компании как New Visions(Нью-Йорк),Communications Technologies (шт. Виргиния), Cinergy (шт. Огайо).
В Германии PLC предлагают Vype; Piper-Net иPowerKom; в Австрии – Speed-Web; в Швеции – ENkom; в Нидерландах – Digistroom;в Шотландии – Broadband.
В 2005 году в Российской Федерации началосьразвертывание сетей доступа в Интернет через бытовые электрические сети потехнологии PLC.
Доступ в Интернет эволюционирует, и скоро даже усебя на даче, где нет телефонной и кабельной линий, можно будет подключиться кИнтернет.
1.5 Технические основытехнологии PLC
В большинстве случаев системы PLCклассифицируются в соответствии с напряжением силовой сети, на которой онииспользуются, и зоной действия (территорией):
применяемые на высоковольтных линиях (HV);
применяемые на средневольтных линиях (MV);
применяемые на низковольтных линиях (LV):
последняя миля;
внутри здания;
внутри помещения (квартиры).
PLC включает B, обеспечивающий передачу данных соскоростью более 1 Мбит в секунду, и NPL с намного меньшими скоростями передачиданных.
При передаче сигналов по бытовой электросетимогут возникать большие затухания в передающей функции на определенныхчастотах, что может привести к потере данных. В технологии PowerLineпредусмотрен специальный метод решения этой проблемы – динамическое включение ивыключение передачи сигнала (dynamically turning off and on data-carryingsignals). Суть данного метода заключается в том, что устройство осуществляетпостоянный мониторинг канала передачи с целью выявления участка спектра спревышением определенного порогового значения затухания. В случае обнаруженияданного факта, использование этих частот на время прекращается довосстановления нормального значения затухания.
Существует также проблема возникновенияимпульсных помех (до 1 микросекунды), источниками которых могут быть галогенныелампы, а также включение и выключение мощных бытовых электроприборов,оборудованных электрическими двигателями.
1.5.1 Проблемы развитиятехнологии PLC
Какими бы оптимистичными ни были результатыработы экспериментальных PLC-сетей за рубежом, в нашей стране эта технологиярискует столкнуться с рядом трудностей. Отечественная электрическая проводкавыполнена в основном из алюминия, а не из меди, которая нашла применение вбольшинстве стран мира. Алюминиевые провода обладают худшейэлектропроводностью, что приводит к более быстрому затуханию сигнала. Другаяпроблема заключается в том, что у нас до сих пор не решены основные вопросынормативно-правового регулирования использования таких технологий. Впрочем,последнее актуально и для Запада. Главным фактором, сдерживающим быстрое развитиевысокоскоростных систем PLC, является отсутствие стандартов на широкополосныеPLC-системы и, как следствие, большой риск несовместимости с другими службами,использующими те же или близкие диапазоны частот. В 2001 г. международный консорциум HomePlug Powerline Alliance принял отраслевой стандарт дляпостроения домашних сетей через линии бытовой электропроводки — спецификациюHomePlug 1.0. Но этот стандарт регламентирует построение «домашних»сетей, то есть сетей в пределах одной квартиры (коттеджа). Полноценный жестандарт для широкополосных PLC пока не разработан.
1.6 Существующиестандарты
Основными организациями и сообществами,занимающимися вопросами стандатизации различных аспектов этой технологии,являются IEEE, ETSI, CENELEC, OPERA, UPA и HomePlug Powerline Alliance.
1.6.1 IEEE
IЕЕЕ объявил о создании группы, которая будетзаниматься разработкой стандарта ВPL. Проект носит наименование IEEE P1675,«Standard for Broadband over Power Line Hardware».
Помимо IEEE P1675 существуют еще три направления:
IEEE P1775, инициированное с цельюрегламентирования PLC-оборудования, требований по электромагнитнойсовместимости, методов тестирования и измерения;
IEEE P1901, «Standard for Broadband over PowerLine Networks: Medium Access Control and Physical Layer Specifications»,обеспечивающее описание физического уровня и уровня доступа к среде для всехклассов ВPL-устройств;
IEEE BPL Study Group, «Standardization ofBroadband Over Power Line Technologies», обеспечивающее создание новых групп,связанных с BPL.
1.6.2 ETSI
Европейский институт по стандартизации в областителекоммуникаций сформировал технический комитет ETSI Technical CommitteePower-Line Telecommunications (ТС PLT), отвечающий за стандартизацию в областиPLC.
1.6.3 CENELEC
CENELEC — некоммерческая организация, состоящаяиз Национальных электротехнических комитетов государств-членов ЕС, котораяявляется самой значительной организацией в ЕС в области стандартизацииэлектромагнитных полей. Применительно к PLC, CENELEC выполняет созданиеспецификаций PLC для физического уровня и подуровня доступа к среде передачи;принят соответствующий стандарт EN55022 [1].
1.6.4 OPERA
Консорциум Open PLC European Research Alliance(OPERA) создан в 2004 году в рамках европейской программы Broadband for All попродвижению технологий скоростного интернет-доступа. Работа OPERA состоит издвух этапов, на выполнение каждого из которых отведено два года.
Основным инициатором и источником финансированияявляется Европейская комиссия. Суммарный бюджет составляет более 20 миллионовевро, значительная часть сумм выделяется в рамках программы FP6. Завершение проектаOPERA предполагается в 2008 году. Всего в проекте участвуют более 30 компаний иисследовательских институтов из 12 стран.
Подготовленные к настоящему моменту спецификацииOPERA охватывают уровни PHY, MAC и оборудование передачи данных по сетямэлектроснабжения.
1.6.5 UPA
Ассоциация UPA была официально анонсирована вдекабре 2004 года. Основной декларируемой целью UPA является пропагандатехнологий PLC и демонстрация правительствам стран и индустриальным лидерамперспектив ее масштабного использования. UPA занимается разработкой стандартови регулирующих документов для обеспечения быстрого развития рынка PLC.Обеспечивает участников рынка сведениями об открытых стандартах, основанных насовместимости и безопасности.
1.6.6 HomePlug PowerlineAlliance
Для широкого внедрения и развития технологииHomePlug (одна из первых технологий передачи по силовым линиям), стандартизациии совместимости устройств различных изготовителей, использующих эту технологию,в 2000 году был организован международный индустриальный альянс HomePlugPowerline. Сегодня более 80 фирм являются спонсорами, участниками альянса, атакже придерживаются его рекомендаций. Среди них такие известные фирмы как:Motorola, France Telecom, Philips, Samsung, Sony, Matsushita, Sanyo, Sharp,Panasonic и многие другие. Зарегистрированный знак альянса «HomePlug Certified»на продукции любого изготовителя означает, что данное устройство удовлетворяетвсем требованием стандарта HomePlug Powerline и полностью совместимо саналогичными устройствами другого изготовителя.
В основе первого стандарта HomePlug PowerlineSpecification 1.0 лежит технология Power Package™, предложенная компаниейIntellon (USA) и принятая в качестве стандарта членами HomePlug PowerlineAlliance. Принятые к настоящему моменту и находящиеся в стадии подготовкистандарты представлены в табл. 1.1.
Таблица 1.1. Основные стандарты HomePlugPowerline AllianceНаименование Дата принятия Примечание HomePlug 1.0 Июнь 2001 г. Определяет технологию для обеспечения передачи данных со скоростью до 14 Мбит/с HomePlug 1.0 Turbo
Декабрь
2004 г. Является развитием спецификации 1.0 с обеспечением максимальной скорости передачи данных до 85 Мбит/с HomePlug AV
Август
2005 г. Определяет технологию PLC со скоростью передачи до 200 Mбит/с. Спецификация предусматривает обеспечение качества обслуживания, необходимого для передачи аудио- и видео потоков. Шифрование — 128-разрядное по алгоритму AES HomePlug Command and Control
Сентябрь
2005 г. Определяет управление и управление устройствами HomePlug HomePlug BPL Находится в разработке
1.7 Производители
Сегодня разработки в области PLC ведут несколькосотен компаний, занимающихся как выпуском комплектов микросхем, так и созданиемна их базе законченных устройств. Вот лишь некоторые из игроков отрасли: ABB,Adaptive Networks, Alcatel, Ambient Corporation, Amperion, Ascol, CiscoSystems, Cogency, Corinex, Current Technologies, DataSoft, DefiDev, DS2 (Designof Systems on Silicon), Echelon, Eicon, Electricom, Enikia, Ericsson AustriaAG, HP, llevo, Intellon, Krone AG, Linksys, Lucent Technologies, MetricomCorporation, Mitsubishi, Netgear, Northern Telecom, Nor.Web, Philips, PowerNet,PowerWAN, Schlumberger, Schneider Electric, Sumitomo Electric Industries,Telkonet.
1.7.1 Производители ИМСдля PLC-решений
Безусловным лидером в производстве ИМС (чипов)для PLC-систем третьего поколения является компания Design of Systems onSilicon Corporation — DS2 (Испания). Она основана в 1998 г и производитфункционально полный набор продуктов, позволяющий реализовать законченноерешение для задачи широкополосного доступа на базе PLC. Одна из первых DS2представила в конце 2003 г ряд ИМС третьего поколения, обеспечивающие скоростьобмена до 200 Мб/с. Пока продукты DS2 не поддерживают стандарт HP v.AV.
Основные ИМС DS2:
— DSS9001: на базе данной ИМС могут бытьреализованы PLC-модемы и аппаратура класса In-Door;
— DSS9002: на базе данной ИМС могут бытьреализованы Излучатели и Повторители;
— DSS9003: Специализированная ИМС для сопряженияэлектросети и ВОЛС;
— DSS9010: Специализированная ИМС длявысокоскоростных решений
Реализация PLC-системы на основе продуктов DS2представлена на рис. 1.2.
/>
Рис. 1.2. Реализация PLC-системы на основепродуктов DS2.
Другим лидером следует признать компанию IntellonCorporation (США), которая была одним из соучредителей альянса HomePlug. Дляспецификации HomePlug v.1.0 Intellon подготовила следующие ИМС: INT51X1, INT5200,INT5500CS. Всентябре 2002 г. компания представила первый в мире сертифицированный модульHomePlug 1.0 — устройство RD51X1-AP для организации точки доступа в Internet потехнологии PLC. В ноябре 2005 г компания объявила о выпуске 3-х миллионногоизделия для сетей PLC.
Для широкополосного доступа (HomePlug v.AVspecification) Intellon подготовила набор ИМС INT6000. В августе 2005 г. былообъявлено, что инвестиционное подразделение Motorola Ventures началоинвестировать работы компании Intellon по развитию набора ИМС INT6000. Первыепоставки ожидаются во 2 кв.2006 г.
Разработки компании Intellon реализуют технологиюPowerPacket, использующую метод эффективной модуляции спектра, который даетвозможность передавать данные по линиям электропередачи на очень высокихскоростях. Скорость передачи данных может достигать 100Мб/с. PowerPacketявляется системой с характеристиками, которые позволяют ей адаптироваться ксреде с сильным многолучевым отражением, сильной узкополосной интерференцией,импульсивным помехам без выравнивания.
Компания SPiDCOM Technologies (Франция, www.spidcom.com)один из ведущих разработчиков элементной базы для решений PLC/BPL (BPL –broadband powerline, аббревиатура используемая в США для обозначения PLC).Последняя разработка компании – ИМС типа SPC200 обеспечивает скорость передачипорядка 220 Мб/с. Ее серийный запуск в производство начался в марте 2005 г.Вариант SPC200, совместимый со стандартом HomePlug v.AV, поступит в продажу во2 кв. 2006г. ИМС SPC200 использует диапазон 2 – 30 МГц, разделенный на 7рабочих полос.
Израильская компания Yitran Communications Ltdактивно сотрудничает с HomePlug Powerline альянсом. В результате проведенныхисследований в марте 2006 г решение Yitran было выбрано в качестве базовойтехнологии при подготовке стандарта HomePlug v.AV (раздел «Команды и управление»).
Компания подготовила две ИМС третьего поколения:ITM1 и ITС1. Они позволяют реализовать пиковую скорость до 200 Мб/с.Структурная схема устройства связи на базе ИМС ITM1/ITC1 приведена на рис. 1.3.
/>
Рис. 1.3. Структурная схема устройства связи набазе ИМС ITM1|ITC1.
Фирма Yitran Сommunications разработала изапатентовала технологию дифференциальной кодовой манипуляции (DCSK),позволяющую создавать недорогие сетевые компоненты с высокими техническимихарактеристиками. Детали DCSK не известны; сообщается лишь, что в ее основележат независимые от физической среды передачи методы адаптивной SS-модуляции вполосе частот 4-20 MГц с турбо-компенсацией и сжатием кода.
Аппаратные компоненты (трансиверы), созданные наоснове DCSK, обеспечивают значительно более высокие скорость передачи,помехоустойчивость и защиту информации, чем существующие CEBus-трансиверы, призаметно меньшей стоимости устройств. Анонсировано несколько изделий, в частностиITM1 (скорость передачи данных – до 2,5 Мбит/с) и ITM10 (скорость передачиданных – до 12 Мбит/с).
Компания XELine (Ю.Корея) разрабатывает как ИМС,так и оборудование для PLC-решений. Компания предлагает ИМС третьего поколениятипа XPLC40A, которая обеспечивает скорость доступа до 200 Мб/с.
Другое изделие Xeline – ИМС типа XPLC21обеспечивает скорость доступа до 24 Мб/с. На его основе могут быть реализованыИзлучатель, повторитель и непосредственно PLC-модем. Данная ИМС реализована набазе процессора ARM9. Используемый частотный диапазон – 2-23 МГц. Структурнаясхема XPLC21 приведена на рис. 1.4.
/>
Рис.1.4. Структурная схема ИМС типа XPLC21
Остальные поставщики пока находятся в стадиитестирования PLC-ИМС третьего поколения, продолжая выпуск аппаратуры второгопоколения и поколения 2.5, т.н. стандарт HomePlug v.1.turbo (скорость до 85Мб/с).
1.7.2 Обзор предложенийведущих поставщиков оборудования для систем PLC класса In-Door (установкавнутри помещений)
На основе рассмотренных выше наборов ИМС вендорывыпускают PLC-оборудование и для сегмента In-Door, и для сегмента комплексныхрешений (для доступа на последней миле).
Ниже мы укажем производителей оборудования классаIn-Door третьего поколения.
Германская компания devolo AG выпускает линейкуPLC-продуктов dLAN, которые относятся к классу In-Door и позволяют создатьлокальную сеть внутри помещения на основе технологии PLC.
В марте 2006 г компания devolo AG объявила, чтоона подготовила к выпуску новую продуктовую линейку dLAN 200, котораяобеспечивает скорость передачи информации до 200 Мб/с (HomePlug v.AV) иреализована на базе ИМС компании Intellon.
Один из лидеров в сегменте аппаратуры локальныхсетей, компания NETGEAR (США) проявила интерес и к сегменту PLC-адаптеров — вфеврале 2006 г NETGEAR заключила соглашение с компанией DS2 о начале совместныхработ и поставке ИМС третьего поколения, которые позволят освоить производствоPLC-устройств, поддерживающих скорость до 200 Мб/с. Начало поставок новойпродукции намечено на третий квартал 2006 г.
Компания ELCON (Германия) в марте 2006 г анонсировала выпускмодели ELCONnect P-200, которая реализована на базе ИМС компании DS2,поддерживает интерфейс Ethernet и обеспечивает скорость обмена до 200 Мб/с.
Таблица 1.2. Технические характеристики наборовмикросхем D52Конструктив DSS9011 DSS9010 DSS9001 DSS9002 DSS9003 DSS7700 PBGA196 PBGA196 PBGA196 PBGA256 PBGA304 QFN84 Интерфейсы GIMMI 2 MII 1 1 2 TDM 1 1 SPI 1 1 1 1 1 1 UART 1 1 1 1 1 GPIO Pins 9 9 9 9 9 Сетевые возможности MAC- адреса Нет 32 64 1024 256k Нет QoS и широковещание Есть Есть Есть Есть Есть Нет CoS Нет Нет Есть Есть Есть Нет VLAN 1 32 32 32 Функциональное назначение устройств CPE + + + + Повторитель (repeater) + + + Головное устройство (head end) + + +
Таблица 1.3. Позиционирование изделий DS2Наименование Назначение Примечание DSS9010 Высокоскоростные домашние мультимедийные приложения Управление QoS. Функциональность моста 802.1d с обслуживанием до 32-х МАС-адресов DSS9011 Бюджетное решение для передачи аудиоинформации DSS9001 Домашние приложения с раширенными возможностями и инфраструктура PLC начального уровня Поддержка до 64-х МАС-адресов. Ориентирован на использование в составе оконечного клиентского оборудования (СРЕ). Имеет интегрированный порт VoIP DSS9002 Оборудование инфраструктуры доступа Поддержка до 1024-х МАС-адресов. Может использоваться в: 1) модемах и повторителях низковольтных сетей; 2) шлюзах между средневольтными и низковольтными сетями; 3) шлюзах отдельных квартир или зданий DSS90D3 Оборудование инфраструктуры доступа с расширенными возможностями и оптические шлюзы для городских (Metro) сетей Поддержка до 262144-х МАС-адресов. Обеспечивает быструю реконфигурацию с использованием оптимизированного протокола Spanning Tree DSS7700 Аналоговой блок для головного устройстаз [head end)
1.8 Стандарт HomePlug
Рассмотрим один из популярных стандартов
В отличие от другой популярной технологии,которая предлагалась для построения протяженных сетей PLC – PowerLine, HomePlugлишен ряда недостатков, свойственных PowerLine. В частности, главная проблемаPowerLine состоит в том, что при использовании этой технологии генерируетсильные помехи, которые подавляют радиовещание. Поскольку PLC-сети HomePlug непредусматривают большой протяженности, то уровни сигнала в них ниже, чем впротяженных PLC-сетях на основе технологии PowerLine, и мощность генерируемыхпомех, которые создают PLC-сети HomePlug, намного меньше. Поэтому этатехнология не так сильно мешает радиовещанию.
Существует несколько редакций стандарта HomePlug.HomePlug 1.0, принятый альянсом HomePlug, обеспечивает скорость передачи данныхдо 14 Мб/с. Однако, необходимо понимать, что в этом случае речь идет о скоростипередачи информации на физическом уровне, когда к полезной информациидобавляется необходимая служебная, и поэтому в реальности в таких сетях PLC,например, при передаче файлов, скорость будет ниже.
Позднее появился расширение стандарта HomePlug,которое получило название Home Plug 1.0 Turbo. Этот стандарт позволяет строитьтакие сети PLC, которые обеспечивают физическую скорость передачи данных до 85Мб/с. Это расширение позволило сетям PLC конкурировать с распространеннымиEthernet-сетями, однако таких скоростей передачи данных не хватало для передачиданных для передачи цифрового телевидения высокой четкости HDTV.
Поэтому появилось следующее поколение стандартаHomePlug – HomePlug AV. Эта технология позволяет передавать данные со скоростьюдо 200 Мб/с, и на основе этой технологии можно строить PLC-сети, в которых можноиспользовать сети iPTV и VoIP.
1.9 Преимущества инедостатки технологии PLC
Преимущества:
Не требуется прокладка кабеля, заключение его вкороба, сверление стен и опорных конструкций
Простота использования
Скорость монтажа
По сравнению с Wi-Fi:
Не требует настроек
Более стабильная связь
Большая безопасность информации
Подходит для передачи Multicast-трафика,например, IPTV
На качество связи не влияет материал и толщинастен в квартире
В РФ не требуется регистрация оборудования в Роскомнадзоре
Недостатки:
Нарушение радиоприема в помещениях, где работаютPLC-модемы, особенно на средних и коротких волнах,[1] но на очень небольшомрасстоянии порядка 3-5 метров от модема.
Пропускная способность сети по электропроводкеделится между всеми её участниками. Например, если в одной Powerline-сети двепары адаптеров активно обмениваются информацией, то скорость обмена для каждойпары будет составлять примерно по 50% от общей пропускной способности.
На стабильность и скорость работы PLC влияет качествовыполнения электропроводки, наличие стыков из разных материалов (например,медного и алюминиевого проводника), а также просто количество соединенийпроводника.
Не работает через сетевые фильтры и ИБП, необорудованные специальными розетками «PLC READY».
На качество связи могут оказывать отрицательноевлияние дешевые энергосберегающие лампы, тиристорные диммеры, импульсные блокипитания и зарядные устройства. Максимальное влияние на скорость в сети перечисленныеустройства оказывают при подключении в непосредственной близости от PLC-модема.
Неясные правовые аспекты использования даннойтехнологии в Российской Федерации.
1.10 Варианты исполненияPLC-сетей
/>
Рис. 1.5. Наружный вариант исполнения PLC-сети
/>
Рис. 1.6. Вариант исполнения PLC-сети внутриздания: организация сегмента PLC-сети
/>
Рис. 1.7. Вариант исполнения PLC-сети внутриздания: много сегментная PLC-сеть
/>
Рис. 1.8. Совместное использование PLC ибеспроводных технологий
На рисунках представлены варианты создания сетейPLC на оборудовании DefiDev:
наружный вариант использования средне-вольтной инизковольтной проводки (рис, 1.5, показаны варианты соединения с репитерами ибез репитеров);
установка внутри здания (рис, 1.6, 1.7);
комплексное использование PLC и беспроводныхтехно логий (рис. 1.8).
Управление PLC-сетью может осуществляться как припомощи собственной системы управления, так и с помощью систем управлениясторонних производителей, например, HP OpenView.
/>
Рис. 1.9. Схема подключения корпоративныхпользователей к Интернету по технологии PLC
Состав PLC-сети:
— автоматизированные рабочие места пользователей(АРМ) – ПК, ноутбуки, КПК. Кроме того, может быть подключено различноеоборудование, например, сетевые многофункциональные устройства, телефоны/IP телефоны.
— абонентские PLC-устройства (адаптеры) синтерфейсами Ethernet (1), USB (2) или Wi-Fi (3);
— пограничный PLC-модем со встроенными функциямимаршрутизации, аутентификации и ADSL-доступа в магистральнуютелекоммуникационную сеть;
— электропроводка: устройства фазовогосопряжения, щиты распределения электропитания (вторичные распределительныепанели), автоматы электрозащиты (автоматические выключатели), электрическиерозетки.
В настоящее время с использованием PLC развернутысети на всех континентах:
Америка — США, Канада, Мексика, Бразилия, Чили иАргентина;
Африка — Марокко, Тунис, Алжир, Сенегал, Нигерия,ЮАР и др.;
Азия — Китай, Тайвань, Филиппины, Сингапур, Индияи Австралия;
Европа — Франция, Чехия, Словакия, Хорватия,Албания и др.
Инсталляции в России выполнены в Москве,Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Тюмени и Новосибирске.
Из состава бывших республик СССР охваченыКазахстан, Узбекистан и Грузия.
2. Специальная часть
2.1 Принцип действия,основные возможности оборудования
Для сбора и передачи данных по линиямэлектропередач 0, 4-110кВ предлагается оборудование узкополосного доступа – модемы,емкостное и индуктивное устройства присоединения к кабельным линиям и ЛЭП.Оборудование разработано специально для решения задач контроля и управления вобласти энергетики и построения систем, таких как АСКУЭ и АСУТП, передачиголоса и других данных.
Модемы PLC имеют входные интерфейсы RS-232/485 иEthernet и совместимы со всеми стандартными протоколами для данных интерфейсов.С помощью аппаратно-программных средств модемы можно настроить на различныережимы работы:
— Master – головной магистральный модем;
— Repeater–повторитель;
— Slave–оконечный модем.
Модемы, установленные в режим Master/ Repeaterимеют 16-битное адресное пространство, т.е. 65536 адресов. Экспериментальноподтвержденная скорость передачи данных составляет: — для интерфейса RS-232/485– до 100 кБит/сек., а для интерфейса Ethernet – до 60 кБит/сек. Модемы работаютв частотном диапазоне 50-525 кГц, спектральная выходная мощность сигнала 38dBm, таким образом, при работе модемов не создается помех для потребителей вэлектросети.
Существующее программное обеспечение модемов набазе интерфейсов RS-232 и Ethernet обеспечивает возможность построения PLCсетей различных архитектур:
— «точка-точка» — для систем, требующих единого“жесткого” канала связи.
— «точка-многоточка» — для систем, использующихархитектуру Master/Slave и прозрачность slave устройств.
— «множественная точка-многоточка» — дляглобальных открытых информационных систем.
Скорость, устойчивость, безошибочность инадежность передачи данных, а также широкая полоса пропускания сигнала PLCмодема в реальном времени, позволяет использовать его в электросетях различногонапряжения, с многочисленными узлами, поддерживающими различные промышленныепротоколы.
С учетом того, что пользователю доступнамаксимальная скорость в 100 кбит/с, на уровне приложений, это решение наиболееподходит для систем с высокими требованиями к пропускной способности канала,систем автоматизации, мониторинга и других служб использующие высокочастотнуюсвязь по ЛЭП.
Емкостное устройство присоединения предназначенодля передачи данных по высоковольтным линиям с напряжением до 10кВ каквоздушным, так и кабельным. Устройство присоединения является неотъемлемымзвеном при построении PLC сетей. УП выполняет передачу высокочастотных сигналовPLC модема в канал связи с номинальным напряжением до 10 кВ и обратно,обеспечивая в свою очередь гальваническую развязку потенциалов и согласованиеимпеданса между первичным и вторичным терминалами, соответственно, не требуетдополнительного электропитания и не нуждается в каких либо настройках.Конструкция и габариты УП-10 позволяют устанавливать его как в ТП, так и ввыкатных ячейках РП (РТП) и ПС, как внутри, так и вне помещения. Корпус УПизготовлен из стекловолокна с полиэстером, что обеспечивает необходимый уровеньбезопасности при эксплуатации и степень защиты по классу С3.
Индуктивное устройство присоединения имеетаналогичное назначение, как и емкостное устройство присоединения, и отличаетсябыстротой и легкостью установки без непосредственного контакта с токоведущимичастями ЛЭП.
Опыт эксплуатации показывает, что комплектоборудования (PLC модем + УП) обеспечивает передачу данных на расстояния до 10км.
2.1.1 PDSL
PDSL — технология семейства xDSL, обеспечивающаясимметричную передачу данных со скоростью до 2Мбит/с по силовым кабелям (4-20кВ), параллельно с транспортируемым электричеством. Подключение оборудованияPDSL к высоковольтным линиям осуществляется посредством устройств сопряжения,которые устанавливаются в трансформаторных шкафах
2.1.2 Малый офис (SOHO)
PowerLine технология может быть использована присоздании локальной сети в небольших офисах (до 10 компьютеров), где основнымитребованиями к сети являются простота реализации, мобильность устройств илегкая расширяемость. При этом как вся офисная сеть, так и отдельные еёсегменты могут быть построены с помощью PowerLine адаптеров
2.1.3 Домашниекоммуникации
PowerLine технология открывает новые возможностипри реализации идеи «Умного дома», где вся бытовая электроника была бы завязанав единую информационную сеть с возможностью централизованного управления.Электрическая сеть – готовая среда передачи управляющих сигналов между бытовымиприборами, работающих в сети 110/220В.
2.1.4 Оборудование узкополосного доступа
PLC модем TL-100MV
Магистральный модем для передачи данныхтелеметрии.Скорость передачи данных 270 кбит/с, полезная -115кбит/с Дальность — до 10 км. Интерфейс RS232, 485. Количество поддерживаемых узлов — 65 тыс.Режимы — ведущий, ведомый, повторитель.
TL-192
PLC модуль для передачи данных телеметрииСкорость передачи данных на уровне PLC: 135 кбит/с, на уровне приложения: 19,2кбит/с. Частотный диапазон: 50-450 кГц Интерфейс — RS-232, дальность — до 3 км.Среда применения: 0,4/10 кВ переменного тока. Питание +5В, +12В
УП 10 Емкостное устройство присоединения
Номинальное напряжение: 10кВ Номинальная рабочаячастота: 50/60кГц. Полоса пропускания: 50кГц-500кГц. Способы подключения:фаза-фаза, фаза-земля. Емкость: 5 нФ, другая под заказ. Температур: от -40 до+50 С
Допустимая импульсная микросекундная помеха:50кВ/50мкс Сопротивление изоляции: 100Мом
Волновое сопроивление силовой линии: 22-75Ом. Затуханиев рабочей полосе частот
УП-i-500NB Индуктивное Устройство присоединения
Номинальное напряжение: 24кВ-36кВ Полосапропускания: 50кГц-500кГц Температура: от -40 до +60 С Габаритные размеры:100*50*100мм Масса: 1,5кг
2.1.5 Оборудование широкополосного доступа
CPE wall-mount TL-200WM Клиентский модем.
Чипсет 9010. Кол-во поддерживаемых соединений 16.Интерфейсы: Ethernet 10/100 Протоколы: DHCP, TCP/IP (IPv4), TFTP, SNMP, VLAN(802.1 q), OVLAN, VPN, TFTP, STP, HTTP, UDP, 8 QoS. Шифрование — 3DES+расширенное Скорость — до 200 Мбит/с.
CPE wall-mount TL-200WMF Клиентский модем длякоксиальных линий.
Чипсет 9010. Кол-во поддерживаемых соединений 16.Интерфейсы: Ethernet 10/100 Протоколы: DHCP, TCP/IP (IPv4), TFTP, SNMP,VLAN(802.1q), OVLAN, VPN, TFTP, STP, HTTP, UDP, 8 QoS.
Шифрование — 3DES+расширенное Скорость — до 200Мбит/с
CPE wall-mount TL-201WM Клиентский/магистральныймодем.
Чипсет 9001. Режимы — мастер, slave, повторитель.Кол-во поддерживаемых соединений 32. Интерфейсы: Ethernet 10/100
Протоколы: DHCP, TCP/IP (IPv4), TFTP, SNMP,
VLAN (802.1 q), OVLAN, VPN, TFTP, STP, HTTP, UDP,8 QoS. Шифрование — 3DES+расширенное Скорость — до 200 Мбит/с.
CPE wall-mount TL-201WMF
Клиентский/магистральный модем для коаксиальныхлиний. Чипсет 9001. Режимы — мастер, slave, повторитель. Кол-во поддерживаемыхсоединений 32. Интерфейсы: Ethernet 10/100
Протоколы: DHCP, TCP/IP (IPv4), TFTP, SNMP,
VLAN (802.1 q), OVLAN, VPN, TFTP, STP, HTTP, UDP,8 QoS. Шифрование — 3DES+расширенное Скорость — до 200 Мбит/с
Slim Injector TL-202HES. Магистральный модем.Чипсет 9002.
Кол-во соединений одновременно поддерживаемых 64,всего 1024. Режимы — мастер, slave, повторитель. Интерфейсы: Ethernet 10/100
Протоколы: DHCP, TCP/IP (IPv4), TFTP, SNMP,VLAN(802.1q), OVLAN, VPN, TFTP, STP, HTTP, UDP, 8 QoS.
Шифрование: 3DES+расширенное Скорость — до 200Мбит/с.
Устройство присоединения на 0,4 кВ для TL-202HES
Предназначено для подключения PLC модема к 0,4 кВ
УП К-24 Емкостное Устройство присоединения накабельные линии
Номинальное напряжение: 24кВ
Полоса пропускания:2MГц-40MГц
Температура окружающей среды: от -20 до +60 С
Изоляция конденсатора: Керамика
Габаритные размеры: 270*95мм
Масса: 3,5кг
УП В-17 Емкостное Устройство присоединения навоздушные линии
Номинальное напряжение: 17кВ Полоса пропускания:2MT^40M^ Температура окружающей среды: от -40 до +60 С Габаритные размеры:п=177мм, а!=112мм Масса: 1,75кг
УП-1-500Л\Ш Индуктивное Устройство присоединения
Номинальное напряжение: 24кВ-36кВ Полосапропускания: 2MT^40M^ Температура: от -40 до +85 С Габаритные размеры:90*44*90мм Масса: 1,2кг
Устройство присоединения к телефонной линии УП — ТФ Предназначено для подключения PLC модема к телефонной линии и служит дляразделения частотных диапазонов PLC модема и голосового сигнала для исключениявзаимовлияния.
УП — ТФ имеет три разъема для подключения:
— к телефонной линии;
— к PLC модему;
— к телефонному аппарату.
Сетевые устройства стандарта HomePlug используютдля передачи данных по электросети. Оборудование работает на базеOFDM-модуляции и рассчитано на сети с напряжением LV (0,4 кВ) и MV (6-36 кВ).
Максимальная скорость передачи составляет 14 Mb/s(HomePlug 1.0) и 200 Mb/s (HomePlug AV). Дальность — до 10 км. Новаяспецификация предусматривает высококачественную передачу изображений,развлекательных программ, сигналов телевидения высокой (HDTV) истандартной(SDTV)четкости. Для защиты информации используется алгоритм 3DES,который гарантирует практически такую же высокую защищенность трафика, как впроводных сетях. В дополнение ко всему, оборудование поддерживает функциикачества обслуживания (QoS), в частности, четырехуровневую систему приоритетови возможность сегментации сети.
2.2 Реальные возможноститехнологии PLC
О технологии PLC так или иначе слышали многие,однако о реальных возможностях технологии осведомлено лишь небольшое количествоспециалистов. Отчасти это связано с информационной политикой производителей иневнятным маркетингом, который не учитывал российские реалии, отчасти виноватыболезни роста, поскольку первая и вторая версия стандарта работали не такхорошо, как хотелось бы. В это разделе я постараюсь показать возможности этой технологии,которая базируется на стандарте, одобренном UPA в 2006 году, которые я смогпроанализировать и узнать. Стандарт UPA обеспечивает физическую скоростьпередачи данных до 200 Мбит/cек в режиме полу-дуплекс, что соответствуетмаксимальной скорости передачи реальных данных 80 мбит/сек в полнодуплексномрежиме. Максимальная скорость ниже пропускной способности FastEthernet из-заиздержек на служебный трафик и избыточность данных для протокола коррекцииошибок.
На отечественном рынке технология PLC известна преждевсего решениями типа «Домашняя сеть по электропроводке» которые представленытакими брендами как Zyxel, Dlink, Qlan. Одним из популяризаторов этих решенийвыступила компания ЭлектроКом со слоганом «Интернет из розетки», доказавшаясвоим примером работоспособность технологии. В то же время, технология PLC неограничивается только домашним применением, существует интересный классрешений, получивший название BPL (Broadband over power line), которыйпредназначен для операторов связи и системных интеграторов, занимающихсяразвертыванием корпоративных сетей. На данный момент на сколько мне известно внашей стране наиболее заметны на этом рынке два европейских поставщика решенийBPL – французская компания DefiDev и канадско-словацкая компания Corinex. Я буурассматривать оборудование компании Corinex, дистрибьютором которой на данныймомент в России выступает компания «СЕТЬТЕЛЕКОМ».
2.3 Практическое описание технологии PLC (слухи иреальность)
Технология PLC проделала непростой путь отнепонятно работающих поделок до решений операторского класса. На этом пути вразное время у разных людей возникали различные впечатления, которыепревратились в устойчивые мифы. Рассмотрим некоторые из них.
Считается что технология PLC медленная и ненадежная:- ранние версии стандартов работали недостаточно надежно. Версии UPA и HomePlugAV относятся к третьему поколению, а алгоритмы и протоколы непрерывносовершенствуются в регулярно выпускаемых обновлениях программного обеспечения.
Говорится, что можно включить несколько адаптеровв розетки и получить максимальную скорость работы, а на деле результатнепредсказуем — PLC работает по электрическим проводам, которые могут бытьприсоединены к трем разным фазам. В некоторых случаях может оказаться, что разныегруппы розеток подключены к разным фазам и попросту не имеют электрическогосоединения друг с другом. В этой ситуации удивительно не то, что PLC неработает, а то, что она часто работает даже в такой сложной ситуации благодарявзаимному влиянию фаз. При наличии плана электросети и опыта работы с PLC можнопостроить сеть в любых условиях, но это, конечно, не получится сделать попринципу «включил и работает».
Существуют устройства, которые при включении«блокируют» всю сеть и с этим ничего сделать нельзя — устройства, которыеоказывают влияние на PLC, хорошо известны. Это мощные электродвигатели,используемые в кондиционерах, холодильниках, стиральных машинах с индуктивнымхарактером нагрузки, а так же дешевые малогабаритные блоки питания китайского производствабез цепей фильтрации. Способы борьбы тоже известны — использованиеспециализированных недорогих фильтров и правильный дизайн PLC сети.
После развертывания PLC сети, образуются помехи — это неправда, потому что:
— при передаче по коаксиальному кабелю мощность испектр используемого сигнала в PLC близка по параметрам к кабельным модемамDOCSIS, а за операторами кабельных сетей никто не гоняется;
— при передаче даже по очень хорошему силовомукабелю сигнал быстро затухает, при передаче же по воздуху, например вкоттеджной застройке, сигнал не оказывает ощутимого влияния на технику,работающую в поселке, поскольку линии электропередач и оборудование достаточноудалены друг от друга;
— малая мощность PLC сигнала (100 мВт) небольшимипорциями распределена по широкому спектру, в то время как большая мощность КВрадиостанций (1 … 50 Вт) сконцентрирована в узком спектре;
— и самое важное, существует гибкая возможностьконфигурации Power mask, которая позволяет ослабить излучение произвольнойчастоты на заданный уровень мощности. На рынок поставляются модели спредустановленными масками полностью удовлетворяющими, например, правиламамериканского регулятора FCC. В России, к сожалению, такая работа до сих пор непроведена, хотя разработать эту маску легко может сообщество квалифицированныхрадиолюбителей.
В России плохие электросети, поэтому у нас этатехнология никогда хорошо работать не сможет — отчасти это правда, носуществуют совершенно разные типы электросетей. Для технологии PLC важныматериал, толщина проводов, их геометрия, качество соединений, количестворазветвлений. В России была очень хорошая школа электроэнергетики. В некоторыхместах электропроводка, проложенная 30-40 лет назад, и сейчас обслуживаетпотребителей, увеличивших свое потребление в несколько раз благодаря советскомузапасу прочности. Нет особых оснований считать наши электросети хуже, чем вомногих странах Азии или восточной Европы, которые успешно используют решенияPLC.
PLC это дорого, и даже по таким ценам купитьнегде — дорого потому что мало покупают, мало покупают, потому что дорого. Этотзамкнутый круг компании разорвали благодаря серьезному подходу к этому бизнесу,включая инвестиции в закупку оборудования на склад и получению партнерскогостатуса. В результате сейчас у российских потребителей появилась возможностьприобретать оборудование Corinex по европейским ценам со склада в Москве.
Кроме таких слухов существуют и вполнеопределенные факты, вызванные физическими особенностями распространениясигнала, которые существенно сужают сферу применения решений на базе PLC.
Факт 1. Некоторые электрические счетчикиблокируют сигнал PLC. Существует три возможных варианта влияния счетчиков наработу PLC в зависимости от их конструкции:
Счетчик не оказывает влияния на сигнал. Ослаблениеоколо 5 дБ;
Счетчик ослабляет PLC сигнал. Ослабление 5-40 дБ.В этом случае можно подключать сигнал после счетчика и обеспечить нормальнокачество работы PLC сети;
Счетчик шунтирует PLC сигнал. В этом случаебольшая часть сигнала ослабляется через встроенный ВЧ шунт, PLC подключение неработает ни до счетчика, ни после счетчика. Единственный вариант установитьсвязь отступить от счетчика по кабелю направленному в сторону потребителей от 10 метров и выше.
Факт 2. В алюминиевой проводке затухание сигналасильнее, чем в медной, что сокращает дальность связи примерно в 2 раза.
Факт 3. В подземных кабелях из-за свойств землизатухание сигнала в 2-3 раза больше. Однако на передачу сигнала в электросетях,в основном, влияет не ослабление, а уровень шума, который в подземныхкоммуникациях существенно ниже.
Факт 4. Чем больше разветвлений (автоматов) вэлектрощите, тем сильнее падает мощность сигнала прямо в точке подключениясигнала.
На реальных объектах сочетание нескольких неблагоприятныхфакторов может сделать развертывание PLC невыгодным или принципиальноневозможным, поэтому перед развертыванием сети всегда необходимо собиратьмаксимальное количеств информации, включая план электросети, тип кабельнойпроводки, схемы щитов и автоматов, и что особенно важно, сверить полученнуюинформацию с реальностью.
2.4 Спектр PLC сигнала
/>
Рис. 2.1. Спектр PLS сигнала.
Замечательным свойством технологии являетсяумение подстраивать степень модуляции по каждой несущей под затухание, т. е.адаптация к амплитудно-частотной характеристики линии. Таким образом«заваленные» частоты продолжают использоваться для передачи полезного сигнала,пусть и с меньшим количеством символов на несущую.
В решениях класса Home нет никакой возможностиуправления спектром передаваемого сигнала, поэтому качество работы на существующихсетях может оказаться неоптимальным. В операторских решениях существуетвозможность выбора режима работы (Mode), всего этих режимов 13 и они серьезноотличаются по характеру применения. Home решения используют только режим 13,средневольтовые решения Access используют режимы 1-3, низковольтовые решенияAccess по умолчанию используют режим 6. Спектр живого сигнала полученного скоаксиального выхода PLC шлюза доступа компании Corinex показан на Рис. 2.1.
2.5 Характеристики PLCсетей
Два первых вопроса, которые задает любойпотенциальный пользователь оборудования PLC это: «Какая максимальная скорость?»и «Какое максимальное расстояние?» Мгновенная физическая скорость линии можетдостигать 220 Мбит. Скорость, которую выдает «эстиматор», чуть ниже. Приустановлении соединения может пройти несколько минут, прежде чем модемопределит оптимальную скорость передачи данных. Взаимосвязь между физическойскоростью затуханием и полосой можно увидеть на графике (Рис. 1.11.).
/>
Рис. 1.11.
В свою очередь между физической скоростью иреальной скоростью передачи данных существует определенная зависимость. Нестоит забывать, что в физической среде PLC протокол работает в режимеhalf-duplex, поэтому указанное значение делится на два направления, какправило, с небольшой асимметрией (Рис. 2.2.).
/>
Рис. 2.2.
Производители говорят о типовой дальности работыPLC сетей в 300 метров, но из-за большого количества факторов, влияющих нараспространение сигнала невозможно, в общем случае, гарантировать ту или инуюскорость или расстояние. В реальности, определяющую роль на скорость идистанцию оказывает не затухание, а отношение сигнал/шум. Стоить отметить, чтов разветвленных и некачественных электросетях уровень шума оказывается весьмазначительным. В таблице 2.1. приведены примеры расстояний и скоростей приразных параметрах линии.
Таблица 2.1.Дальность RX, Мбит/c. Потери SNR 60 55 68 10 90 13 61 8 90 29 60 10 90 44 60 11 120 51 60 4
2.6 PLC и коаксиальныесети
Несмотря на то, что оборудование PLCпредназначено для работы по силовой электропроводке, в силу физических причин,коаксиальные подключения играют очень важную роль. Коаксиальный кабель являетсянаилучшей средой передачи данных для PLC сигнала. Именно поэтому все головныестанции линейки Access оснащаются коаксиальными выходами. При подключении ксредневольтовым электрическим сетям напряжением до 10 кВ вольт используются толькокаплеры с коаксиальными разъемами. Другой особенностью PLC модемов скоаксиальными выходами является их полная совместимость с современными сетямикабельного телевидения. Полевые испытания показали, что на отечественных сетяхКТВ с использованием полосы обратного канала 5-34 МГц (ГОСТ Р 52023)практически полученные результаты хорошо совпадают с расчетом. Количествопроделанной работы тянет на отдельный интересный обзор, и я надеюсь, что мысможем подготовить и опубликовать результаты в скором времени. Пока можносказать, что PLC over Сoaxial является привлекательным решением дляпредоставления услуг по небольшим сетям кабельного телевидения в многоэтажнойзастройке, в условиях когда на развертывание DOCSIS либо нет средств либо оноэкономически неоправданно. Другим интересным вариантом применения PLC являетсястроительство небольших коаксиальных сетей для услуг телевидения и доступа вИнтернет в сельской местности, там, где недостаточный объем платежеспособногоспроса не позволяет внедрить оптику.
2.7 Методы подключения кэлектросетям
Одним из самых важных моментов при организацииPLC сети является выбор метода подключения модема к силовой линии. Устройство,которое осуществляет ввод/вывод сигнала называется Каплер (Coupler), в переводес английского — делитель, ответвитель. Существует два основных физическиразличных варианта подключения в силовую электросеть:
Емкостный — сигнал подается контактным методомчерез высокочастотный высоковольтный конденсатор;
Индуктивный — сигнал подается бесконтактнымметодом через цепь образованную витками петли инжектора и силовыми кабелями.
В коаксиальную сеть сигнал подключается либочерез обычный ТВ-сплиттер, либо через частотный ответвитель, называемыйдиплексером. Для подключения к головной станции использование диплексераобязательно, поскольку он обеспечивает подавление сигнала в сторону ГС болеечем на 50 дБ (у сплиттера развязка 22 дБ), а потери инжекции составляют 0,5 дБ(у сплиттера – 3,5) Внешне диплексер не отличается от обычного делителя КТВ.
/>
Рис. 2.3. Диплексер PLD-42
Для подключения к LV сетям (110-240 Вольт) обычноне составляет труда организовать гальваническое соединение, хотя в некоторыхслучаях без индуктивного соединения не обойтись, например, если гальваническийконтакт организовать невозможно. В таком случае применяются защелкивающиесяферритовые клипсы как показано на Рисунке 2.5.:
/>
Рис.2.4. Ферритовые клипсы
Основное правило при индуктивном подключениисостоит в том, что сигнальная петля должна образовывать замкнутую цепь снаправлением движения в одну сторону по фазе и в другую по нейтрали. Вариантыподключения с использованием стандартного однофазного или каплера 1+11приводятся в презентации Corinex.
Для подключения к средневольтовым сетям (MV)применяются специальные каплеры, состоящие из высоковольтных конденсаторов иферритов рассчитанные на большой ток. Существуют специализированные компании,производящие такое оборудование, например, Arteche
2.8 Таблица расчета PLCсети
Поскольку PLC технология является разновидностьюпередачи радиосигналов, то метод расчета сетей PLC подчиняется законамрадиотехники. При этом для коаксиальных сетей расчет совпадает с практикойочень хорошо, а для электросетей оказывается весьма приблизительным, преждевсего, из-за отсутствия точной информации о структуре электросети.
Для начала приведем данные производителя, которыедают понятие о запасе бюджета линии (Таблица 1.6.).
Таблица 2.2.Описание Значение в дБ Шум в коаксиальном кабеле -125 Шум в электропроводке -110 Мощность передачи HD и GPON шлюзов -50 Мощность передачи стандартных шлюзов -53 Мощность передачи CPE -57 Бюджет линии в коаксиальной 58 … 65 (при SNR =10) Бюджет линии в силовой сети 43 … 50 (при SNR = 10)
Теперь посмотрим на потери, которые имеют место вреальной сети (Таблица 1.7.):
Таблица 2.3.Описание Потери, значение в дБ Однофазный емкостный каплер 1,25 Однофазный индуктивный каплер 4 … 8 Трехфазный емкостный каплер 5 11 + 1 каплер 11,5 Потери в коаксиальном проводе на 30 МГц 2,5 на 100 метров Потери в силовом медном проводе 6...12 на 100 метров Потери в подземном медном проводе 10… 20 на 100 метров Коаксиальный сплиттер на 2 выхода 3,5 Коаксиальный сплиттер на 3 выхода 5 Коаксиальный сплиттер на 4 выхода 7 Разветвление на 2 электропровода 3 На 3 5 На 5 7 На 9 10 На 17 12 Защитный автомат 2 … 5 Электросчетчик 5 … 40
В реальных условиях совсем нетрудно представитьтакую конфигурацию электропроводки, при которой бюджета линии не хватает дляпокрытия всего объекта. К счастью, использование репитеров позволяет увеличитьмаксимальное расстояние до 5 раз, хотя это происходит за счет уменьшениемаксимальной доступной полосы. Мы обнаружили и сформулировали правило «двухщитков», которое гласит, что PLC сигнал может преодолеть не более двухэлектрощитов. При подключении шлюза в ГРЩ здания, обычно все абоненты сидящиена этажных распределительных щитах могут установить связь с головной станцией.
Приведем таблицу 1.8. физических скоростей соединенияPLC в зависимости от соотношения сигнал/шум (SNR):
Таблица 2.4.SNR дБ TX, Мбит/c. RX, Мбит/c. 14,33 39 23 20,9 78 43 25,52 101 76 30,57 156 86
Таблица 2.5. Пример расчета сети на основаниитабличных данных.Объект Потери, дБ Каплер 3 фазный: 5 Главный Электрощит 3 фазы на 3 группы автоматов каждая, 5 разветвлений 7 Проход автомата ГЭ 3 Этажный провод толстым медным проводом до щитка на 3 этаже, 30 метров. 2 Этажнное УЗО 3 Этажный электрощит на 6 автоматов на фазу (всего 12 на сеть и 3 на свет) 10 Провод до комнаты по этажу 50 метров, тонкий медный кабель 5 4 ответвления на розетки в комнате 4 x 4 16 Всего 35 … 51
Ожидаем, что соединение установится нормально вовсех точках комнаты со скоростью около 50 Мбит при использовании шлюза доступаLW. Область покрытия 3 этажа по 12 комнат без использования репитеров.
2.9 Архитектура сети
Разработанная микропрограммная версия позволяеторганизовать как одноранговые, так и многоранговые сети с топологиейточка-точка. Поток данных, отправленный микропроцессором одного узла, получаетмикропроцессор второго узла.
При использовании версии команд общегоназначения, хост машина сохраняет полную гибкость доступа, контроль методом символьнойпересылки, конфигурацию и функционирование сети в целом. Интерфейсмикропроцессора хост машины полностью соответствует требованиям протокола иподдерживает сетевые микропроцессорные драйвера.
Частотное разделение в PLC
/>
Рис. 2.7. Частотное разделение
Технология Powerline строится на использованиичастотного разделения сигнала, при котором высокоскоростной поток данныхразбивается на несколько относительно низкоскоростных потоков, после чегокаждый из них передается на отдельной поднесу-щей частоте с последующим ихобъединением в один сигнал (рис. 2.7.).
/>
Рис. 2.8. Обычный FDM
При использовании обычного частотногомультиплексирования (FDM -Frequency-Division Multiplexing) защитные интервалы(Guard Band) между поднесущими, необходимые для предотвращения взаимноговлияния сигналов, довольно велики (рис. 2.8.), поэтому доступный спектриспользуется не очень эффективно.
/>
Рис. 2.9. OFDM
В случае же ортогонального частотно-разделенногомультиплексирования (OFDM) центры поднесущих частот размещены так, что пиккаждого 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 будутобъединены в один сигнал, они претерпевают фазовую модуляцию (рис. 2.10.),каждая определяется своей последовательностью бит. После этого все они проходятчерез PowerPacket engine и собираются в единый информационный пакет, которыйеще называют OFDM-symbol. На рис. 2.11. приведен пример относительнойквадратурной фазовой манипуляции (DQPSK — Differential Quadrature Phase ShiftKeying) на каждой из 4 поднесущих частот в диапазоне 4-5 МГц.
/>
Рис. 2.10. Фазовая модуляция
/>
Рис. 2.11. DQPSK-модуляция
Реально в технологии Powerline используются 84поднесущие частоты в диапазоне 4-21 МГц (рис. 2.12.).
/>
Рис. 2.12. Реализация OFDM в технологии Powerline
Теоретическая скорость передачи данных прииспользовании параллельных потоков с одновременным фазовым модулированиемсигналов составляет более 100 Мбит/с. При передаче сигналов по бытовой сетиэлектропитания могут возникать большие затухания в передающей функции наопределенных частотах, что приведет к потере данных (рис. 2.13.).
/>
Рис. 2.13. Передающая функция
В технологии Powerline предусмотрен специальныйметод решения этой проблемы — динамическое выключение и включение передачисигнала (dynamically turning off and on data-carrying signals). Суть данногометода заключается в том, что устройство осуществляет постоянный мониторингканала передачи с целью выявления участка спектра с превышением определенногопорогового значения затухания. В случае обнаружения данного факта использованиеэтих частот на время прекращается до восстановления нормального значениязатухания (рис. 2.14.).
/>
Рис. 2.14. Адаптивная передача данных
Данный метод делает технологию Powerlineмаксимально гибкой при использовании в неодинаковых условиях. Например, вразных странах существуют различные регулирующие акты, согласно которым частьдиапазона частот не может быть использована. Следовательно, в случае Powerlineв таком диапазоне просто не будут передаваться данные. Еще одним примеромявляется вариант, когда некое приложение уже использует часть диапазона.Аналогично первому случаю здесь также выключается передача данных наопределенных частотах, и два приложения могут спокойно сосуществовать в однойфизической среде.
Другой серьезной проблемой при передаче данных побытовой электросети считаются импульсные помехи (до 1 мкс), источниками которыхмогут быть галогеновые лампы (рис. 2.15.), включение и выключение различныхэлектроприборов и т.д.
/>
Рис. 2.15. Импульсные помехи при включениигалогеновых ламп
При использовании метода динамического выключенияи включения передачи сигнала система может не успеть адаптироваться к быстроизменившимся условиям, в результате часть передаваемых битов будет разрушена иутеряна. Для решения этой проблемы используется двухступенчатое (каскадное)помехоустойчивое кодирование битовых потоков, прежде чем они будутпромодулированы и поступят в канал передачи данных. Суть помехоустойчивогокодирования состоит в добавлении в исходный информационный поток поопределенным алгоритмам избыточных («защитных») битов, которыеиспользуются 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 одиночныеошибки, но и пакеты ошибок, обеспечивая тем самым гарантию целостностипередаваемых данных практически в 100%. Кроме того, помехоустойчивое кодированиеявляется и способом технического закрытия, обеспечивающего относительнуюбезопасность передаваемой информации в общей среде передачи. Еще однимпроблемным моментом является то, что сеть бытового электропитания служит общейсредой передачи данных, то есть в один момент времени передачу могутосуществлять сразу несколько устройств. В этой ситуации для разрешенияконфликтов столкновения трафика необходим регулирующий механизм — протоколдоступа к среде. В качестве подобного протокола был выбран хорошо известныйEthernet, который в технологии Powerline был расширен путем добавлениядополнительных полей приори-тезации. Такая модификация вызвана необходимостьюиметь гарантированную полосу пропускания для передачи голоса и видео через IPтогда, когда величина задержки является критичным параметром. Пакеты,содержащие голос или видео, в этом случае помечаются как «timingcritical», они имеют самый высокий приоритет при обработке и доступе ксреде передачи
3. Техническая часть
3.1 Планирование сети
Исходя из темы дипломного проекта, сеть потехнологии PLC будет разрабатываться в поселке Алхан-Чурт (Рис.3.1.),Грозненского района Чеченской Республики.
Поселок Алхан-Чурт был основано в 1956 году.Общая численность его населения, по данным переписи 2002 года, составляет 1.886человек.
Расположен он на левом берегу реки Сунжа,граничит на северо-востоке с селением Толстой-Юрт и станицей Петропавловская,на северо-западе с селением Пролетарское, на юго-востоке с селом Старая Сунжа,на юге с городом Грозный.
В 2009 году Парламент ЧР в окончательном чтениипринял Закон ЧР «О включении населенных пунктов Алхан-Чурт и Старая Сунжа всостав г. Грозного».
/>
Рис.3.1. Территория поселка Алхан-Чурт
Расчет расстояний длявыбора оборудования
Алхан-Чурт – не большой поселок. Выберемоборудование исходя из Рис.3.2.
/>
Рис.3.2. Выбор типа соединений для технологии PLC
Нам более всего подходят воздушные линии связи сповторителем и с учетом коаксиальных линий связи.
3.2 Примерная схема организациисети по технологии PLC в поселках
Схема сети, по принципу которой будетразрабатываться сеть поселка Алхан-Чурт, изображена на Рис. 3.3.
/>
Рис. 3.3. Примерная схема сети по технологии PLCдля населенных пунктов поселкового типа.
Как мы можем заметить, схема включает в себя ипротяженный коаксиальный кабель, и повторитель, и устройство инжекции. А точкадоступа будет расположена на Трансформаторной подстанции.
3.3 Оборудованиеиспользуемое для организации данной сети
Тип линии
Для разворачивания данной сети применяются воздушныелинии электропередачи (Рис. 3.4.).
Воздушная линия электропередачи — устройство,предназначенное для передачи или распределения электрической энергии попроводам, находящимся на открытом воздухе и прикреплённым с помощью траверс(кронштейнов), изоляторов и арматуры к опорам или другим сооружениям (мостам,путепроводам).
Плюсы выбора таких линий в том, что существенноэкономятся денежные средства из-за отсутствия затрат:
— на строительство, прокладку и дальнейшее обслуживаниеканалов и линий связи;
— для получения дополнительных разрешений исертификатов на использование радиочастот;
— на дополнительные устройства, обеспечивающиекачественную работу оборудования;
— на аренду каналов связи.
Точка доступа
Точка доступа находится в трансформаторнойподстанции и включает в себя Магистральное оборудование – TL-201WM и TL-201WMF
Клиентский/магистральный модем TL-201WM показанна рис. 3.5.
Спецификация:
Режимы: ведущий, ведомый, повторитель
Скорость передачи данных: До 200 Mbps
Физический уровень
Модуляция OFDM с 1536 несущими дляПриема/Передачи по каналу связи, симметричная, адаптивная посредством несущей ссимволом в 10 bit
Шаг передачи мощности: 1dB
PSD (Плотность Спектральной Мощности): >-56dBm/Hz
Программируемое усиление передачи: 33 dB и 21 dB
Программируемое усиление приема: От -12dB до+30dB, с шагом в 6dB
Динамический диапазон: 90 dB min
Протоколы второго уровня
MAC (Media Access Control -управление доступом кносителю): MAC для домашнего обслуживания малых сетей LAN. Доступ к LV(логическому тому) для больших сетей LAN осуществляется по механизму MasterSlave.
Динамическое QoS (Качество передачи данных):Конфигурация зависит от сервисного классификатора
Протокол связующего дерева: IEEE 802.1D
VLAN (Виртуальная локальная сеть): IEEE 802.1Q,до 16 активных VLAN в LV интерфейсе
Приоритет трафика: IEEE 802.1p
Тактовая синхронизация: NTP (синхронизирующийсетевой протокол)
Безопасность
Идентификация: CPE (Центральный ОбрабатывающийЭлемент) LMAC адреса регистрируются на ведущем элементе для предотвращениянесанкционированного доступа. Соответствует протоколу RADIUS.
Разделение на втором уровне: Устройства TelLinkподдерживаемые VLAN основаны на стандартном протоколе IEEE 802.1Q
Разделение на физическом уровне: Связь междуодним CPE и ведущим зависит от особого кодирования для предотвращениядекодирования сигнала другого CPE.
Конфигурация и управление
Дистанционное управление во всех модемах TelLinkвыполняется по стандартному протоколу SNMP (Простой Протокол СетевогоУправления)
Версия MIB (Базы Управляющей Информации): MIB IVIETF RFC1213, 1493, 2674
SNMP (Простой Протокол Сетевого Управления):Поддерживается SNMP v2c
Инициализация: Конфигурация IP по DHCP (протоколудинамической конфигурации хоста) FTP клиента, конфигурация и обновление файловпо TFTP
Возможность взаимодействия сетей смаршрутизаторами и другими сетевыми устройствами, такими как DNS серверы, DHCPсерверы и загрузочные серверы настраивается по стандартным протоколам.
Клиентский/магистральный модем для коаксиальныхлиний TL-201WMF показан на рис. 3.6.
Чипсет 9001. Режимы – мастер, slave, повторитель.
Кол-во поддерживаемых соединений 32.
Интерфейсы: Ethernet 10/100 Протоколы: DHCP,TCP/IP (IPv4), TFTP, SNMP,
VLAN (802.1q), OVLAN, VPN, TFTP, STP, HTTP, UDP,8 QoS.
Шифрование – 3DES+расширенное
Скорость – до 200 Мбит/с.
Устройство инжекции
Устройство инжекции включает TL-201WMF(повторитель)(см. рис. 3.5.) и МРС-2 (УП F) (Рис.3.7.).
УП F – Межфазный ретранслятор сигнала МРС-2 –применяют в качестве емкостного объединителя фаз, фильтра для обхода проблемныхзон, задерживающих PLC сигнала и инжекции сигнала из коаксиальной линии вэлектропроводку.
Клиентские модемы
Клиентские модемы для построения нашей сети – TL-200WM(Рис. 3.8.).
Скорость передачи данных: До 200 Mbps.
Физический уровень
Модуляция: OFDM с 1536 несущими дляПриема/Передачи по каналу связи, симметричная, адаптивная посредством несущей ссимволом в 10 bit
Шаг передачи мощности: 1dB
PSD (Плотность Спектральной Мощности): >-56dBm/Hz
Программируемое усиление передачи: 33 dB и 21 dB
Программируемое усиление приема: От -12dB до+30dB, с шагом в 6dB
Динамический диапазон: 90 dB min
Протоколы второго уровня
MAC (Media Access Control -управление доступом кносителю): MAC для домашнего обслуживания малых сетей LAN. Доступ к LV(логическому тому) для больших сетей LAN осуществляется по механизму MasterSlave.
Динамическое QoS (Качество передачи данных):Конфигурация зависит от сервисного классификатора
Протокол связующего дерева: IEEE 802.1D
VLAN (Виртуальная локальная сеть): IEEE 802.1Q,до 16 активных VLAN в LV интерфейсе
Приоритет трафика: IEEE 802.1p
Тактовая синхронизация: NTP (синхронизирующийсетевой протокол)
Безопасность
Идентификация: CPE (Центральный ОбрабатывающийЭлемент) LMAC адреса регистрируются на ведущем элементе для предотвращениянесанкционированного доступа. Соответствует протоколу RADIUS.
Разделение на втором уровне: Устройства TelLinkподдерживаемые VLAN основаны на стандартном протоколе IEEE 802.1Q
Разделение на физическом уровне: Связь междуодним CPE и ведущим зависит от особого кодирования для предотвращениядекодирования сигнала другого CPE.
Конфигурация и управление
Дистанционное управление во всех модемах TelLinkвыполняется по стандартному протоколу SNMP (Простой Протокол СетевогоУправления)
Версия MIB (Базы Управляющей Информации): MIB IVIETF RFC1213, 1493, 2674
SNMP (Простой Протокол Сетевого Управления):Поддерживается SNMP v2c
Инициализация: Конфигурация IP по DHCP (протоколудинамической конфигурации хоста) FTP клиента, конфигурация и обновление файловпо TFTP
Возможность взаимодействия сетей смаршрутизаторами и другими сетевыми устройствами, такими как DNS серверы, DHCPсерверы и загрузочные серверы настраивается по стандартным протоколам.
3.4 Построение сети набазе PLC – технологии в поселке Алхан – Чурт
Поселок Алхан-Чурт – поселок без многоквартирныхдомов. Для построения данной сети используется архитектура сети точка –многоточка. Для этого в трансформаторную подстанцию устанавливаетсяМагистральное оборудование. В домах устанавливаются Клиентские PLC модемы (Рис.3.9.).
/>
Рис. 3.1. Построение сети поселка Алхан-Чурт
Множество систем сбора данных и систем управлениясостоят из датчиков, сканеров, и управляемых приводов, которыми управляет одинмикропроцессорный узел. В сети, состоящей из Master узла и множества Slaveузлов, драйвера и программное обеспечение, обычно устанавливают на хост машине(на master узле), который общается с множеством slave узлов в предопределеннойпоследовательности. Управление Slave узлами требует прозрачностипоследовательного интерфейса на хост машине. Данную функцию обеспечивают микропрограммныесредства, использующие версию команды ответа.
Команды ответа в сети использует единственноеMaster устройство, ответственное за контроль сетевых Slave устройств. Всесоединения инициируются от master узла, а slave узлы соединений не выполняют,поскольку они только отвечают на запрос master узла. Таким образом,программируемое оборудование снимает задачу организации PLC сети на верхнемуровне с хост машины, осуществляя управление на уровне микропрограммныхсредствах, а не на прикладном уровне master узла. В случае необходимости, этамикропрограммная версия может применяться с пакетами обычного формата.
Эта версия является пригодной для систем,использующих архитектуру Master/Slave и прозрачность slave устройств, дляразгрузки хоста при организации сети на верхнем уровне, а также позволяет хоступоддерживать протокольный доступ по выбору (опрос равноправных Master/Slaveузлов сети, символьная пересылка, или сочетание обоих). На этом принципеоснована помехозащитная символьная пересылка, используемая для осуществленияопроса, символьной пересылки. Данную версию микропрограммных средства можноиспользовать и для управления закрытыми системами.
4. Экономическая часть
4.1 Технико –экономические обоснования/>/>/>
На протяжении всего времени существования системсвязи, они постоянно развиваются. Причем это развитие является как качественным(внедрение новых технологий), так и количественным (увеличение емкости сети).
Задачей данного проекта является проектированиесети связи в п.Алхан-Чурт на базе PLC-технологии. Емкость сети – 1500т.абонентов.
Ниже приведем экономическое обоснование проекта,в котором рассчитаем объем капиталовложений, расчет издержек, прибыли,рентабельности и показателей эффективности капиталовложений.
4.2 Обоснованиенеобходимости разработки
Техническое обоснование проекта:
Экономия времени на развертывание компьютернойсети;
Быстрый запуск в эксплуатацию нового офиса,здания;
Мобильность оборудования;
Компьютеры не привязываются к сетевым разъемам;
Организация любой топологии сети;
Быстрая окупаемость (1-2 мес);
Экономия на прокладке линий и использованиидополнительного оборудования;
Нет необходимости нарушать интерьер помещений;
Экономия на проведении монтажных работ(задействовано минимальное количество персонала);
Экономия на дальнейшей эксплуатации иобслуживании канала связи;
Минимальные затраты при расширении сети;
При демонтаже сеть легко организуется на этих жеустройствах в новом помещении.
4.3 Расчет капитальныхзатрат на строительство и ввод в эксплуатацию проектируемой сети
Многоквартирные жилые дома – от 3 000 руб. заточку учета;
Частный сектор – от 6 000 руб. за точку учета;
Магазины – от 20 000 руб. за точку учета.
Капиталовложения, необходимые для реализациирассматриваемого проекта представлены в таблице 4.1.
Таблица 4.1.№ Наименование аппаратуры Кол-во Стоимость, руб. 1. Установка оборудования «ВТК» коммутатаор 1 120000 2. Магистральный модем TL-201WM 4 60000 3. Магистральный модем TL-202HES 2 50000 4. УП В-17 Емкостное Устройство присоединения на воздушные линии 4 40000 5. Межфазный ретранслятор сигнала МРС-2. 2 15000 6. ИТОГО: 285000
/>/>/>4.4 Расчет годовыхэксплуатационных расходов
Годовые эксплуатационные издержки складываются изследующих затрат:
-расходы на оплату труда (Т);
-амортизационные отчисления (А);
-оплата электроэнергии (Эн);
-расходы на материалы и запасные части (М);
-Прочие расходы (Пр)
Определения фонда оплатытруда (Фот):
Для определения расходов на заработную платупроизводственного персонала определяется его численность — по подразделениям, идолжностным окладам, установленным для работников каждого подразделения.
Таблица 4.2. Расчет штатного составаДолжность Штат Оклад, руб. Общий фонд оплаты труда, руб. Администратор 1 25000 25000 Инженер 1кат 1 22000 22000 Монтер 2 12000 24000 ИТОГО: 4 71000 71000 /> /> /> /> />
Годовой фонд оплаты труда определяется поформуле:
Фот = Фоф *N
где N- число месяцев в году.
Фот = 71000*12= 852000 руб.
Социальные отчисления Эед.соц.н. составляетесь отгодового фонда оплаты труда:
Эед.соц.н.= Фот 0,26
Эед.соц.н = 0,26*852000 = 221520 руб.
Итого по оплате труда с отчислением:
Т = Фот + Эед.соц.н. = 852000 + 221520 = 1073520
Амортизационные отчисления:
A=I; Ki *Aj/100
где Kj — первоначальная стоимость основныхпроизводственных фондов 1-го вида;
Aj- норма амортизационных отчислений на полноевосстановление, Аст=5,6 %
А = К. 0,056 = 285000*0,056 = 15960руб./>/>
Материальные затраты:
-Расходы по оплате электроэнергии дляпроизводственных нужд от посторонних источников электроснабжения определяются взависимости от потребляемой мощности и тарифов на электроэнергию.
S=T*Э,
Где Т – одноставочный тариф на электроэнергию;
Э – величина электроэнергии, потребляемая втечении года, и определяемая:
Э=N*Paн *365/(η*Kчнн *1000),
Где Paн – потребляемая мощность одногоабонентского номера в ЧНН;
365 – дней в году;
N – емкость сети;
Η – КПД выпрямительной установки;
Kчнн – коэффициент концентрации нагрузки в ЧНН;
1000 – переходный коэффициент в кВт.
SsoftX3000=1,5*1500*1,3*365/(0,7*0,1*1500)=10167,9
-Расходы на материалы и запасные части,составляют 2% от стоимости оборудования:
М = 285000*0,02= 5700руб.
— Расходы на ремонт оборудования составляют 5% отстоимости оборудования:
Эро=285000*0,05=14200
Прочие расходы включают в себя:
— обязательное страхование имущества:
Платежи на обязательное страхование имуществапредприятия составляют 0,08% от величины основных производственных фондов иоборотных средств:
Эст. = (К+Эро) 0,0008
Э ст. = (285000+14200)*0,0008= 239,36руб.
— административно — хозяйственные расходы:
Административно-хозяйственные расходы включают всебя затраты на оплату коммунальных услуг (отопление, освещение, водоснабжениепроизводственных помещений) и составляет 25% от фонда оплаты труда:
О = Фот 0,25.
О = 71000*0,25 = 17750 руб .
Таблица 4.3. Таблица годовых эксплуатационныхрасходов Статья расхода Значение, руб./год. PLC Фонд оплаты труда (ФОТ) 71000 Единый социальный налог 221520 Амортизационные отчисления 15960 Материальные затраты 30067 Прочие расходы 17990 Итого: 356537
/>/>/>Расчет доходов отосновной деятельности.
Доходы от основной деятельности PLC состоят из:
-разовых доходов (подключение новых абонентов);
-средних годовых доходов (абонентская плата).
Таблица 4.4. Доходы от основной деятельностиГодовой доход Кол-во Тариф, руб. Доход, руб. Разовый доход 500 5000 2500000 Текущий доход 500 600 300000 ИТОГО: 2800000
На основании проведенных выше расчетовопределяется общая сумма доходов от основной деятельности:
Дод =2800000/6,3 +300000 = 744500 тыс. руб
/>/>
4.6 Расчет показателейэффективности капитальных вложений реализации инвестиционного проекта
Мероприятия, проводимые по внедрению новойтехники должны сопровождаться определением их экономической эффективности.Эффективность производства исчисляется сопоставлением затрат и результатовпроизводства. Критерий эффективности – максимальный результат при минимальныхзатратах.
Оценка экономической эффективности любыхпроектных решений может проводиться в виде расчетов абсолютной (или общей) исравнительной экономической эффективностей.
Абсолютная экономическая эффективностькапитальных вложений оценивается с помощью системы показателей, характеризующейразличные стороны эффективности. К ним относятся: показатель рентабельностикапитальных вложений, срок возврата (окупаемости) капитальных вложений,производительность труда, себестоимость единицы продукции, фондоотдача,фондовооруженность труда и другие показатели.
Себестоимость – это выраженная в денежной формечасть стоимости продукции, которая включает затраты на израсходованные средствапроизводства и оплату труда. Себестоимость показывает во что конкретнообходятся предприятию производство и реализация продукции. Различают себестоимостьвсей продукции предприятия и себестоимость единицы продукции. Себестоимостьвсей продукции – это общая сумма эксплуатационных расходов предприятия;себестоимость единицы продукции – это расходы предприятия, приходящиеся наединицу продукции. Таким образом, себестоимость рассчитывается по формуле:
С = Э/Дод,
где Э — годовые эксплуатационные расходы,
Д од — среднегодовые доходы от основнойдеятельности.
С =356537 / 744500 = 0,47руб
Производительность труда:
Пт=Дод/Ш
где Ш — штат предприятия
Пт= 744500 / 12 = 62040 руб./чел
Фондоотдача:
Ки=Дод/К,.
Ки = 744500 / 285000= 2,61 руб/руб. ОПФ.
Фондовооруженность:
V=K/III
V=285000/12= 23750 руб./чел.
Прибыль:
П = Дод-Э, руб.
П=744500 — 356537=387963 руб.
Рентабельность:
R=П/К=(387963 /285000)*100%= 136%
На основании приведенных расчетов необходимоопределить срок окупаемости капиталовложений:
Т=К/(Дод-Э),
Т =285000/ 387963 =0,7года
Основные технико-экономические показатели ввода вдействие проектируемой сети, приведены в таблице 4.5
Таблица 4.5 Основные технико-экономическиепоказатели.Наименование показателя Ед. изм. Усл. Обозн.. PLC Емкость сети Номеров N 500 Капитальные затраты тыс. руб. К 280,5 Эксплуатационные расходы тыс. руб. Э 356,6 Доходы от основной деятельности тыс. руб. Дод 744,5 Себестоимость ед. продукции Руб С 0,47 Прибыль тыс. руб. П 387,9 Рентабельность % R 130 Производительность труда Тыс. Руб./чел. Пт 62,04 Фондоотдача Руб./руб. ОПФ Ки 2,61 Фондовооруженность Тыс. руб./чел. V 23,7 Срок окупаемости Лет Т 0,7
Анализ полученных результатов показывает, чтокапитальные затраты на сеть составляют 285000 тыс. руб., эксплуатационныерасходы -356537 тыс. руб., доходы от основной деятельности составляют 744500тыс. руб., прибыль 387963 тыс. руб, а срок окупаемости проекта –0,7 года.
Сравнение расчетного срока окупаемостисвидетельствует о целесообразности внедрения данной сети в поселке Алхан-Чурт.
5. Безопасностьжизнедеятельности
/>/>
5.1 Особенностиэксплуатации сети
Закон РФ об охране труда окружающей природнойсреды в комплексе с мерами организационного, правового, экономического ивоспитательного воздействия призван способствовать формированию и укреплениюэкологического правопорядка и обеспечению экологической безопасности натерритории РФ и республик в составе РФ.
Статья 42 в Конституции РФ декларирует правочеловека на благоприятную окружающую среду. Закон принят 19 октября 1991 г., авведен в действие 3 марта 1992 г. Закон устанавливает как действуют припроектировании, строительстве и эксплуатации разных объектов не нарушаясостояния окружающей среды.
Статья 28 закона РФ определяет нормативыпредельно допустимых уровней шума, вибрации, магнитных полей и иных вредныхфизических воздействий.
Источником вредного для человекаэлектромагнитного излучения являются радио и телестанции. Минздрав РФ утвердилпредельно допустимые уровни воздействия ЭМ излучения на работающих и население,а так же к размещению этих объектов. Санитарные правила запрещают постоянноепроживание в зоне электромагнитного излучения, сооружение таких объектов в зонежилой застройки.
/>/>/>/>/>5.2 Производственная безопасность
Электромагнитное поле. Характеристикиэлектромагнитного поля.
Источник возникновения — промышленные установки,радиотехнические объекты, медицинская аппаратура, установки пищевойпромышленности.
длина волны, [м]
частота колебаний [Гц]
l = VC/f, где VC = 3×10 м/с
Таблица 5.1. Номенклатура диапазонов частот (длинволн) по регламенту радиосвязи:Номер диапазона Диапазон частот f, Гц Диапазон длин волн Соотв. метрическое подразд. 5 30-300 кГц 104-103 НЧ 6 300-3000 кГц 103-102 СЧ (гектометровые) 7 3-30 МГц 102-10 ВЧ (декометровые) 8 30-300 МГц 10-1 метровые 9 300-3000 МГц 1-0,1 УВЧ (дециметровые) 10 3-30 ГГц 10-1 см СВЧ (сантиметровые) 11 30-300 ГГц 1-0,1 см КВЧ (миллиметровые)
Электромагнитные поля НЧ часто используются впромышленном производстве (установках) — термическая обработка.
ВЧ — радиосвязь, медицина, ТВ, радиовещание.
УВЧ — радиолокация, навигация, медицина, пищеваяпромышленность.
Пространство вокруг источника электромагнитногополя условно подразделяется на зоны:
— ближнего (зону индукции);
— дальнего (зону излучения).
Граница между зонами является величина: R=l/2p.
В зависимости от расположения зоны,характеристиками электромагнитного поля является:
в ближней зоне
составляющая вектора напряженности эл. поля [В/м]
составляющая вектора напряженности магн. поля[А/м]
в дальней зоне
используется энергетическая характеристика:интенсивность плотности потока энергии [Вт/м2],[мкВт/см2].
/>/>/>/>Вредноевоздействие электромагнитных полей
Электромагнитное поле большой интенсивностиприводит к перегреву тканей, воздействует на органы зрения и органы половойсферы. Умеренной интенсивности: нарушение деятельности центральной нервнойсистемы; сердечно-сосудистой; нарушаются биологические процессы в тканях иклетках. Малой интенсивности: повышение утомляемости, головные боли; выпадениеволос.
Нормирование электромагнитных полей. ГОСТ12.1.006-84
Нормируемым параметром электромагнитного поля вдиапазоне частот 60 кГц-300 МГц является предельно-допустимое значениесоставляющих напряженностей электрических и магнитных полей.
/>, [В/м] />, [А/м]
ЭНЕПД — предельно-допустимая энергетическаянагрузка составляющей напряженности электрического поля в течение раб. дня[(В/м)2×ч]
ЭННПД — предельно-допустимая энергетическаянагрузка составляющей напряженности магнитного поля в течение раб. дня [(А/м)2×ч]
Нормируемым параметром электромагнитного поля вдиапазоне частот 300 МГц —300 ГГц является предельно-допустимое значениеплотности потока энергии.
/>
ППЭПД - предельное значение плотности потокаэнергии [Вт/м2],[мкВт/см2]
К - коэффициент ослабления биологическихэффектов
ЭНППЭПД - предельно-допустимая величина эн.нагрузки [В/м2×ч]
Т - время действия [ч]
Пред. величина ППЭпд не более 10 Вт/м2; 1000мкВт/см2 в производственном помещении. В жилой застройке при круглосуточномоблучении в соответствии с СН Þ ППЭпд не более 5 мкВт/см2.
/>/>/>/>Необходимыемероприятия по защите от воздействия электромагнитных полей
Уменьшение составляющих напряженностейэлектрического и магнитного полей в зоне индукции, в зоне излучения —уменьшение плотности потока энергии, если позволяет данный технологическийпроцесс или оборудование.
Защита временем (ограничение время пребывания взоне источника электромагнитного поля).
Защита расстоянием (60 — 80 мм от экрана).
Метод экранирования рабочего места или источникаизлучения электромагнитного поля.
Рациональная планировка рабочего местаотносительно истинного излучения электромагнитного поля.
Применение средств предупредительнойсигнализации.
Применение средств индивидуальной защиты.
/>5.3Электробезопасность/>/>
Причины электротравм.
Человек дистанционно не может определить,находится ли установка под напряжением или нет. Ток, который протекает черезтело человека, действует на организм не только в местах контакта и по путипротекания тока, но и на такие системы как кровеносная, дыхательная и сердечно-сосудистая.
Возможность получения электротравм имеет место нетолько при прикосновении, но и через напряжение шага и через электрическуюдугу.
Эл. ток, проходя через тело человека оказываеттермическое воздействие, которое приводит к отекам (от покраснения, дообугливания), электролитическое (химическое), механическое, которое можетпривести к разрыву тканей и мышц; поэтому все электротравмы делятся на местныеи общие (электроудары).
Местные электротравмы:
электрические ожоги (под действием электрическоготока);
электрические знаки (пятна бледно-желтого цвета);
металлизация поверхности кожи (попаданиерасплавленных частиц металла электрической. дуги на кожу);
электроофтальмия (ожог слизистой оболочки глаз).
Общие электротравмы(электроудары):
1 степень: без потери сознания
2 степень: с потерей
3 степень: без поражения работы сердца
4 степень: с поражением работы сердца и органовдыхания
Крайний случай — состояние клинической смерти(остановка работы сердца и нарушение снабжения кислородом клеток мозга). Всостоянии клинической смерти находятся до 6-8 мин.
/>/>Причины поражения электрическим током (напряжениеприкосновения и шаговое напряжение):
Ι. Прикосновение к токоведущим частям,находящимся под напряжением
ΙΙ. Прикосновение к отключеннымчастям, на которых напряжение может иметь место:
в случае остаточного заряда
в случае ошибочного включения электрическойустановки или несогласованных действий обслуживающего персонала
в случае разряда молнии в электрическую установкуили вблизи прикосновение к металлическим не токоведущим частям или связанного сними электрического оборудования (корпуса, кожухи, ограждения) после переходанапряжения на них с токоведущих частей (возникновение аварийной ситуации —пробой на корпусе)
ΙΙΙ. Поражение напряжениемшага или пребывание человека в поле растекания электрического тока, в случаезамыкания на землю
ΙV. Поражение через электрическую дугупри напряжении электрической установки выше 1кВ, при приближении нанедопустимо-малое расстояние
V. Действие атмосферного электричества пригазовых разрядах
VΙ. Освобождение человека, находящегосяпод напряжением
Напряжение прикосновения — это разностьпотенциалов точек электрической цепи, которых человек касается одновременно,обычно в точках расположения рук и ног.
Напряжение шага — это разность потенциалов j1 и j2 в поле растекания токапо поверхности земли между точками, расположенными на расстоянии шага (» 0,8 м).
/>/>Специальные средства защиты.
заземление;
зануление;
защитное отключение.
В нашем случае используется искусственноезащитное заземляющее устройство
/>/>Технические мероприятия, обеспечивающиеэлектробезопасность работ данного проекта.
Заземлению подлежат вся аппаратура, а такжестойки, в которой эта аппаратура находится. По периметру комнаты, гдерасполагается аппаратура, должен быть проложен контур заземления с целью защитылюдей и аппаратуры от статического электричества.
Защитное заземление следует выполнять всоответствии с ПУЭ и СНиП 3.05.06-85 («Электротехнические устройства»).
5.4 Опасность поражениятоком в электрических сетях
Случаи поражения человека электрическим токомвозможны лишь при замыкании электрической цепи через тело человека, или, иначеговоря, при прикосновении человека не менее чем к двум точкам цепи, междукоторыми существует некоторое напряжение.
Возникновение электротравмы в результатевоздействии электрического тока или электрической дуги, может быть связано:
а) однофазным (однополюсным) прикосновениемнеизолированного от земли (основания) человека к неизолированным токоведущимчастям электроустановок, находящихся под напряжением;
б) с одновременным прикосновением человека кдвум токоведущим неизолированным частям (фазам, полюсам) электроустановок,находящихся под напряжением;
в) с приближением на опасное расстояниечеловека к неизолированным токоведущим частям электроустановок, находящихся поднапряжением;
г) с прикосновением человека,неизолированного от земли (основание) к металлическим корпусам (корпусу)электрооборудования, оказавшегося под напряжением;
д) с включением человека, находящегося взоне растекания тока замыкания на землю, на «напряжение шага»;
е) с действием атмосферного электричествапри грозовых разрядах;
ж) с действием электрической дуги;
з) с освобождением человека, находяще1-осяпод напряжением.
Тяжесть электротравм, оцениваемая величиной тока,проходящего через тело человека, и напряжением прикосновения, зависит от рядафакторов: схемы включения человека в цепь; напряжения сети, схемы самой сети, степениизоляции токоведущих частей от земли, а также величины емкости токоведущихчастей относительно земли.
Наиболее широко используют установки напряжениемдо 1000 В с глухозаземленной нейтралью трансформатора или генератора. Четырехпроводнаясеть с глухозаземленной нейтралью позволяет иметь два рабочих напряжения:линейное в 380 В и фазное 220 В.
Трехпроводная есть, с изолированной нейтралью принормальном режиме работы, менее опасна, а при аварийном режиме более безопаснасеть с заземленной нейтрально, поэтому в условиях, когда имеется агрессивнаясреда и, поддерживать изоляцию в хорошем состоянии затруднительно, предпочтениеотдают чегырехпроводной сети с заземляемой нейтралью.
При напряжении выше 1000 В разрешается применятьтрехфазные сети: трехпроводную с изолированной нейтралью и трехпроводную сзаземленной нейтралью.
Применительно к сетям переменного тока включениечеловека в электрическую сеть может быть однофазным и двухфазным.
Двухфазное включение, т.е. прикосновение человекаодновременно к двум фазам, как правило, более опасно, поскольку к телу человекаприкладывается наибольшее в данной сети напряжение — линейное, которое зависитлишь от напряжения сети и сопротивления человека, не зависит от режима нейтрали
I., = 1,73Uф/Rч = Uл/ R
где 1„ — величина тока, проходящего через телочеловека, A; U,, — линейное напряжение, т.е. напряжение между фазными проводамисети, В; Uф — фазное напряжение (напряжение между началом и концом однойобмотки или между фазным и нулевым проводами), В.
Двухфазное включение является одинаково опасным всети, как с изолированной, так и с заземленной нейтралью.
Однофазное включение возникает значительно чаще,но является менее опасным, чем двухфазное, поскольку напряжение, под которымоказывается человек, не превышает фазного, т.е. меньше линейного в 1,73 раза.Соответственно, меньше оказывается ток, проходящий через человека.
При однофазном включении на величину тока влияюттакже режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции и емкость проводовотносительно земли, сопротивление пола, на котором стоит человек, сопротивлениеего обуви и некоторые другие факторы.
Однофазная сеть может быть изолирована от землиили иметь заземленный провод.
5.5 Противопожарнаябезопасность/>
Противопожарныемероприятия.
Пожар – неконтролируемыйпроцесс горения, сопровождающийся уничтожением материальных ценностей исоздающий опасность для жизни людей.
Горение – химическаяреакция, которая сопровождается выделением тепла и света.
Классификация помещений и зданий по степенивзрывопожароопасности.
ОНТП 24–85
Все помещения и здания подразделяются на 5категорий:
А – взрывопожароопасные. Та категория, в которойосуществляются технологические процессы, связанные с выделением горючих газов,ЛВЖ с температурой вспышки паров до 28 °С, tВСП ≤ 28 °С; P – свыше 5 кПа.
Б – помещения, где осуществляются технологическиепроцессы с использованием ЛВЖ с температурой вспышки свыше 28 °С, способныеобразовывать взрывоопасные и пожароопасные смеси при воспламенении которыхобразуется избыточное расчетное давление взрыва свыше 5 кПа.
tВСП > 28 °С; P – свыше 5 кПа.
В – помещения и здания, где обращаютсятехнологические процессы с использованием горючих и трудно горючих жидкостей,твердых горючих веществ, которые при взаимодействии друг с другом иликислородом воздуха способны только гореть. При условии, что эти вещества неотносятся ни к А, ни к Б. Эта категория пожароопасная.
Г – помещения и здания, где обращаютсятехнологические процессы с использованием негорючих веществ и материалов вгорючем, раскаленном или расплавленном состоянии.
Д – помещения и здания, где обращаютсятехнологические процессы с использованием твердых негорючих веществ иматериалов в холодном состоянии.
Основные причины пожаров: короткое замыкание,перегрузки проводов /кабелей, образование переходных сопротивлений.
Режим короткого замыкания – появление врезультате резкого возрастания силы тока, электрических искр, частицрасплавленного металла, электрической дуги, открытого огня, воспламенившейсяизоляции.
Причины возникновения короткого замыкания:
ошибки при проектировании.
старение изоляции.
увлажнение изоляции.
механические перегрузки.
Пожарная опасность при перегрузках – чрезмерноенагревание отдельных элементов, которое может происходить при ошибкахпроектирования в случае длительного прохождения тока, превышающего номинальноезначение.
При 1,5 кратном превышении мощности резисторынагреваются до 200–300 ˚С.
Пожарная опасность переходных сопротивлений –возможность воспламенения изоляции или других близлежащих горючих материалов оттепла, возникающего в месте аварийного сопротивления (в переходных клеммах,переключателях и др.).
Пожарная опасность перенапряжения – нагреваниетоковедущих частей за счет увеличения токов, проходящих через них, за счетувеличения перенапряжения между отдельными элементами электроустановок.Возникает при выходе из строя или изменения параметров отдельных элементов.
Пожарная опасность токов утечки – локальныйнагрев изоляции между отдельными токоведущими элементами и заземленнымиконструкциями.
Меры по пожарнойпрофилактике.
строительно–планировочные.
технические.
способы и средства тушения пожаров.
организационные.
Строительно–планировочные определяютсяогнестойкостью зданий и сооружений (выбор материалов конструкций: сгораемые,несгораемые, трудно сгораемые) и предел огнестойкости – это количество временив течении которого под воздействием огня не нарушается несущая способностьстроительных конструкций вплоть до появления первой трещины.
Все строительные конструкции по пределуогнестойкости подразделяются на 8 степеней от 1/7 часа до 2 часов.
Для помещений ВЦ используют материалы с пределомстойкости от 1–5 степеней. В зависимости от степени огнестойкости определяютнаибольшие дополнительные расстояния от выходов для эвакуации при пожарах (5степень – 50 минут).
Технические меры – это соблюдение противопожарныхнорм при эвакуации систем вентиляции, отопления, освещения, электрическогообеспечения и т.д.
использование разнообразных защитных систем.
соблюдение параметров технологических процессов ирежимов работы оборудования.
Организационные меры – проведение обучения по пожарнойбезопасности, соблюдение мер по пожарной безопасности.
Способы и средстватушения пожаров.
Снижение концентрации кислорода в воздухе.
Понижение температуры горючего вещества нижетемпературы воспламенения.
Изоляция горючего вещества от окислителя.
Огнегасительные вещества: вода, песок, пена,порошок, газообразные вещества не поддерживающие горение (хладон), инертныегазы, пар.
Средства огнетушения:
Ручные.
А. огнетушители химической пены.
В. огнетушитель пенный.
С. огнетушитель порошковый.
D. огнетушитель углекислотный, бром этиловый.
Противопожарные системы.
А. система водоснабжения.
В. пеногенератор.
Система автоматического пожаротушения сиспользованием средств автоматической сигнализации.
А. пожарный извещатель (тепловой, световой,дымовой, радиационный).
В. для ВЦ используются тепловыедатчики–извещатели типа ДТЛ, дымовые, радиоизотопные типа РИД.
Система пожаротушения ручного действия (кнопочныйизвещатель).
Для ВЦ используются огнетушители углекислотныеОУ, ОА (создают струю распыленного бром этила) и системы автоматическогогазового пожаротушения, в которой используется хладон или фреон какогнегасительное средство.
Для осуществления тушения загорания водой всистеме автоматического пожаротушения используются устройства спринклеры идренчеры. Их недостаток – распыление происходит на площади до 15 м².
Таблица 5.2. Классификация пожаров ирекомендуемые огнегасительные вещества.Классификация пожаров Характеристика среды, объекта Огнегасительные средства А Обычные твердые и горючие материалы (дерево, бумага) Все виды Б Горючие жидкости, плавящиеся при нагревании (мазут, спирты, бензин) Распыленная вода, все виды пены, порошки, составы на основе СО2 и бромэтила С Горючие газы (водород, ацетилен, углеводороды) Газовые составы, в состав которых входят инертные разбавители (азот, порошки, вода) Д Металлы и их сплавы (натрий, калий, алюминий, магний) Порошки Е Электрической установки под напряжением Порошки, двуокись азота, оксид азота, углекислый газ, составы бромэтил + СО2
Вопрос обеспечения БЖД работников фирм ипредприятий и по сей день является актуальным, что обусловлено прежде всеготем, что обусловлено прежде всего тем, что на протяжении последних летусугубляется неблагоприятная ситуация в промышленности с охраной труда, а в ОС- с качеством природной среды. Растут число и масштабы техногенных ЧС. Впромышленности растет уровень производственного травматизма и профессиональнойзаболеваемости. Растут и масштабы загрязнения атмосферы.
Рост масштабов производственной деятельности,расширение области применения технических систем, автоматизацияпроизводственных процессов приводят к появлению новых неблагоприятных факторовпроизводственной среды, учет которых является необходимым условием обеспечениятребуемой эффективности деятельности и сохранение здоровья работников. Поэтомув проекте были рассмотрены возможные поражающие, опасные и вредные факторыпроизводственной среды, также были описаны методы и средства обеспечения БЖДработников, основные мероприятия по электробезопасности, охране ОС,предупреждению пожаров и аварий в помещении и ликвидации последствий ЧС.
5.6 Выводы побезопасности жизнедеятельности
В связи с вышеизложенным, считаю, что проектбезопасен для экологии и здоровья человека из-за следующих факторов:
Надежная работа большого количества устройств водной сети обеспечивается с помощью технологии передачи маркера;
Стабильную работу сети без сбоев и прерыванийобеспечивает использование для передачи информации всего рабочего диапазоначастот
Количество технических средств для организацииканала связи – минимально (УП – в едином корпусе)
Слюдяной конденсатор связи не взрывоопасен
Конструктив оборудования обеспечивает работу втемпературном режиме от -40°С до 85°С с влажностью до 95%
А кроме вышеизложенного, сеть на основетехнологии PLC не требует технического обслуживания в процессе эксплуатации.
Заключение
На сегодняшний день технология PLC являетсяинтересным и полезным продуктом, находящимся в особой нише, применение которогов отдельных случаях может дать хороший экономический результат. Наиболееперспективные области применения решений:
Организация связи в коттедже или квартире сиспользованием линейки
Организация связи в небольших коаксиальных сетяхв сельской местности и поселках с использованием линейки Access или In-home
Организация связи до территориально удаленныхнаселенных пунктов по средневольтовым линиям на дальности от 1 км с использованием линейки Access MV.
А вот столь популярное на западе использованиеPLC решений для организации связи в различных административных зданиях можетнаталкиваться на проблемы, вызванные спецификой построения и обслуживания отечественныхэлектросетей.
Хотелось бы еще раз напомнить о необходимостистрого соблюдения правил безопасности. Работы на электросетях должны проводитьлюди прошедшие инструктаж и получившие соответствующий допуск. Понятнее всего омерах предосторожности
Учитывая динамику развития рынка, можно ожидать,что широкополосные технологии PLC в течение ближайших полутора лет могут найтиширокое применение в самых различных отраслях — от телеметрии ресурсовкоммунальных сетей до многофункциональных интеллектуальных систем отдельныхпомещений. После завершения работы над основными международными стандартамивероятно начало встраивания PLC-адаптеров практически во все бытовые приборы,предусматривающие возможность обмена данными с «внешним миром».
Учитывая, что в ЧР только два основных операторафиксированной связи, рынок телекоммуникационных услуг не занят полностью, аиспользование и применение технологии PLC по мере ее развития, позволит статьодним из лидеров этого сегмента рынка как существующим провайдерам так новымучастникам.
Проще говоря имея небольшой капитал можно создатьочень перспективную и конкурентно способную организацию по предоставлению ШПД винтернет.
Список используемойлитературы
1. СавинА.Ф. PLC – уже не экзотика. Вестник связи
2. ПавловскийА. Соломасов С. PLC в России. Специфика, проблемы, решения, проекты.ИнформКурьерСвязь.
3. НевдяевЛ.М. Мост в Интернет по линиям электропередачи. ИнформКурьерСвязь.
4. КурочкинЮ.С. «PLC приходит в Россию». Connect.
5. КоноплянскийД.К. PLC — передача данных по электрическим сетям. Последняя миля.
6. ДаффиД. BPL набирает силу. Сети.
7. МоррисиП. Реализация технологии BPL. Сети и системы связи.
8. Отчет«/>Технология PLC и ее перспективы нароссийском рынке широкополосного абонентского доступа», компания «Современныетелекоммуникации»/>.
9. Электромонтажныеработы. В 11 кн. Кн. 8. Ч. 1. Воздушные линии электропередачи: Учеб. пособиедля ПТУ / Магидин Ф. А.; Под ред. А. Н. Трифонова. — М.: Высшая школа, 1991. —208 с ISBN 5-06-001074-0
10. «Программируемыеконтроллеры PLC-5 ControlNet» — Allen-Bradley
11. «Безопасностьжизнедеятельности» 2009 г.в. Р.А. Газаров, Р.С. Эржапова, Х.Э.Таймасханов,М.С.Хасиханов,
12. «Финансыпредприятия» Е.Б. Тютюкина.
13. http://www.dchizhikov.boom.ru/works/PlanPLC.htm(Интернет через розетку — анализ товарного предложения на рынке PLC-модемов. ЧижиковДмитрий)
14. http://www.mrcb.ru/kpk.html?25614
15. http://network.xsp.ru/5_5.php
16. http://ru.wikipedia.org– электронная энциклопедия
17. http://www.datatelecom.ru/technology/plc.html
18. http://www.tellink.ru
19. https://www.corinex.com
20. http://www.bosfa.energoportal.ru/srubric16008-1.htm
Список сокращенийBPL Broadband over Power Lines — широкополосная передача по силовым линиям CBPL Cognitive Broadband over Power Lines — «распознаваемая» широкополосная передача по силовым линиям CENELEC Comite Europeen fie Normalisation Electnotechnique — Европейский комитет по стандартизации в области электротехники (английское наименование — Еигореаn Committee for Electrotechnical Standardization) CoS Class-of-Service — класс обслуживания CPE Customer Premises Equipment — абонентское оборудование ETSI European Telecommunications Slandartizalion Institute — Европейский институт по стандартизации в области телекоммуникаций GMII Giqabit Media Independence Interface — гигабитный независимый от среды интерфейс GPIO General Purpose I/O — основные задачи ввода/вывода FDD Frequency Devision Duplexing — дуплексирование с частотным разделением HV High Voltage — высокое напряжение LV Low Voltage — низкое напряжение MII Media Independence Interface — независимый от среды интерфейс MV Medium Voltage — среднее напряжение NMS Network Management System — система управления сетью NPL Narrowband over Power Lines — узкополосная передача по силовым линиям OFDM Ortogonal Frequency Division Multiplexing — ортогональное частотное мупьтиплексирование OPERA Open PLC European Research Alliance — Европейский исследовательский альянс в области PLC PLC Power Line Communications — связь по силовым кабелям PLT Power Line Telecommunications — телекоммуникации по силовым кабелям QoS Quality-of-Service — качество обслуживания SPI Serial Peripheral Interface — последовательный периферийный интефейс TDD Time Devision Duplexing — дуплексирование с временным разделением TDM Time Devision Multiplexing — мультиплексирование с временным разделением UART Universal Asynchronous Receiver-Transmitter — универсальный асинхронный приемопередатчик UPA Universal Powerline Association — ассоциация Universal Powerline VLAN Vitual LAN — виртуальная локальная сеть