Datová komunikace po silovém rozvodu je vhodná pro některé aplikace, které vyžadují datové spojení v rámci jedné budovy nebo menší oblasti, a nepotřebují vyšší rychlost než cca 100Kbps. V takovém případě můžeme použitím síťového rozvodu ušetřit značnou část nákladů na kabeláž.
Problém je, že síťové rozvody nejsou pro data zrovna přátelským médiem. Nejrůznější zátěže produkují značné rušení; parametry, které jsou u "slušných" datových kabelů konstantní (charakteristická impedance, závislost útlumu na frekvenci, ...) se mohou skokově značně měnit. Potřebujeme-li navíc komunikovat na větší vzdálenosti (řádově kilometry), postaví se do cesty transformátory rozvodných závodů. I když takovéto transformátory přenáší střídavý výkon při 50Hz s téměř 100% účinností, spolehlivě utlumí nosné frekvence i poměrně pomalé datové komunikace. Existují sice postupy, jak data přes transformátory "protlačit", nejsou ale běžně dostupné - používají je zejména rozvodné závody pro svou vlastní komunikaci (např. HDO).
Podívejme se nyní na některé specifické vlastnosti síťových rozvodů podrobněji:
Impedance síťového rozvodu
Z měření laboratoře pro elektromagnetickou kompatibilitu IBM vyplývá, že impedance
síťového rozvodu v obytných budovách se pohybuje v rozmezí od cca 1,5 do 80 Ohmů
(při 100 kHz). Je určena zejména dvěma parametry - zátěžemi připojenými k síti
(samozřejmě musíme uvažovat všechny zátěže připojené k jednomu transformátoru,
tedy i sousedovy), a impedancí distribučního transformátoru. Vlastní vodiče mají
zanedbatelný vliv. Impedance má většinou induktivní charakter. Při typické
odporové zátěži lze očekávat útlum signálu od 2 do 40 dB podle
konkrétních podmínek.
Rušení
Hlavním zdrojem rušení jsou zařízení připojená na stejné
sekundární vinutí distribučního transformátoru. Nejvíce
rušení produkují univerzální motory (mixér, vysavač, šicí
stroj, atd.) a triaky používané ve stmívačích osvětlení. Rušení
generované triaky je synchronní s 50 Hz a má podobu harmonických frekvencí k 50
Hz. Rušení generované motory není tak silné, a většinou není
synchronní s 50 Hz. Navíc jsou stmívače osvětlení často v provozu podstatně častěji než
motory. (I když, v ČR ještě nejsou stmívače osvětlení tak rozšířené jako v
západnějších zemích.)
Existují v podstatě dva principy, jak spolehlivě (tj. s přijatelnou chybovostí) přenést data po střídavé napájecí síti:
- Smířit se se špatnou kvalitou média, a "dohnat" ji vhodnou korekcí chyb. Tj. je nutno navrhnout takový systém, který minimalizuje nejčastější chyby a snadno a rychle se "vzpamatuje" po výpadcích, takže uživateli se přenos jeví bez chyb.
- Najít způsob, jak signál přenést bez zkreslení navzdory nekvalitě média. Ale ani v tomto případě se neobejdeme bez kvalitní detekce a korekce chyb.
Firmy podnikající v tomto oboru, které se zaměřily na první strategii, většinou používají rozprostřené spektrum ("spread spectrum modulation"), a to na frekvencích zhruba od 100 do 400 kHz. Jiné firmy využívají druhou strategii,a pak většinou používají úzké frekvenční pásmo. Jeho vhodná volba je základním předpokladem úspěchu, proto přesné specifikace většina firem tají.
Všechny poměrně zavedené komerční systémy používají frekvence pod pásmem středních vln (tj. cca do 500 kHz). Nejstarší komerční standard X-10 (používaný zejm. v USA) pracuje s amplitudovou modulací 120kHz nosné. Novější zařízení zřejmě pracují na frekvencích nad pásmem středních vln; z toho lze usuzovat, že někde nad SV pásmem existuje relativně málo zarušené frekvenční pásmo. Není ovšem možné používat příliš vysoké nosné frekvence, protože pak by síťový rozvod mohl fungovat jako dobrá anténa. Takový výrobek by nejenže nesplnil normy pro elektromagnetickou kompatibilitu, ale navíc by se signál po krátké vzdálenosti téměř ztratil, a zesilovače by byly neúměrně drahé.
Samozřejmě, volba vhodné pracovní frekvence není všechno. Dalšími klíčovými prvky, které umožňují výrazně snížit chybovost, jsou například volba vhodného komunikačního protokolu, vhodná délka paketů (kratší pakety se lépe přenášejí), adaptivní vyvažování vedení (přizpůsobuje se okamžitým parametrům vedení), a dopředná korekce chyb.
Příklad aplikace komunikace po síťovém rozvodu
Firma ST Microelectronics vyrábí
například obvod ST7537 - "Power Line Modem". V datasheetu a Application Note najdete i příklad připoujení tohoto obvodu k
síti.
Další informace o technologiích, součástkách, a komerčně dostupných
produktech můžete najít na stránkách firem, které se těmito technologiemi
zabývají. Rovněž doporučuji příslušné normy, lze je nalézt pod
klíčovými slovy "home automation".
Odkazy na firmy, normy, organizace, apod.
- Echelon - vyrábí systém LonWorks
- Intellon - další firma se zkušenostmi v této oblasti
- Home-Automation.org - obrovské množství odkazů, většinou na firmy které prodávají něco ohledně CEBus a X-10
- CEBus Industry Council - sdružení firem vyrábějících zařízení podporující CEBus
- Electric Power Research Institute - společnost zabývající se silnoproudým výzkumem
- Marrick Ltd. - stránka této firmy obsahuje zajímavé informace o X-10, CEBus, odkazy apod.
- RCA - Thompson - výrobce zařízení, ale moc technických informací nenabízí
- Media Fusion - tohle jestli bude fungovat, tak je to na Nobelovu cenu [odkaz dodal V.Šturm]
- www.enikia.com - LAN po silovém rozvodu [odkaz dodal V.Šturm]
- ST Microelectronics - výrobce např. již zmíněného obvodu ST7537
- Yahoo - seznam firmem vyrábějících produkty Home Automation
Najdete-li někdo následující věci na WWW, dejte mi prosím vědět, ať mohu doplnit odkazy:
- firma Adaptive Networks
- firma Elcom Technologies
- firma Novell - nikoliv autoři Netware, ale výrobci zařízení pro komunikaci po silovém rozvodu
- norma CENELEC 50065-1 - evropský standard pro home automation (aspoň doufám)
- norma EIA-600 - mělo by to být totéž nebo podobné
Update: Vladimír Šturm
nám poslal informace ohledně uplatňování normy CENELEC v České republice (a pár
dalších odkazů uvedených výše):
Doplnění k článku o datových přenosech po energetické síti: Norma CENELEC byla převzata i v ČR, má označení ČSN EN 50065-1 + dodatek A1, na Internetu ji asi nenajdete tak jako jiné technické normy. Tato norma se ale týká jen NN instalací a frekvenčního pásma 3 - 148,5 kHz. Využití distribuční sítě pro přenos dat je vyhraženo pro majitele sítě - příslušnou distribuční společnost, který si ji pro tento účel může vybavit vhodným přenosovým zařízením a pak pokud si od ČTÚ zajistí licenci na veřejnou datovou službu, může tuto službu nabízet jiným subjektům. Jedná se o telekomunikační službu bez ohledu na to, že to běhá na silové síti.
Jiná situace je samozřejmě v instalacích v budovách nebo areálech závodů, tam je pro NN síť podmínkou dodržení výše uvedené normy.
Odkazy
http://archiv.czech.net/a910s200/a910s237.htm - Český Peterkův článek http://www.mainnet-plc.com/events.html - Odkazy do světa na podobné instituce.. www.adaptivenetworks.com/ www.elcom-tech.com
www.intellon.com www.inari.com (Novell???)
Download
