Komunikace po elektrické síti? Ano a snadno!

Úvod

Symbolem současného světa je počítač a sdílení dat na počítačových sítích. A nejedná se pouze o práci v rámci jedné kanceláře nebo jedné budovy či podniku. Dnes žádáme sdílení podnikové sítě i ze svého domova či z odloučeného pracoviště. Čím dál více se uplatňuje homeworking a s ním spojené vytváření SOHO (Small Home Office) pracovišť. Avšak i tato poměrně malá odloučená, či domácí pracoviště již dnes potřebují propojit několik počítačů. Vezměme v úvahu výše zmíněný příklad instalace SOHO. Potřebujete například propojit Váš počítač a notebook, nebo sdílet Vaší tiskárnu s počítačem jiného rodinného příslušníka nebo spolupracovníka. Navíc chcete řešit sdílení společné přípojky na Internet.

Jaká řešení nám dnes trh nabízí?

V prvé řadě jsou to klasické kabelové sítě LAN/WAN.   Ano, sice realizují spolehlivé a kvalitní propojení, ale tyto sítě mají i svá úskalí spojená s budováním a provozem. Je nutno obstarat instalační materiál, kabely a natahat je po místnostech nebo domácnosti, na zdi je z estetických důvodů uložit do lišt, případně vybourat drážky pro jejich uložení do zdí. Později, budete-li chtít změnit dispozici pracovního prostředí, to bude vždy znamenat zásah do stávající instalace. Zároveň je v současnosti často řešen i požadavek manažerů na volné používání svých notebooků na různých a někdy velice neočekávaných místech, jako jsou různé zasedačky, haly, odpočívárny, chodby apod. A teď si představte potřebu rychlého a operativního rozšíření Vaší sítě do dalších prostor. A to neuvažujeme problematiku různých stavebních restrikcí ať již od majitelů objektů či památkářů

Jistým vylepšením a řešením těchto požadavků je použití bezdrátových sítí typu WireLess a WiFi, tedy různé bezdrátové radiové technologie. Ale i ty mají svá úskalí, především v ceně a omezeních, který je vlastní zařízení využívajících principů šíření elektromagnetických vln.

Pak si stačí uvědomit, že jakékoli výše uvedené řešení v podstatě potřebuje, aby veškeré použité prvky sítě (počínaje vlastním počítačem) byly buď trvale nebo alespoň občas připojeny k napájecí síti. A to už je jen krůček k myšlence použít pro datové přenosy existující energetické sítě.

Síť po síti

Myšlenka využít energetické rozvody nejen pro přenos dat ale i pro telefonní spojení a televizní vysílání je vlastně stejně stará jak vlastní přenosy. Bylo o tom napsáno a odpřednášeno velmi mnoho a celá řada institucí a firem přinesla řadu návrhů a řešení, založených na různých principech a technologiích. Zatím byl vždy vývoj ukončen a projekty přerušeny. Většinou se při praktické realizaci naráželo na celou řadu problémů, které projekt nakonec odstavily na slepou kolej.

Novou kapitolu otevírá čip firmy Intellon, který je základem zařízení Corinex PowerNet a právě toto perspektivní řešení chceme v článku popsat a seznámit vás s možným využitím presentované technologie

Jak již bylo řečeno, základní myšlenkou je využití stávající elektrorozvodné sítě v daných objektech pro současné využití jako přenosového media pro realizaci datové sítě. A to nejen v rámci podniku, ale  např. i v domácnosti či v SOHO. Tímto řešením odpadají složité stavební úpravy a instalační práce spojené s pokládkou nových kabelů. Vždyť síťový rozvod je již instalován. Zařízení se ukazuje ideálním řešení pro:

průmyslové sítě menšího rozsahu

kancelářské systémy menších firem, praktických lékařů, domácích kanceláří (SOHO)

nemocnice, hotely a jiná zařízení

historické budovy, muzea, galerie, kde je omezena výstavba či přestavba

levná internetová připojení pro poskytovatele připojení sídlištního typu

řešení služeb s přidanou hodnotou pro operátory telekomunikačních služeb

doplnění stávajících pevných sítí do prostor, kde z nějakých důvodů sítě nebyly plánovány

dočasná řešení pro výstavy, semináře, školení či presentace

vyřešení potřeby rychlé (okamžité) výstavby sítě

tisíce dalších možností a potřeb

Co vlastně systém Corinex PowerNet poskytuje? Umožňuje uživateli připojit jednotlivé prvky do lokální sítě prostřednictvím stávajícího elektrického rozvodu 220V. Umožňuje síťovou spolupráci, sdílení souborů, aplikací a širokopásmového přístupu k internetu. Dále uživatelům umožňuje přenášet multimediální aplikace – data, hlas, audio, video, zabezpečit přenos dat pro billing.

Síťové komponenty a technologie

V současné době jsou nabízeny 3 základní stavební prvky pro síťové aplikace. Jedná se o USB adaptér, Ethernet adaptér a PCI kartu. Jako nadstavbu je možno využít specializovaný software pro management sítě.

Vlastní technologické řešení je založeno na čipsetu firmy INTELLON, který využívá modulaci OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Princip spočívá v tom, že rozsah kmitočtů, které jsou elektrické sítě nízkého napětí schopné přenášet se rozdělí na větší počet samostatných kmitočtových kanálů. Každý z nich přenáší samostatný signál a v reálném čase je vyhodnocována jeho chybovost (vyhodnocují se projevy nejrůznějších rušení, poruch, zkreslení a útlumu). Podle toho je pak rozhodnuto o využití nebo nevyužití kanálu pro modulaci a přenos dat. Je to jakási obdoba výběrového příjmu, který je používán v rádiové komunikaci (OBR.1).

Základní charakteristikou použitého čipsetu je schopnost dosahování nejvyšších přenosových rychlostí, které by měly v krátké budoucnosti dosáhnout více než 100 Mbit/sec. V současné době pracují běžně s rychlostí 14 Mbit/sec. Z dalších vlastností pak jmenujme jeho schopnost pracovat s protokoly TCP/IP, NetBEUI, IPX/SPX, vysokou úroveň spolehlivosti a bezpečnosti systému díky šifrování 56-bitovým kryptografickým klíčem, velice jednoduchou instalaci a možnost širokopásmového připojení k Internetu. Zároveň je pak nutno zmínit i získání certifikátu od státního zkušebního ústavu, který umožňuje zařízení bezpečné užívat v energetické síti České republiky.

OBR.1 Princip modulace OFDM

Aplikační možnosti.

Vlastní použití a nasazení má široké uplatnění. Systém lze nasazovat všude tam, kde je dostupná rozvodná elektrická síť a operativně vybudovat novou datovou síť. Nasazením jednotlivých prvků lze pak i rozšířit stávající datovou síť do nových, třeba zapomenutých prostor. Produkty lze instalovat v různých konfiguracích s využitím tří, v současné době dostupných, produktů   tj. adapterů USB a Ethernet a PCI karty.

USB adapter je vhodný pro jakýkoliv počítač vybavený USB portem. Ethernet adapter je univerzálním stavebním prvkem, který lze použít jako adapter pro jakýkoliv počítač vybavený síťovou kartou nebo jako bridge k propojení dvou autonomních sítí (např. klasické sítě se sítí PowerNet). PCI karta je pak nejjednodušším prvkem a je určena pro stacionární počítače. Názorné aplikační prostředí je na obr.2.

OBR.2   Aplikační prostředí PowerNet sítě

Jak již bylo uvedeno lze systém výhodně použít při distribuci Internetu. Jedná se o jednu z nejperspektivnějších aplikací především při řešení tak zvaného připojení sídlištního typu. V tomto případě je však nutno použít ještě další prvky pro řešení tzv. problému poslední míle, tedy přivedení kanálu s Internetem od providera (Obr.3).

OBR.3   Alternativní způsob distribuce služby Internet

K řešení poslední míle se s obvykle využívá pevné linky příslušné rychlosti, mikrovlnného spojení nebo tzv. WiFi sítí, což je v principu Wireless řešení. I na tomto poli lze doporučit produkt firmy Corinex Corporation především pro jejich příznivou cenovou relaci. Jedná se o Corinex™Link a Corinex™SmartLink. Jmenované produkty jsou bezdrátové komponenty pracující s přenosovou rychlostí 11 Mbit/sec na vzdálenost přímé viditelnosti (spolehlívě více než 15km). Zařízení lze přímo osadit PCI kartou technologie PowerNet. Jako i ostatní možná zařízení tohoto typu pracuje v pásmu 2,4 GHz., tedy v pásmu otevřeném jak pro komerční tak i pro nekomerční subjekty.

Jako každý systém mají i popisované prvky jistá omezení. Nejdříve je třeba jasně deklarovat, že presentované PowerNet prvky neřeší problém poslední míle (Last Mile), ale řeší problematiku tak zvaného posledního přístupového kroku (Last Step).

Presentovaná zařízení mají stejně jako i ostatní elektronické prvky svůj dosah daný výkonem. Ten činí naprosto spolehlivě minimálně 200m metalického energetického vedení. Pro zvětšování vzdálenosti je možno použít dalších mezilehlého adaptérů Ethernet jako bridge. Výrobce doporučuje umístit na jeden segment silnoproudého vedení 16 koncových zařízení (PC, tiskárna apod). Silové rozvody napájecí sítě se uvnitř objektů, tedy za elektroměrem, chovají v případě použití uvedeného principu jako sdílené. Z toho vyplývá, že uváděná přenosová rychlosti 14 Mbit/sec je sdílena všemi zařízeními. Je to vlastně obdoba sdíleného segmentu koaxiálního Ethernetu. Samozřejmě rozšíření na potřebný počet zařízení lze jednoduše realizovat kombinací Ethernet adapterů ve funkci bridge.

Závěr

Představované produkty charakterizují novou generaci možného způsobu řešení datových sítí skutečně přístupných široké veřejnosti. Prvky mohou úspěšně oslovit stejně tak majitele rodinného domku jako uživatele nájemních bytů, stejně tak drobné podnikatele jako i korporativní zákazníky. PowerNet prvky se vyznačují nezpochybnitelnými přednostmi jako je jejich jednoduchost při instalaci, spolehlivost a modularita. To v kombinaci s absencí jakýchkoliv stavebních úprav a nutnosti tahání dalších drátů předurčuje prvky ke skutečně masovému rozšíření. Očekáváme, že není daleko doba, kdy tento prvek se stane modulární součástí základní desky jako je tomu u síťového připojení nebo zvukového modulu. Použití PowerNet technologie zřejmě zásadně ovlivní i segment trhu s Internetem především v jeho kvantitativním rozšiřování. V kombinaci s příznivou cenovou relací se jistě zařadí do velmi žádaných počítačových komponent dneška stejně jako je tomu v sousedním Německu, ve Spojených státech a Kanadě.