1.31 Širokopásmové přenosové systémy PLC/BPL po distribučních elektroenergetických vedeních
Podobně jako vklasické telekomunikační technice vzrostla poptávka po širokopásmových kanálech aokruzích vpřístupových sítích, projevil se tento trend i v přenosových prostředcích využívajících jako přenosovou cestu distribuční silnoproudá vedení.
Snahy o využití rozvětvených distribučních silnoproudých vedení nn i pro jiné účely než pro řízení a telematiku, se projevovala již od poloviny minulého století. Nejčastější pokusy byly směrovány do oblasti přenosu hovoru. Tyto přenosy byly realizovány nejen po nn domovních rozvodech (bytový interkom), ale i např. po důlních trakčních elektrických sítích či drážních elektrických sítích. Byly však zaznamenány i pokusy s přenosem rozhlasových pořadů ve formě vf drátového rozhlasu (modulace signálu do pásem řádově desítek až stovek kHz) ve větších areálech, jakými byly např. studentské koleje. Tyto pokusy však byly ojedinělé a všechny byly limitovány především hladinou provozních rušení v dané síti.
Základní trend budování moderních telekomunikačních sítí vede k požadavku vytvořit bohatě dimenzovanou páteřní síť, která by navazovala na soustavu různých přístupových sítí. Silnoproudá distribuční síť však také představuje infrastrukturu, která je z hlediska možné přenosové kapacity velmi málo využita. Přitom představuje přístupovou síť přivedenou až k jednotlivému spotřebiteli elektrické energie a umožňující přenos digitálních signálů o přenosové rychlosti řádově jednotek až stovek Mbit/s. Poslední desetiletí minulého století proto přineslo požadavek na využití částí silnoproudých sítí ipro přenos širokopásmových vysokorychlostních datových signálů. Tento požadavek byl vyvolán zejména masovým rozšíření sítě Internet a vznikla myšlenka použít energetické vedení i pro přístup k této informační technologii.
1.32 Historický vývoj – 1
Mezi prvními průkopníky ve vývoji širokopásmových modemů pracující s technologií PLC/PBL byla společnost NorWeb. Ta byla společným podnikem amerického Nortelu (výrobce telekomunikačních technologií) a United Utilities (sdružení dvanácti britských elektroenergetických distribučních společností). Tyto firmy vyvinuly technologii s názvem Digital Power Line (DPL) které předcházely výzkumné a vývojové práce pod vedením profesora Paula Browna v létech 1991 – 1993 v Manchesteru. Tam byl též realizován v roce 1996 velký pilotní projekt a nasazení technologie v praxi.
Systém typu DPL 1000 byl provozován mezi sekundární stranou transformátoru vn/nn adomovními skříněmi jednotlivých odběratelů. Skládal se ze čtyř základních komponent:
Mainstation – router připojený na intranetovou či internetovou síť
Basestation – přístupový uzel PLC/BPL na sekundární straně transformátoru
vn/nn
Coupling unit – klientská PLC/BPL vstupní jednotka v domovní skříni
Communications module – PLC/BPL modem připojený na zásuvkový rozvod.
Bylo dosahováno přenosové rychlosti cca 1 Mbit/s na vzdálenost cca 300 m.
Prvním informačním zdrojem se stalo internetové vydání manchesterského deníku Sunday Times. Koncem r. 1997 pak byla připojena síť 12 počítačů Seymour Park Primary School v Traffordu.
1.33 Historický vývoj – 2
První novinářské zprávy, které se vtomto smyslu objevily, však telekomunikačním odborníkům i těm kteří byli seznámeni s fungováním systémů HDO, připadaly jako aprílový žert. Např. v r. 1998 vyšel i u nás novinový článek s názvem „Internet z elektrické zásuvky?“ I když se to v této době podobalo „novinářské kachně“, během několika let se ukázalo, že podobné systémy mohou reálně existovat, i když za jiných předpokladů a značně omezujících podmínek.
Pak následovala řada dalších pilotních projektů NorWeb i u dalších energetických společností ((AEM, EnBW, Stockholm Energi, Sydkraft, Vattenfall, Edon). Majitelé společného podniku NorWeb však, z důvodů pochybnosti o rentabilitě tohoto záměru, v září r. 1999 rozhodli o ukončení činnosti firmy. V pilotních projektech pak pokračovala firma Ascom a společnost RWE.
Evropské podniky a instituce zabývající se technologií PLC pak vytvořily asociaci PLC Forum. Tato asociace se postupně rozrostla až na několik desítek členů, mezi něž patří např. firmy ALCATEL, ASCOM, DS2, EasyPlug, EDF, ELCON, ILEVO AB, Intellon, Mitsubishi Electric Corp., NEC Electronic, Motorola, RWE Powerline, dále pak řada technických univerzit jako např. Dresden, Karlsruhe, Paderborn, Firenze, Thessaloniki či Lausanne.
A tak došlo k tomu, že v roce 2000 na výstavě CeBIT vystavilo více než 20 firem z celého světa produkty z oblasti PLC/BPL. Mezi země s aplikací této technologie patřilo tehdy Německo, Španělsko, Island, Švédsko a Rakousko.
Pro tyto systémy se začalo používat termínů Power Line Communication se zkratkou PLC, Power Line Telecommunication (PLT) nebo Power Line (PL) – ty však v sobě zahrnují jak širokopásmové, tak i úzkopásmové telekomunikační systémy na energetických vedeních. Jako přesnější pro širokopásmové systémy se začaly používat termíny Broadband Power Lines se zkratkou BPL nebo též Broadband Power Telecommunications (BPT). Někdy se však užívá i termínu Power Digital Subscriber Line se zkratkou PDSL, odvozenou od skupiny telekomunikačních systémů x-DSL.
1.34 Historický vývoj – 3
Významnými výrobci modemů BPL v Evropě se však nestaly výrobní giganty, nýbrž relativně menší firmy. Byly to např. firmy Ascom, Corinex a DefiDev. Většina modemů výše uvedených firem pracuje na čipech španělské firmy DS2 (Design of Systems on Silicon), které znamenaly revoluci v oblasti BPL systémů.
Nejdůležitější charakteristiky (Čip DSS420):
Koncepce: Duplexní provoz, přístup Master/Slave - vhodný pro paketově orientovaný přenos
Frekvenční pásmo: mezi 1 MHz – 38 MHz
Modulace: OFDM s 1280 nosnými a efektivitou 7,25bit.s-1/ Hz,
Přenosové rychlosti: až 200 Mbit/s – adaptivní přenosová rychlost dle hlukových poměrů
Dosah: až stovky metrů
Stálé monitorování hlukových hladin, detekce chyb.
Tyto čipy jsou tedy schopné z hlediska přenosové rychlosti konkurovat ostatním technologiím pro přístupové sítě (např. xDSL, WiFi, atd.).
Je však třeba zdůraznit, že takovýchto přenosových rychlostí lze dosáhnout pouze za téměř ideálních podmínek z hlediska přenosu signálu i elektromagnetické kompatibility s obklopujícím prostředím.
1.35 Základní principy technické hořešení systémů BPL
Původní zpráva, předávaná z telekomunikační sítě nebo účastnického terminálu, je na straně vysílacího BPL modemu modulována (nejčastěji do vf pásma 1 až 30 MHz) a přes vazební zařízení injektována do energetického vedení. Na přijímací straně musí být tento signál vazebním zařízením oddělen, BPL modemem demodulován a pak přenesen do příslušného účastnického terminálu. Přenosy v této distribuční síti se v praxi obvykle rozdělují na dva typy BPL systémů. Vnější (outdoor nebo access) BPL systémy používají buď vn vedení nebo nn vedení od transformátoru k napájeným objektům, tj. veřejných částí energetické sítě. Vnitřní (indoor nebo in-house) BPL systémy pak užívají vnitřních rozvodů budov, které jsou obvykle v soukromém majetku. Přitom pro aplikace outdoor se používá nejčastěji pásmo 1 – 18 MHz a pro aplikace in-door pak pásmo 18 – 30 MHz. Přímý dosah signálu je však relativně velmi malý, a podle způsobu vazby a konfigurace distribuční sítě činí nejčastěji řádově desítky až stovky metrů a dosahované rychlosti se většinou pohybují v jednotkách až stovkách Mbit/s.
Uspořádání systémů BPL může být vzásadě jednostupňové, dvoustupňové a někdy i trojstupňové. U jednostupňového uspořádání je BPL signál šířen jen v jedné, nejčastěji nn, napěťové úrovni.