Žilinská univerzita v Žiline

Elektrotechnická fakulta Katedra telekomunikácií a multimédií

Možnosti prenosu dát po energetických sieťach

Martin Gjabel

2008

Možnosti prenosu dát po energetických sieťach

BAKALÁRSKA PRÁCA

MARTIN GJABEL

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická fakulta

Katedra telekomunikácií a multimédií

Študijný program: TELEKOMUNIKÁCIE

Vedúci bakalárskej práce: Dr.Ing. Peter Vestenický

Stupeň kvalifikácie: bakalár (Bc.) Dátum odovzdania bakalárskej práce: 6.6.2008

ŽILINA 2008

Abstrakt

Bakalárska práca sa zaoberá technológiou prenosu dát po energetických vedeniach,

označovanou ako PLC (Power Line Communication). V prvej časti sú popísané technické

princípy tejto technológie, v ďalšej kapitole sú rozobraté niektoré úzkopásmové PLC

technológie používané pre domovú automatizáciu. Ďalej sa práca zaoberá

širokopásmovými PLC sieťami, kde sú popísané súčasné technologické riešenia pre

prístup na internet a pre vytvorenie domácich sietí, pričom cieľom je porovnať vlastnosti

PLC vzhľadom k iným technológiám, ekonomické hľadisko a tiež súčasný stav

používania tejto technológie vo svete.

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická faku lta Katedra telekomunikácií a multimédií

ANOTAČNÝ ZÁZNAM – ZÁVERE ČNÁ BAKALÁRSKA PRÁCA

Priezvisko a meno : Gjabel Martin Školský rok : 2007/2008

Názov práce : Možnosti prenosu dát po energetických sieťach

Počet strán : 49 Počet obrázkov : 31 Počet tabuliek : 6

Počet grafov : 0 Počet príloh : 0 Použitá liter. : 24

Anotácia (slovenský jazyk) :

Bakalárska práca popisuje technické princípy prenosu dát po energetických

vedeniach (PLC). Sú rozobraté niektoré úzkopásmové PLC technológie pre domovú

automatizáciu, komerčné riešenia pre širokopásmový prístup na internet a domáce siete,

pri ktorých je cieľom porovnať vlastnosti PLC vzhľadom k iným technológiám,

ekonomické hľadisko a tiež súčasný stav PLC vo svete.

Anotácia v cudzom jazyku (anglický jazyk) :

The thesis describes technic principles of powerline communication (PLC). Some of

narrowband PLC technologies for home automation and commercial solutions for

internet broadband access and home networks are analyzed, whereas the goal is compare

properties of PLC with the other technologies, economic view and current status of PLC

over the world.

Kľúčové slová: PLC, X-10, INSTEON, Ascom, DS2, HomePlug

Vedúci práce: Dr. Ing. Peter Vestenický

Recenzent práce:

Dátum odovzdania práce: 6.6.2008

Obsah

Úvod ................................................................................................................................ 1

1. Technológia PLC ....................................................................................................... 2

1.1 Základný prehľad použitia PLC ............................................................................ 2

1.2 Energetické rozvodné siete .................................................................................... 3

1.3 Napojenie signálu do siete ..................................................................................... 5

1.4 Frekvencie pre prenos dát a štandardy .................................................................. 7

1.5 Charakteristika prenosového kanála .................................................................... 10

1.6 Charakteristika šumov ......................................................................................... 13

1.7 Rušenie ................................................................................................................ 15

1.8 Modulačné techniky ............................................................................................ 17

1.9 Sieťová architektúra PLC systémov .................................................................... 19

1.9.1 Riadenie prístupu na médium ..................................................................... 20

2. Úzkopásmové PLC technológie pre domovú automatizáciu ............................... 21

2.1. X-10 ................................................................................................................... 21

2.2 INSTEON ............................................................................................................ 23

3. Analýza širokopásmových PLC ............................................................................. 26

3.1 Topológia širokopásmových PLC sietí ............................................................... 26

3.2 Zariadenia ............................................................................................................ 28

3.3 Prehľad komerčných riešení pre širokopásmové PLC ........................................ 30

3.3.1 Ascom ......................................................................................................... 30

3.3.2 DS2 .............................................................................................................. 32

3.3.3 HomePlug .................................................................................................... 36

4. Stav vo svete a na Slovensku .................................................................................. 39

5. Porovnanie s inými technológiami, ekonomická stránka,

výhody a nedostatky ................................................................................................ 42

Záver ............................................................................................................................. 49

Zoznam použitej literatúry ......................................................................................... 50

Zoznam obrázkov a tabuliek :

Obrázok 1.1 Sieť TN-C-S ............................................................................................... 4

Obrázok 1.2 Induktívna väzba ........................................................................................ 5

Obrázok 1.3 Kapacitná väzba pre zariadenia firmy DS2 ............................................... 5

Obrázok 1.4 Kapacitná väzba ......................................................................................... 6

Obrázok 1.5 Zapojenie pre spojenie fáz .......................................................................... 7

Obrázok 1.6 Rozdelenie frekvencií CENELEC pásma .................................................. 7

Obrázok 1.7 Typická prenosová charakteristika elektrického vedenia ....................... 10

Obrázok 1.8 Niektoré používané káble ......................................................................... 11

Obrázok 1.9 Súvislosť útlmu so vzdialenosťou a frekvenciou ..................................... 12

Obrázok 1.10 Medzisymbolová interferencia ............................................................. 12

Obrázok 1.11 Pôsobenie šumov ................................................................................... 13

Obrázok 1.12 Parametre impulzného šumu ................................................................. 14

Obrázok 1.13 Súhlasný a diferenciálny signál ............................................................. 15

Obrázok 1.14 Návrhy pre medzné limity žiarenia pre PLC ......................................... 16

Obrázok 1.15 Technológia Notching ........................................................................... 17

Obrázok 1.16 Modulácia GMSK .................................................................................. 18

Obrázok 1.17 Modulácia DSSS .................................................................................... 18

Obrázok 1.18 Modulácia OFDM .................................................................................. 19

Obrázok 1.19 Sieťové vrstvy špecifické pre PLC ....................................................... 20

Obrázok 2.1 Časovanie impulzov X-10 ....................................................................... 21

Obrázok 2.2 Vysielanie X-10 kódov počas periód ....................................................... 22

Obrázok 2.3 Vysielanie X-10 kódov ........................................................................... 22

Obrázok 2.4 Význam jednotlivých X-10 kódov .......................................................... 23

Obrázok 2.5 INSTEON komunikácia .......................................................................... 24

Obrázok 2.6 INSTEON štandardná správa .................................................................. 24

Obrázok 3.1 PLC širokopásmové siete ........................................................................ 26

Obrázok 3.2 Frekvencie pre Ascom PLC ..................................................................... 30

Obrázok 3.3 Outdoor Master a Indoor Adapter ........................................................... 32

Obrázok 3.4 PLC zariadenia od firmy Ilevo................................................................. 36

Obrázok 3.5 PLC moduly od firiem WodaPlug a Asoka ............................................ 39

Obrázok 4.1 Ascom inštalácie vo svete ....................................................................... 39

Tabuľka 1.1 Ciele projektu Opera ................................................................................ 10

Tabuľka 1.2 Parametre vedení ...................................................................................... 11

Tabuľka 1.3 Amplitúdy a dĺžky trvania šumov ............................................................ 15

Tabuľka 5.1 Ceny PLC zariadení ................................................................................. 45

Tabuľka 5.2 Porovnanie nákladov technológií ............................................................ 46

Tabuľka 5.3 Porovnanie prenosových rýchlostí technológií ........................................ 47

Zoznam použitých skratiek :

ACK Acknowledge

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line

AES Advanced Encryption Standard

AFE Analog Front End

AGC Automatic Gain Control

AM Amplitude Modulation

AMR Automatic Meter Reading

API Application Program Interface

ARQ Automatic Repeat Request

ASK Amplitude Shift Keying

BPL Broadband over Powerline

BPSK Binary Phase Shift Keying

CATV Cable Television

CENELEC Comité Européen de Normalisation Electrotechnique

CEPCA Consumer Electronics Powerline Communications Alliance

CP Cyclic Prefix

CPE Customer Premises Equipment

CRC Cyclic Redundancy Check

CSMA Carrier Sense Multiple Access

CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance

CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection

DBPSK Differential Binary Phase Shift Keying

DES Data Encryption Standard

DHCP Dynamic Host Configuration Protocol

DQPSK Differential Quadrature Phase Shift Keying

DSL Digital Subscribe Line

DSP Digital Signal Processor

DSSS Direct Sequence Spread Spectrum

EMC Electro Magnetic Compatibility

ETSI European Telecommunications Standards Institute

FCC Federal Communications Commission

FDR Frequency Division Repeating

FEC Forward Error Correction

FSK Frequency Shift Keying

FTTU Fiber To The User

GMSK Gaussian Minimum Shift Keying

GPIO General Purpose Input/Output

GSM Global System for Mobile Communications

HDO Hromadné Diaľkové Ovládanie

HDTV High Definition Television

HFC Hybrid Fiber Coaxial

HURTO High-performance Ultra Redundant Transmission OFDM

IA Indoor Adapter

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers

IF Indoor Foreman

IM Indoor Master

IP Internet Protocol

IPTV IP Television

IR Indoor Repeater

ISM Industrial Scientific and Medical

ISP Internet Service Provider

LAN Local Area Network

LLC Logical Link Control

MAC Media Access Control

MII Media Independent Interface

MoCa Multimedia Over Coax

MPLS Multi Protocol Label Switching

MSK Minimum Shift Keying

NAK Negative Acknowledge

NAT Network Address Translation

NN Nízke Napätie

OA Outdoor Adapter

OAP Outdoor Access Point

OF Outdoor Foreman

OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

OM Outdoor Master

OOK On Off Keying

OPERA Open PLC European Research Alliance

OR Outdoor Repeater

OSI Open Systems Interconnection

PAR Peak to Awarage Ratio

PDA Personal Digital Assistant

PLC Powerline Communication

PC Personal Computer

PCS Physical Carrier Sense

PSD Power Spectral Density

PSK Phase Shift Keying

QAM Quadrature Amplitude Modulation

QoS Quality of Service

RADIUS Remote Authentication Dial In User Service

RC4 River’s Cipher 4

RF Radio Frequency

ROBO ROBust OFDM

RTCP Real Time Transport Control Protocol

RTP Real Time Transport Protocol

SHDSL Symmetric High Speed Digital Subscriber Line

SNMP Simple Network Management Protocol

SPI Serial Peripheral Interface

STP Spanning Tree Protocol

TCC Turbo Convolution Code

TCP Transmission Control Protocol

TDD Time Division Duplex

TDM Time Division Multiplexing

TDMA Time Division Multiple Access

TDR Time Division Repeating

TELNET TELecommunication NETwork

TFTP Trivial File Transfer Protocol

UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter

UDP User Datagram Protocol

UHF Ultra High Frequency

UPA Universal Powerline Association

UTP Unshielded Twisted Pair

USB Universal Serial Bus

VCS Virtual Carrier Sense

VF Vysoká Frekvencia

VLAN Virtual LAN

VN Vysoké Napätie

VoIP Voice Over IP

VVN Veľmi Vysoké napätie

WAN Wide Area Network

ZVN Zvlášť Vysoké napätie

- 1 -

Úvod

V súčasnej dobe, keď nastáva stále väčšia informatizácia spoločnosti, sa kladie veľký

dôraz nielen na vytvorenie, ale aj spoľahlivé prenesenie a rozšírenie informácií.

V potrebe dosiahnuť koncového užívateľa sú využívané viaceré známe technológie

zahŕňajúce optické vlákna, telefónne káble, bezdrôtové spoje alebo satelitný prenos.

Každá z týchto technológií ma svoje limity, čo sa týka ceny a tiež dostupnosti pre

dostatočný počet užívateľov. Výhodou použitia energetických vedení ako prenosového

média je to, že každá budova a dom má vybudované vedenia a je pripojená k sieti. Vo

viacerých prípadoch môže byť jednoduchšie a cenovo výhodnejšie využiť existujúce

elektrické vedenia ako budovať nové pre iné technológie alebo využívať bezdrôtové

prenosy. Energetické vedenia boli najmä v minulosti považované ako vhodné iba na

prenos elektrickej energie. S rozvojom moderných technológií vrátane širokopásmového

prístupu na internet prišla potreba pre poskytovateľov rôznych služieb využívať riešenia

schopné zabezpečiť služby užívateľom s minimálnymi nákladmi a pritom s čo najväčším

výkonom. Len v relatívne nedávnom čase tieto firmy upriamili svoj záujem na využívanie

komunikácie cez elektrické vedenia na účely prenosu dát. Potenciál tejto technológie na

obojstranný vysokorýchlostný prenos dát a multimédií je ešte len skúmaný, táto

myšlienka je relatívne nová, ale možnosti rôzneho použitia PLC technológie sú široké.

Môže byť využívaná v domácich sieťach aj na domácu automatizáciu u stále

populárnejších tzv. inteligentných domov. Taktiež je vhodná na modernizáciu meraní

odpočtov energií alebo u systémov hromadného diaľkového ovládania energetickými

spoločnosťami. PLC technológia má stále aj veľa negatív a vôbec nie je isté nakoľko sa

dokáže presadiť v konkurencii iných široko nasadených a tiež stále sa rozvíjajúcich

technológií, ktoré sú tomto období oveľa komerčne úspešnejšie. V každom prípade sa

PLC môže v budúcnosti stať úspešnou alternatívou k ostatným technológiám.

- 2 -

1. Technológia PLC

1.1 Základný prehľad použitia PLC

Technológia, ktorá využíva pre prenos dát energetické siete používané na prenos

elektrickej energie sa označuje ako PLC - Power Line Communication. Použitie

elektrických sietí na prenos dát zahŕňa viacero možností :

Úzkopásmové PLC :

- Domová automatizácia

PLC sa využíva v tomto prípade na ovládanie domácich spotrebičov a ďalších zariadení

ako napr. klimatizácia, osvetlenie, bezpečnostné systémy atď. Môžu byť vytvorené plne

automatizované sofistikované systémy označované ako tzv. Inteligentné domy.

- AMR (Automatic Meter Reading)

Automatické diaľkové odpočty energií umožňujú automatický diaľkový zber údajov

o spotrebe energií a ďalších parametroch odosielaním dát z inteligentných meračov

prostredníctvom PLC na tzv. koncentrátor, ktorý zhromaždené údaje odošle väčšinou

bezdrôtovo napr. pomocou GSM do centrálnej databázy.

Širokopásmové PLC :

- Domové dátové lokálne siete

V tomto prípade je možné vytvoriť LAN sieť bez potreby montáže nových káblov. Sieť

sa môže vytvoriť privedením Ethernetu z počítača do PLC zariadenia, ktoré sa zapojí do

elektrickej zásuvky, následne sa rovnakým spôsobom zapájajú aj ostatné PC. Domovou

sieťou je možné prepojiť aj iné zariadenia ako sú set-top-boxy, herné konzoly, IP kamery,

atď.

- Širokopásmový prístup na internet

Na pripojenie užívateľov na internet sú použité elektrické siete v budovách aj mimo

budov. Táto technológia má snahu byť plnohodnotnou konkurenciou zavedeným

technológiám ako sú DSL, CATV a podobne. Býva označovaná aj skratkou BPL

(Broadband over Powerline).

- 3 -

Ďalšie technológie prenosu dát po energetických sieťach :

- V experimentálnom štádiu je technológia používajúca prenos v UHF frekvenčnom

pásme po jednom vodiči VN vedenia. Signál sa šíri povrchovou vlnou. Boli

demonštrované vysoké prenosové rýchlosti až do 1 Gbit/s. [1]

- HDO (Hromadné diaľkové ovládanie)

Systémy HDO, založené na vysielaní kódovaných impulzov do vedenia, prevádzkujú

energetické spoločnosti pre zmenu tarify odberu energie podľa zaťaženia rozvodnej siete

a diaľkové ovládanie spotrebičov (napr. elektricky vykurované kotly). HDO sa môže

používať aj napr. na ovládanie poplachových zariadení, verejného osvetlenia alebo

časovú synchronizáciu verejných hodín.

- Elektrárenská VF telefónia

Táto technológia patrila medzi historické prvé snahy využiť elektrické vedenia na

komunikáciu, prvé pokusy pomocou anténnej väzby signálu boli vykonané už v roku

1920, [2] neskôr sa okrem hovorov prenášali aj ďalekopisné a telemetrické správy.

- Použitie v automobiloch

Na prenos dát môže byť využívané vedenie jednosmerného prúdu v automobile. Použitie

môže zahŕňať mechatronické, telematické alebo multimediálne aplikácie.

- Rádiové vysielanie

Elektrické vedenia boli využívané na AM rádiové vysielanie napríklad v ZSSR,

v súčasnosti táto technológia existuje v menšej miere v USA, kde sa používa na

vysielanie študentských rádiostaníc vo vysokoškolských areáloch.

1.2 Energetické rozvodné siete:

Energetické siete, ktoré môžu byť využiteľné ako prenosové médium pre technológiu

PLC sa rozdeľujú na :

a) Sieť zvlášť vysokého napätia (ZVN) - vedenie s napätím medzi fázami od 300 kV

do 800 kV. V podmienkach Slovenska sa štandardne využíva napäťová úroveň 400 kV.

Je realizovaná nadzemnými vzdušnými vedeniami.

b) Sieť veľmi vysokého napätia (VVN) - vedenie s napätím medzi fázami 52 kV až

300 kV. Na Slovensku sa štandardne využívajú napäťové úrovne 220 kV a 110 kV. Je

realizovaná nadzemnými vzdušnými vedeniami.

- 4 -

Obr. 1.1 Sieť TN-C-S [3]

c) Sieť vysokého napätia (VN) - vedenie s napätím medzi fázami od 1 kV do 52 kV.

V SR štandardne používaná úroveň 22 kV. Môže byť realizovaná nadzemnými vedeniami

alebo podzemnými káblovými vedeniami.

d) Sieť nízkeho napätia (NN) - vedenie s napätím medzi fázami od 50 V do 1 kV. Na

Slovensku sa štandardne využíva napäťová úroveň 400 V pre 3-fázový prúd (napätie

medzi fázami), čo znamená napätie 230 V voči zemi. V mestskej zástavbe býva

realizovaná väčšinou káblovými vedeniami, v niektorých oblastiach najmä na vidieku

nadzemnými vedeniami.

- Siete s napätím 400 kV a 220 kV slúžia ako prenosová sústava , ktorá slúži k prenosu

elektrickej energie z elektrární na veľké vzdialenosti k distribučným spoločnostiam a

k veľkoodberateľom. Vedenia s napätím 110 kV a nižším tvoria distribučnú sieť, určenú

pre zákazníkov. Napätie je striedavé s frekvenciou 50Hz. Transformácia napätí sa

vykonáva v transformačných staniciach. Počet NN odberateľov na jednu trafostanicu sa

v rôznych regiónoch a štátoch odlišuje, v európskych krajinách býva napojených do 400

odberateľov, v USA alebo v Japonsku je to 2 až 10 odberateľov.

- Na prenos el. energie sa používajú vodiče z Cu, Al, Fe, buď z jedného materiálu alebo

kombinované. Podľa prierezu to môžu byť jednoduché vodiče kruhového prierezu

(drôty), používané pri izolovaných vodičoch a kábloch menšieho prierezu alebo zložené

vodiče (laná).

- Podľa spôsobu uzemnenia existujú siete IT, TT a TN. U nás sa používa sieť TN

(neutrálny bod zdroja uzemnený, neživé časti el. zariadenia spojené s uzemneným

neutrálnym bodom). Podľa usporiadania neutrálneho vodiča a ochranného vodiča, resp.

vodiča PEN, rozoznávajú sa siete TN-C, TN-C-S (obr. 1.1) a TN-S.

- 5 -

Obr. 1.2 Induktívna väzba [4]

1.3 Napojenie signálu do siete

Vysokofrekvenčný signál môže byť injektovaný do siete dvoma spôsobmi –

kapacitnou väzbou (malý väzobný vysokonapäťový VF kondenzátor) alebo induktívnou

väzbou (delené feromagnetické alebo železoprachové jadrá tvoriace VF transformátor ).

Pre výber použitia jedného alebo druhého spôsobu je okrem technických faktorov

rozhodujúca aj cena.

Induktívna väzba : Spôsobuje o niečo väčšie väzobné straty (2 – 5 dB) [4] ako

kapacitná a je častejšie používaná najmä pre injektáž signálu zo zariadení privádzajúcich

dátovú konektivitu, tzv. HeadEndov, do VN a NN sietí. Takisto sa používa napríklad

v opakovačoch. Vykonáva sa nasadením jadra na fázové vodiče a skrz toto jadro je

prevlečený vodič vedúci signál z PLC modulačného zariadenia (obr. 1.2). Napr.

zariadenia firmy DS2 používajú VF transformátor s deleným jadrom 40/300 A [5]. Signál

je napojený na prúdový priebeh.

Kapacitná väzba : Používa sa najviac v NN sieťach v koncových používateľských

modemoch a ďalších zariadeniach. Býva tiež často použitá u nadzemných vedení. Straty

sú približne 1 až 2 dB [4]. Signál je napojený na napäťový priebeh. Na obrázku 1.3 je

znázornená kapacitná väzba používaná pri zariadeniach od firmy DS2. Kvôli

galvanickému oddeleniu a vyššej bezpečnosti je zapojený aj VF transformátor.

Obr. 1.3 Kapacitná väzba pre zariadenia firmy DS2

- 6 -

Obr. 1.4 Kapacitná väzba [6]

Principiálna schéma, ktorej rôzne variácie s ďalšími obvodovými prvkami používajú

viaceré PLC technológie je na obr. 1.4. Hodnoty prvkov sú navrhnuté tak, aby LC obvod

tvoril hornopriepustný filter pre dané frekvencie signálu, teda neprepúšťajú vysoké

napätie z obvodu s frekvenciou 50 Hz.

Všeobecne sa požiadavky na zapojenie dajú zhrnúť na [7] :

1. Adaptácia medzi prenášaným signálom a prenosovým kanálom

2. Galvanické oddelenie

3. Redukcia šumu na frekvenciách mimo pásma (realizované

pomocou šírky pásma transformátora a medzných frekvencií

filtrov)

4. Ochrana obvodov limitovaním maximálnej odchýlky signálu

Väzobné obvody môžu byť súčasťou PLC zariadení alebo môžu byť používané

oddelene ako samostatné moduly. Signál môže byť injektovaný medzi fázové vodiče

(používané mimo budov), alebo medzi fázový a neutrálny vodič (v budovách). Prvá

z týchto možností spôsobí väčšiu symetriu vodičov, preto je vhodnejšia z hľadiska

menšieho nežiaduceho elektromagnetického vyžarovania [8].

Spojenie fáz

VF signál býva väčšinou injektovaný len do jednej fázy. Často je potrebné aby bol

signál distribuovaný do všetkých troch fáz. Napríklad v panelových domoch sú byty nad

sebou napájané z jednej fázy a susedné z druhej fázy, čím sa zaistí rovnomerné zaťaženie

fáz pri trojfázovom rozvode. Distribučný transformátor nie je navrhnutý pre používané

frekvencie signálu a pokiaľ nie sú fázové vodiče v tesnej blízkosti v dostatočne dlhom

súbehu tak kapacita medzi nimi je veľmi malá na prenos signálu. Zapojenie veľkej záťaže

- 7 -

medzi fázové vodiče spôsobí zlepšenie prenosu signálu ale sieť nemôže byť závislá na

pripojení takýchto záťaží, preto je treba uvažovať o iných možnostiach. Medzi fázy sa

môže pripojiť filter prepúšťajúci signál ale v prípade komunikácie zariadení pripojených

medzi fázami spôsobí pre frekvencie signálu skrat, preto sa používa obvod so špeciálnym

trojsvorkovým spojovacím filtrom (obr. 1.5), ktorý prepojí fázové vodiče iba signálovo,

nie napäťovo a s malými stratami ( ~ 3 dB ).

1.4 Frekvencie pre prenos dát a štandardy

Pásmo do 150 kHz

Pre štáty v Európskej Únii platí norma EN 50065 (v SR STN EN 50065) s názvom

„Signalizácia na nízkonapäťových elektrických inštaláciách“, v časti 1 – „Všeobecné

požiadavky, frekvenčné pásma a elektromagnetické rušenie“ sú určené povolené

frekvencie a výstupné úrovne signálov. Pásmo frekvencií je od 3 do 148,5 kHz a je

rozdelené na 5 subpásiem.

Obr. 1.5 Zapojenie pre spojenie fáz [6]

Obr. 1.6 Rozdelenie frekvencií CENELEC pásma [2]

f [kHz]

120 ~ 1V 116 ~ 0,631V

3 9 95 125 140 148,5

A B C

Lu

[dBµV]

134 ~ 5V

132,5

D

- 8 -

Pásmo 3 – 9 kHz:

Vyhradené len pre dodávateľov elektrickej energie a po dohode aj pre ich odberateľov.

A Pásmo 9 – 95 kHz:

Vyhradené pre dodávateľov elektrickej energie a po dohode aj pre ich odberateľov.

B Pásmo 95 – 125 kHz:

Vyhradené len pre odberateľov elektrickej energie.

C Pásmo 125 – 140 kHz:

Vyhradené len pre odberateľov elektrickej energie. Pre súčasné fungovanie viacerých

operácií bol definovaný prístupový protokol CSMA používajúci frekvenciu 132,5 kHz.

D Pásmo 140 – 148,5 kHz:

Vyhradené len pre odberateľov elektrickej energie.

Maximálny vysielaný výkon PLC zariadenia nesmie presiahnuť 500 mW. Ďalej

norma udáva pre pásmo 9 – 95 kHz maximálnu úroveň 134 dBµV pre širokopásmovú

komunikáciu (šírka pásma nad 5 kHz) a pre úzkopásmovú komunikáciu 134 dBµV

klesajúcu k 120 dBµV pri 95 kHz. Pre pásmo 95 – 148,5 kHz úroveň nesmie prekročiť

116 dBµV, v určitých prípadoch môže byť dovolená až 134 dBµV [9].

Aby nedochádzalo k rušeniu, najvyššia frekvencia bola zvolená podľa najnižšej

používanej frekvencie AM rádiového vysielania na dlhých vlnách. Toto pásmo vychádza

z návrhu organizácie CENELEC a je určené najmä pre úzkopásmovú komunikáciu

s malým prenosovými rýchlosťami.

Pásmo nad 150 kHz

Prenos veľkých objemov dát vyžaduje vysoké frekvenčné pásmo. Pre širokopásmovú

komunikáciu sú využívané frekvencie typicky v rozpätí 1 až 30 MHz, pričom rôzni

výrobcovia používajú rôzne frekvencie, keďže v tomto pásme zatiaľ nie sú definované

štandardy pre PLC komunikáciu. Nižšie frekvencie (1 až 10 MHz) bývajú použité pre

distribučnú a prístupovú sieť (mimo budov) a vyššie (10 až 30 MHz) pre budovy. Tiež je

potrebné zosúladiť koexistenciu rôznych používaných systémov a vyriešiť problém

elektromagnetického rušenia. V súčasnosti prebieha štandardizácia vedená organizáciami

CENELEC a ETSI. Taktiež ďalšie organizácie sa podieľajú na tomto procese :

PLCforum je najstaršia medzinárodná organizácia v tejto oblasti. Jej ciele sú zjednotiť

a reprezentovať záujmy spoločností zaoberajúcich sa PLC. Má viac ako 50 členov, sú

zastúpené energetické firmy, výskumné organizácie, poskytovatelia internetu a ďalší.

- 9 -

Je organizovaná do viacerých pracovných skupín a výsledkom jeho činnosti sú

celosvetové konferencie (PLC World Summit).

UPA (Universal Powerline Association) sa zaoberá harmonizáciou otvorených

globálnych noriem a predpisov v odbore PLC, od jednoduchej koexistencie až po úplnú

interoperabilitu. Cieľom je pripraviť špecifikácie, ktoré budú tvoriť podklady pre

normalizačný proces v rámci IEEE, ETSI, CENELEC a IEC/CISPR.

HomePlug Powerline Alliance je organizácia pracujúca na vytvorení štandardov pre

produkty a služby poskytujúce vysokorýchlostnú komunikáciu v domácich sieťach. Má

65 členov, medzi nich patria aj napr. Intel, Sony, Cisco Systems a Motorola.

CEPCA (Consumer Electronics Powerline Communications Alliance) sa zaoberá

štandardom koexistencie súčasných technológií. Členovia sú napr. Sony, Mitsubishi,

Panasonic.

IEEE už niekoľko rokov pracuje na oficiálnom štandarde pre prenos dát po elektrických

rozvodoch, IEEE P1901 (Work Group for Broadband over Powerline) má byť dokončený

v roku 2008.

POWERNET je projekt podporovaný Európskou komisiou, zameraný na širokopásmovú

vysokorýchlostnú komunikáciu.

Projekt OPERA (Open PLC European Research Alliance) je významným krokom

v spolupráci v rámci Európy pri rozvoji technológie PLC a jej využitia na kvalitný

širokopásmový prenos dát. Je podporovaný Európskou komisiou v rámci 6. rámcového

programu pre vedu a výskum, tematickej priority Technológie informačnej spoločnosti. Je

to tzv. integrovaný projekt s predpokladanou dĺžkou trvania štyri roky, rozložený do

dvoch fáz. Prvá fáza projektu prebiehala v rokoch 2004 a 2005 s celkovými nákladmi 20

mil. EUR, s podporou 9 mil. EUR od EU. Na riešení sa podieľalo 35 partnerov, vrátane

veľkých energetických podnikov, výrobcov, univerzít, technických inštitúcii a

konzultačných spoločností z 9 európskych krajín a z Izraela. Zapojené energetické

spoločnosti svojou kapacitou reprezentujú 35 % európskeho trhu s elektrickou energiou.

V súčasnosti prebieha druhá fáza, ktorá má by mala byť dokončená do konca roka 2008.

Hlavným cieľom projektu je pripraviť zdokonalené a štandardizované systémové riešenia

PLC schopné uplatniť sa na trhu, schopné poskytnúť cenovo výhodný širokopásmový

prístup s využitím univerzálnej rozšírenej infraštruktúry elektrických sietí. [10]

- 10 -

Okruh otázok Fáza I Fáza II Väzobné jednotky, filtre a podmieňujúce zariadenia

Odskúšané a certifikované prototypy

Zariadenia pripravené na hromadnú výrobu

Modelovanie kanála PLC Simulátor kanála PLC Emulátor kanála PLC

EMC v kanáli PLC EMC merania, databáza výsledkov a závery

Usmernenia pre EMC Prostriedky simulácie EMC

Prepojenie PLC na vyššiu úroveň siete

Optimalizácia Optimalizácia vo vzťahu k novým technológiám

Integrácia na úrovni domových a prístupových sietí

Špecifikácia koexistencie PLC na úrovni domových sietí

Implementácia koexistencie Integrácia s inými technológiami (Wi-Fi, ADSL)

Inštalácia v prostredí VN a NN

Postupy Optimalizácia

Systémy PLC a koncové zariadenia

Odskúšané prototypy

Zariadenia pripravené na hromadnú výrobu Integrácia čipov do viacero zariadení

Služby cez PLC Technické štúdie Odskúšanie služieb a príprava pre trh

Norma EMC a súlad s normou

Norma de facto na európskej úrovni

Norma de jure na európskej úrovni

Masové rozšírenie Pripravené Aktívne a dynamické

1.5 Charakteristika prenosového kanála

Z hľadiska PLC komunikácie sú zaujímavé najmä frekvencie od 100 kHz do 30

MHz. Preto je potrebné poznať vlastnosti siete v tomto pásme. Prenosová charakteristika

vedenia na obr.1.7 naznačuje útlm stúpajúci s frekvenciou, pričom úzkopasmové zmeny

útlmu rozprestreté v celej šírke spektra sú spôsobené viaccestným šírením signálu, ktoré

je dôsledkom impedančného neprispôsobenia.

Tab. 1.1 Ciele projektu Opera [10]

Obr. 1.7 Typická prenosová charakteristika elektrického vedenia [11]

- 11 -

Impedancia, ktorá je daná impedanciou distribučného transformátora, impedanciou

pripojených záťaží a charakteristickou impedanciou vodičov sa pohybuje od niekoľko

ohmov až po niekoľko kiloohmov so špičkami na frekvenciách, pri ktorých sa sieť

dostáva do rezonancie. Absolútna hodnota impedancie rastie s frekvenciou, z čoho

vyplýva jej induktívny charakter [12]. Hodnoty charakteristickej impedancie a útlmu

niektorých káblových vedení (obr. 1.8) sú uvedené v tabuľke 1.2.

Typ kábla Charakteristická impedancia Útlm [dB/km]

pri 1, 10 a 20 MHz

NAYY-J 4 x 150 SE 22 Ω pri 1 MHz 12.9 / 46.5 / 51

NAYY-J 4 x 50 SE 29 Ω pri 1 MHz 16.8 / 53.8 / 58.9

NYM-J 3G x 1.5 75 Ω pri 150 kHz 17 / 85.5 / 146

NYIF-J 3G x 1.5 183 Ω pri 150 kHz 23 / 105 / 180

Útlm na vedení je značne ovplyvnený topológiou a pripojenými spotrebičmi, ktoré sú

pripájané úplne náhodne, z čoho vypláva časová nestálosť parametrov kanálu. Z dôvodu

časovej nestálosti nie je možné u napájacích sietí v skúmanom rozsahu frekvencií

hovoriť o ideálnej charakteristickej impedancii, z čoho vyplýva problematika

viaccestných frekvenčne selektívnych únikov spôsobených impedančným

neprispôsobením jednotlivých častí siete. Straty signálu sa rozdeľujú na väzobné

(vznikajúce pri väzbe signálu do siete) a prenosové, pričom väzobné sú oveľa menšie (do

5 dB). Prenosové straty závislé od frekvencie sú zapríčinené rezistívnymi stratami na

vodičoch a dielektrickými stratami. Značná rozvetvenosť tiež spôsobuje stúpajúci útlm,

pretože každé odbočenie absorbuje určité množstvo signálu. Obrázok 1.9 ukazuje

závislosť útlmu na vzdialenosti a frekvencii. Signál sa nešíri pozdĺž jednej prenosovej

cesty ale trpí odrazmi zapríčinenými impedančným neprispôsobením a nehomogenitami

Obr. 1.8 Niektoré používané káble [13]

Tab.1.2 Parametre vedení [13]

- 12 -

echo

výsledok

Silná medzisymbolová interferencia: ∆∆∆∆ττττ ≈≈≈≈ Tbit

Tbit ∆τ

vodičov. Viaccestné odrazy majú za následok rozptyl v časovej oblasti signálu

charakterizovaný oneskorením, ktoré zahŕňa celkový časový interval počas ktorého

odrazy signálu s dostatočnou energiou dorazia zo zdroja k cieľu. Časový rozptyl generuje

medzisymbolovú interferenciu (obr. 1.10), s ktorou sa prijímač musí vysporiadať [8].

Adekvátne modely prenosového kanála (vrátane analýz správania sa kanála pri

rôznych frekvenciách a analýza pôsobenia šumov) potrebné pre realizáciu výkonných

PLC systémov zatiaľ neboli štandardizované, neexistujú žiadne široko akceptované

modely ako je to napr. pri modeloch rádiových kanálov alebo DSL kanálov. Priblíženie

parametrov pomocou modelu je zvyčajne založené na štúdiu prenosovej funkcie

a prídavného šumu. Prenosová funkcia je definovaná pomocou viaccestného (echo)

modelu, vyjadreného pomocou vzťahu : [15][16]

Obr. 1.10 Medzisymbolová interferencia [14]

Obr. 1.9 Súvislosť útlmu so vzdialenosťou a frekvenciou [14]

- 13 -

gi - váhový faktor pre jednotlivé cesty, závisí od počtu, dĺžky a ukončenia vetiev obvodu

di - dĺžka jednotlivých ciest

α(f) – útlm závislý od frekvencie, je daný súčtom strát spôsobených skin efektom αR(f)

a dielektrickými stratami αG(f) , kde ZL je charakteristická impedancia, R´ merný odpor

a G´ merný zvod

τi = di/vp - oneskorenie jednotlivých ciest (podiel dĺžky ciest a fázovej rýchlosti)

Ak zosumarizujeme parametre vodičov do konštánt v1 a v2, potom útlm spôsobený

dielektrickými stratami stúpa s frekvenciou a útlm spôsobený skin efektom stúpa s

jej druhou odmocninou.

Tento model je overený v celom uvažovanom frekvenčnom pásme, ale jeho nevýhodou je

veľké množstvo parametrov, ktoré musia byť overené meraniami, teda nie je veľmi

vhodný pre praktické použitie, preto sa používajú aj iné, deterministické modely,

založené na topologickom usporiadaní a parametroch jednotlivých prvkov, kde vedenie je

analyzované pomocou teórie dvojbrán a kaskádových matíc.

1.6 Charakteristika šumov:

Na komunikáciu po napájacích vedeniach pôsobí značný šum. Všeobecne

v energetických sieťach zdroje šumu zahŕňajú korónové výboje, blesky, regulátory

účinníku atď. V NN sieťach sú tieto šumy filtrované VN/NN transformátormi, preto

väčšina zdrojov šumov sú rôzne domáce zariadenia a spotrebiče. Tu rozpoznávame

viacero druhov šumov: [15]

Obr. 1.11 Pôsobenie šumov [15]

- 14 -

Obr. 1.12 Parametre impulzného šumu [15]

tI

Am

plitú

da

čas

tA

A

- Šum na pozadí (1) – je prítomný v sieti vždy, vzniká skladaním veľkého počtu zdrojov

rušení s nízkou intenzitou a jeho parametre sú premenlivé v čase. Spôsobujú ho najmä

malé motory v spotrebičoch typu mixér alebo fén na vlasy. Spektrálna výkonová hustota

(PSD – Power Spectral Density), s rastúcim kmitočtom klesá, jej hodnoty sú vysoké

v rozsahu rádovo od desiatok Hz do 20 kHz. Na 150 kHz je úroveň PSD rádovo 1000 krát

nižšia ako na frekvencii 20 kHz. Na vyšších frekvenciách sa potom už objavujú len nízke

hodnoty PSD, tzv. bieleho šumu.

- Úzkopásmový šum (2) – má väčšinou sínusový priebeh s modulovanými amplitúdami.

Tento typ zaberá niekoľko subpásiem, ktoré sú relatívne malé a kontinuálne pozdĺž

frekvenčného spektra a pochádza najmä od rádiového vysielania na stredných a krátkych

vlnách. Veľkosť rušenia sa môže meniť počas dennej doby, pretože ako je známe v noci

dochádza k zmenám reflekčných vlastností ionosféry.

- Periodický asynchrónny impulzný šum (3) – impulzy opakujúce sa s frekvenciou

medzi 50 a 200 kHz, tento druh šumu spôsobujú napríklad spínané zdroje alebo

televízory, PC monitory.

- Periodický synchrónny impulzný šum (4) – impulzy sa opakujú s frekvenciou 50

alebo 100 Hz a sú synchrónne s frekvenciou elektrickej siete. Tieto impulzy majú

pomerne krátke trvanie a ich PSD klesá s frekvenciou. Zdroje tohto šumu sú napríklad

stmievače alebo fotokopírky.

- Neperiodický asynchrónny šum (5) - impulzy spôsobené najmä prechodmi pri

prepínaní záťaží v sieti, ako sú napr. termostat, chladnička atď. Majú trvanie niekoľko

mikrosekúnd alebo až milisekúnd, pričom ich PSD môže dosiahnuť hodnoty viac ako 50

dB nad úrovňou šumu na pozadí. Tento typ šumu môže zapríčiniť výpadky 1 alebo viac

bitov signálu. Parametre A (amplitúda), tA (trvanie) a tI (interval medzi impulzmi)

(obrázok 1.12) sú náhodnými veličinami a na určenie ich hodnôt existuje viacero

štatistických metód.

- 15 -

Obr. 1.13 Súhlasný a diferenciálny signál [15]

Amplitúda (mV) Dĺžka trvania (µs) El. Zariadenie Priemerná

hodnota Štandardná odchýlka

Priemerná hodnota

Štandardná odchýlka

(ojedinelý impulz)

Elektrická rúra 329,2 431,2 1015,8 505,2 Žehlička 369,3 585,8 760,2 347,9

(periodické impulzy)

Monitor 197,2 311,3 722,4 34,3 Stmievač 670,8 1199,3 140 7,5

(súvislé impulzy)

Vysávač 1457,5 2155,5 Trvale ------ Sušička 87,9 119,7 105,3 56

1.7 Rušenie

PLC zariadenia a elektrické vedenia používané na PLC komunikáciu sa správajú ako

neúmyselné zdroje žiarenia. Elektrické vedenia neboli navrhnuté pre VF prenosy, majú

menšiu symetriu, nie sú tienené, nie sú krútené páry a preto aj pri relatívne malom

vysielacom výkone spôsobujú rušenie. Ak je aj signál injektovaný iba do jedného, dvoch

alebo viacerých vodičov, ostatné vodiče sa správajú ako parazitické žiariče, takže vedenie

sa správa ako pole antén na rádiových frekvenciách.

PLC vodiče majú menšiu symetriu ako napr. vodiče používané v telefónnej sieti.

Symetria vedenia je daná rozdielom impedancií medzi vodičmi a zemou, kde dokonalá

symetria znamená rovnakú veľkosť impedancií. Nedostatok symetrie vedie ku

konverzii na neželaný, súhlasný signál. Ako ukazuje obr. 1.13 súhlasné toky (Ic/2) tečú

paralelne oboma vodičmi, kým spiatočné časti signálu (Ic) sa šíria zemou. Symetrické

Tab. 1.3 Amplitúdy a dĺžky trvania šumov [17]

- 16 -

vedenia sú nevyhnutné pre diferenciálny signál, pri ktorom toky majú rovnakú veľkosť

a tečú signálovými vodičmi v opačných smeroch (Id). Potom sa polia vyžarované týmito

vodičmi vzájomne eliminujú.

Rušenie sa významne prejavuje najmä na vyšších frekvenciách využívaných pre

širokopásmový prenos, v rozsahu 1 až 30 MHz, niektorí výrobcovia používajú frekvencie

do 40 MHz, v štádiu testov sú systémy s frekvenciami do 80 MHz. Toto pásmo je

rezervované pre viaceré rádiové služby, napr. vysielanie rádioamatérov, CB rádiostanice,

armáda, núdzové vysielanie alebo letová kontrola. Regulačné organizácie určujú limity

pre vyžarovanie, ktoré sú povolené pre CENELEC pásmo. Pre vyššie pásmo sa pripravujú

viaceré návrhy štandardov. Pre PLC sú uvažované tieto možné riešenia [15] :

- Frekvenčné spektrum so šírkou 7,5 MHz v rozsahu 1 – 30 MHz bude vyhradené pre

PLC. Aj v povolených pásmach stále musia byť dodržané určené limity žiarenia. Tento

rozsah ale neposkytuje spojité pásma použiteľné pre PLC.

- V celom spektre (do 30 MHz) budú určené maximálne limity pre všetky drôtové

technológie (DSL,CATV,PLC).

Návrhy na medzné hodnoty žiarenia pre PLC sú rôzne, ako vidno z obr. 1.14.

Zmenšenie problému rušenia môže byť dosiahnuté injektovaním signálu medzi fázy,

čím sa dosiahne väčšia symetria. Môžu sa použiť VF filtre na zabránenie šírenia signálu

do nepoužívaných častí elektrickej siete. Tiež výkonová spektrálna hustota signálu by

mala byť čo najmenšia, čo sa môže dosiahnuť čo najväčším roztiahnutím spektra signálu

Obr. 1.14 Návrhy pre medzné limity žiarenia pre PLC [10]

- 17 -

v dostupnej šírke pásma. Problém rušenia je možné riešiť aj implementáciou technológie

tzv. notching, pri ktorej sa selektívnym spôsobom potlačia alebo celkom vylúčia

frekvencie, na ktorých systém detekuje signály rádiokomunikačných služieb, ako je to

znázornené na obrázku 1.15.

1.8 Modulačné techniky

Pre úzkopásmové prenosy a malé bitové rýchlosti sa používajú modulácie ASK

(kľúčovanie posuvom amplitúdy), FSK (kľúčovanie frekvenčným posuvom) a PSK

(kľúčovanie fázovým posuvom). Pre širokopásmovú komunikáciu nie sú vhodné

z dôvodu vysokého medzisymbolového skreslenia. Tu sú používané najmä modulácie

GMSK, DSSS a OFDM.

GMSK (Gaussove kľúčovanie s minimálnym zdvihom)

Frekvenčné kľúčovanie s najmenším modulačným indexom (m = 0,5) sa označuje ako

MSK (Minimum Shift Keying). MSK tiež možno označiť ako špeciálny prípad fázovej

modulácie, kde fáza je dosiahnutá integrovaním filtrovaného vstupného signálu, čo je

bežnou praktickou implementáciou MSK. Pri GMSK pulzný tvarovací dolnopriepustný

filter má odozvu v tvare Gaussovho impulzu, čo má za následok potlačenie nežiaducich

postranných zložiek spektra. Dáta sú prenášané v zmenách fázy nosnej, čo vedie ku

konštantnej obálke signálu. To umožňuje použitie menej zložitých zosilňovačov, bez

generovania harmonického skreslenia. GMSK je pomerne odolná voči impulznému šumu

ale menej odolná voči úzkopásmovému šumu. Pri GSMK je náročné potlačiť časť spektra

Obr. 1.15 Technológia Notching [10]

- 18 -

pre zabránenie rušenia na rádiových frekvenciách a tiež prenosové rýchlosti sú pomerne

malé, preto sa používa iba v starších PLC systémoch.

DSSS (Priame rozprestretie spektra)

Signál modulovaný pri určitej symbolovej rýchlosti je rozprestretý vo frekvenčnej oblasti

vynásobením pseudonáhodnou binárnou sekvenciou s oveľa väčšou rýchlosťou. Celková

šírka pásma modulovaného signálu je teda oveľa väčšia ako minimálna potrebná šírka

pásma. Výkonová spektrálna hustota sa rozprestretím zníži a užívatelia môžu zdieľať

rovnaké frekvenčné pásmo používaním rôznych sekvencií. Výhodou DSSS je imunita

voči úzkopásmovému rušeniu a vysoká hodnota procesného zisku umožňujúca splniť

limity vyžarovania, nevýhodou môžu byť problémy so synchronizáciou prijímača

a vysielača. Pre PLC je DSSS použiteľná len pre menšie prenosové rýchlosti (do 2,5

Mb/s), preto sa v novších PLC systémoch už nepoužíva.

OFDM (Ortogonálny frekvenčne delený multiplex)

Dáta sú distribuované medzi veľký počet subnosných, každá z nich je modulovaná

s relatívne nízkou symbolovou rýchlosťou. Jednotlivé nosné sú navzájom ortogonálne

pričom ich spektrá sa prekrývajú. Všetky nosné môžu byť modulované súčasne

efektívnym spôsobom použitím inverznej rýchlej Fourrierovej transformácie. Používajú

sa viacstavové modulácie ako sú M-PSK alebo M-QAM. Celé prenášané spektrum môže

byť relatívne ľahko menené používaním rôznych amplitúd pre rôzne subnosné, čím sa

Obr. 1.17 Modulácia DSSS [13]

Obr. 1.16 Modulácia GMSK [13]

- 19 -

môže dosiahnuť efektívny prenos v závislosti na odstupe signálu od šumu, alebo niektoré

z nich sa môžu úplne vylúčiť pre zabránenie rušenia rádiovej komunikácie pri niektorých

frekvenciách. Úprava počtu prenášaných bitov na jednotlivých nosných zvyšuje efektivitu

prenosu bez zvýšenia vyžarovaného výkonu. K efektívnemu potlačeniu medzisymbolovej

interferencie je vytvorený OFDM symbol doplnený o cyklickú kópiu (CP – Cyclic

Prefix), ktorá predstavuje kópiu časti symbolu predradenú pred vlastný symbol, pričom

jej dĺžka by mala presahovať dĺžku impulzovej odozvy kanálu. Určitou nevýhodou pri

OFDM je vysoký pomer medzi špičkovým a stredným výkonom (tzv. PAR - Peak to

Avarage Ratio), čo vyžaduje použitie zosilňovačov so širokým lineárnym rozsahom.

OFDM je v súčasnosti považovaná za najvhodnejšiu pre PLC pretože sa pomerne ľahko

prispôsobuje meniacim sa charakteristikám prenosového kanála a umožňuje dosiahnuť

vysoké prenosové rýchlosti.

1.9 Sieťová architektúra PLC systémov

Na obrázku 1.19 sú znázornené sieťové vrstvy pri použití PLC prístupovej siete pre

širokopásmový prístup. Pre PLC sú špecifické najmä prvé dve vrstvy modelu OSI,

fyzická vrstva a MAC a LLC podvrstvy. Na úrovni fyzickej vrstvy sú definované napr.

použité modulácie, alebo metódy používané na zabezpečenie proti chybám (FEC –

Dopredná korekcia chýb). Metóda riadenia prístupu na médium je definovaná v MAC

podvrstve. LLC podvrstva zabezpečuje napr. bezchybný prenos (ARQ – Požiadavka na

automatické opakovanie vysielania) a segmentáciu dát. Prepojenie medzi PLC a inými

komunikačnými technológiami (Ethernet alebo iné) je vykonávané na rozhraní 2 a 3

vrstvy, ktoré býva označované aj ako konvergenčná podvrstva.

Obr. 1.18 Modulácia OFDM [13]

- 20 -

1.9.1 Riadenie prístupu na médium

PLC sieť je zdieľané médium, preto sú potrebné výkonné metódy riadenia prístupu

na médium. Detekcia kolízií (CSMA/CD) používaná napr. pri Ethernete pre PLC

z dôvodu veľkého rozptylu úrovní prijímaného signálu a pôsobenia šumov nie je

spoľahlivá. Alternatívou k detekcii kolízií, ktorá je využívaná napríklad bezdrôtovými

sieťami je predchádzanie kolízií (CSMA/CA - Collision Avoidance). Ide o princíp

náhodného prístupu, ktorý znižuje pravdepodobnosť vzniku kolízie. Jeho funkcia spočíva

v neustálej detekcii prebiehajúcej komunikácie, pri požiadavke na odoslanie dát počká na

dokončenie aktuálneho prenosu a po uvoľnení média pred vlastným odoslaním dát ešte

počká náhodne dlhú dobu. QoS dôležité pri multimediálnych aplikáciách sa dá zaistiť

premenlivým rozsahom časov náhodného vyčkávania podľa priority prenášaných dát.

CSMA/CA býva používané u PLC technológií určených pre vytvorenie domácich sietí,

v niektorých prípadoch aj v kombinácii s metódou TDMA - viacnásobného prístupu

s časovým delením, ktorej použitie zabezpečuje QoS napr. pre Audio/Video prenosy.

Iným prípadom sú širokopásmové prístupové PLC siete, ktoré majú väčšinou

centralizovanú štruktúru, kde prepojenie celej siete na sieť vyššej úrovne zabezpečuje

jedno zariadenie, tzv. HeadEnd. Sieť má v tomto prípade fyzickú stromovú štruktúru.

Jednotlivé stanice nemusia mať medzi sebou priame spojenie a môže dôjsť pri použití

CSMA protokolov k fenoménu tzv. skrytého terminálu, keď zariadenie nesprávne

vyhodnotí prenosové médium ako voľné a môže dôjsť ku kolíziám. Tiež je pri

protokoloch s náhodným prístupom ťažké zabezpečiť QoS pre aplikácie v reálnom čase,

citlivé na oneskorenie. Tieto siete sú založené na TDMA/TDD (Time Division Multiple

Access/Time Division Duplex) schéme rozdelenia šírky pásma, pričom prístup na

médium je priraďovaný podľa potreby pomocou prístupového protokolu Polling, kde

Obr. 1.19 Sieťové vrstvy špecifické pre PLC [15]

- 21 -

Obr.2.1 Časovanie impulzov X-10 [11]

centrálne zariadenie, označované ako Master riadi prístup na médium ostatným

zariadeniam, označovanými ako Slave. Master potom rozhoduje, ktoré stanice, v akom

poradí a ako dlho môžu vysielať, pričom vyzýva k vysielaniu dát ostatné stanice podľa

rôznych kritérií tak, aby boli splnené QoS požiadavky prenosov. Slave zariadenie odpovie

potvrdzovacou správou, či má alebo nemá dáta na odoslanie. Pre zvýšenie výkonnosti

Pollingu sa používa tzv. aktívny Polling keď sú vyzývané len aktívne zariadenia. Ostatné,

neaktívne zariadenia, ktoré nemajú dáta na vysielanie, sú dočasne vyradené z procesu

vyzývania, pričom môžu byť znovu zaradené ako aktívne prostredníctvom extra

vyzývacieho procesu, ktorý sa vykonáva v určitých časových intervaloch alebo pomocou

inej registračnej procedúry [15].

2 Úzkopásmové PLC technológie pre domovú automatizáciu

2.1 X-10

Technológia X-10 sa používa na ovládanie domácich spotrebičov. Používa

integrované obvody PL513 a TW 523, ktoré obsahujú modulátor a demodulátor. Prvý

produkt bol uvedený na trh už v roku 1978 a predalo sa celosvetovo už viac ako 100 mil.

zariadení [9]. X-10 môže fungovať na 110 V/60 Hz alebo na 230 V/50 Hz sieti. Používa

sa forma ASK modulácie, OOK (On Off Keying). Logická 1 je reprezentovaná 120 kHz

impulzom s dĺžkou 1 ms pri prechode nulou, absencia 120 kHz znamená logickú 0.

Z dôvodu prenosu signálu medzi fázami by mali byť tieto impulzy prenesené trikrát tak,

aby zodpovedali prechodom nulou všetkých 3 fáz, ako to ukazuje obr. 2.1, ktorý

znázorňuje časovanie jednotlivých impulzov vzhľadom na prechod nulou.

Kompletný prenos rámca sa uskutočňuje počas 11 periód elektrickej siete (obr. 2.2). Prvé

dve periódy reprezentujú START kód. Ďalšie 4 obsahujú domový HOUSE kód (A-P)

- 22 -

Obr. 2.3 Vysielanie X-10 kódov [11]

a posledných 5 periód obsahuje NUMBER kód (1-16) označujúci číslo konkrétneho

modulu alebo FUNCTION kód požadovanej funkcie (On, Off atď.). Ak 5 bitový kód

končí 0, potom prvé 4 bity sú vyhodnotené na prijímacom zariadením ako NUMBER

kód, ak končí 1, potom je interpretovaný ako FUNCTION kód. Tento celý rámec sa vždy

prenáša 2 krát (pre zvýšenie spoľahlivosti), s medzerou troch periód elektrickej siete

medzi každou skupinou 2 kódov. Výnimkou sú príkazy Dim (stmievanie svetla o jeden

krok) a Bright (zosvetlenie o 1 krok), ktoré pokiaľ sú opakované najmenej 2 krát, môžu

byť prenášané bez medzery.

Celý prenos teda trvá 2*11+3 = 25 periód elektrickej siete. Každý rámec začína START

kódom, ktorý je vždy 1110, pričom zvyšok správy je tvorený 4 a 5 bitovými kódmi

odosielanými inverzne v druhej polovici periódy. Ak je v prvej polperióde frekvenčný

impulz, potom v druhej polperióde tento impulz chýba a naopak (obr. 2.3), teda používa

sa Manchester kódovanie. Významy jednotlivých binárnych kódov sú uvedené na

obrázku 2.4. Z jednoduchosti technológie vyplýva malá prenosová rýchlosť, ktorá je 60

bit/s (pri 60 Hz sieti), pričom pre užitočné dáta je to len 24 bit/s. Aj keď X-10 umožňuje

do istej miery aj obojsmernú komunikáciu (Status Request – Status Acknowledge),

využíva ju len veľmi malý počet X-10 zariadení. Maximálny počet pripojených zariadení

je daný 256 kombináciami HOUSE a KEY kódov. Zariadenia sa rozdeľujú na kontroléry,

určené na ovládanie a prijímacie zariadenia vykonávajúce funkcie – moduly. Niektorí

výrobcovia rozširujú X-10 zariadenia o funkciu ovládania cez PC alebo rádiovú

komunikáciu.

Obr. 2.2 Vysielanie X-10 kódov počas periód [11]

- 23 -

Obr. 2.4 Význam jednotlivých X-10 kódov [11]

2.2 INSTEON

Technológia INSTEON je štandard pre domácu automatizáciu, ktorý umožňuje

komunikovať pomocou PLC aj rádiokomunikácie. Vývoj technológie začal v r. 2001

a prvé zariadenia sú na trhu od r. 2006. INSTEON je prispôsobený pre 110 V/60 Hz sieť

v USA a 230 V/50 Hz sieť v Európe. Používa moduláciu BPSK a má prenosovú rýchlosť

2880 b/s. Správy prenášané po elektrickej sieti sa rozdeľujú do paketov. Každý

INSTEON paket obsahuje 24 bitov. 10 periód 131,65 kHz nosnej je potrebných pre 1 bit,

potom 240 periód trvá paket, čo je 1,823 ms. Pakety sa prenášajú počas prechodu nulou

elektrickej siete, keď je menšia úroveň šumu. INSTEON zariadenia opakujú prijaté

správy od ďalších zariadení ich prenášaním v časových oknách synchronizovaných

prechodom nulou. Pre umožnenie prípadného znovuvysielania správy INSTEON

rádiovými zariadeniami, po každej 5 paketovej štandardnej správe vysielacie zariadenie

počká na jeden prechod nulou, alebo po 11 paketovej rozšírenej správe dva prechody

nulou, potom jedno časové okno trvá 6 prechodov nulou (50 ms) resp. 13 prechodov

(108,33 ms) pre rozšírenú správu. Pridávaním zariadení sa teda nielen zosilní signál, ale

aj zvýši počet možných ciest ktorými sa signál môže šíriť, čo zvyšuje spoľahlivosť

prenosu správ. Obrázok 2.5 ukazuje ako sa môžu správy šíriť po vedení a zariadeniach,

ktoré sú na rôznych fázach vedenia. Na toto je potrebné aspoň 1 hybridné RF/PLC

zariadenie na každej fáze. Pretože všetky zariadenia opakujú správy, existuje obmedzenie

max. 3 krát prenesenia správy, aby sa zabránilo nekonečnému opakovaniu a následnému

zahlteniu. [18]

- 24 -

Zariadenia medzi sebou komunikujú pomocou dvoch druhov správ – 10 bytovej

štandardnej alebo 24 bytovej rozšírenej správy. Na obr. 2.6 sú uvedené polia, z ktorých sa

skladá štandardná správa, určená pre priame ovládanie a kontrolu. Samotné príkazy majú

po jednom byte. Rozšírené správy majú rovnakú štruktúru, navyše obsahujú ešte pole 14

bytov ľubovoľne zvolených používateľských dát, ktoré je umiestnené medzi poľami

príkazov a CRC, pričom tieto dáta sú určené pre napr. downloady, uploady, šifrovanie pre

zabezpečenie ovládania bezpečnostných systémov a pokročilé aplikácie.

Dáta Počet bitov Zdrojová adresa 24 Cieľová adresa 24

1 1 Typ správy 1

Rozšírený Flag 1 Počet zostávajúcich skokov 2

Flagy

Max. počet skokov 2 Príkaz 1 8 Príkaz 2 8

CRC 8 Prvé pole správy určuje adresu zariadenia, ktoré vysiela správu. Môže byť až

16 777 216 možných zariadení identifikované 3 bytmi. Táto adresa je vlastne ID kód,

Obr. 2.5 INSTEON komunikácia [18]

Obr. 2.6 INSTEON štandardná správa [18]

- 25 -

ktorý je priradený zariadeniu od výroby. Druhé pole označuje cieľovú adresu, ktorá

pokiaľ je správa priama medzi 2 zariadeniami obsahuje ID kód príslušného zariadenia.

Ak je správa typu broadcast tak obsahuje 2 byty označujúce typ zariadenia a 1 byte

označujúci verziu firmware. Ak je správa skupinová broadcast, potom obsahuje iba 1 byte

označujúci skupinu. Kombinácie 3 bitov flagov – Broadcast/NAK Flag, Group Flag

a ACK Flag, označujú 1 z 8 typov správ, ktoré sa zaraďujú medzi 4 triedy :

Broadcast správy – obsahujú všeobecnú informáciu s nešpecifikovaným cieľom. Sú

používané pri vzájomnom identifikovaní zariadení v sieti pri vytváraní spojení a sú

nepotvrdzované.

Priame správy – správy medzi dvoma zariadeniami, zariadenie odpovedá vyslaním

potvrdzovacej správy. Pokiaľ zariadenie neodpovedá, potom môže byť priama správa

znovu odoslaná až maximálne 5 krát.

Skupinové Broadcast - sú smerované k logicky vytvoreným skupinám zariadení, ich

účelom je zrýchlenie odozvy príkazu určenému pre viaceré zariadenia.

Potvrdzovacie správy – (pozitívna ACK alebo negatívna NAK) sú správy, ktorými

zariadenia odpovedajú na priame správy.

Ďalší flag označuje rozšírenú alebo štandardnú správu. Flagy tiež označujú skoky pri

šírení správ, pričom správy sú opakované zariadeniami a každá správa môže byť

prenášaná max. 3 krát. teda max. počet skokov je 3.

Ďalšie polia označujú príkazy. Spracovanie príkazov závisí na tom, či zariadenie slúži na

ovládanie alebo je ovládané. Ovládacie zariadenia majú vo firmware uložený repertoár

príkazov ktoré môžu vysielať, pričom prijímacie zariadenie spracováva len príkazy , ktoré

má takisto uložené vo firmware a závisia na type zariadenia, ktoré môže byť patriť k 1

z 16 hlavných kategórií a 4096 podkategórii v závislosti od funkcie a výrobcu.

Pole príkaz 1 definuje primárny príkaz, pole príkaz 2 môže slúžiť ako parameter

primárneho príkazu alebo môže slúžiť ako prídavné miesto pre príkaz 1. Celkový počet 2

bytových príkazov môže byť až 65 536.

Posledné pole správy slúži pre CRC – cyklickú redundantnú kontrolu dát.

INSTEON môže používať na komunikáciu aj rádiový prenos. Tu sa správy

nerozdeľujú na pakety ale odosielajú sa celé ako jeden paket.

Niektoré parametre INSTEON pre RF :

Frekvencia : 904 MHz v USA, pre Európu sa pripravuje špecifikácia

Modulácia : FSK

- 26 -

Kódovanie dát : Manchester

Prenosová rýchlosť : 38,4 kbit/s

Dosah : 45 metrov vo voľnom priestore

INSTEON zariadenia môžu byť prepojené s inými technológiami pomocou zariadení

tzv. INSTEON mostov, ktoré sú vybavené príslušnými rozhraniami, umožňujúcimi

prepojenie napr. s PC alebo PDA cez sériové rozhranie, alebo s LAN a Internetom cez

Ethernet rozhranie. Potom môžu byť zariadenia ovládané prostredníctvom PC pomocou

softvéru. Programové vybavenie zahŕňa program Device Manager, ktorý môže byť

spustený priamo na Windows platforme alebo v internetovom prehliadači. Funkcie

programu sú vytvorené jednoduchým skriptovacím jazykom – Home Network Language.

INSTEON zariadenia ale môžu byť programované aj interne, pričom obsahujú vstavanú

podporu pre rôzne aplikácie prostredníctvom tzv. SALad programového vybavenia, takže

môžu byť dodatočne vylepšené novými funkciami.

3. Analýza širokopásmových PLC

3.1 Topológia širokopásmových PLC sietí

Obr. 3.1 PLC širokopásmové siete [10]

- 27 -

- Distribu čná sieť

Distribučná sieť vzájomne prepája VN/NN transformačné stanice, v ktorých sú

inštalované zariadenia PLC, dátová konektivita z chrbticovej siete je privedená zvyčajne

do VVN/VN trafostanice. Jednotlivé prístupové siete pripojené k distribučnej sieti sa

označujú ako PLC bunky. Chrbticová sieť je realizovaná zvyčajne optickými vláknami,

prípadne inými technológiami. Pre injektáž signálu do VN siete je potrebné použiť

dostatočne napäťovo dimenzované väzobné členy. Topológia PLC distribučnej siete môže

mať lineárnu alebo hviezdicovú štruktúru, no typická je kruhová štruktúra, ktorá

poskytuje vyšší stupeň spoľahlivosti, keď v prípade poruchy na VN vedení môže byť

PLC komunikácia nasmerovaná alternatívnou cestou. Po premostení VN/NN

transformátora, ktorý pre šírenie signálu predstavuje bariéru môže sieť ďalej viesť až

k užívateľom. Podzemné káblové vedenia majú lepšie prenosové vlastnosti (sú uložené

v zemi, sú tienené, menší útlm, menšie šumy, nemajú odbočky), takže majú relatívne

veľký dosah ale prenosové rýchlosti sú podobné ako pri PLC prístupových sieťach. Preto

zatiaľ nie je veľmi výhodné pripojiť viacero PLC prístupových sietí, okrem prípadov pri

malej penetrácii užívateľov pripojených k prístupovým sieťam. Na druhej strane PLC

distribučné siete môžu pokrývať široké územie bez potreby budovať nové káblové

spojenia teda môžu byť využité napr. pre spojenie viacerých LAN alebo k pripojeniu

základňových staníc bezdrôtových mobilných systémov [15].

- Prístupová sieť

Prístupová sieť prepája koncové zariadenia, ktorými môžu byť modemy PLC alebo iné

účastnícke zariadenia cez NN vedenie, pričom dátová konektivita môže byť privedená z

PLC distribučnej siete alebo pomocou iných technológií do VN/NN trafostanice alebo

iného miesta v NN sieti. Sieť má v tomto prípade takmer vždy stromovú topológiu. Útlm

signálu je kompenzovaný opakovačmi. Súbor koncových zariadení komunikujúcich s

jedným centrálnym zariadením priamo alebo nepriamo zaradením opakovačov tvorí bunku

PLC. Signál privedený k domovým objektom môže byť pripojený k existujúcej dátovej

sieti alebo sa môžu použiť elektrické rozvody v budovách. Potom elektrické zásuvky

slúžia ako prístupové body.

- 28 -

- Domová sieť

Domová PLC sieť môže byť realizovaná viacerými spôsobmi:

- elektrické rozvody v budove sú využité ako rozšírenie prenosového média PLC

prístupovej siete

- domová PLC sieť je prepojená pomocou brány s prístupovou sieťou, ktorá môže byť

realizovaná PLC alebo inými technológiami, ako napr. Wi-Fi alebo DSL

- domová PLC sieť existuje ako nezávislý systém

Sieť má lineárnu alebo stromovú topológiu a môže mať centralizovanú architektúru

(Master-Slave) alebo necentralizovanú architektúru (Peer-to-Peer).

3.2 Zariadenia

Širokopásmová PLC sieť využíva viacero zariadení. Zariadenia väčšinou obsahujú

digitálne obvody, analógovú časť a rozhrania pre pripojenie, pričom môžu byť napájané

z rovnakého vedenia alebo oddelene. Väzobné obvody sú buď súčasťou zariadení, alebo

sú v osobitných moduloch. Pre realizáciu PLC siete sú často potrebné aj ďalšie

komponenty ako sú distribučné boxy, káble, filtre, poistky a podobne.

HeadEnd – Zariadenie prepojuje PLC prístupovú alebo distribučnú sieť s chrbticovou

WAN sieťou. Prevádza dátovú konektivitu na PLC signál a naopak, preto obsahuje

príslušné rozhrania pre pripojenie k iným technológiám. HeadEnd je zároveň centrálnym

zariadením – Master, ktoré riadi komunikáciu v celej PLC bunke. Je umiestnený zvyčajne

v blízkosti trafostanice alebo aj na inom mieste v sieti, kde je dostupnejšia možnosť

pripojenia na chrbticovú sieť. Na jednotlivých vetvách NN siete je tiež možné použiť viac

HeadEndov, ktoré sú osobitne pripojené k WAN, čím sa zníži počet užívateľov

zdieľajúcich prenosovú kapacitu. Zároveň sa skrátia vzdialenosti v sieti a zmenší

vysielací výkon. [15]

Opakovač – Opakovače sú zariadenia slúžiace k zosilneniu (opakovaniu) signálu,

potrebné pre zväčšenie dosahu PLC komunikácie a zabezpečenie požadovanej prenosovej

kapacity pre užívateľa. Je možné použiť frekvenčné zdieľanie pásma (FDR), časové

zdieľanie pásma (TDR) alebo ich kombináciu. Opakovače rozdeľujú PLC sieť na

niekoľko segmentov, ktoré sú oddelené rôznymi frekvenčnými pásmami alebo časovými

úsekmi – timeslotmi. V druhom prípade je jeden timeslot použitý pre komunikáciu

- 29 -

v prvej časti siete a druhý timeslot pre druhý segment. TDR opakovač tvorí iba jedno

PLC zariadenie pracujúce v jednom frekvenčnom móde. Opakovač TDR zdieľa kanál

priradený od HeadEndu alebo iného opakovača, voči ktorému je Slave a distribuuje ho

pripojeným zariadeniam, voči ktorým je Master. V prípade FDR opakovač prijíma signál

na frekvencii f1, zosilní a injektuje do siete na frekvencii f2, resp. naopak pri opačnom

smere prenosu. FDR pozostáva z 2 PLC zariadení, každé pracuje v inom frekvenčnom

móde. Jedno PLC zariadenie je Slave pre HeadEnd alebo iný opakovač a druhé PLC

zariadenie je Master pre CPE alebo ďalšie opakovače. Pri použití FDR opakovačov je

dôležité frekvenčné plánovanie. Pre každý segment siete je potrebné použiť iný

neprekrývajúci sa frekvenčný mód. Frekvenčný mód môže byť znova použitý ak útlm

presahuje 30 dB. [4] Frekvenčné pásmo pre PLC je limitované, preto týmto spôsobom sa

zároveň rozdeľuje aj prenosová kapacita, teda frekvenčný plán pre sieť by mal využívať

čo najmenej frekvencií. Tiež použitie viacerých opakovačov zvyšuje cenu.

Modem – Koncový používateľský modem, označovaný aj ako CPE (Customer Premises

Equipment), pripája štandardné komunikačné zariadenia používané zákazníkmi

s elektrickou sieťou. Prenáša signál od užívateľa a k užívateľovi. Užívateľské rozhranie

modemu poskytuje rozhranie pre komunikačné zariadenia pre dátový prenos (RJ45 /

Ethernet, USB, Wi-Fi) alebo telefóniu (a/b, RJ11). Modem tiež môže byť napr.

integrovaný s firewallom alebo set-top-boxom. Rozhranie k elektrickej sieti je tvorené

väzobným obvodom, pomocou ktorého modem vysiela a prijíma signál. V prípade

centralizovanej architektúry je modem vždy zariadenie typu Slave.

Brána - Užívatelia môžu byť pripojení k prístupovej sieti priamo, alebo nepriamo

prostredníctvom brány. V prvom prípade prístupová sieť nie je oddelená od domovej

siete. Vlastnosti elektrických sietí v domových objektoch a mimo nich sa odlišujú preto je

často vhodné oddelenie sietí pomocou brány. Brána tiež konvertuje signál medzi rôznymi

frekvenciami používanými v prístupovej a domovej sieti. Býva umiestnená väčšinou

v meracej skrini. Brána tiež môže vykonávať aj ďalšie funkcie ako logické oddelenie

sietí, čo umožňuje napr. vzájomnú komunikáciu modemov bez zaťaženia vonkajšej časti

siete. V tomto prípade je brána zariadením Master, riadiacim komunikáciu v rámci

domovej siete aj smerom k prístupovej sieti. Brána tiež môže byť umiestnená aj inde na

NN sieti pre logické rozdelenie siete na viacero sietí a zároveň pracovať ako opakovač.

Rovnako ako opakovače aj brány zmenšujú prenosovú kapacitu a zvyšujú cenu, ale na

- 30 -

rozdiel od nich umožňujú inteligentnejšie rozdelenie siete a ďalšie funkcie. Niektorí

výrobcovia vo svojich PLC systémoch brány nepoužívajú.

3.3 Prehľad komerčných riešení pre širokopásmové PLC:

3.3.1 Ascom

Švajčiarska firma Ascom patrí medzi úplne prvých výrobcov zariadení pre

širokopásmové PLC, demonštráciu PLC zapojenia s prenosovou rýchlosťou 1,3 Mb/s

predviedla už v roku 1999 na výstave CeBit. [19]

Ascom PLC systém využíva frekvenčné pásma medzi 1,6 až 30 MHz. Používa sa

GMSK modulácia, simultánne sú využívané tri nosné pre vonkajší (outdoor) systém a tri

pre vnútorný (indoor) systém. Nosné volí Master s ohľadom na kvalitu prenosu, použitie

nosných môže zakázať alebo povoliť aj užívateľ. Nosné sú riadené dynamicky s úmyslom

dosiahnuť minimálnu chybovosť pri minimálnom výkone a najväčšej prenosovej

rýchlosti. Každá nosná poskytuje prenosovú rýchlosť od 750 do 1500 kbit/s, teda

maximálna prenosová rýchlosť je 4,5 Mb/s pre obidva druhy systémov (vonkajší alebo

vnútorný). Ascom PLC systém používa výkonné kódovanie na korekciu chýb (FEC), pre

každý dátový bit PLC systém prenesie cez kanál dva bity. Podľa kvality kanála

sa v prípade bezchybového prenosu FEC automaticky potláča, pri poklese kvality prenosu

sa automaticky zapína. Vonkajší systém pracuje v pásme od 1,6 do 13 MHz, vnútorný

systém od 15 do 30 MHz. Typické pozície nosných sú na obrázku 3.2.

Rozdelenie signálu do individuálnych nosných dovoľuje ich posunutie alebo celkove

potlačenie tej, ktorá spôsobuje nežiaduce rušenie. Stred frekvenčného pásma (nosná) sa

môže posúvať v 0,6 MHz krokoch.

Obr.3.2 Frekvencie pre Ascom PLC [20]

- 31 -

Ďalšie vlastnosti :

- automaticky minimalizované vyžarovanie pomocou adaptívneho vysielacieho výkonu až

po parametrizovanú maximálnu hodnotu

- prideľovanie priorít prístupu podľa IEEE 802.1p

- technológia virtuálnych privátnych sietí VLAN podľa IEEE 802.1q

- zabezpečenie komunikácie pred neoprávneným prístupom algoritmom RC4 (River’s

Cipher 4) so 128 bitovým kľúčom

- zabezpečenie prenášaných dát algoritmom Diffie Hellman

- injektovanie PLC signálu do energetickej siete kapacitnou alebo induktívnou väzbou

- injektovaná spektrálna výkonová hustota sa pohybuje < -72 dBm/Hz

Základné zariadenia pre výstavbu PLC systému sú [20] :

Outdoor Master (OM), Outdoor Access Point (OAP) - obsahuje OA a Indoor Master,

Outdoor Adapter (OA), Indoor Master (IM), Indoor Adapter (IA).

Tieto základné jednotky môžu byť doplnené špecializovanými jednotkami, za účelom

zvýšenia dosahu a pre koordináciu činnosti viacerých Mastrov aby sa zabránilo ich

interferenčným problémom, sem patria :

Outdoor Repeater (OR), Indoor Repeater (IR), Outdoor Foreman (OF), Indoor Foreman

(IF)

Zariadenia OM a IM obsahujú 10/100 Mbit/s Ethernet rozhranie a sériové rozhranie

RS232 pre servisné účely, OA a IA sú vybavené 10 Mbit/s Ethernet a USB rozhraniami,

prípadne rozhraním pre pripojenie telefónu.

- OM plní funkciu HeadEndu a centrálneho zariadenia pre administráciu vonkajšieho

systému. Je umiestnený do transformátorovej stanice, prípadne inde v sieti, kde je

dostupnejšia možnosť pripojenia na chrbticovú sieť.

- OAP slúži ako brána pre prepojenie vonkajšieho systému s vnútorným systémom.

Jednotka obsahuje OA a IM v jednom module. Je umiestnený v prípojnom mieste domu,

zvyčajne v blízkosti elektromera. Principiálne môže byť umiestnený aj v mieste,

z ktorého má dostatočný dosah.

- Vnútorný systém pozostáva z OAP a určitého počtu IA. Indoor Master (IM), ktorý je

súčasťou OAP je centrálnym zariadením vnútorného systému. Užívatelia sa k vnútornému

systému pripájajú prostredníctvom Indoor Adaptérov (IA). Vnútorný systém môže

pokrývať celú budovu alebo iba časť budovy, pričom môže byť využitý na prístup na

internet, telefóniu, videokonferencie atď. alebo pre sieťové prepojenie medzi niekoľkými

- 32 -

IA. Alternatívne môže byť užívateľ pripojený aj priamo na vonkajší systém pomocou

Outdoor Adaptéra (OA), ktorý je funkčne rovnaký ako IA. V prípade, že v zásuvkách je

dostatočný signál z vonkajšieho systému môžu sa tým šetriť náklady na OAP.

- Foreman je druhý Master v tej istej časti siete a je synchronizovaný na hlavný Master.

Dva Mastre zdieľajú celkovú kapacitu medzi sebou a sú riadené hlavným Mastrom.

Foreman (IF alebo OF) je použitý namiesto normálneho Mastra v prípade, že hrozí

interferencia dvoch Mastrov, to znamená, že existujú oblasti ich spoločného dosahu.

- Repeater (IR alebo OR) je používaný pre zväčšenie dosahu.

Za priaznivých okolností ma Ascom PLC dosah 150 až 300 m od OM zariadenia

(frekvencie 1 – 13 MHz) a 70 až 100 m od IM (15 – 30 MHz).

3.3.2 DS2

Technológia postavená na zariadeniach využívajúcich čipy DS90xx od španielskej firmy

DS2 (Design of Systems on Silicon ) je súčasnosti najvyspelejšia a najvýkonnejšia,

dosahuje prenosovú rýchlosť až 200 Mb/s na fyzickej vrstve, pričom v Novembri 2007

bola ohlásená nová generácia zariadení dosahujúca až 400 Mb/s (250 Mb/s na aplikačnej

vrstve). Nové zariadenia budú kompatibilné s doterajšími riešeniami, aby bol možný

jednoduchý prechod na vyspelejšiu technológiu. Prvé nasadenie novej generácie sa

predpokladá v roku 2009. Viacero výrobcov licencovalo technológiu DS2, tiež prebieha

množstvo testov a pilotných projektov po celom svete. Vo viacerých prípadoch tiež už

došlo k reálnemu nasadeniu. Technológia je v súlade so štandardom Digital Home

Standard pre domové siete od organizácie UPA (Universal Powerline Association), a tiež

bola použitá ako základ pre OPERA štandard pre prístupové PLC siete.

Obr.3.3 Outdoor Master a Indoor Adapter [20]

- 33 -

Vlastnosti obvodov DS2 [5]:

DSS7700 Obsahuje sadu zosilňovačov s riadeným ziskom, nízkym šumom a malým

skreslením. Je optimalizovaný pre OFDM s vysokou hustotou nosných frekvencií.

Umožňuje voliteľne znižovať výkon na každej z nosných frekvencií a je vytvorený ako

tzv. analog front end pre použitie v PLC zariadeniach s čipmi DSS90xx.

DSS9001 je určený predovšetkým pre realizáciu modemov (CPE), prípadne pre

vytvorenie opakovača poslednej úrovne. Obsahuje tabuľku pre maximálne 64 MAC

adries. Súčasťou funkčnosti je aj VoIP, takže po doplnení modemu o DSP (Digital Signal

Procesor) je možné priamo pripojiť analógový telefón a vybudovať alternatívnu telefónnu

sieť.

DSS9002 je výkonný čip pre tvorbu zariadení pre PLC prístupové siete, ako sú HeadEnd

alebo opakovač strednej úrovne. Je určený predovšetkým pre NN siete, ale je možné

použiť aj pre VN siete. Obsahuje tabuľku pre max. 1024 MAC adries.

DSS9003 je najvýkonnejší typ z čipov DSS900x, umožňuje spracovávať až 220 tisíc

MAC adries a má 2 Gigabit Ethernet porty s optickým rozhraním. Je určený pre výrobu

vrcholových HeadEndov komunikujúcich po VN sieti, alebo opakovačov medzi VN a NN

sieťami.

DSS9010 a DSS9011 sú čipy pre výrobu modulov pre vytvorenie domácich sietí.

Obsahujú tabuľku pre 16 MAC adries a sú určené pre zariadenia v prevedení „Plug-and-

play“. DSS9011 je optimalizovaná pre prenos audio signálov (VoIP, multikanálový DVD

hi-fi signál, ...).

Na Intel Developer Forum v septembri 2007 DS2 ohlásila nové čipsety označené ako

Aitana používajúce DSS9101 a DSS7800 AFE. 200 Mb/s čipset obsahuje zabudovaný

procesor, 802.1D Ethernet bridge, podporu IP protokolu s prioritizáciou paketov,

zdokonalené API (Applications Program Interface) a softwarové vlastnosti vhodné pre

programovateľné, flexibilné riešenie pre PLC systém zabudovaný do zariadení ako sú

počítače, set-top-boxy, TV, herné konzoly a podobne. Je špeciálne navrhnutá pre QoS

aplikácií ako VoIP, IPTV, video na želanie, tak aby mali dostatok prenosových

prostriedkov pre viac prenosov súčasne. Podporuje 64 MAC adries a rozpoznávanie

- 34 -

topológie siete. TDMA MAC zaisťuje neprerušovaný tok pre video multi streaming, a

dynamickú alokáciu prenosovej kapacity. Podporuje rozdelenie na viac sietí a VLAN.

Ďalej čipset podporuje vypnutie niektorých frekvencií, podporu šifrovania 128 DES, 256

DES, 3 DES a zahŕňa rozhrania : MII pre vysokorýchlostné aplikácie ako Ethernet,

UART pre integráciu servisných dát, TDM/I2S pre optimálne použitie natívnych audio

aplikácií a GPIO pre pokročilé funkcie ako spárovanie zariadení stlačením tlačítka.

Čipset obsahuje navyše procesor 160 MHz Tensillica pre podporu vyšších protokolov,

ako napr. SNMP. DS2 uviedla 20.mája 2008 aj referenčný modul pre Aitana čipset,

označený ako DE21P. [21]

DS2 používa OFDM s 1536 nosnými, 4-D Trellis a Reed-Solomon kódovanie. Nosné

sú modulované pomocou QAM, po vyhodnotení prenosového kanála je priradených 0 až

10 bitov na každú z nosných. Pri veľmi malom odstupe signál/šum sa používa HURTO

(High-performance Ultra-Redundant Transmission OFDM) s priradením 2 bitov na každú

nosnú. DS2 využíva pásmo 2 – 34 MHz s možnosťou 3 frekvenčných konfigurácii s 10,

20 alebo 30 MHz šírkou pásma. Pásmo je možné rozdeliť pomocou až 12 frekvenčných

módov, pričom 6 módov je prednastavených. Pre optimálny výkon vysielania a prijímu sa

používa automatická kontrola zisku AGC (Automatic Gain Control), ktorá reguluje

úroveň signálu podľa vzdialenosti CPE a HeadEndu. Prenosová rýchlosť je max. 200

Mb/s na fyzickej vrstve pre TDD (Time Division Duplex), reálna rýchlosť sa pohybuje do

130 Mb/s.

Ďalšie vlastnosti DS2 : [5] - dosah do 400 m na NN rozvodoch, do 700 m na VN rozvodoch, požitie možné aj na

koaxiálnych kábloch, možnosť opakovania TDR aj FDR

- podpora multiprotokolového prepínania značiek (MPLS)

- variabilná MAC – TDMA s dynamickým prideľovaním prenosovej kapacity (Master-

Slave) alebo CSMA/CA ( Peer-to-Peer )

- citlivosť vstupných zosilňovačov až -70 dB

- pokročilé sieťové vlastnosti vrátane 802.1q VLAN s optimalizovaným rozšírením a STP

(Spanning Tree Protocol) s rýchlym mechanizmom obnovenia

- integrovaný Ethernet bridge (802.1D), pracuje na úrovni MAC adries

- podpora Ipv6

- QoS (802.1p) s 8 úrovňovými prioritnými poradiami

- 35 -

- multicast distribúcia video a audio signálov

- podporuje protokoly : DHCP, TELNET (proprietárne konzolové aplikácie), TFTP

(konfiguračné súbory, upgrade firmware), RADIUS (overovanie užívateľa, účtovanie),

štandardné SNMP rozhranie pre monitorovanie stavu zariadenia a konfigurácie

- integrovaný VoIP port (v prípade koncového modemu CPE priama zásuvka RJ11);

štandard H.323 v4, Codec G.711, G.729 a/b, G.723.1, RTP/RTCP

- pokročilé bezpečnostné šifrovacie mechanizmy

- injektovaná spektrálna výkonová hustota <= -50dBm/Hz

- v súlade s normami : test interferencie EN 55022, test imunity EN 55024, limity pre

harmonické prúdové emisie (EN 61000-3-2:1998), limity zmien a fluktuácií napätia (EN

61000-3-3:1995), v súlade s ETSI (štandard 101867 a 101896) a CENELEC (špecifikácia

59013), certifikát CE

- vzdialene nastaviteľná maska výkonu pre všetky nosné kmitočty v súlade s

požiadavkami regulátorov, nastavenie frekvencií vylúčených z použitia pre prenos dát,

podľa špecifikácie alebo pri prípadnej kolízii s vysielaním primárneho užívateľa daného

pásma umožní konfiguráciu alebo okamžitý diaľkový zásah vedúci k zamaskovaniu danej

frekvencie v danom mieste

- zariadenie bez pohyblivých častí a bez aktívneho chladenia – vysoká spoľahlivosť a

životnosť

- pracovné prostredie: HeadEnd – teplota -10 až +50°C, vlhkosť 20-95%; CPE – teplota

0-40°C

Technológiu DS2 licencovalo mnoho výrobcov, napr. Defidev, Corinex, Ilevo

(divízia Schneider Electric), Inovatec, Amperion, Ambient Corp. a mnoho ďalších.

Produkty zahŕňajú rôzne druhy zariadení pre prístupové aj domové siete. Výrobcovia

poskytujú aj vlastný software pre administráciu PLC sietí . Na obrázku 3.4 sú zariadenia

od firmy Ilevo. Prvé zariadenie je CPE s podporou VoIP a multimediálnych aplikácii

s čipom DSS9001. Druhé zariadenie je opakovač v prevedení so zvýšenou odolnosťou

voči poveternostným podmienkam s čipom DSS9002. Tretie zariadenie je jednoduchší

a lacnejší typ CPE s čipom DSS9010. Posledné zariadenie je HeadEnd s čipom DSS9002.

- 36 -

3.3.3 HomePlug

HomePlug Powerline Alliance je nezisková organizácia pracujúca na vytvorení

špecifikácií pre technológie, produkty a služby poskytujúce vysokorýchlostnú

komunikáciu prostredníctvom PLC domových sietí. Bola založená v roku 2000,

v súčasnosti má 65 členov a výsledkom jej činnosti sú štandardy :

- HomePlug 1.0

- HomePlug AV

- HomePlug BPL

HomePlug 1.0

Základom štandardu HomePlug 1.0 je technológia PowerPocket od firmy Intellon,

založená na čipoch INT5130 alebo INT51X1. Existuje aj novšia verzia štandardu,

HomePlug 1.0.1, ktorá obsahuje iba drobné vylepšenia.

Technológia využíva OFDM s 84 subnosnými vo frekvenčnom pásme 4,5 až 21 MHz,

jednotlivé nosné sú modulované moduláciami DBPSK (diferenciálna binárna PSK) alebo

DQPSK (diferenciálna kvadratúrna PSK). OFDM symboly sú kódované použitím Reed-

Solomonových a konvolučných kódov. Existuje 139 kombinácií kódových pomerov

a modulačných schém, pomocou ktorých spolu s vypnutím niektorých nosných je

Obr.3.4 PLC zariadenia od firmy Ilevo [4]

- 37 -

vykonávaná adaptácia dát na prenosový kanál, pričom v závislosti na použitých

kombináciách sa prenosová rýchlosť na fyzickej vrstve pohybuje od 1 až po 14 Mbit/s.

Pred prispôsobením parametrov kanála a pre vysielanie správ typu broadcast sa používa

špeciálna forma modulácie a FEC kódovania označená ako ROBO (ROBust OFDM),

ktorá je založená na DBPSK s vysokou odolnosťou voči frekvenčným a časovým únikom.

HomePlug MAC používa IEEE 802.3 formát rámcov, čo uľahčuje integráciu

s Ethernetom. Bezchybný prenos dát je zabezpečený pomocou ARQ (Požiadavka na

automatické opakovanie vysielania). Pre prístup k médiu je použitý protokol CSMA/CA.

Mechanizmus snímania nosnej pomáha zariadeniam pri vzájomnej synchronizácii. Pre

detekciu stavu média sa používa fyzické snímanie nosnej (PCS) na fyzickej vrstve

a virtuálne snímanie nosnej (VCS) na MAC vrstve. Pre zabezpečenie QoS MAC vrstva

používa 4 úrovňový prioritný prístup. Vďaka distribuovanému princípu nie je potrebné

centrálne zariadenie pre riadenie prístupu na médium. Informácie o priorite rámcov môžu

byť indikované z vyšších sieťových vrstiev pomocou VLAN tagov, ako je to definované

v IEEE 800.1 Q. [22]

Dosah komunikácie je typicky maximálne 200 metrov, dosiahnuteľné prenosové rýchlosti

sú 14 Mb/s pre fyzickú vrstvu, 8,2 Mb/s na MAC vrstve a 6,2 Mb/s pre prenosy pomocou

TCP protokolu. [22] Proprietárne vylepšenie štandardu od firmy Intellon, označované ako

HomePlug 1.0 Turbo umožňuje prenosovú rýchlosť až 85 Mb/s. HomePlug umožňuje

potlačiť v prípade rušenia rádiokomunikácie príslušné frekvencie až o 30 dB. Na

zabezpečenie komunikácie pred neoprávneným prístupom v zdieľanej elektrickej sieti sa

používa logické oddelenie častí siete pomocou 56 bitového DES šifrovania.

HomePlug AV

HomePlug AV (HPAV) založený na čipe INT6000 alebo INT6300 od firmy Intellon

je novou generáciou štandardu HomePlug. Vývoj bol dokončený v roku 2005. Jeho

účelom je zabezpečiť kvalitnú, multi-streamovú komunikáciu orientovanú nielen na

prepojenie PC, ale aj rôznych zariadení spotrebnej elektroniky. Fyzická vrstva (PHY)

pracuje vo frekvenčnom pásme 2 – 28 MHz a umožňuje dosiahnuť prenosovú rýchlosť

200 Mb/s na PHY a 150 Mb/s informačnú rýchlosť. Používa OFDM s 917 nosnými,

Turbo Konvolučné Kódovanie (TCC) a modulácie BPSK (prenáša 1 bit na nosnú na

symbol) alebo 1024 QAM (prenáša 10 bitov na nosnú na symbol), zvolenými podľa

charakteristiky kanála. HPAV zabezpečuje spojovo orientovanú službu pre podporu QoS

požiadaviek (garantovaná prenosová kapacita, oneskorenie, kolísanie – jitter) pre

- 38 -

Audio/Video a IP aplikácie. Táto služba je založená na periodickej TDMA alokácii

s adekvátnym časovým trvaním. HPAV zabezpečuje tiež nespojovo orientovanú službu

založenú na CSMA/CA s použitím priorít. Pre efektívnu obsluhu oboch typov služieb

HPAV používa flexibilnú centralizovanú architektúru s jedným hlavným zariadením. Obe

služby fungujú na princípe rozdelenia signálnej periódy na časť vyhradenú pre alokáciu

prenosovej kapacity a CSMA časť. Centrálne zariadenie koordinuje aktivitu v sieti,

rozvrhuje alokáciu prenosovej kapacity a alokuje čas pre CSMA. Signálová perióda je

synchronizovaná s periódou 50 Hz elektrickej siete, čím je dosiahnutá lepšia adaptácia na

synchrónny impulzný šum a tiež je zabezpečená stabilita periodickej alokácie prenosovej

kapacity. [22]

HPAV tiež umožňuje koexistenciu s inými štandardami pre širokopásmové PLC a

voliteľnú interoperabilitu s predchádzajúcim štandardom HomePlug 1.0. Umožňuje Plug

and play konfiguráciu užívateľom alebo konfiguráciu poskytovateľom služieb. HPAV

ponúka vytvorenie viacerých sietí a zabezpečenie pomocou 128 bit AES kódovania.

Reálne prenosové rýchlosti sa pohybujú v hodnotách 50 až 90 Mb/s pre UDP a 30 až 60

Mb/s pre TCP komunikáciu.

HomePlug BPL

Na rozdiel od predchádzajúcich štandardov, určených pre vytvorenie domových sietí,

HomePlug BPL je vyvíjaný ako technológia pre prístupové PLC siete, pričom zámerom

je prirodzene rozšíriť predchádzajúce štandardy a koexistovať s nimi, preto vývoj je

založený na úprave HPAV technológie. Vývoj začal v r. 2005 a stále prebieha.

Rôzne zariadenia založené na technológií HomePlug ponúka veľké množstvo

výrobcov, medzi inými napr. Corinex, WodaPlug, GigaFast, Phonex, ST&T a ďalšie. Na

trhu sú jednoduché Plug and play zariadenia s Ethernet alebo USB rozhraním, RJ11 pre

pripojenie telefónu alebo aj zariadenia zahŕňajúce napr. bezdrôtový prístupový bod,

ADSL smerovač alebo set-top-box. Na obr. 3.5 je zariadenie od firmy WodaPlug,

umožňujúce prepojenie PC s prenosovou rýchlosťou 14 Mb/s. Zariadenia sa predávajú

v pároch alebo po jednom kuse. Druhé zariadenie od firmy Asoka kombinuje PLC a

ADSL smerovač, zabezpečuje štandardné funkcie ako sú 4 portový switch, NAT,

firewall, DHCP server .

- 39 -

4. Stav vo svete a na Slovensku Prvou krajinou kde došlo k realizácii pilotných projektov a tiež aj reálnemu

nasadeniu širokopásmového prístupu prostredníctvom PLC bolo Nemecko. Na výstave

CeBit v roku 2000 bol predstavený pilotný projekt pripojenia viac ako 450 zákazníkov

prostredníctvom PLC systému od firmy Ascom. Aktivity v Nemecku pritiahli veľkú

pozornosť spoločností z celého sveta. [19] Obrázok 4.1 ukazuje krajiny, v ktorých bol

období rokov 2000 až 2006 inštalovaný systém Ascom PLC.

Obr.3.5 PLC moduly od firiem WodaPlug a Asoka [9]

Obr.4.1 Ascom inštalácie vo svete

- 40 -

Prehľad niektorých aktivít PLC vo svete :

Ruská federácia : Firma Electro-com ponúka prístup na internet, telefón a televíziu

pomocou PLC v Moskve, Nižnom Novgorode a Krasnodarsku a plánuje rozšíriť pokrytie

aj na ďalšie veľké ruské mestá. Používa zariadenia od firmy Defidev s DS2 technológiou

a poskytuje programy s prenosovými rýchlosťami 512 kb/s, 1 Mb/s a do 100 Mb/s. Podľa

ruského finančného denníka Kommersant 21.9.2007 má spoločnosť 35 tisíc zákazníkov.

Juhoafrická republika : Goal technology Solutions (GTS) (http://goal.co.za/) testovala

PLC technológiu na predmestiach meste Pretoria a plánuje rozšírenie do ďalších oblastí.

Testy boli vykonané so zariadeniami Mitsubishi s DS2 čipsetmi. Spoločnosť udáva

maximálnu dosiahnutú rýchlosť 90 Mb/s (fyz. vrstva), aktuálne poskytuje dátovo

obmedzené programy s prenosovou rýchlosťou 512 kb/s. Použitím zariadení od firmy

Defidev plánuje v blízkej budúcnosti poskytovať rýchlosti do 5 až 20 Mb/s.

Maďarsko : Prvé nasadenie PLC v Maďarsku bolo zrealizované v roku 2003 firmou

23Vnet. Prostredníctvom Ascom 4,5 Mb/s systému bolo pripojených viacero panelových

domov. Po 4 mesiacoch mala služba 100 zákazníkov zo 450 obyvateľov. Ako sieť vyššej

úrovne bolo použité bezdrôtové pripojenie na streche jedného z domov.

Nemecko : Jeden z najväčších PLC systémov je v prevádzke v meste Mannheim,

prevádzkovaný spoločnosťou VYPE (www.vype.de) Pokrýva oblasť zahŕňajúcu 85 000

domácností a koncom roka 2004 bolo na tento systém pripojených približne 5 000

účastníkov. Poskytuje internetové služby s dátovo obmedzenými programami. Ďalšie

PLC systémy v Nemecku sú napr. v mestách Haßfurt (www.schnell-im-netz.de) a Hameln

(www.piper-net.de).

Rakúsko : Spoločnosť LINZ STROM AG poskytuje prostredníctvom PLC prístup na

internet v meste Linz. Ponúka niekoľko dátovo obmedzených aj neobmedzených

programov s rýchlosťami 512 / 256 kbit/s a 768 / 375 kbit/s, (www.speed-web.at).

Saudská Arábia : Spoločnosť SACMAC (http://www.sacmac.net.sa/) sa po podpísaní

dohody stala distribútorom PLC systému od firmy Mitsubishi. Dá sa predpokladať

- 41 -

vysoký úspech, pretože existujúce širokopásmové služby ponúkané monopolom Saudi

Telecom sú údajne pomerne drahé.

Švajčiarsko : Firma EEF (www.groupe-e.ch) prevádzkuje internetové pripojenie

pomocou PLC v meste Freiburg a okolí. Ponúka 3 programy, dátovo obmedzený 300/300

kb/s a dátovo neobmedzené programy 2000/2000 kbit/s a 5000/500 kbit/s. Táto

spoločnosť pravdepodobne ako prvá v Európe začala s poskytovaním pripojenia na

internet systémom PLC, ktorý zahŕňa aj vedenia VN.

Ghana : V Ghane prebieha pilotný program, ktorý kombinuje PLC s inými technológiami

ako Wi-Fi alebo optické pripojenie v meste Accra. Firma Cactel Communications

(www.cactel.com/) má zámer zaviesť PLC po celej krajine.

USA : Zoznam všetkých PLC projektov v celej krajine je prístupný na webstránke

http://www.bpldatabase.org/listing/. Napríklad firma Duke Energy investovala 11

miliónov dolárov do nasadenia PLC systému od výrobcu Ambient. Dohoda bola uzavretá

1.4.2008. Americká regulačná organizácia FCC v memorande z roku 2006 označila PLC

technológiu ako jednu zo svojich priorít.

Austrália : V Tasmánii, kde bol PLC systém pre 500 domov v prevádzke od roku 2005

sa rozhodol prevádzkovateľ Aurora Energy ukončiť PLC a prejsť na optické pripojenie.

Španielsko : V máji 2007 energetické spoločnosti Iberdola a Endesa ukončili po

rozsiahlych projektoch svoje plány s nasadením PLC.

Česká republika : V Českej republike prebiehalo niekoľko pilotných projektov

realizovaných spoločnosťami Pražská Energetika (systém Ascom) a České

Radiokomunikace. České Radikomunikace testovali PLC systém založený na staršej

generácii DS2 čipsetov s prenosovou rýchlosťou 45 Mb/s v rokoch 2002-2004 a neskôr aj

novší 200 Mb/s systém.[23] Tiež firma ZAT Easy Control Systems vykonala viacero

inštalácií systému DS2 od firmy Defidev.[5] V súčasnosti firma ElectraStar

(http://www.electrastar.com) poskytuje prístup na internet pomocou PLC v niektorých

častiach Prahy, pričom do konca roku 2008 plánuje rozšíriť dosah na celú Prahu.

V súčasnosti poskytuje 6 programov s dátovým obmedzením aj bez obmedzenia

- 42 -

s rýchlosťami od 1000/500 kb/s až po 8/4 Mb/s. V pláne sú rýchlosti až 8-15/5 Mb/s.

Okrem prístupu na internet poskytuje aj telefónnu linku. V roku 2007 sa uskutočnil už

tretí ročník konferencie POWER-COM 2007 v Prahe s medzinárodnou účasťou, ktorej

hlavnou témou boli pripravované a realizované projekty na báze PLC.

Slovensko – Na Slovensku sa zatiaľ štátne orgány konkrétne k PLC nevyjadrili. [24]

V minulosti prebiehali skúšobné projekty VSE (Východoslovenská energetika)

v spolupráci s vysokou školou TU v Košiciach. [24] Tiež v Bratislave koncom roka 2005

začala realizovať ZSE (Západoslovenská energetika) testovanie 200 Mb/s systému v

spolupráci s Nettel Group, ďalšími firmami a STU (Slovenská technická univerzita). [10]

Z hľadiska PLC sú v SR záväzné dokumenty: smernica č. 89/336/EHS (EMC),

transponovaná nariadením vlády č. 345/2004 Z.z., smernica č. 1999/5/ES (RTTE),

transponovaná nariadením vlády č. 443/2001 Z.z., smernice nového regulačného rámca

elektronických komunikačných sietí a služieb, transponované v zákone č. 610/2003 Z.z.

Systémy PLC možno v SR prevádzkovať na základe všeobecného povolenia č. 1/2005 na

poskytovanie elektronických komunikačných sietí a elektronických komunikačných služieb,

ktoré vydal TÚ SR. Zariadenia PLC musia mať certifikát CE. V prípade rušenia rádiových

služieb musí byť systém odstavený. Okrem týchto právnych predpisov, Európska komisia v

roku 2005 vydala odporúčanie č. 2005/292/ES osobitne zamerané na PLC, ktorého cieľom je

zabezpečiť harmonizovaný prístup členských štátov k uplatňovaniu uvedených smerníc na

špecifické podmienky PLC a odstránenie neopodstatnených regulačných prekážok. Aj keď

nemá charakter záväznej právnej normy, národné regulačné orgány členských štátov musia

pri rozhodovaní toto odporúčanie zohľadniť v čo najvyššej miere. [10]

5. Porovnanie s inými technológiami, ekonomická stránka,

výhody a nedostatky

Širokopásmové PLC môžu byť využívané ako prístupová technológia alebo ako

technológia pre domáce siete. Najrozšírenejším riešením pre prístupovú sieť je

v súčasnosti technológia od firmy DS2, ktorej maximálna prenosová rýchlosť je 200 Mb/s

na fyzickej vrstve, pričom reálna prenosová rýchlosť je približne 130 Mb/s. Táto rýchlosť

je udávaná pre half-duplex, preto prenosové rýchlosti v oboch smeroch môžu dosiahnuť

maximálne 65/65 Mb/s a to iba pri použití celého 30 MHz prenosového pásma, teda bez

rozčlenenia siete opakovačmi. Skutočná rýchlosť môže byť ešte menšia, pretože závisí aj

- 43 -

na vlastnostiach konkrétnych elektrických sietí. Z hľadiska pripojenia užívateľov je PLC

zdieľané médium, takže prenosová rýchlosť je závislá od počtu práve pripojených

užívateľov a od aplikácii ktoré používajú. Počet odberateľov na NN sieti pripojených na

jednu transformačnú stanicu môže byť rôzny. Ak uvažujeme počet napr. 100 odberateľov,

potom prenosové rýchlosti dosahujú 650/650 kbit/s pre každého užívateľa. Za

širokopásmový prístup sa všeobecne považuje prenosová rýchlosť 256 kbit/s smerom

k užívateľovi, aj keď v súčasnosti sa definície pre širokopásmový prístup odlišujú

a nároky užívateľov na prenosovú rýchlosť stále stúpajú s rozvojom rôznych služieb

vyžadujúcich vysokú prenosovú kapacitu. Prenosová rýchlosť 650/650 kbit/s by bola

v prípade služieb ako IPTV alebo video na želanie nedostačujúca. Tieto rýchlosti by však

boli dosahované len pri 100 % penetrácii, to znamená keby boli zákazníkmi všetci

odberatelia. Pri menšej penetrácii je teda možné dosiahnuť vyššie prenosové rýchlosti.

Takisto v reálnom nasadení nie sú všetci užívatelia pripojení súčasne a tiež tí užívatelia,

ktorí sú pripojení, používajú rôzne služby s rôznymi nárokmi na prenosovú kapacitu.

Preto je možné použiť tzv. agregáciu, pri ktorej viacero užívateľov zdieľa určitú pridelenú

rýchlosť. Agregácia je bežne používaná aj u iných prístupových technológií. Prenosovú

kapacitu je tiež možné zvýšiť použitím viacerých HeadEndov na NN sieti, niektorí

výrobcovia tiež ponúkajú HeadEndy s 3 PLC jednotkami, u ktorých je prenosová rýchlosť

potom 3x200 Mb/s. V blízkej budúcnosti sa na trh dostanú zariadenia s 400 Mb/s

prenosovou rýchlosťou. Prenosovú kapacitu pre rôzne aplikácie je možné zefektívniť tiež

použitím rôznych techník ako pred-načítavanie do vyrovnávacej pamäte alebo prepínané

video, používané pri CATV, kde sa prenášajú iba vyžiadané kanály, čím sa šetrí

prenosová kapacita.

Širokopásmový prístup na internet je v súčasnosti realizovaný viacerými

technológiami, v porovnaní s ktorými PLC má viacero výhod aj nevýhod. PLC ponúka

symetrický prenos, čo znamená rovnakú prenosovú rýchlosť k užívateľovi aj od

užívateľa. To môže byť výhodou oproti technológiám ako ADSL alebo káblovým

pripojeniam, ktoré sú asymetrické. Ďalšia z výhod PLC je pokrytie. Optické vlákna sú

vybudované najmä vo veľkých mestách, pričom ich budovanie prebieha pomaly pre

vysoké náklady. Káblové pripojenie je tiež dostupné len vo veľkých mestách. ADSL je

dostupné vo väčších aj menších mestách, pričom je nutná dostatočne malá vzdialenosť

k miestnej ústredni. PLC je dostupné pre všetkých zákazníkov pripojených k elektrickej

- 44 -

sieti a teda sa nemusia budovať nové siete, čo je veľkou výhodou, pretože vysoké náklady

tvorí najmä budovanie siete k zákazníkom, tzv. „last mile“.

PLC prístupová sieť môže byť vhodná pre :

- Odľahlé ťažko prístupné oblasti

- Ako konkurencia pre oblasti s niekoľkými už existujúcimi technológiami

- Pre mnohobytové budovy

Potenciál využitia na vidieku a v riedko osídlených oblastiach závisí predovšetkým od

možností pripojenia na siete vyššej úrovne realizovanej najmä bezdrôtovými

technológiami (Wi-Fi, WiMax, družice), menej optickými vláknami. V súvislosti s

vývojom trhu širokopásmového prístupu si osobitnú pozornosť zasluhujú rozvojové

krajiny, v ktorých je zatiaľ nízka penetrácia širokopásmového prístupu, a ktoré

nedosahujú ani vysokú hustotu telefonizácie domácností. Aj keď zavedenie PLC v ťažko

dostupných oblastiach môže byť lacnejšie ako zavedenie iných technológií, stále to môžu

byť veľké náklady, preto je možné, že PLC poskytovatelia sa rozhodnú radšej konkurovať

iným technológiám v mestských oblastiach. Tu platí, že PLC musí poskytovať

kvalitnejšie služby alebo byť lacnejšie, alebo oboje, aby zákazníci zmenili poskytovateľa.

Niektoré výhody PLC:

- Rýchla a pomerne jednoduchá inštalácia, bez odstávky elektriny

- PLC môže vytvoriť konkurenciu a znížiť ceny pre koncového zákazníka

- Širokopásmové PLC môže byť využité zároveň pre domovú automatizáciu

- V niektorých prípadoch môže byť PLC jedinou prístupnou technológiou

- Energetickým spoločnostiam použitie PLC poskytnúť viacero výhod spojených s tzv.

inteligentnou rozvodnou sieťou tzv. „Smart Grid“ : detekcia a analýza porúch,

prevádzkovanie HDO prostredníctvom PLC, diaľkový automatický odpočet

elektromerov, monitorovanie zaťaženia siete a ďalších parametrov v reálnom čase,

zvýšenie spoľahlivosti siete, automatická rekonfigurácia, ...

Niektoré nevýhody PLC :

- Rušenie rádiovej komunikácie

- Elektrické siete sa odlišujú, neexistencia jednotného spôsobu nasadenia

- Nejednotnosť legislatívy a regulačných predpisov a noriem

- Riešenia rôznych výrobcov, neexistencia jednotného štandardu

- 45 -

Konkrétne elektrické siete sa medzi sebou odlišujú , napr. rôzne typy vedení a

káblov, typ, počet a vzdialenosť trafostaníc, sa môžu výrazne odlišovať v rôznych

regiónoch a krajinách. Preto treba rozlišovať siete podľa :

- Lokality : Sieť môže byť napr. v obytných, priemyselných alebo obchodných oblastiach.

Tiež je rozdiel medzi mestskými a vidieckymi oblasťami v charaktere siete, počte

potencionálnych zákazníkov a ich požiadavkách.

- Hustoty zákazníkov : Počet môže byť rôzny, môžu byť koncentrovaní v rodinných

domoch, zástavbách, alebo v panelových domoch s viacerými bytmi a podobne.

- Dĺžky siete : Najdlhšia vzdialenosť medzi trafostanicou a zákazníkom môže byť rôzna.

- Charakter siete : Môže pozostávať s rôzneho počtu vetiev.

Taktiež rozvody v budovách sú rôzne, odlišujú sa napr. počtom stúpacích vedení,

rozmermi meracích skríň, tiež obsahujú viaceré útlmové prvky ako elektromery, ističe

alebo prúdové ochrany. Do budúcnosti by mohli byť tieto útlmové prvky vybavené

premostením už pri ich inštalácii, čím by sa mohol zlepšiť prenos PLC signálu.

Náklady pre vybudovanie a prevádzku PLC prístupových sietí môžu zahŕňať :

- Ak ISP nie je energetická spoločnosť - náklady za prenájom distribučného vedenia,

rozvody v budovách bývajú vo vlastníctve majiteľov budov

- Náklady pre privedenie dátovej konektivity do elektrickej siete, môže zahŕňať

budovanie novej siete

- Pokiaľ poskytovateľ neprevádzkuje chrbticovú sieť vyššej úrovne, tiež náklady za

pripojenie k chrbticovej sieti

- Náklady na inštaláciu a PLC zariadenia

- Akvizičné náklady, marketing

- Servis, zákaznícka podpora, manažment

- Elektrické siete a inštalácie sú v rôznom technickom stave, riešenie sa môže predražiť

použitím opakovačov a premosťovacích prvkov

Približné ceny PLC zariadení sú uvedené v tabuľke 5.1 :

Typ zariadenia Cena v Euro VN HeadEnd / NN HeadEnd ~ 1600 / ~1300

VN Opakovač / NN Opakovač ~1600 / ~ 1100 Brána ~ 450

CPE Ethernet/USB/VoIP ~ 180 CPE Ethernet Plug and play Do 100

Tab.5.1 Ceny PLC zariadení

- 46 -

Náklady na výstavbu a prevádzku systémov PLC pre konkrétne nasadenia môžu byť

značne rozdielne, pričom budú do značnej miery závisieť aj od masovosti rozšírenia tejto

technológie. Jedna z ekonomických analýz, pre 80 zákazníkov v menšom meste je

uvedená v tabuľke 5.2:

Technológia

Náklady na účastníka za obdobie 5 rokov bez pripojenia na sieť vyššej úrovne (v Euro)

Náklady na účastníka za obdobie 5 rokov vrátane pripojenia na sieť vyššej úrovne (v Euro)

PLC 3550 neznáme ADSL 564 2041 ADSL v kombinácii s SHDSL 726 2203 CATV rozšírená na HFC 2041 2041 Nová HFC CATV 3241 4718 WiFi 2 – 10 GHz v pásmach ISM 1312 2789 WiMax 710 - 2823 2187 - 4300 Družica 512/256 kbit/s nesymetricky

3008 -13456 3008 - 43465

Družicová 2 Mbit/s obojsmerne 140 579 140 579 Optická sieť FTTU 157 500 158 977

Širokopásmový prístup PLC môže byť realizovaný rôznymi obchodnými modelmi :

- Energetická spoločnosť prenajíma sieť inej spoločnosti, ktorá prevádzkuje PLC systém.

Koncoví užívatelia sú v kontakte len s touto spoločnosťou. Energetická spoločnosť len

vyberá poplatky, prípadne využíva služby inteligentnej siete.

- Energetická spoločnosť prenajíma sieť inej spoločnosti, ktorá predáva prenosovú

kapacitu poskytovateľom služieb (ISP).

- Energetická spoločnosť vybuduje a prevádzkuje PLC systém a poskytuje služby priamo

zákazníkom. Tento model je najväčším rizikom pre energetickú spoločnosť, na druhej

strane je potenciálne najvýnosnejším.

Aj keď je vo svete v prevádzke množstvo PLC systémov, celkovo na trhu má PLC

iba mizivý podiel. V súčasnosti najrozšírenejšou technológiou pre širokopásmový prístup

je ADSL, ktorého používanie odštartovalo už dlhú dobu pred PLC, taktiež v budúcnosti je

zase predpoklad stále väčšieho rozšírenia optického pripojenia FTTx, prípadne aj VDSL.

Aj keď rôzne analýzy pre budúci možný podiel PLC na trhu sú rôzne, napriek niektorým

Tab.5.2 Porovnanie nákladov technológií [10]

- 47 -

výhodám PLC sa zrejme nestane široko nasadenou masovou technológiou. Môže sa

presadiť v rôznych špeciálnych prípadoch, príkladom sú napr. hotely, kde je vzhľadom na

cenu pripojenia rýchla návratnosť a nemusí sa prerušiť prevádzka pre inštaláciu káblov,

tiež nároky na prenosovú rýchlosť nie sú veľké. PLC tiež môže byť výhodné

v kombinácii s inými technológiami napr. ako doplnok optického pripojenia pre rozvod

v budove, alebo naopak môže byť sieťou vyššej úrovne napr. pre Wi-Fi.

Situácia u PLC pre domové siete je úplne odlišná ako pri prístupových sieťach. Aj tu

existuje viacero štandardov, najrozšírenejší je HomePlug. Výrobca čipov pre HomePlug

zariadenia uviedol na výstave CeBit 2008, že podľa údajov stúpol predaj zariadení oproti

minulému roku 2-násobne na 12 miliónov. Tiež Intel oznámil na IDF 2007 (Intel

Developer Forum), že plánuje zahrnúť podporu PLC do svojich desktopových riešení,

podporu ohlásilo aj AMD. Význam domácich sietí v súčasnej dobe stále vzrastá. Dátové

prenosy v rámci domácnosti neustále stúpajú. Prenosy zahŕňajú : služby Triple Play,

prenosy HDTV a viacerých audio/video streamov v rámci domácnosti; prepojenie PC,

set-top-boxov, herných konzol, obývačkových PC, domáceho kina, IP kamier, IP

reproduktorov, prenosných zariadení (PDA, MP3 prehrávače ...) atď. Vybudovanie

nových káblov v domácnosti je pre zákazníkov pomerne nepraktické a pre

poskytovateľov služieb tiež nákladné. Môže byť nevhodné aj napr. z estetického hľadiska.

Oproti tomu PLC umožňuje jednoduché zapojenie Plug and play, služby teda môžu byť

ponúkane ako samoinštalácia, tiež umožňuje mobilitu v rámci domácnosti prepojením do

ľubovoľnej zásuvky.

PLC HomePNA 3.1 Wi-Fi 802.11g MoCa 1.1

Rýchlosť [Mb/s] 200 320 54 175

Tabuľka 5.3 porovnáva maximálne prenosové rýchlosti súčasných verzií technológií

vhodných pre vytvorenie domácej siete bez budovania nových káblov. Skutočné rýchlosti

sa môžu odlišovať, tiež pripravované verzie týchto technológií budú dosahovať vyššie

rýchlosti , napr. 400 Mb/s pri PLC alebo > 300 Mb/s pre Wi-Fi 802.11n. PLC má oproti

týmto technológiám viacero výhod. HomePNA využíva telefónne rozvody a MoCa

(Multimedia over coax) koaxiálne rozvody v domácnosti. Telefónnych zásuviek je

väčšinou v domácnosti obmedzený počet a koaxiálne rozvody sú menej rozšírené. Na

druhej strane tieto technológie majú lepšie prenosové vlastnosti ako PLC a môžu mať

Tab.5.3 Porovnanie prenosových rýchlostí technológií

- 48 -

vyššie reálne rýchlosti. Bezdrôtové Wi-Fi umožňuje väčšiu mobilitu ale zároveň prenos

môže byť menej spoľahlivý s menším dosahom vplyvom rušení alebo útlmu cez steny

a iné prekážky pre šírenie signálu. Sú k dispozícii aj produkty kombinujúce Wi-Fi a PLC.

PLC komunikácia môže obsahovať bezpečnostné riziká, pretože je zdieľaná, je potrebné

dodatočne zapnúť šifrovanie prenosu.

V súčasnosti existuje viacero PLC štandardov pre domové siete : HomePlug AV,

UPA Digital Home Standard DS2, CEPCA Panasonic HD-PLC dosahujú 200 Mb/s.

Vývoj v tejto oblasti neustále napreduje. Na výstave CeBit 2008 predviedla firma Devolo

produkt štandardu HomePlug AV dosahujúci až 400 Mb/s, obsahujúci Gigabit Ethernet.

Tiež zariadenia DS2 s touto rýchlosťou prídu na trh v roku 2009, k dispozícii sú aj

moduly zabudovateľné priamo do rôznych zariadení. ITU-T vyvíja štandard G.hn pre

domové siete využívajúci existujúce koaxiálne, elektrické a telefónne domové rozvody

pre prenosové rýchlosti do 1 Gb/s. 29.4.2008 vznikla organizácia HomeGrid s členmi

napr. Intel, Panasonic, ktorá sa bude spolupodieľať na tomto procese. Špecifikácie majú

byť hotové koncom roka 2009. V septembri 2007 vznikla aliancia HD-PLC podporujúca

PLC systém od firmy Panasonic. IEEE p1901 hlasovaním uprednostnil spoločný štandard

HomePlug a HD-PLC pred UPA DS2, ale vývoj ešte prebieha, pričom návrh je

považovaný za kontroverzný, pretože PHY/MAC oboch štandardov je rozdielne (HD-

PLC používa Wavelet OFDM ). Projekt OMEGA, spoluzaložený Európskou komisiou

a 20 partnermi vznikol v januári 2008 s cieľom vytvoriť štandard pre vysokorýchlostné

domáce siete s rýchlosťou do 1Gb/s. Má byť dokončený do decembra 2010 a zahŕňa

interoperabilitu PLC, telefónnych, koaxiálnych aj bezdrôtových pripojení.

Tiež staršie zariadenia HomePlug 1.0 s prenosovými rýchlosťami 14 alebo 85 Mb/s môžu

byť vhodné napr. :

- pre jednoduché zdieľanie dokumentov, tlačiarní , prístupu na internet

- pre vytvorenie LAN siete menšieho rozsahu pre domáce použitie, domácu alebo malú

kanceláriu

- pri potrebe dočasne vytvoriť LAN, napr. pre konferencie, prednášky, prezentácie, pri

častom sťahovaní sa

- pre historické budovy, alebo iné budovy kde sa nesmú vykonávať stavebné úpravy

Ceny zariadení HomePlug sa u nás pohybujú od 1500 do 4500 Sk, v závislosti od

druhu a funkcií zariadení, preto vytvoriť LAN pomocou PLC nemusí byť finančne

výhodné oproti budovaniu LAN novými káblami, kde ceny UTP kábla sa pohybujú okolo

10 Sk za meter.

- 49 -

Záver:

Technológia prenosu dát po energetických sieťach PLC je perspektívnou pre rôzne

technické oblasti. Táto bakalárska práca môže slúžiť ako zdroj informácii o PLC. Sú tu

rozobraté technické princípy tejto technológie, pričom sa dá konštatovať, že energetické

siete sú pre prenos vysokofrekvenčného signálu pomerne nepriaznivým prostredím. Táto

skutočnosť vyplýva z toho, že boli navrhnuté pre prenos energie a nie na prenos dát.

Konkrétne siete sa svojimi vlastnosťami a topológiou značne odlišujú. Tiež je potrebné

riešiť praktické problémy ako zabezpečenie prenosu medzi zariadeniami pripojenými na

rôzne fázové vodiče vedenia. Pre kvalitný prenos musí PLC kvôli pôsobeniu viacerých

druhov šumu používať robustné modulačné techniky a metódy pre korekciu chýb. Pre

prostredie elektrických sietí je v súčasnosti najvhodnejšia metóda OFDM, používaná

u všetkých novších širokopásmových PLC systémov. Veľkým problémom PLC je

nežiaduce rušenie na frekvenciách využívanými napr. rádioamatérmi. PLC systémy

musia byť vyvíjané s cieľom toto rušenie minimalizovať.

V druhej kapitole sú popísané úzkopásmové PLC technológie pre domovú

automatizáciu X.10 a INSTEON. V dnešnej dobe rozvíjajúcej sa informatizácie sú

domáce spotrebiče stále ešte zariadenia neumožňujúce vzájomne komunikovať. Dnes je

čoraz častejšie počuť o tzv. Inteligentných domoch, domová automatizácia môže zvýšiť

komfort bývania a umožniť interaktivitu. Pre tieto účely môže byť PLC s výhodou

používaná.

Ďalšia časť práce je zameraná na analýzu niektorých najpoužívanejších komerčných

riešení pre širokopásmové PLC. V tejto oblasti ešte nie sú štandardy, preto systémy sú

rôzne. Je tu popísaný starší systém Ascom, ktorý bol inštalovaný takmer po celom svete

a systém DS2, ktorý je už dostatočne vyspelý pre komerčné nasadenie. Ďalšie riešenie,

HomePlug, je najpoužívanejšou PLC technológiou pre domové siete. Práve táto oblasť je

pre PLC veľkou príležitosťou, pretože objem prenosu dát v domácnostiach stále rastie.

PLC sa tiež stále môže presadiť aj ako technológia pre poskytovanie prístupu na internet.

V bakalárskej práci sú uvedené niektoré takéto nasadenia vo svete. Z porovnania s inými

prístupovými technológiami a vzhľadom na technicko ekonomické aspekty takéhoto

nasadenia vyplýva, že PLC sa zrejme nestane masovo používanou technológiou, ale bude

skôr používaná v špeciálnych prípadoch alebo ako doplnok v spojení s inými

technológiami.

- 50 -

Zoznam použitej literatúry

[1] Broad Band Over Powerlines, Bechtel Telecommunications Technical Journal,

Jan. 2007

www.bechtel.com/communications/assets/files/TechnicalJournals/January2007/Article03.

pdf , cit. 2.3.2008

[2] Doc. Ing. Svoboda J., CSc: PLC - přenosové systémy po energetických vedeních,

Konference Radiomunikace 2007

www.comtel.cz/files/download.php?id=3402 , cit.1.12.2007

[3] Bezpečnosť elektrických zariadení – ochrana pred zásahom elektrickým prúdom

http://iris.elf.stuba.sk/Navody/EL1.pdf, cit. 2.3.2008

[4] Schneider - Electric (Australia) Pty. Ltd., Ilevo Demonstration, 16 August 2005

http://www.engineersaustralia.org.au/shadomx/apps/fms/fmsdownload.cfm?file_uuid=3F

45CC22-D7BB-E5C8-1373-FB9EAC59AD27&siteName=ieaust , cit. 10.3.2008

[5] Ing. Jančík J.: DS2 Wisconsin - PLC 3. generace: schopnosti, možnosti, aplikace,

2005

www.easy-ctrl.cz/PLC/clanky/powercom.pdf , cit.1.12.2007

[6] Montoya L.: Power Line Communications Performance Overview of the Physical

Layer of Available Protocols

www.geocities.com/luisferm/pdf/plc.pdf , cit.1.12.2007

[7] Simões L, Gerald J.: A Communication System for Power Lines

http://sips.inesc-id.pt/~jabg/ConfTel%20e-%20final.pdf , cit.1.12.2007

[8] Sartenaer T.: Multiuser communications over frequency selective wired channels and

applications to the powerline access network, Université catholique de Louvain, 2004

www.tele.ucl.ac.be/~ts/PhD/00-summary.pdf ,cit.1.12.2007

- 51 -

[9] Zuberi K.H. : Powerline Carrier (PLC) Communication Systems, IT-Universitetet,

Kista, Stockholm, Sweden, 2003

www.it.kth.se/~iw01_zkh/deliverables/PLC_021216_WD01_V01.pdf , cit.1.12.2007

[10] Možnosti efektívneho využitia silnoprúdových energetických sietí na

širokopásmovú elektronickú komunikáciu, Výskumný ústav spojov, n.o. , Záverečná

správa, 2006

www.telecom.gov.sk/index/open_file.php?file=telekom/vyskum/projekty/2005/118.pdf ,

cit.1.12.2007

[11] Havlovic K.: Moduly pro komunikaci po silovém vedení 230V, Bakalářská Práce,

České Vysoké Učení Technické V Praze, 2005

[12] M. Trnka: Komunikace po napájecí (rozvodné) síti, Slaboproudný obzor, roč. 61,

Číslo 2, 2005

[13] HF Interference, Procedures and Tools, Final Report of NATO RTO Information

Systems Technology (IST), 2007

http://ftp.rta.nato.int/public/PubFullText/RTO/TR/RTO-TR-IST-050/$$TR-IST-050-

ALL.pdf , cit. 28.3.2008

[14] Prof. Dr.-Ing. habil. Dostert K.: Propagation Channel Characterization and

Modeling Outdoor Power Supply Grids as Communication Channels

http://conferences.ece.ubc.ca/isplc2005/Keynote_Dostert.ppt , cit. 1.12.2007

[15] HRASNICA H, HAIDINE A.,LEHNERT R.: Broadband Powerline

Communications John Wiley & Sons Ltd, 2004, ISBN 0-470-85741-2

[16] Soo -Young Jung : A Channel Model for Power Line Communication in Home

Network, 2002

http://icat.snu.ac.kr:3333/ww/pdf/ww_2002_19.pdf , cit. 10.4.2008

- 52 -

[17] Optimal Topology Discovery for Automatic Meter Reading Using Powerline Carrier

Department of Electrical & Electronic Engineering, Part 4 Project Final Report, 2003

www.ele.auckland.ac.nz/~p4p_2004/archive/reports2003/pdfs/p32_dxu003.pdf , cit.

1.12.2007

[18] INSTEON The Details, Whitepaper

http://www.insteon.net/pdf/insteondetails.pdf , cit. 10.4.2008

[19] Technology Review Of Powerline Communications (PLC) Technologies And Their

Use In Australia, Final Report, 2003

http://www.dbcde.gov.au/__data/assets/pdf_file/0014/8420/Technology_Review_of_Pow

erline_Communications_Technologies_and_Their_Use_in_Australia_-_Final_Report.pdf

, cit. 10.4.2008

[20] Ascom PLC popis pre študentov

www.kemt.fei.tuke.sk/predmety/KEMT415_DPS/_materialy/Ascom%20PLC%20popis%

20pre%20studentov.doc , cit. 10.4.2008

[21] DS2 releases chipset for imbedded applications

www.bpltoday.com/ , cit. 22.5.2008

[22] Opera Deliverable D18: Specification For A Coexistence Mechanism (Access /In-

Home PLC)

http://www.ist-opera.org/opera1/downloads/D18/OP_WP2_Deliverable_D18_v1.01.pdf ,

cit. 2.4.2008

[23] Jak si vede internet a data po elektrické síti v ČR

http://www.isdn.cz/clanek.php?cid=6756 , cit. 10.4.2008

[24] Predstavenie PLC projektu VSE a.s. a TU v Košiciach (FEI), Konferencia POWER-

COM 2006

kemt.fei.tuke.sk/~pleva/dps/powercom2006sk.ppt , cit. 10.3.2008

ČESTNÉ VYHLÁSENIE

Vyhlasujem, že som zadanú bakalársku prácu vypracoval samostatne, pod odborným

vedením vedúceho bakalárskej práce Dr. Ing. Petra Vestenického a požíval som len

literatúru uvedenú v práci.

Súhlasím so zapožičiavaním bakalárskej práce.

V Žiline dňa .................... Podpis ........................

POĎAKOVANIE

Rád by som poďakoval vedúcemu bakalárskej práce Dr. Ing. Petrovi Vestenickému za

jeho podporu pri vypracovávaní tejto bakalárskej práce a mojim rodičom za ich podporu

počas štúdia.