ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ ПО ЭЛЕКТРОПРОВОДКЕ Альтернативная Ethernet Можно ли быстро и с малыми затратами организовать домашнюю локальную сеть? Безусловно, если воспользоваться некоторыми сетевыми технологиями Федор Черников, chernikov@chip.ua

   Сегодня не редки случаи, когда в доже используется несколько компьютеров. Кроме того, в квартирах наверняка найдутся принтеры, сканеры, медиа-центры, цифровые камеры, а также прочая подключаемая к ПК периферийная техника. Поэтому вопрос — как быстро и с минимальными затратами объединить все эти устройства в локальную сеть да еще обеспечить пользователям совместный выход в Интернет, становится весьма актуальным.
    Однако дома с «классической» Ethernet не очень хочется возиться. Ведь надо покупать кабель (UTP/STP/Fiber), розетки, а также инсталлировать их, делать отверстия в стенах и выполнять прочие работы. На помощь могут прийти Wi-Fi-сети (см. ЧИП 11/2004, с. 108). Однако удобная во всех отношениях беспроводка также имеет некоторые недостатки. Прежде всего, это вероятность появления «мертвых зон» (участки, не досягаемые для радиоволн), а также дополнительные сложности с настройкой безопасности.
    Оказывается, есть решения, которые лишены этих недостатков. Так, для создания «локалки» можно использовать уже то, что давно есть в каждом доме, — электрическую проводку 220/110 вольт.

Истоки технологии
   В мире мобильной связью сегодня пользуется более 1,7 миллиарда человек. Стационарный телефон есть у 1,1 миллиарда жителей нашей планеты (данные МСЭ). А вот лампочка светит у более чем 95 % населения земного шара (нас около 6,5 миллиардов).

		Столь высокое проникновение электричества подтолкнуло изобретателей к использованию электросетей не по назначению, а точнее для передачи данных. Первые эксперименты по трансляции в энергосистемах тоновойсигнализации для железных дорог состоялись еще в 30-х годах прошлого века. Практически тогда и появился термин PowerLine Communication (PLC) — связь по электросетям.    Уже в 80-х годах некоторые производители АТС даже умудрялись создавать системы передачи голосовых каналов по электросети между модулями телефонной станции. Однако до последнего момента технология PowerLine практически оставалась уделом экспериментаторов. Серьезно о ней заговорили лишь в эпоху бурного расцвета Глобальной паутины. В некоторых европейских странах (прежде всего Германии и Англии) энергетические компании решили с помощью широкополосного доступа по электросети предоставлять пользователям доступ в Сеть.
		На помощь им пришли известные производители телекоммуникационного оборудования (Siemens, Nortel, Motorola и др.), которые наладили производство первых PowerLine-систем. Тем не менее массового спроса на PowerLine в качестве решения для последней мили не произошло.
Важный компонент сетей на электропроводке - PowerLine - мосты, обеспечивающие передачу данных на скоростях до 14 Мб/с

   Это объяснялось несколькими причинами. Во-первых, широкое использование PowerLine - систем приводило к появлению в электросети недопустимых помех. Поэтому в ряде европейских стран и США были определены достаточно жесткие требования к уровням помех (они представлены в документах: в США — это FCC Nr 15, в Германии — NB30, в Великобритании — МРТ1570), что привело к существенному ограничению использования PowerLine-устройств.
   Во-вторых, для доступа в Интернет начали активно предлагаться другие широкополосные технологии, прежде всего xDSL, которые прекрасно уживались на одной линии с телефоном.
   Но, несмотря на неудачи в решениях последней мили, PowerLine оказалась весьма удобна для применения внутри помещений, то есть для создания небольших домашних и офисных сетей. Да и работа PowerLine - оборудования до квартирного счетчика (трансформатора) практически не создает помех во внешнюю электросеть.
   Сегодня технология PowerLine полностью стандартизирована в виде документов Home-Plug 1.0, одобренных Home-Plug Powerline Alliance в 2001 году (входит более 90 мировых компаний). Стандарт HomePlug 1.0 гарантирует совместимость устройств от разных производителей, а также максимальную скорость передачи по электропроводке до 14 Мб/с. Дальность связи зависит от состояния электропроводки и нагрузки. Тем не менее стандарт HomePlug 1.0 предполагает максимальную скорость передачи между ПК, соединенными проводкой длиною до 90 метров. В общем же случае средняя «дальнобойность» PowerLine составляет порядка одного километра. А со специальными повторителями (усилителями) удается передавать данные до 10 км.

Байты в розетке
   В HomePlug 1.0 разработчики весьма элегантно решили вопрос передачи данных по электропроводке. Для этого в системах используются специальные фильтры, которые отделяют низкочастотную (50 или 60 Гц) синусоиду электричества от высокоскоростного трафика данных, передаваемых в диапазоне 1,6—30 МГц. Этот диапазон оказался наиболее подходящим с точки зрения затухания сигнала и скорости передачи.

   Практически работа всех современных устройств PowerLine основывается на технологии доступа OFDM (ортогональное частотное разделение каналов с одновременной передачей данных на разных несущих). К слову, технология OFDM хорошо себя зарекомендовала в высокоскоростных Wi-Fi-сетях 802.11a/g. Технология OFDM разбивает исходный поток данных на пакеты, которые кодируются (способы DBPSK или DQPSK) и передаются в диапазоне частот 1,6—30 МГц на отдельных несущих частотах (их максимальное количество может достигать 84). На приеме эти пакеты опять собираются в единый поток и поступают на компьютер пользователю. Общая скорость передачи суммируется из скоростей всех пакетов, передаваемых на несущих. При этом максимальная информационная скорость может достигать 20 Мб/с, однако для снижения вероятности ошибки в устройствах стандарта HomePlug 1.0 применяется 14 Мб/с.
   На скорость и достоверность передачи информации сильно влияют помехи от различных бытовых электроприборов. Причем наиболее вредны импульсные помехи от СВЧ-печей, электродвигателей и др. Поэтому для борьбы с помехами в устройствах Home-Plug 1.0 используются так называемые адаптивные механизмы. Они позволяют без потери данных автоматически отключать несущие частоты (любые из 84), пораженные помехами, а также переходить на менее скоростное кодирование сигнала.
   Особенностью устройств HomePlug 1.0 есть шифрование данных алгоритмом DES с 56-разрядным ключом, который гарантирует высокую защищенность трафика. Причем в отличие от WEP в беспроводке, алгоритм DES включен всегда по умолчанию. Дополняет положительную картину о HomePlug 1.0 поддержка функции качества обслуживания QoS (четыре уровня приоритетов), что позволяет в домашних локальных сетях наслаждаться мультимедиа.

Сеть по кирпичику
   При создании локальной сети на электропроводке следует учитывать один нюанс. Все PowerLine-устройства должны быть подключены к одной фазе напряжения (у нас используется трехфазное напряжение), иначе они не будут работать. Как правило, в отдельных квартирах и помещениях все' розетки подключены к одной фазе, поэтому повода для беспокойства нет. Однако если возникнет необходимость объединить компьютеры, расположенные в соседних квартирах, то желательно выяснить ситуацию с электропроводкой.

 * — скорость, предусмотренная стандартами
 ** — оборудование появится в следующем году

   В общем же случае для создания домашней локальной сети на электропроводке предусмотрены клиентские адаптеры и мосты. Их подключают к обычной розетке 220/110 В, а также по интерфейсам Ethernet, PCI или USB — к компьютерам.
   Так, домашнюю сеть можно построить с помощью моста D-Link DHP-100 или Dynamix PL-E, имеющего один порт 10/100 Ethernet и разъем для подключения к электросети. Устройство поддерживает функцию plug-and-play и обеспечивает скорость передачи до 14 Мб/с по электропроводке. В DHP-100 есть функции шифрования (с 56-разрядным ключом) и качества сервиса QoS. Устройство оборудовано специальными индикаторами, с помощью которых пользователь может определить активность и подключение линий Ethernet и электропроводки. Также для ЛВС можно задействовать практически аналогичный по функциональности мост NeverWire 14 компании Phonex Broadband. Причем в одной локальной сети могут работать до 16 аналогичных устройств.
    Если необходимо подключать ПК или другие устройства по USB-портам, то следует обратить внимание на системы Dynamix PL-U компании «Вектор» или NeverWire USB. В комплект устройств входит CD-диск с драйверами под Windows 98SE/Me/2000/XP. Стоимость Ethernet-мостов и USB-адаптеров находится в пределах $80—120.
   Доступны и оригинальные устройства, объединяющие в себе другие полезные возможности. Например, «Вектор» предлагает маршрутизатор Dynamix UM-A4/PL с ADSL-интерфейсом, четырьмя портами 10/100 Fast Ethernet и поддержкой PowerLine. С помощью ADSL-интерфейса все компьютеры малого офиса или дома получат «быструю» дорогу в Сеть (до 8 Мб/с к абоненту). Интерфейс же PowerLine будет незаменим для соединения с компьютерами, расположенными в удаленных помещениях.
   Одновременно две технологии — Wi-Fi и PowerLine — хорошо уживаются в устройстве HomePlug PLC-Wi-Fi компании TelLink. С его помощью ноутбук с радиокартой стандарта 802.11b можно соединить с компьютерами, подключенными к электропроводке. При этом для защиты данных в радиоканале используется алгоритм WEP (128-разрядный ключ), а в электросети — DES (56-разрядный ключ).

Следующая страничка
   Развитие технологии PowerLine вовсе не остановилось. На повестке дня переход к новой версии стандарта HomePlug AV, с помощью которого по электропроводке можно будет передавать данные со скоростью до 200 Мб/с. Этот стандарт открывает дорогу высококачественной трансляции мультимедиа и телевидению высокой четкости (HDTV). Например, с помощью оборудования HomePlug AV можно с ПК транслировать на медиа-центр, подключенный к телевизору, DVD-фильмы. При этом остальные домочадцы спокойно будут перекачивать файлы между ПК и осуществлять вэб-серфинг. Хорошо подходит HomePlug AV для VoIP-приложений, для чего в устройствах HomePlug AV предусмотрены функции, гарантирующие трафику необходимую полосу пропускания и минимум задержек.
Работа первых устройств HomePlug AV уже была продемонстрирована на CeBIT 2005. Так, на ганноверской выставке трансляцию HDTV-телевидения по электропроводке, соединившей цифровой видеоприемник с LCD-телевизором, продемонстрировали компании Intellon, Conexant и Sharp. Однако массовое появление устройств, поддерживающих HomePlug AV, следует ожидать в следующем году. Ну а пока забыть о дополнительных розетках и кабелях Ethernet поможет ныне здравствующий НоmePlug 1.0.

Данная статья из журнала "ЧИП" №10 по оформлению несколько отличается от ее печатной версии, что вызвано особенностями подготовки ее для ВЕБ сайта.
Источник: Журнал "ЧИП" №10 2005 год