Aktuální vydání

celé číslo

12

2018

Automatizační technika v energetice a teplárenství

celé číslo

Nový způsob přenosu dat po elektrickém vedení

Nová metoda přenosu dat po standardním elektrickém vedení v domácnosti s úspě­chem využívá techniku MIMO.
 
Multimediální zařízení, např. televize s velkým rozlišením (HDTV), rozšířené sta­hování videozáznamů z webu a také stále ros­toucí zájem o propojení digitálních přístrojů a spotřebičů v rámci systémů automatizace domácnosti (Home Automation, Smart Home apod.) vyžadují rychlé, spolehlivé a cenově přijatelné domácí datové sítě. Běžně použí­vané rádiové datové sítě typu WLAN (Wire­less Local Area Network) jsou velmi vhodné k tomu, aby mezi sebou propojily mobilní digitální přístroje. Uživatel ovšem musí to­lerovat příležitostná zhoršení kvality přenosu a poklesy přenosové rychlosti, s čímž se také u většiny úloh s PC nějak vyrovná. V přípa­dě televize, zejména kategorie HDTV, je však nutná v podstatě trvalá velká rychlost přenosu dat i dostatečná úroveň signálu. Také je třeba brát v úvahu, že úroveň signálu v síti WLAN místně kolísá v důsledku tlumicích vlastnos­tí stěn v budově. Odborníky již dlouho láká technika přenosu dat po elektrické síti, známá také jako PLC (Powerline Communication), při níž každá elektrická zásuvka v domácnosti představuje potenciální místo přístupu k da­tové síti, aniž by bylo nutné pokládat nové kabely (obr. 1).
 
S odpovídajícími přenosovými modemy lze ke vzájemnému propojení digitálních kon­cových přístrojů a „ostrovních“ sítí WLAN použít již současnou elektrickou rozvodnou síť. Používané silnoproudé kabely a vodiče ovšem nejsou dimenzovány pro přenos dat. Velké problémy často vznikají především pro­to, že elektrická vedení nejsou stíněná, a pře­nášená data tudíž mohou být značně zkresle­ná vnějšími poruchami vyvolanými elektric­kými přístroji či rádiovými vysílači. Rušivý účinek je tím větší, čím větší rychlost přenosu dat je použita. Přes uvedené i další omezení nabízejí současné konstrukce modemů PLC přenos dat mezi dvěma zásuvkami silnoproudého rozvodu rychlostí až asi 200 Mb/s. Tuto rychlost však nelze garantovat pro všechny domácnosti a ani pro všechna spojení v jed­né domácnosti. Rych­lost přenosu dat využi­telná v praxi je většinou mnohem menší.
 
Přenosové modemy PLC, které jsou v sou­časnosti nabízeny na trhu, využívají k pře­nosu dat po elektrické siti dva vodiče síťového rozvodu, vyvedené na krajní kontakty v elek­trické zásuvce, tj. fá­zový vodič (L) a nulo­vý vodič (N). V Evro­pě, v USA a v mnoha dalších zemích je však v elektrické zásuvce na­víc ještě ochranný vo­dič (PE), který do­voluje vytvořit další „přenosový kanál“. Tři disponibilní vo­diče umožňují pou­žít k přenosu dato­vých zpráv techni­ku MIMO (Multiple Input, Multiple Out­put), původně vyvi­nutou pro zvýšení spolehlivosti bezdrá­tového spojení [1]. Její princip spočívá v tom, že pro přenos je současně použi­to několik vysílačů a několik přijímačů, mezi nimiž existuje větší počet přenoso­vých kanálů, z nichž je aktivně využíván ten, který momentál­ně poskytuje nejlepší přenosové podmínky (obr. 2). Při použití techniky MIMO lze rych­lost přenosu dat po elektrické síti až zdvojná­sobit. Uskutečněné simulace ukázaly, že vý­razně vzroste také kvalita přenosu a spoleh­livost přenosové cesty.
 
Technika MIMO je přitom zcela v soula­du s doporučením G.hn organizace unie ITU (International Telecommunication Union), které specifikuje provozní podmínky datových sítí s přenosovou rychlostí až do 1 Gb/s při využití elektrických přípojek, telefon­ních linek a koaxiálních kabelů. Uvede­né doporučení, schválené 9. října 2009, je zatím jediným univerzálním, mezinárodně uznávaným standardem pro domácí datové sítě a podporuje ho většina předních světo­vých výrobců spotřební elektroniky a do­mácí techniky.
 
Modem PLC využívající techniku přenosu dat MIMO s několika přenosovými kanály za­loženou na použití třetího vodiče v elektrické instalaci pro účely domácí datové sítě vyvíjejí a ověřují ve společném projektu odborníci vý­zkumného oddělení firmy Sony Deutschland GmbH a Ústavu pro přenos zpráv (Institut für Nachrichtenübertragung) univerzity ve Stuttgartu [1]. První prototypy nového modemu zatím úspěšně absolvovaly zkoušky v labo­ratorních podmínkách. Byl potvrzen výraz­ný nárůst přenosové rychlosti při současném zvýšení kvality a spolehlivosti přenosu. Fir­ma Sony Deutschland plánuje, že do konce roku 2011 dokončí vývoj a zahájí sériovou výrobu komerčního produktu. Americká fir­ma Sigma Designs (Milpitas, USA), přední světový výrobce integrovaných jednočipo­vých systémů, již loni oznámila, že uvedla na trh první čipy s technikou MIMO pro rychlý přenos dat po elektrické rozvodné síti v do­mácnosti [2]. Bude zajímavé sledovat, jak se novinka osvědčí a prosadí v praxi.
 
Literatura:
[1] Steckdose als Zugang zum Internet. Pressemit­teilung der Universität Stuttgart, 17. 9. 2010.
[2] Revolutionary Powerline Communnications Technology with MIMO. Press Release of Sigma Designs, 11. 6. 2010.
Ing. Karel Kabeš
 
Obr. 1. Princip domácí sítě Powerline Communication (PLC) pro přenos dat po elektrickém rozvodu (zdroj: Universität Stuttgart)
Obr. 2. Použití techniky MIMO pro přenos dat v domácí síti PLC (zdroj: Universität Stuttgart)