Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
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)