Internet z gniazdka

wwwarto spróbować popłynąć z prądem?

Być może już niedługo sieć elektroenergetyczna będzie służyć nie tylko do przesyłania energii elektrycznej, ale również do innych celów. Dzięki nowej technologii PLC - Powerline Communications (skrótem PLC oznacza się także programowalne sterowniki logiczne stosowane w automatyce) można będzie mieć zarówno szybki dostęp do Internetu za pomocą stałego łącza, jak i prowadzić rozmowy telefoniczne oraz wysyłać faksy. Wszystkie te możliwości być może już za kilka miesięcy będzie mógł zaoferować warszawski STOEN. 

Na konferencji prasowej 5 grudnia 2001 r. przedstawiciele stołecznego przedsiębiorstwa energetycznego STOEN i producenta odpowiednich urządzeń - szwajcarskiej firmy ASCOM mówili o zaawansowanych testach PLC. Nowa technologia polega na przesyłaniu danych teleinformatycznych za pomocą kabli
światłowodowych lub energetycznych do stacji transformatorowej, w której będą zamontowane odpowiednie urządzenia, a następnie do abonentów - siecią niskiego napięcia. Główną zaletą systemu jest istniejące okablowanie, które mają prawie wszyscy, nie trzeba więc ponosić kosztów z nim związanych. W Polsce to właśnie te koszty są jednym z hamulców rozwoju szerokopasmowego dostępu do Internetu. 

Jak to działa?
W stacji transformatorowej lub sąsiadującym pomieszczeniu, do którego jest doprowadzony sygnał informatyczny za pomocą światłowodu, kabla, radiolinii lub drogą satelitarną, umieszczany jest tzw. kontroler zewnętrzny (Outdoor Master). Nakłada on na przyłączoną do niego sieć elektryczną niskiego napięcia o częstotliwości 50 Hz dodatkowy sygnał wielkiej częstotliwości, który jest dalej przesyłany do końcowego abonenta. Jest to tzw. system zewnętrzny. Sygnał ten dochodzi następnie do kontrolera wewnętrznego (OAP/IC) umieszczonego w złączu elektrycznym przy budynku, skąd dalej jest przesyłany do wszystkich gniazd sieciowych zainstalowanych u użytkowników. Ta część instalacji tworzy system wewnętrzny. Oba połączone systemy tworzą komórkę PLC (Power Cell). Końcowy abonent przyłącza się ze swoim komputerem przez adapter (modem) wewnętrzny (Indoor Adapter). W ten sposób może być przyłączonych do 20 abonentów. Dla każdych kolejnych dwudziestu musi być zainstalowany następny kontroler wewnętrzny przy budynku. Ponieważ dla jednego abonenta, np. w wolno stojącym domku czy warsztacie, nie opłaca się instalować drogiego kontrolera wewnętrznego, producent oferuje też tanie adaptery zewnętrzne (Outdoor Adapter), które umożliwiają bezpośredni dostęp do systemu zewnętrznego. Warunkiem koniecznym do przyłączenia użytkownika jest jego odpowiednia lokalizacja w stosunku do stacji transformatorowej, w której będą zamontowane urządzenia. Maksymalna odległość abonenta od stacji nie może być większa niż 250 m. Z kolei jego odległość od kontrolera wewnętrznego przy budynku nie może być większa niż 100 m.

Plusy technologii PLC - duża przepustowość łącza do 4,5 Mb/s - niskie koszty uruchomienia usługi - istniejące okablowanie w budynkach

Minusy technologii PLC - konieczność dzielenia się dostępnym pasmem przez poszczególnych odbiorców może zmniejszyć szybkość przesyłu danych teleinformatycznych  - technologia nie sprawdzona jeszcze w skali masowej - podatność na zakłócenia zewnętrzne

Podział na sieć zewnętrzną i wewnętrzną ma swoje zalety. Komunikacja wewnętrzna (np. korzystanie z drukarki sieciowej) nie obciąża systemu zewnętrznego i następuje wyraźny
podział odpowiedzialności za całą instalację. Od transformatora do punktu dostępu przy budynku sieć jest własnością Zakładu Energetycznego, a w budynku należy do jego właściciela. 

Wszystkie urządzenia mają zintegrowane zabezpieczenia przesyłanych informacji oparte na sieci wirtualnej i szyfrowanej transmisji danych. Implementacja tych sieci wykorzystuje standard IEE 802.1Q zapewniający odpowiednią separację sygnałów i gwarantujący, że dane informatyczne trafią tylko i wyłącznie do konkretnego adresata. Szyfrowanie danych skutecznie zabezpiecza informacje przed próbą odczytania ich przez innych. Urządzenia PLC są obsługiwane przez protokół SNMP pozwalający na łatwą integrację z istniejącymi systemami zarządzania siecią elektroenergetyczną, co umożliwia monitorowanie i szybką lokalizację uszkodzeń. 

Parametry sieci PLC
Nowa technologia zapewnia (obiecuje) szybkość transmisji danych do 4,5 Mb/s w obrębie jednej komórki PLC, ale są już prowadzone prace nad zwiększeniem przesyłu do 10 Mb/s. Faktyczna szybkość przesyłania danych będzie jednak zależeć od liczby abonentów korzystających w danej chwili z Internetu i może być dużo mniejsza. Także system kontroli błędów transmisji (oprogramowanie) może zmniejszyć tę szybkość do 2,25 Mb/s. Transmisja danych w systemie zewnętrznym jest realizowana w zakresie częstotliwości od ok. 1-10 MHz, a w systemie wewnętrznym od ok. 12-30 MHz. Moc przesyłu nie jest duża i wynosi od 40 nW do 20 mW, w zależności od tłumienia w sieci energetycznej, przy czym w systemie wewnętrznym jest najmniejsza. 

Próby w kraju i za granicą
Od dwóch lat w kilkunastu krajach są prowadzone próby technologii PLC. W siedmiu krajach, m.in. w Szwajcarii i Niemczech, instalacje funkcjonują już u pierwszych abonentów. Także w Polsce są już zaawansowane badania nad wdrożeniem systemu do powszechnego używania. Zamontowane urządzenia i prawidłowość przesyłu danych są sprawdzane u abonentów m.in. w Warszawie, Zamościu i Gdańsku. Szczególnie dokładnie analizuje się funkcjonowanie instalacji w Zamościu, gdzie przesył sygnałów odbywa się linią napowietrzną. W czasie badań sprawdzana jest stabilność systemu, odstępy od szumów, zakłócenia zewnętrzne. Próby miały się zakończyć do końca 2001 r.

Dane techniczne adaptera  wewnętrznego (Indoor Adapter, IA) - prędkość do 4,5 Mb/s - współpraca z protokołem H.323 (VoIP) - priorytet dla danych czasu rzeczywistego - technologia VLAN wg normy IEE 802.1Q - współpraca z protokołem DHCP - transmisja na dystans do 100 m - 12-30 MHz (pasmo zgodne CENELEC) - interfejsy 10 Mb/s Ethernet, USB - szyfrowanie RC-4 z wymianą kluczy wg Diffie Hellmama - zgodny z normą NB 30 - norma kompatybilności E-mag wg normy EN 55022 Class A

Dane techniczne adaptera  zewnętrznego (Outdoor Adapter, OA) - prędkość do 4,5 Mb/s - współpraca z protokołem H.323 (VoIP) - priorytet dla danych czasu rzeczywistego - technologia VLAN wg normy IEE 802.1Q - współpraca z protokołem DHCP - transmisja na dystans do 250 m - 1,6-13 MHz (pasmo zgodne CENELEC) - interfejsy 10 Mb/s Ethernet, USB - szyfrowanie RC-4 z wymianą kluczy wg Diffie Hellmama - zgodny z normą NB 30 - norma kompatybilności E-mag wg normy EN 55022 Class A

Kiedy u Kowalskiego w domu?

Aby usługa została upowszechniona, musi być opłacalna. Będzie to możliwe wtedy, kiedy w budynku mieszkalnym, w którym zamieszkuje ok. 100 rodzin, przynajmniej 20 zdecyduje się na Internet. Mniejsze szanse będą mieli na pewno mieszkańcy wolno stojących domków. Doprowadzenie sygnału od dostawcy usług internetowych do stacji transformatorowej w rejonie małego osiedla będzie mniej opłacalne niż w rejonie gęsto zamieszkałym z wielopiętrowymi blokami. Wszystkie urządzenia potrzebne do uruchomienia nowej technologii są już seryjnie produkowane przez firmę ASCOM (ok. 6000 szt. na tydzień). Jak zapewnia wytwórca - problemu z jej zwiększeniem nie będzie. Decydujące znaczenie będą miały wyniki trwających testów i sporządzenie biznesplanu przez STOEN. Firma ma zamiar wprowadzić system PLC do powszechnego użytkowania na wiosnę br. Stawki za korzystanie z tej usługi mają być ponoć konkurencyjne w stosunku do tych, które proponują za dostęp do swoich systemów inni operatorzy. Nieoficjalnie mówi się o miesięcznej opłacie ok. 100 zł i to bez ograniczenia ilości przesyłanych danych. Czas pokaże, czy to dużo czy mało, zwłaszcza że do uruchomienia nowej technologii przymierzają się też konkurenci. Od sierpnia 2001 r. firma PATTERN COMMUNICATION wspólnie z rejonowymi zakładami energetycznymi m.in. z Krakowa, Poznania i Lublina prowadzi testy z wykorzystaniem urządzeń izraelskiego producenta MAIN.NET. Zadowalające wyniki tych badań pozwalają przypuszczać, że komercyjne instalacje powstaną także w tym samym czasie. 

Problemy z PLC 
Przesyłanie danych za pośrednictwem nieosłoniętych (nieekranowanych) linii elektroenergetycznych może powodować zakłócenia transmisji radiowych oraz, zdaniem niektórych ekspertów, potencjalne zagrożenie dla zdrowia. Obrońcy tej technologii uważają z kolei, że poziom promieniowania emitowanego przez linie elektroenergetyczne jest dużo niższy np. od promieniowania emitowanego przez telefony komórkowe. W Polsce zagadnieniem tym bardzo interesuje się Polski Związek Krótkofalowców (PZK). Jego przedstawiciele przedstawiają dużo zarzutów związanych głównie z zakłócaniem elektromagnetycznym. Twierdzą, że sieć elektroenergetyczna nie jest przystosowana do transmisji fal radiowych i w związku z tym działa jak antena promieniująca. Obecnie nie ma jeszcze oficjalnych przepisów na ten temat, ale wkrótce na pewno się pojawią. Może się wtedy okazać, że większość proponowanych systemów PLC nie będzie ich spełniała. Problem polega na tym, że transmisja, która odbywa się w przewodach elektroenergetycznych nie podlega bezpośrednio przepisom o emisji radiowej, tylko o zakłóceniach wywoływanych przez urządzenia elektryczne, takie jak silniki, wyłączniki itp. Nie uwzględniają one niestety promieniowania elektromagnetycznego z nieekranowanych linii przesyłowych. Przygotowywane normy europejskie będą stawiały wyższe wymagania w zakresie zakłóceń niż w przypadku bezpośredniej emisji radiowej. Z częstotliwości wykorzystywanych w PLC korzystają różne służby radiowe, takie jak rozgłośnie radiowe, komunikacja lotnicza i morska, stała i ruchoma służba cywilna, wojskowa, bezpieczeństwa, radioastronomia, a także amatorzy krótkofalowcy. Przedstawiciele PZK twierdzą, że nawet przy ograniczeniu promieniowania do poziomu wymaganego przez dość liberalną niemiecką normę NB 30, dopuszczającą znacznie wyższy poziom interferencji z linii przewodowych (elektroenergetycznych) niż dopuszczalny przy emisjach radiowych, odbiór na falach krótkich i średnich będzie zakłócony, oczy-wiście w bliskiej odległości anteny odbiorczej od sieci energetycznej. Byłoby to naruszeniem art. 10 Europejskiej Konwencji Praw Człowieka pozwalającego na prawo do aktywnej i pasywnej wolności informacji.

Kolejny problem to możliwość zakłócania pracy urządzeń elektrycznych przyłączonych do sieci przez sygnały PLC i odwrotnie. Najbardziej czułe na zakłócenia są urządzenia elektroakustyczne, ale także nowoczesna kuchenka elektryczna z programatorem. Istnieje też obawa, że użytkownik systemu PLC będzie mógł łatwo zakłócić transmisję internetową u sąsiada zwykłym urządzeniem AGD.

Wysoki poziom zakłóceń z zewnątrz może w istotnym stopniu obniżyć szybkość transmisji, a nawet ją przerwać. Jedno jest pewne. Już w tej chwili pojawiły się problemy prawne związane z nowym systemem, które powinny być jak najszybciej w odpowiedni sposób uregulowane. Firmy oferujące nową usługę twierdzą, że ich urządzenia są należycie zabezpieczone przed zakłóceniami i że zarówno one same, jak i system transmisji nie będą powodować żadnych interferencji. Częstotliwości nośne są wg nich tak dobrane, że nie kolidują z używanymi przez rozgłośnie radiowe i krótkofalowców. W interesie wszystkich jest bowiem, aby się wzajemnie nie zakłócać. 

Propozycja Polskiego Związku Krótkofalowców

Ponieważ praktyka często mija się z teorią i optymistycznymi zapowiedziami, PZK proponuje utworzyć niewielką grupę specjalistów, która zajęłaby się tym zagadnieniem i nawiązała współpracę z firmami oferującymi technologię PLC. Przedstawiciele PZK uważają, że należy przeprowadzić odpowiednie pomiary zakłóceń i że sprawą powinien się zająć Urząd Regulacji Telekomunikacji (URT), Ministerstwo Obrony, Straż Pożarna, Pogotowie, Polskie Linie Lotnicze, Żegluga Morska, Polskie Radio, a także instytuty i uczelnie, które mogłyby się włączyć do badań, a nawet zaproponować prace magisterskie i doktorskie dotyczące tego zagadnienia. 

Historia i perspektywy
Warto zauważyć, że system PLC nie jest tak naprawdę nowością. Już w latach dwudziestych XX w. na świecie sieci elektroenergetyczne były wykorzystywane do przesyłania danych. Aby zapewnić odbiorcom niezawodność w dostarczaniu energii elektrycznej, konieczne było monitorowanie sieci elektroenergetycznej pozwalające na natychmiastową reakcję (nawet automatyczną) w przypadku awarii. Korzystano wtedy właśnie z istniejącej już infrastruktury i dzięki niej przesyłano polecenia od dyspozytorów do stacji transformatorowych oraz odbierano komunikaty (potwierdzenia) o stanie łączników, wartościach mocy, napięć itp. Tym sposobem załączano też baterie kondensatorów kompensacyjnych poprawiających cos j oraz dokonywano odczytu liczników energii elektrycznej i przełączania taryf. Rozwiązanie to jest stosowane do dziś i to nawet w Polsce przez Polskie Sieci Energetyczne, wykorzystuje jednak częstotliwości poniżej 100 kHz. Sygnał PLC można niekiedy usłyszeć na falach długich (np. 225 kHz), jadąc samochodem pod linią WN lub nad kablem zakopanym w ziemi. Dopóty informacje przesyłano na małej częstotliwości, nie budziło to niczyich zastrzeżeń. Z chwilą wykorzystywania wielkiej częstotliwości zaczęły się protesty. Pomimo to - jak już wcześniej wspominaliśmy - system PLC wdrożono komercyjnie na niewielką skalę w Niemczech i Szwajcarii.

Dane techniczne kontrolera zewnętrznego (Outdoor Master, OM) - prędkość do 4,5 Mb/s - współpraca z protokołem H.323 (VoIP) - priorytet dla danych czasu rzeczywistego - technologia VLAN wg normy 802.1Q - współpraca z protokołem DHCP - transmisja na dystans do 250 m - 1,6-13 MHz (pasmo zgodne CENELEC) - interfejsy 10 Mb/s Ethernet, RS 232 - szyfrowanie RC-4 z wymianą kluczy wg Diffie Hellmama - zgodny z normą NB 30

Dane techniczne systemu PLC dystans transmisji:    - zewnętrzny: 150-250 m wg normy NB 30    - wewnętrzny: 30-100 m moc transmitowana:    - 40 nW-20 mW    - w OA i OAP określa się stałą moc transmisji    - OA, OAP, IA używają najmniejszej możliwej mocy transmisji przy określeniu możliwego maksimum prędkość przesyłu danych:    - 750 kb/s na nośną    - 2,25 Mb/s na komórkę PLC  (do 4,5 Mb/s bez korekcji błędów)

Przedstawione na wiosennych targach CeBIT w Hanowerze rozwiązania techniczne umożliwiają powszechne stosowanie technologii PLC przy stosunkowo niewielkich inwestycjach. Jeżeli jakaś firma nie chce dziś oferować usługi internetowej PLC, to wynika to raczej z braku zainteresowania tą formą zarobkowania. Takie jest np. oficjalne stanowisko firmy SIEMENS, która w marcu ub.r. zaprzestała prac w tym zakresie, choć jak było naprawdę - nie wiadomo. Konkurenci twierdzą oczywiście, że głównym powodem zakończenia badań były trudności techniczne. Tymczasem już wkrótce technologia PLC ma być również uruchomiona w Szwecji, Finlandii i Austrii. Prawo nie pozwala dystrybutorom energii elektrycznej prowadzić takiej działalności jedynie w Japonii i Izraelu. W Polsce od 1 stycznia 2002 r. świadczenie usług telekomunikacyjnych nie będzie wymagało licencji. Wygląda więc na to, że przyszłość PLC w naszym kraju zależy wyłącznie od chęci zaangażowania się w tę nową technologię przez zakłady energetyczne będące właścicielami części infrastruktury. Jeżeli będzie ono duże, to można sobie wyobrazić, że za trzydzieści parę lat, jak dobrze pójdzie... dzisiejsze firmy energetyczne staną się koncernami telekomunikacyjnymi. 

Andrzej Perski

---