Архитектура сети

2.9 Архитектура сети

Разработанная микропрограммная версия позволяет организовать как одноранговые, так и многоранговые сети с топологией точка-точка. Поток данных, отправленный микропроцессором одного узла, получает микропроцессор второго узла.

При использовании версии команд общего назначения, хост машина сохраняет полную гибкость доступа, контроль методом символьной пересылки, конфигурацию и функционирование сети в целом. Интерфейс микропроцессора хост машины полностью соответствует требованиям протокола и поддерживает сетевые микропроцессорные драйвера.

Частотное разделение в PLC

Рис. 2.7. Частотное разделение

Технология Powerline строится на использовании частотного разделения сигнала, при котором высокоскоростной поток данных разбивается на несколько относительно низкоскоростных потоков, после чего каждый из них передается на отдельной поднесу-щей частоте с последующим их объединением в один сигнал (рис. 2.7.).

Рис. 2.8. Обычный FDM

При использовании обычного частотного мультиплексирования (FDM -Frequency-Division Multiplexing) защитные интервалы (Guard Band) между поднесущими, необходимые для предотвращения взаимного влияния сигналов, довольно велики (рис. 2.8.), поэтому доступный спектр используется не очень эффективно.

Рис. 2.9. OFDM

В случае же ортогонального частотно-разделенного мультиплексирования (OFDM) центры поднесущих частот размещены так, что пик каждого последующего сигнала совпадает с нулевым значением предыдущих (рис. 2.9.). Такая схема позволяет более эффективно использовать доступную полосу частот.

Перед тем как отдельные поднесущие частоты будут объединены в один сигнал, они претерпевают фазовую модуляцию (рис. 2.10.), каждая определяется своей последовательностью бит. После этого все они проходят через PowerPacket engine и собираются в единый информационный пакет, который еще называют OFDM-symbol. На рис. 2.11. приведен пример относительной квадратурной фазовой манипуляции (DQPSK - Differential Quadrature Phase Shift Keying) на каждой из 4 поднесущих частот в диапазоне 4-5 МГц.

Рис. 2.10. Фазовая модуляция

Рис. 2.11. DQPSK-модуляция

Реально в технологии Powerline используются 84 поднесущие частоты в диапазоне 4-21 МГц (рис. 2.12.).

Рис. 2.12. Реализация OFDM в технологии Powerline

Теоретическая скорость передачи данных при использовании параллельных потоков с одновременным фазовым модулированием сигналов составляет более 100 Мбит/с. При передаче сигналов по бытовой сети электропитания могут возникать большие затухания в передающей функции на определенных частотах, что приведет к потере данных (рис. 2.13.).

Рис. 2.13. Передающая функция

В технологии Powerline предусмотрен специальный метод решения этой проблемы - динамическое выключение и включение передачи сигнала (dynamically turning off and on data-carrying signals). Суть данного метода заключается в том, что устройство осуществляет постоянный мониторинг канала передачи с целью выявления участка спектра с превышением определенного порогового значения затухания. В случае обнаружения данного факта использование этих частот на время прекращается до восстановления нормального значения затухания (рис. 2.14.).

Рис. 2.14. Адаптивная передача данных

Данный метод делает технологию Powerline максимально гибкой при использовании в неодинаковых условиях. Например, в разных странах существуют различные регулирующие акты, согласно которым часть диапазона частот не может быть использована. Следовательно, в случае Powerline в таком диапазоне просто не будут передаваться данные. Еще одним примером является вариант, когда некое приложение уже использует часть диапазона. Аналогично первому случаю здесь также выключается передача данных на определенных частотах, и два приложения могут спокойно сосуществовать в одной физической среде.

Другой серьезной проблемой при передаче данных по бытовой электросети считаются импульсные помехи (до 1 мкс), источниками которых могут быть галогеновые лампы (рис. 2.15.), включение и выключение различных электроприборов и т.д.

Рис. 2.15. Импульсные помехи при включении галогеновых ламп

При использовании метода динамического выключения и включения передачи сигнала система может не успеть адаптироваться к быстро изменившимся условиям, в результате часть передаваемых битов будет разрушена и утеряна. Для решения этой проблемы используется двухступенчатое (каскадное) помехоустойчивое кодирование битовых потоков, прежде чем они будут промодулированы и поступят в канал передачи данных. Суть помехоустойчивого кодирования состоит в добавлении в исходный информационный поток по определенным алгоритмам избыточных ("защитных") битов, которые используются декодером на приемном конце для обнаружения и исправления ошибок. Каскадирование блочного кода Рида-Соломона и простого сверхточного кода, декодируемого по алгоритму Витерби, позволяет исправлять не только одиночные ошибки, но и пакеты ошибок, обеспечивая тем самым гарантию целостности передаваемых данных практически в 100%. Кроме того, помехоустойчивое кодирование является и способом технического закрытия, обеспечивающего относительную безопасность передаваемой информации в общей среде передачи. Еще одним проблемным моментом является то, что сеть бытового электропитания служит общей средой передачи данных, то есть в один момент времени передачу могут осуществлять сразу несколько устройств. В этой ситуации для разрешения конфликтов столкновения трафика необходим регулирующий механизм - протокол доступа к среде. В качестве подобного протокола был выбран хорошо известный Ethernet, который в технологии Powerline был расширен путем добавления дополнительных полей приори-тезации. Такая модификация вызвана необходимостью иметь гарантированную полосу пропускания для передачи голоса и видео через IP тогда, когда величина задержки является критичным параметром. Пакеты, содержащие голос или видео, в этом случае помечаются как "timing critical", они имеют самый высокий приоритет при обработке и доступе к среде передачи

Похожие работы

Использование линий электропроводки в качестве среды передачи информации

Скачать

48394

4

0

... передавать информацию на длительные расстояния рекомендуется использовать HDSL-оборудование. С его помощью возможна передача информации на расстояния до шести километров. При этом качество связи остается на довольно-таки высоком уровне, который сравним с качеством связи при использовании волоконно-оптических линий. HDSL-оборудование нашло широкое применение при построении корпоративных сетей. Но ...

Дистанционные технологии в образовании

Скачать

277842

1

5

... современным компьютерам, должна стать мощным усилителем мыслительных процессов в образовании. И здесь особая роль отводится преподавателям, которые являются носителями технологии образования и которые должны творчески переосмыслить накопленный интеллектуальный багаж в соответствии с новыми технологическими возможностями. До настоящего времени в российском обществе отсутствует четкое понимание ...