Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

HomePlug - это семейство различных спецификаций связи по линиям электропередачи под обозначением HomePlug, каждая из которых предлагает уникальные возможности производительности и сосуществование или совместимость с другими спецификациями HomePlug.

Некоторые спецификации HomePlug нацелены на широкополосные приложения, такие как домашнее распространение IPTV с низкой скоростью передачи данных , игры и Интернет-контент, в то время как другие ориентированы на низкое энергопотребление, низкую пропускную способность и расширенные рабочие температуры для таких приложений, как интеллектуальные измерители мощности и домашняя связь. между электрическими системами и приборами. Все спецификации HomePlug были разработаны HomePlug Powerline Alliance , которому также принадлежит торговая марка HomePlug.

18 октября 2016 года HomePlug Alliance объявил, что все его спецификации будут переданы в общественное достояние и что другие организации будут предпринимать будущие действия, связанные с развертыванием существующих технологий. [1] В объявлении не было упоминания о дальнейшем развитии технологий в сообществе HomePlug.

История [ править ]

Альянс HomePlug Powerline Alliance был создан для разработки стандартов и технологий, позволяющих устройствам обмениваться данными друг с другом и с Интернетом по существующей структуре / домашней электропроводке.

Одной из самых больших технических проблем было найти способ снизить чувствительность к электрическим шумам, присутствующим в линиях электропередач. HomePlug решил эту проблему, увеличив несущие частоты связи, чтобы сигнал передавался по нейтральному проводнику, который является общим для всех фаз.

Первая спецификация HomePlug, HomePlug 1.0, была выпущена в июне 2001 года. Спецификация HomePlug AV (для аудио-видео), выпущенная в 2005 году, увеличила пиковую скорость передачи данных физического уровня (PHY) с примерно 13,0 Мбит / с [2] до 200 Мбит. / с. Спецификация HomePlug Green PHY была выпущена в июне 2010 года и нацелена на приложения Smart Energy и Smart Grid в качестве взаимодействующего «брата» HomePlug AV с более низкой стоимостью, меньшим энергопотреблением и уменьшенной пропускной способностью. [3]

В 2010 году IEEE 1901 был одобрен, а HomePlug AV в качестве базовой технологии для FFT- OFDM PHY в рамках стандарта и стал международным стандартом. HomePlug Powerline Alliance является органом по сертификации продуктов IEEE 1901. Три основных спецификации, опубликованные HomePlug (HomePlug AV, HomePlug Green PHY и HomePlug AV2), совместимы и совместимы. [4]

В 2011 году спецификация HomePlug Green PHY была принята Ford, General Motors, Audi, BMW, Daimler, Porsche и Volkswagen в качестве стандарта подключения для подключаемых электромобилей. [5]

По состоянию на 2017 год, есть по крайней мере шесть поставщиков чипов судоходные HomePlug AV чипсеты с IEEE 1901 спецификации поддержки: Broadcom , Qualcomm Atheros , Sigma Designs , Intellon , SPiDCOM и Mstar . [6]

Новые версии HomePlug поддерживают использование Ethernet в топологии шины через модуляцию OFDM , что позволяет нескольким различным носителям данных сосуществовать в одном проводе. Кроме того, технология OFDM HomePlug может отключать (маскировать) любые поднесущие, которые перекрывают ранее выделенный радиочастотный спектр в данном географическом регионе, тем самым предотвращая помехи. В Северной Америке , например, HomePlug AV использует только 917 из 1155 поднесущих. [7]

Использование [ править ]

Сеть Powerline в целом означает, что сеть может быть создана с использованием существующей электропроводки в здании. Для зарядки электромобилей стандартное подключаемое зарядное устройство для электромобилей SAE J1772 также требует HomePlug Green PHY для установления связи по линии электропередачи, прежде чем автомобиль сможет начать потреблять зарядную мощность.

Все коммерческие реализации HomePlug соответствуют стандарту шифрования AES-128, установленному FERC США для расширенной инфраструктуры измерения . Соответственно, эти устройства подходят для использования в качестве готовых счетчиков коммунального обслуживания с соответствующим программным обеспечением.

По состоянию на конец 2012 года наиболее широко распространенными устройствами HomePlug являются «адаптеры», которые представляют собой автономные модули, которые подключаются к розеткам (или сетевым фильтрам [но не сетевым фильтрам] или удлинителям) и предоставляют один или несколько портов Ethernet. В простой домашней сети интернет-шлюз-маршрутизатор подключается через кабель Ethernet к адаптеру линии электропередач, который, в свою очередь, подключается к ближайшей розетке. Второй адаптер, подключенный к любой другой розетке в доме, подключается через кабель Ethernet к любому устройству Ethernet (например, компьютеру, принтеру, IP-телефону)., игровая станция). Затем связь между маршрутизатором и устройствами Ethernet передается по существующей домашней электропроводке. Более сложные сети могут быть реализованы путем подключения дополнительных адаптеров по мере необходимости. Адаптер Powerline также можно подключить к концентратору или коммутатору, чтобы он поддерживал несколько устройств Ethernet, находящихся в общей комнате.

Все чаще функциональные возможности автономных адаптеров встраиваются в конечные устройства, такие как центры управления питанием, цифровые медиа-адаптеры и камеры Интернет-безопасности. Ожидается, что сетевые функции Powerline будут встроены в телевизоры, телеприставки, цифровые видеорегистраторы и другую бытовую электронику, особенно с появлением глобальных сетевых стандартов Powerline, таких как стандарт IEEE 1901 , ратифицированный в сентябре 2010 года [8].

Некоторые производители продают устройства, включающие 802.11n , HomePlug и четыре порта для подключения к гигабитной сети Ethernet, по цене менее 100 долларов США. Некоторые из них, объявленные на начало 2013 года, также включают возможность подключения по стандарту 802.11ac , комбинация которого с HomePlug продается Qualcomm Atheros как гибридная сетевая технология Hy-Fi , реализация IEEE P1905 . Это позволяет устройству использовать проводную сеть Ethernet, Powerline или беспроводную связь, если они доступны, для обеспечения избыточного и надежного переключения при отказе,  что особенно важно в потребительских приложениях, где обычно нет специалистов по отладке соединений на месте.

Версии [ править ]

Адаптер HomePlug 85 Мбит / с

HomePlug 1.0 [ править ]

Первая спецификация HomePlug, HomePlug 1.0, обеспечивает пиковую физическую скорость 14 Мбит / с. Впервые он был представлен в июне 2001 года и с тех пор был заменен на HomePlug AV. 28 мая 2008 года Ассоциация телекоммуникационной индустрии (TIA) включила технологию Powerline HomePlug 1.0 в недавно опубликованный международный стандарт TIA-1113. TIA-1113 определяет работу модема с электропроводкой в ​​помещении пользователя. Новый стандарт является первым в мире стандартом связи по линиям электропередач с несколькими мегабитами, одобренным организацией, аккредитованной Американским национальным институтом стандартов (ANSI). [ необходима цитата ]

MAC-уровень HomePlug 1.0 использует доступ к каналу на основе множественного доступа с контролем несущей и предотвращением конфликтов (CSMA / CA) для передачи данных длиной от 46 до 1500 байтов из инкапсулированных кадров IEEE 802.3 в качестве служебных блоков данных MAC (MSDU) (поэтому не поддерживает jumbo-кадры).

Адаптеры HomePlug 1.0 Turbo соответствуют спецификации HomePlug 1.0, но используют более быстрый частный режим, который увеличивает пиковую физическую скорость до 85 Мбит / с. Турбо-модемы HomePlug 1.0 были доступны только от Intellon Corporation .

HomePlug AV [ править ]

Спецификация HomePlug AV, представленная в августе 2005 года, обеспечивает достаточную полосу пропускания для таких приложений, как HDTV и VoIP . HomePlug AV предлагает пиковую скорость передачи данных 200 Мбит / с на физическом уровне и около 80 Мбит / с на уровне MAC. Устройства HomePlug AV должны сосуществовать и, при необходимости, взаимодействовать с устройствами HomePlug 1.0. На физическом уровне используются несущие OFDM, разнесенные на 24,414 кГц, с несущими от 2 до 30 МГц. В зависимости от отношения сигнал / шум система автоматически выбирает из BPSK, QPSK, 16 QAM, 64 QAM, 256 QAM и 1024 QAM для каждой несущей.

Использование адаптивной модуляции на до 1 155 OFDM поднесущих, турбо сверточных кодов для исправления ошибок , два уровня MAC обрамления с ARQ , [9] и других методов, HomePlug AV можно достичь почти теоретической максимальной пропускной способности через заданный путь передачи. [7] По соображениям безопасности, спецификация включает методы распределения ключей и использование 128-битного шифрования AES . Кроме того, адаптивные методы спецификации создают препятствия для подслушивания и кибератак. [10] [11]

Некоторые адаптеры на базе Qualcomm Atheros соответствуют спецификации HomePlug AV, но используют проприетарное расширение, которое увеличивает скорость PHY до 500 Мбит / с, главным образом, за счет использования более широкого спектра. [12]

HomePlug AV2 [ править ]

Спецификация HomePlug AV2 была представлена ​​в январе 2012 года. Она совместима с устройствами HomePlug AV и HomePlug GreenPHY и соответствует стандарту IEEE 1901 . Он имеет физическую скорость гигабитного класса, поддержку MIMO PHY, повторяющиеся функции и режимы энергосбережения. [4] [13]Дополнительно может использоваться диапазон от 30 до 86 МГц. Первое поколение обычно считается на 20% быстрее, чем HomePlug AV 500, оно часто продается как HomePlug 600. Они не поддерживают MIMO, а поддерживают только отдельные потоки из-за архитектуры набора микросхем Atheros (QCA7450 / AR1540). Октябрь 2013 г. Qualcomm анонсировала QCA7500 с поддержкой 2x2 MIMO, что предположительно удвоит скорость передачи данных. В 2014 году Qualcomm начала производство QCA7500. Это устройство обеспечивало необработанные скорости PHY 1300 Мбит / с с результирующей скоростью передачи данных 550 Мбит / с UDP и 500 Мбит / с TCP, полный MIMO. Связь осуществляется как по парам «линия – нейтраль», так и «линия – земля». Компания Devolo из Германии внесла собственные улучшения в стандарт и использует провод заземления в дополнение к фазе (также известной как горячий или активный) и нулевой (также известной как нейтраль).Эта технология доступна во всем мире, но может использоваться только на территориях, где заземляющий провод используется в правилах электропроводки в зданиях.

HomePlug Green PHY [ править ]

Спецификация HomePlug Green PHY - это подмножество HomePlug AV, предназначенное для использования в интеллектуальной сети . Он имеет пиковую скорость 10 Мбит / с и предназначен для использования в интеллектуальных счетчиках и небольших устройствах, таких как термостаты HVAC, бытовые приборы и подключаемые к электросети электромобили [14], так что данные могут быть переданы по домашней сети и к электросети. полезность. Для таких приложений не требуется широкополосная связь с высокой пропускной способностью; наиболее важными требованиями являются низкая мощность и стоимость, надежная связь и компактный размер. GreenPHY потребляет до 75% меньше энергии, чем AV. [14]

Альянс HomePlug Powerline Alliance работал с производителями коммунальных услуг и счетчиков над разработкой этой 690-страничной спецификации. [15] Устройства HomePlug Green PHY должны быть полностью совместимы с устройствами, основанными на спецификации HomePlug AV, HomePlug AV2 и IEEE 1901, которая рассматривается [ кем? ] для снижения энергопотребления и снижения затрат. Производитель микросхем HomePlug QualComm анонсировал коммерчески доступный кремний Green PHY в декабре 2011 года. [16]

HomePlug GreenPHY - это протокол связи, используемый в международном стандарте зарядки электромобилей CCS.

HomePlug Access BPL [ править ]

Доступ к широкополосной линии электропередачи (BPL) относится к технологии широкополосного доступа в домашних условиях. Альянс HomePlug сформировал рабочую группу HomePlug Access BPL, первым уставом которой была разработка Документа рыночных требований (MRD) для спецификации HomePlug Access BPL. Альянс направил открытое приглашение индустрии BPL принять участие в разработке MRD или внести свой вклад в его рассмотрение. После нескольких месяцев сотрудничества между коммунальными предприятиями, ISP и другими отраслевыми группами BPL, MRD был завершен в июне 2005 года. Работа HomePlug над Access BPL впоследствии была внесена и объединена в стандарт IEEE 1901 . [3]

Безопасность [ править ]

Поскольку сигналы могут выходить за пределы дома или офиса пользователя и быть перехваченными, HomePlug включает возможность установки пароля шифрования. Спецификация HomePlug требует, чтобы для всех устройств был установлен стандартный пароль по умолчанию, хотя и общий. Пользователи должны изменить этот пароль. Если пароль не изменен, злоумышленник может использовать собственное устройство Homeplug для обнаружения сигналов пользователей, а затем использовать пароль по умолчанию для доступа и изменения настроек, таких как используемый ключ шифрования.

На многих новых адаптерах Powerline, которые поставляются в виде пары в штучной упаковке, уже установлен уникальный ключ безопасности, и пользователю не нужно менять пароль, за исключением случаев их использования с существующими адаптерами Powerline или добавления новых адаптеров в существующую сеть. Некоторые системы поддерживают кнопку аутентификации, позволяющую добавлять адаптеры в сеть всего двумя нажатиями кнопки (по одному на каждом из устройств).

Чтобы упростить процесс настройки паролей в сети HomePlug, каждое устройство имеет встроенный мастер-пароль, произвольно выбираемый производителем и зашитый в устройство, который используется только для установки паролей шифрования. На распечатанной этикетке на устройстве указан его главный пароль.

Стандарт HomePlug AV использует 128-битный AES , тогда как более старые версии используют менее безопасные протоколы DES . Это шифрование не влияет на данные, которые пользователь отправляет или получает, и поэтому протоколы и системы более высокого уровня, такие как TLS, по- прежнему должны использоваться.

Поскольку устройства HomePlug обычно работают как прозрачные сетевые мосты , компьютеры под управлением любой операционной системы могут использовать их для доступа к сети. Однако некоторые производители поставляют программное обеспечение для установки пароля только в версии Microsoft Windows; другими словами, для включения шифрования требуется компьютер под управлением Windows [1] . После настройки пароля шифрования любое устройство, поддерживающее спецификацию Ethernet, будет работать с адаптером.

Совместимость [ править ]

HomePlug AV, GP и AV2 полностью совместимы, а также будут взаимодействовать с устройствами IEEE 1901. Устройства HomePlug 1.0 не взаимодействуют с устройствами HomePlug AV. Хотя технически возможно достичь такой обратной совместимости, это нецелесообразно с экономической точки зрения из-за высокой стоимости схемы, которая должна поддерживать различные методы прямого исправления ошибок (FEC) и наборы функций. [17]

HomePlug устройство не будет взаимодействовать с устройствами , которые используют другие технологии PowerLine, такие как универсальная Powerline ассоциация (УПА), HD-PLC или G.hn . В случае G.hn было сочтено чрезмерно дорогостоящим реализовать как прямую коррекцию ошибок турбокодирования HomePlug, так и проверку четности с низкой плотностью (LDPC) G.hn. [18] Однако IEEE 1901 позволяет сосуществовать в рамках одного развертывания HomePlug AV и HD-PLC через свой межсистемный протокол (ISP). G.hn также поддерживает провайдера.

Устройства HomePlug несовместимы с определенными удлинителями, сетевыми фильтрами и источниками бесперебойного питания со встроенными фильтрами, которые блокируют высокочастотный сигнал. В таких случаях установщик должен включать устройства непосредственно в электрические розетки. [19] Если запасной розетки нет, во многих случаях можно использовать двойной адаптер с несовместимым устройством с одной стороны и устройством HomePlug с другой.

Проблемы EMI [ править ]

Одна из проблем со всеми системами Powerline по сравнению с выделенной разводкой данных заключается в том, что маршрут проводки не известен заранее и, как правило, уже оптимизирован для передачи энергии. Это означает, что будут ситуации, когда система будет излучать значительную часть энергии в виде радиочастотных помех или будет уязвима для проникновения внешних сигналов. Учитывая, что коротковолновый диапазон используется как маломощной телеметрией дальнего действия, так и мощными вещательными сигналами, это потенциально серьезный недостаток. Чтобы попытаться минимизировать влияние входящих помех и частотно-зависимых потерь в тракте, стандарт HomePlug требует, чтобы каждый узел поддерживал обновления «тональных карт» во время работы, чтобы оборудование «училось».чтобы избежать определенных проблемных частот и передать больше данных на те частоты, которые демонстрируют низкие потери. Однако, несмотря на то, что это снижает проникновение, если поблизости находится чувствительное принимающее оборудование, нет простого способа указать устройству HomePlug «уменьшить» излучаемые помехи. По сравнению с принимаемыми сигналами в оборудовании радиосвязи уровни сигналов в системе Powerline довольно высоки. Обычно плотность мощности составляет -50 дБм на Гц, поскольку каждая несущая занимает канал 24 кГц, каждая несущая вводится на уровне -6,6 дБм (220 микроватт), что делает общую полную мощность канала 24 дБм (250 милливатт). Типичная чувствительность коротковолнового радиоприемника составляет -100 дБм (десятые доли пиковатта).если поблизости находится чувствительное приемное оборудование, то нет простого способа сказать устройству HomePlug «уменьшить» излучаемые помехи. По сравнению с принимаемыми сигналами в оборудовании радиосвязи уровни сигналов в системе Powerline довольно высоки. Обычно плотность мощности составляет -50 дБм на Гц, поскольку каждая несущая занимает канал 24 кГц, каждая несущая вводится на уровне -6,6 дБм (220 микроватт), что делает общую полную мощность канала 24 дБм (250 милливатт). Типичная чувствительность коротковолнового радиоприемника составляет -100 дБм (десятые доли пиковатта).если поблизости находится чувствительное приемное оборудование, то нет простого способа сказать устройству HomePlug «уменьшить» излучаемые помехи. По сравнению с принимаемыми сигналами в оборудовании радиосвязи уровни сигналов в системе Powerline довольно высоки. Обычно плотность мощности составляет -50 дБм на Гц, поскольку каждая несущая занимает канал 24 кГц, каждая несущая вводится на уровне -6,6 дБм (220 микроватт), что делает общую полную мощность канала 24 дБм (250 милливатт). Типичная чувствительность коротковолнового радиоприемника составляет -100 дБм (десятые доли пиковатта).уровни сигнала в системе Powerline довольно высоки. Обычно плотность мощности составляет -50 дБм на Гц, поскольку каждая несущая занимает канал 24 кГц, каждая несущая вводится на уровне -6,6 дБм (220 микроватт), что делает общую полную мощность канала 24 дБм (250 милливатт). Типичная чувствительность коротковолнового радиоприемника составляет -100 дБм (десятые доли пиковатта).уровни сигнала в системе Powerline довольно высоки. Обычно плотность мощности составляет -50 дБм на Гц, поскольку каждая несущая занимает канал 24 кГц, каждая несущая вводится на уровне -6,6 дБм (220 микроватт), что делает общую полную мощность канала 24 дБм (250 милливатт). Типичная чувствительность коротковолнового радиоприемника составляет -100 дБм (десятые доли пиковатта).

В Великобритании высказывались предложения о том, что пользователи оборудования Powerline должны быть привлечены к ответственности в соответствии с Законом о беспроводной телеграфии , если они создают помехи для официальных радиосистем. [20] Также GCHQ опубликовал опасения, что такие помехи влияют на его способность контролировать радиоактивность в Великобритании. [21]

См. Также [ править ]

  • G.hn
  • IEEE 1901
  • Мультимедиа по коаксиальному кабелю Alliance
  • Связь по линии электропередач
  • Питание через Ethernet
  • HD-PLC

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2017-01-07 . Проверено 6 января 2017 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  2. ^ MK Lee, RE Newman, HA Latchman, S. Katar и L. Yonge. «Коммуникационные сети HomePlug 1.0 Powerline - описание протокола и результаты производительности» (PDF) . Международный журнал коммуникационных систем . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  3. ^ a b «Часто задаваемые вопросы», HomePlug Powerline Alliance, http://www.homeplug.org/about/faqs/ Архивировано 31 марта 2014 г. в Wayback Machine (по состоянию на 22 июня 2010 г.).
  4. ^ а б Йондж; Ларри; Абад, Хосе; Афхамие, Кайван; Герриери, Лоренцо; Катар, Шринивас; Лиоэ, Хидаят; Пагани, Паскаль; Рива, Рафаэле; Schneider, Daniel M .; Швагер, Андреас. (Февраль 2014 года). «Глава 14». В Berger, Lars T .; Швагер, Андреас; Пагани, Паскаль; Шнайдер, Дэниел М. (ред.). HomePlug AV2: широкополосная связь нового поколения по линии электропередачи . CRC Press. С. 391–426. DOI : 10.1201 / b16540-18 . ISBN 9781466557529. Архивировано из оригинала на 2014-05-19.
  5. ^ Семь автопроизводителей сотрудничают в области согласованного решения для быстрой зарядки электромобилей, «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2012-03-08 . Проверено 8 марта 2012 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  6. ^ Альянс, HomePlug Powerline. "HomePlug | Продукты HomePlug" . Homeplug.org . Проверено 1 января 2017 .
  7. ^ а б Катар, С .; Кришнам, М .; Newman, R .; Latchman, H. (август 2006 г.). «Использование потенциала Powerline-коммуникаций с помощью стандарта HomePlug AV» (PDF) . РФ Дизайн : 16–26. Архивировано из оригинального (PDF) 19 февраля 2009 года . Проверено 6 января 2008 .
  8. ^ "Рабочая группа IEEE P1901" . Grouper.ieee.org . Проверено 15 мая 2018 .
  9. ^ Катар, Шринивас; Йондж, Ларри; Ньюман, Ричард; Ханиф Лачман. «Эффективное кадрирование и ARQ для высокоскоростных систем ПЛК» (PDF) . Проверено 7 января 2008 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  10. ^ Ньюман, Ричард; Йондж, Ларри; Гаветт, Шерман; Андерсон, Росс. "Механизмы безопасности HomePlug AV" (PDF) . Проверено 6 января 2008 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  11. ^ Ньюман, Ричард; Гаветт, Шерман; Йондж, Ларри; Андерсон, Росс. «Защита внутренних линий электропередач» (PDF) . Проверено 6 января 2008 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  12. ^ Хиггинс, Тим. "Обзор адаптера HomePlug AV 500 - SmallNetBuilder" . Smallnetbuilder.com . Проверено 15 мая 2018 .
  13. ^ Технология HomePlug AV2 Архивировано 3 ноября 2012 г.на Wayback Machine , Homeplug.org
  14. ^ a b Обзор HomePlug GreenPHY Архивировано 25 октября 2015 г. на сайте Wayback Machine Groups.homeplug.com
  15. ^ Технические характеристики HomePlug GreenPHY Homeplug.org
  16. ^ «Qualcomm Atheros запускает первое в мире решение HomePlug Green PHY» . Qualcomm.com . Проверено 15 мая 2018 .
  17. ^ EDN архивации 2007-02-02 в Wayback Machine , Голоса: Intellon Марк Hazen на HomePlug AV Powerline-сетей альтернативы
  18. Рик Мерритт (25 марта 2009 г.). «Споры разгораются по поводу стандартов домашней сети» . EE Times . Проверено 23 декабря 2013 года .
  19. Перейти ↑ Belkin (2008). «Сетевые адаптеры Powerline: руководство пользователя» (PDF) . п. 4 . Проверено 16 сентября 2012 года . [ постоянная мертвая ссылка ]
  20. ^ Уильямс, Кристофер (15 мая 2018 г.). «Вас могут привлечь к ответственности, если ваш широкополосный доступ мешает передаче радиосигналов» . Telegraph.co.uk . Проверено 15 мая 2018 .
  21. ^ Уильямс, Кристофер (17 мая 2011 г.). « Угроза ЦПС шпионажа“широкополосных сетей» . Telegraph.co.uk . Проверено 15 мая 2018 .

Внешние ссылки [ править ]

  • HomePlug