BPL: свет и Интернет – из одной розетки
Евгений Патий,
Аналогична ситуация и с альтернативами DSL: доступом в Интернет с использованием сетей кабельного телевидения и посредством спутниковой связи. Автору этих строк пришлось долгих три года ждать, чтобы ощутить все преимущества кабельного Интернета (используя до той счастливой поры, конечно же, Dial-Up). В такой ситуации непроизвольно приходишь к мысли об универсальной технологии, способной решить проблему широкополосного доступа. А это, в первую очередь, среда передачи данных. Что же может быть сегодня универсальнее и распространеннее, чем телефонные провода, имеющиеся практически в каждом доме? Только электропроводка. Она-то уж точно есть везде.
Попытки задействовать электрические сети в качестве среды передачи данных предпринимались неоднократно начиная еще с 50-х годов прошлого века. Все они заканчивались, в основном, неудачно – слишком мала итоговая скорость, низка функциональность и велика стоимость воплощения идеи. На фоне этих усилий окрепли и развились альтернативные разработки – та же беспроводная технология WiMAX, отличающаяся высокой "дальнобойностью" и скоростью обмена информацией и способная составить реальную конкуренцию вездесущим электрическим проводам. В этой связи многие эксперты не устают удивляться неослабевающим попыткам обуздать электрические сети и заставить их выполнять должным образом несвойственную функцию транспортировки информации. Однако не меньшее количество специалистов убеждено, что удачное решение найдено и оно сулит настоящий прорыв в сфере телекоммуникаций.
Удачная, по мнению многих, разработка получила название broadband over power line – BPL. Хороший знак: технологией заинтересовалась компания IBM, неоднократно поддерживавшая и "выводившая в люди" первоначально кажущиеся сомнительными разработки, например тот же Linux. Совместно с техасской компанией CenterPoint Energy Houston Electric, которая специализируется на доставке и распределении электроэнергии, IBM проводит масштабные исследования в области передачи данных по имеющимся электросетям. Оптимистично настроенная и уверенная в своих силах, CenterPoint открыла в Хьюстоне центр исследований BPL, сотрудники которого занимаются изучением потенциала и оптимизацией технологии BPL, а также демонстрируют – в рамках экспериментальной программы – возможности broadband over power line хьюстонским ковбоям и рядовым обывателям (всего около 220 пользователей на этапе тестовой эксплуатации).
Структура сети BPL
Как уже говорилось, основное преимущество BPL – использование среды передачи, или "media", распространенной практически на 100%. Для конечного пользователя технология BPL предстает в виде специального BPL-модема, подключенного буквально в один тройник вместе с персональным компьютером. Для CenterPoint новая разработка представляет немалый интерес и с сугубо профессиональной точки зрения. "Эта технология заслуживает внимательного изучения, – утверждает вице-президент CenterPoint Energy Houston Electric Дон Кортез. – Мы уверены, что BPL способна улучшить существующие системы доставки электроэнергии благодаря реализации на ее основе различных функций smart grid, например автоматического считывания показаний счетчиков, мониторинга систем в реальном времени, профилактического технического обслуживания, выявления аварийных отключений и их устранения, а также других интересных возможностей. Такие функции smart grid повысят надежность и безопасность систем энергоснабжения, а также расширят набор услуг, предоставляемых конечным потребителям электроэнергии".
По утверждению специалистов, скорость, обеспечиваемая BPL, достаточна для самых современных интернет-сервисов: Voice over IP и Video On-Demand. Однако не стоит полагать, что BPL существует вне электроэнергии – она тесно с ней связана. Broadband over power line позволяет управлять энергией, делая ее более интеллектуальной. "BPL – новая технология, которая окажет позитивное влияние как на рынок доставки электроэнергии, так и на рынок услуг широкополосного доступа. Это одна из тех технических концепций, которые помогут нам создать так называемую интеллектуальную электрическую сеть, способную доставлять, контролировать и управлять энергией в реальном времени по требованию, – говорит Берни Хоккер, вице-президент подразделения IBM Energy & Utilities Industry. – Корпорация IBM участвует в работе центра по технологии BPL компании CenterPoint Energy, а запущенная в Хьюстоне пилотная программа служит прекрасным примером сотрудничества в области создания инноваций".
За неделю до официального объявления о сотрудничестве IBM и CenterPoint в области BPL компании Google, Goldman Sachs и Hearts обнародовали информацию о своих планах по инвестированию около $100 млн в Current Communications, также занимающуюся broadband over power line. Однако в оптимистических гимнах ораторов слышны и тревожные нотки. Например, американский рынок телекоммуникационных услуг настолько насыщен, что появление еще одного способа доступа вряд ли вызовет бурный интерес пользователей. В конце 2004 года 56,6% интернет-пользователей в США были подключены одновременно и к DSL-линии, и к сети кабельного телевидения. По прогнозам аналитиков к 2009 году их число увеличится до 76%. В такой ситуации трудно продвигать еще один вид доступа, даже если он будет выглядеть практически идеально: компаниям, поставившим на BPL, придется проявить чудеса маркетинговой эквилибристики. Похоже, что и сами участники затеи с BPL ощущают это. Как утверждает Джим Эндрю из Adventis, "новый вид доступа хорош для пользователей, особенно из сельской местности".
На этом фоне технологические ограничения, вызванные самой природой электросетей, выглядят неубедительно. Даже если будут преодолены самые изощренные "железные" трудности, во весь рост встанет сверхзадача – убедить потенциальных пользователей в целесообразности использования BPL, а на этом поприще даже такие гранды, как IBM, способны потерпеть фиаско. Хрестоматийный пример тому – печальная история прекрасной операционной системы OS/2. С технологической точки зрения BPL выглядит весьма достойно: с учетом последних исследований в этой области, из обычной электропроводки вполне можно "выжать" от 512 Кбит/с до 3 Мбит/с, что выглядит вполне конкурентоспособно на фоне DSL- и кабельного доступа. Сейчас в США около 50 компаний пытаются внедрить BPL в тестовом режиме эксплуатации с перспективами достижения скорости до 5 Мбит/с.
По всей видимости, ощущая потенциал broadband over power line, индустрия периферийного оборудования вовсе не собирается наблюдать за процессом развития технологии со стороны – уже можно говорить о рынке клиентских устройств для доступа в Интернет посредством электрической сети. Новые продукты представлены адаптерами Powerline-Ethernet, Powerline-Wireless и Powerline Homeplug USB. На подходе готовые персональные компьютеры, изначально оборудованные адаптерами для подобного доступа.
Среди крупных производителей, заинтересовавшихся технологией BPL, присутствуют такие компании, как Alcatel, Domosys, Hewlett-Packard и многие другие, а полный список вендоров имеется на веб-сайте .
Надеюсь, читатель уже имеет достаточное представление о предмете разговора, и стоит начать оперировать понятиями более узкоспециализированными, нежели "и в розетке может быть Интернет", чтобы осветить техническую суть broadband over power line. Изначально концепция BPL, как и у более старой разработки, известной под названием HomePNA, выражалась лозунгом "не нужно новых проводов". Теоретически метод связи двух ПК при помощи электросети действительно выглядит самым простым и дешевым: не требуется дополнительных проводов, а сам сетевой трафик не стоит ни копейки.
Существуют две конкурирующие технологии, подразумевающие передачу данных по электропроводке: Passport от компании Intelogis и более новая PowerPacket от Intellon. Вторая выглядит гораздо привлекательнее, в первую очередь благодаря скорости 14 Мбит/с. Passport же, с позиций сегодняшнего дня, состоит практически из одних недостатков:
- скорость обмена данными крайне мала: 50-350 кбит/с;
- производительность может сильно упасть в случае большой загруженности электросети;
- работа только с ПК под управлением MS Windows;
- большие размеры клиентских адаптеров, подключаемых к электрической розетке;
- используется лишь 110-вольтовая электросеть;
- требуется криптование всех данных для защиты информации;
- старая электропроводка может сильно "подорвать" производительность.
- высокая скорость передачи – до 14 Мбит/с;
- выдерживает сбои в электрической сети;
- совместимость с различными операционными системами зависит от доступности драйверов;
- работа независима от напряжения и частоты электрической сети;
- криптование на уровне аппаратуры;
- старая электропроводка не влияет на качество связи.
Новые продукты реализуют более совершенную технологию PowerPacket, которая, по данным Intellon, обладает следующими свойствами:
Компании Intellon и Intelogis использовали различные методы для реализации сетевых соединений. PowerPacket от Intellon базируется на знакомом принципе OFDM – ортогональном мультиплексировании с частотным делением (Orthogonal frequency-division multiplexing) с упреждающей коррекцией ошибок. Схожий метод применяется, например, в DSL-модемах. OFDM – частный случай FDM, мультиплексирования с частотным делением, используемого в телефонных сетях.
FDM реализует передачу данных на частотах, отличных от частоты передачи человеческого голоса, разделяя "пустующее" частотное пространство сигнала в телефонной линии на отдельные каналы. В случае с технологией OFDM доступный диапазон частот в типичной электрической инфраструктуре (4,3-20,9 МГц) разбивается на ряд из 84 несущих частот.
Посылка пакетов данных происходит одновременно по нескольким несущим частотам, что приводит к увеличению скорости обмена и надежности соединения. Если на какой-то из несущих частот появляется шум или всплеск, чип PowerPacket распознает это и автоматически переключает передачу пакетов на другую несущую частоту. Такое решение позволяет достичь параметров связи, схожих с Ethernet – без какой-либо потери данных в процессе передачи.
Существуют PCI-адаптеры PowerPacket, которые подключаются напрямую к электрической розетке и позволяют создать сетевое соединение на скорости до 14 Мбит/с. Однако Intellon вполне отдает себе отчет в необходимости увеличения скорости – желание пользователей иметь в своем распоряжении потоковые услуги Интернета, такие, как Video On-Demand или IP-телефония, – закон. Компания пока не испытывает особого беспокойства по поводу технических препятствий, ведь OFDM в реализации Intellon теоретически позволяет увеличить скорость до 100 Мбит/с.
Более старая технология передачи данных по электрической сети, применяемая компанией Intelogis, основывается на частотном сдвиге. Для передачи нулей и единиц используются две различные частоты, в частотном диапазоне лежащие несколько выше уровня типичных шумов. Технология работает, но делает это весьма нестабильно и "хрупко". Если какой-либо случайный внешний фактор влияет на "нулевую" или "единичную" частоту, передача нарушается и компьютер вынужден повторно посылать данные. Кроме того, эта технология жестко привязана к спецификациям электрической сети и разработана лишь для использования с линиями напряжением в 110 В, а потому за пределами США Passport практически не распространена.
Термин broadband power line (BPL) утвержден FCC в 2003 году для новых модемов, необходимых для доступа к широкополосным сервисам при помощи электрических сетей. Структурно BPL-модемы не отличаются от своих ближайших сородичей – кабельных и DSL-модемов – и точно так же имеют внутри себя чип, разработанный для посылки сигналов через определенную среду передачи (электрическая сеть, телевизионный или телефонный кабель).
На рынке телекоммуникаций грядет очередной дисбаланс сил – об этом говорит заинтересованность таких компаний, как IBM и Google. Вероятно, города, полностью охваченные вниманием традиционных провайдеров услуг DSL и кабельного телевидения, не сразу прочувствуют все преимущества BPL, но населенные пункты, располагающие лишь электросетью, несомненно, оценят новый вид доступа. Остается пожелать технологии не замкнуться только на США, как Passport с 110-вольтовыми сетями, а способствовать увеличению интернет-аудитории в любой точке, оборудованной простецкой розеткой.
