Powerline

powerline1PLC’nin Tarihçesi

Güç ağı (Power Network) üzerinden yapılan iletişim artık tarihe karışmaktadır. 1920’lerde şirketlerin tesisleri arasında ucuz iletişim sağlamak amacıyla tanıtıldı. Arkasındaki temel fikir iletişim için yeni bir ağ kurmadan var olan ağı kullanmaktır.

Sonra bu kavram sokak lambalarının kontrolü için uyarlandı. Buna göre, bütün sokak lambaları merkezi bir anahtar ile kontrol edilmekte ve bunun için lambalar sadece küçük decoder yongasına ihtiyaç duymaktaydı. Bu teknik sayesinde, lambaların kontrolünde fazladan kablo ihtiyacı ortadan kalktı.

1980’lerde bu teknik Baby phones gibi ev ürünlerinde kullanıldı. Günümüzde Powerline Communication sözde ’last mile’ın alternatifi olarak kabul edilmektedir.

PLC nedir?

PLC, Powerline Communication’ın kısaltmasıdır ve ana kablolar üzerinden veri iletişimi anlamına gelmektedir. PLT(Powerline Transmission) ve BPL(Broadband Powerline) de aynı manaya gelmektedir.

Güç ağı, internet veri transferi için kullanılmaktadır. Bir bağlantı, birçok kullanıcı tarafından kullanılabilir ve bu kullanıcıların hepsi iletilecek olan diğer bütün iletişim verisini aynı kablo üzerinden okuyabilme yeteneğine sahiptir.

Veri sıradan bir ana şebeke üzerinden iletilir.Kullanılan frekans aralığı genelikle 30Mhz’ın altındadır. Bu aralığa kısa dalga radyo aralığı (Shortwave Radio) denir.

Gerçekte ana şebeke ağları yüksek frekanslı veri iletimi için uygun değildir. Eğer bu kablolar elektromagnetik kılıfa sahip değilse anten gibi davranırlar.

Shortwave Radio nedir?

Shortwave (Kısa dalga), kullanıcıların küçük ve orta seviyeli radyo ileticileri ile herhangi bir uydu veya kablo servisine ihtiyaç duymaksızın dünyanın her yeri ile iletişim kurmasını sağlayan 2-30 Mhz frekans aralığını temsil eder. Dünyanın her yeri ile iletişimin kurulması kısa dalgaların atmosferin iyonosfer tabakasından yansıması ile sağlanır.

Dünyanın her yerinde shortwave kavramı, haberlerin öğrenilmesi, e-maillerin alınması,acil bilgilerin kısa sürede ulaştırılması açısından önemli anlamlara sahiptir.

Bu frekans aralığı ordu, NATO, amatör radyocular, baby phones vb. tarafından kullanılmaktadır.

Neden Powerline Communication?

Network dünyasındaki gelişmelere bakarak powerline communication teknolojisi kısa zamanda milyarlarca dolarlık bir sektör haline gelecektir. Bir makaleye göre powerline teknolojisi 1950’lerde televizyonun evler üzerinde yarattığı etkilerin aynısını yaratacağı ön görülmektedir.

PLC daha düşük maliyet için ana şebeke kabloları üzerinde veri transferinde olan 230 Voltluk potansiyel farkı azaltmak için uğraşır.

PLC Networking, evlerimizde ortak bir network ağı oluşmasını sağlar. Her evin her odasında ortalama 3 tane elektrik güç girişi vardır. Bilgisayarlar, internet uygulamaları, modem,ışıklar,güvenlik ve daha birçok şeyi kontrol etmek digital homeplug and play ürünler sayesinde gerçek olacaktır.

PLC sayesinde

  • İnternet bağlantısı paylaşılabilir,
  • Daha az kablo ile maliyet azaltılabilir.
  • Bilgisayarınızı ve yaptığınız uygulamaları istediğiniz yere taşıyabilirsiniz.
  • Kullanılması ve kurulması kolaydır.
  • Şu anda 3 Mbps veri hızı ile ISDN’den 30 kattan daha hızlı veri iletimine sahiptir.
  • Güvenli veri şifrelemesi için uygun ortam hazırlar.

PLC ürünleri yüksek internet hızına erişmemize olanak sağlar.

İletim Ortamı

Normalde alçak ve yüksek voltaj enerji taşımak ve bilgi alışverişini sağlamak amacıyla kullanılmaktadır.Bu yüzden bu taşıma ortamı üzerindeki veri birçok problemle karşılaşmaktadır.

Ana problemler:

  • Yüksek oranda gürültü
  • Yüksek oranda emilim
  • Yüksek oranda bozulma

Powerline üzerinde veri iletiminde her 300-600 metrede bir repeater (tekrarlayıcı) ın bulunmasının sebebi de bu bozulmalardır.Böylece yukarıdaki problemlerin sebep olduğu bozulmalar en aza indirilir.

   powerline1The Last Mile

Last mile enerji üreticileri tarafından ortaya atılmış bir terimdir.Kullanıcının evinde bulunan ‘outdoor master’ ile ‘indoor master’ arasındaki veri bağlantısına verilen addır

Düzenlemeler

Powerline üzerinden belirli frekans aralıklarında veri iletimi yapılır.Bu durum uluslararası kuruluşlarla kesin kurallara bağlanmıştır.Avrupa’da bu kuralları belirleyen kurum GENELEC (Avrupa Elektroteknik Standardizasyon Komitesi) tir.Bu komitenin belirediği standarda göre Avrupa’da güç kabloları üzerinden iletişim yapılırken kullanılması gereken frekans 148,5 Khz den düşük olmalıdır.ABD ve Japonya’da düzenlemeler 540 Khz e kadar veri iletimine izin vermektedir.Bu bölgelerde üretilen powerline ürünlerinin baska bölgelerde kullanılamamasının asıl sebebi budur.

Powerline in the OSI-Model

Powerline,OSI modeldeki en düşük 4 katmanı ,PLX (Powerline Excahange Protocol ) ve DPP (Digital Powerline Protocol) yi kapsar:

powerline2

The Digital Powerline Protocol (DPL)

DPP ‘baca konsepti ’ üzerine kurulmuştur.Bu konsept dar bir frekans spekrumu ve erişilebilir frekans boşluğu kullanır.Bu protokolun hata payı 10-9 dur.Bu da çok düşük bir hata payıdır.

Bu protokolün iletim seviyesi daha sonra bahsi gececek olan ‘spread spectrum concept’ ten daha yüksektir. Bu konsept last mile üzerindeki iletişim için kullanlır.

Sayısal elektrik hattı (“Digital Powerline-DPL”) teknolojisi, evlere elektrik enerjisini dağıtmakta kullanılan elektrik hatları üzerinden 1-2 Mbps hızlarda veri taşınmasına olanak tanımaktadır. Bu sistem ilk olarak verilerin ev içinde başka kablo döşemeden, mevcut elektrik kablolarından taşınması amacıyla tasarlanmıştır.

DPL, veri aktarımına uygun hale getirilmiş elektrik şebekesini kullanmaktadır. Yerel elektrik trafoları çoğunlukla 50 haneye hizmet sunarlar. Bu trafoların bulunduğu yere yerleştirilecek telekomünikasyon ekipmanları ile haneler arasında elektrik kabloları üzerinden haberleşme kanalı kurulur. Bu alt santraller ise merkezi santrale fiber optik veya koaksiyel kablolarla irtibatlanır. DPL full duplex (iki yönlü) trafiğe uygun bir altyapıdır, fakat kapasitesi şu anda ADSL’den düşüktür.

Bu teknoloji ile, elektriğin bulunduğu her yere telekomünikasyon hizmeti sunmak mümkündür. Ancak şebekenin hanelerden trafolara kadar olan bölümü bu hizmet için kullanılabildiğinden, hizmet sunmaya başlamak için önemli bir yatırımın yapılması gerekir. Ayrıca sunulabilen erişim hızları düşüktür.

Spread Spectrum Concept

Bu spektrum ‘baca konsepti’nin kullandığı dar frekans boşluklarını kullanamaz.Çünkü sinyal çok büyük bir frekans spektrumuna dağılmıştır. Bu yüzden sinyalin karışmasına neden olan iletim sınırları için az duyarlıdır.(Örnek olarak elektrikle çalışan bir aygıtı açıp kaparken bu olay gözlemlenebilir). Bu konseptte alçak seviyelerin kullanabiliyor olması, frekans spektrumunun kullanılma sebebidir. En büyük dezavantajı, gerçekleştirme maliyetinin yüksek olmasıdır. Bundan dolayıdır ki, artık bu konsept ‘last mile’ için tasarlanmamaktadır.

Powerline Exchange Protocol (PLX)

PLX,OSI modelin 2. ,3. ,4. katmanlarını kapsar. İlk düşünce var olan bir MAC protokolu kullanmaktı. Fakat çalışmalar sonucunda eldeki hiç bir protokolün PLX için uygun olmadığı görüldü. Bu yüzden yeni bir protokol geliştirildi: Hibrid MAC Protokolü. Bu yeni protokol MAC protokolün aşağıdaki parçalarını içeriyordu:

  • Ethernet
  • Token Ring
  • Wireless LAN
  • Cebus

Diğer teknik CSMA dır.Bu erişim tekniklerinin birçoğu DSMA yı geliştirmek için kullanılmıştır.İki teknikteki temel prensip şudur: Veri istasyonu veri göndermeden önce iletim ortamını dinler, böylece çarpışmaları dolayısıyla da veri kaybını engeller.

Powerline Communications Standartları

Homeplug Powerline Alliance, Universal Powerline Association, IEEE ve ETSI gibi kuruluşların da aralarında bulunduğu pek çok uluslararası kurum güç kabloları üzerinden iletişim için standartlar oluşturmaktadırlar.Hangi kurumun oluşturduğu standardın galip geleceği şu an pek açık değildir. Fakat X10,RadioShack’ın da Plug’n’Power adlı sisteminde de kullanılan ve kurallarla belirlenmiş tek standarttır.

CEPCA

Consumer Electronics Powerline Communications Alliance’ın kısaltmasıdır.Sony,Mitsubishi ve Panasonic tarafından kurumuştur.Birçok Powerline teknolojisinin bir arada bulunabilmesini sağlamak için standartlar geliştirmeye uğraşmaktadır. Günümüzde kullanılmaktadır.

ETSI PLT

Bu standart, farklı üreticilerin ve çoklu powerline sistemlerin aynı ortamda birarada bulunup işbirliği içerisinde çalışabilmesini sağlamak için geliştirilmiştir.

Homeplug Powerline Alliance

Bu kurum, bünyesinde 65 tane şirketi barındıran ticari bir gruptur. Kurumun görevi, uygun, taşınabilir, az maliyetli ve işbirliği içerisinde çalışabilen powerline ürünleri ve ağları hayata geçirmektir. Sponsor ve üye şirketlerden bazıları şunlardır:

Comcast, Earthlink, GE, Intel, Linksys, Motorola, Radio Shack, Samsung, Sharp, and Sony.

Kurumun oluşturduğu standartlardan bazıları aşağıdaki gibidir:

  • HomePlug 1.0- Evlerde digital elektrik hattı (digital powerline) ile evlerdeki elektrikli cihazların karşılıklı iletişimi ile ilgilenen standarttır.
  • HomePlug AV- Evlerde HDTV ve VoIP cihazlarının verilerinin iletimi için oluşturulan standartlardır.
  • HomePlug BPL- Broadband powerline teknolojisi için oluşturulmuş standarttır.
  • Homeplug CC- Command and Control, düşük hızlı ve düşük maliyetli teknolojiyi, kurumun yüksek hızlı teknolojisine dönüştürmek de kullanılır. Bu standart ile evin ışıkların kontrolü, sıcaklık kontrolü, güvenlik en üst seviyede idare edilir.

IEEE

  • IEEE 643-2004 -Sayısal elektrik hatları üzerinden uygulama taşıyıcı hatları için bir rehber niteliğinde olan bu standart,iletim ağı üzerinden iletişimi sağlar. (69kV yukarısı)
  • IEEE P1675- Powerline donanımı kurulum ve güvenlik konuları üzerinde çalışan bir çalışma grubudur.
  • IEEE P1775- Powerline Communication Malzemeleri – Elektromagnetik Uyumluluk (EMC) Gereksinimleri – Test ve Ölçüm Metotları ile ilgilenen standartlardır.
  • IEEE P1901– Bu standardın görevi,ortama erişim kontrolü ve fiziksel katman spesifikasyonlarını bütün BPL aygıtlarının sınıfları için tanımlamaktır. Diğer standart kurumları(HomePlug Powerline Alliance, UPA, CEPCA, OPERA gibi) ve bu standardı kullanan şirketler, standardı geliştirmek için işbirliği içerisindedirler. Bu çalışmak ortada tek bir standardın oluşması için atılmış iyi bir adımdır. Oluşturulacak bu standardın 2008’de kullanılmaya başlanması öngörülmektedir.
  • IEEE BPL Çalışma Grubu – Power Line üzerindeki Broadband Teknolojisi Standardizasyonu, Pxxxx çalışma gruplarının çalışmalarını yönlendirir.

LonWorks

Ev otomasyonu, sokak aydınlatması, enerji yönetimi gibi konularda dünya çapında kullanılan powerline communication teknolojisidir.

Opera

Opera(Open PLC European Research Alliance), Avrupa Komisyonu tarafından desteklenen bir AR-GE projesidir. Var olan sistemleri iyileştirmek, PLC servislerini geliştirmek ve sistemleri standardize etmek görevleri arasındadır.

Powernet

Avrupa Komisyonu tarafından destelenen bir diğer AR-GE projesidir.

Universal Powerline Association(UPA)

PLC teknolojilerinin büyüme hızını arttırmak için mevcut standartların üzerinde iyileştirme çalışmaları yapan bir gruptur. Bu birlik bünyesinde birçok şirketi barındırır.

Powerline Communication’ın Geleceği

Powerline üzerinden internet kullanılımı için Almanya’da 2 sağlayıcı bulunmaktadır.

  • MVV Energie AG
    • Ürün adı : Vype
  • DREWAG (Stadtwerke Dresden)
    • Ürün adı : PowerKom

powerline3

Elektrik Prizinden İnternet

 

Powerline/Homeplug sistemi evde ya da internet kullanımının yoğun olduğu kapalı bir mekanda kablo karmaşasına son verecek bir teknoloji olarak karşımıza çıkar. 230 Volt’luk elektrik prizinden gelen sinyal, adaptör tarafından 4,5 Mhz ile 21 Mhz arasındaki bir frekans aralığında alınır. Bunun yapılabilmesi için alıcı ya da verici konumunda bir alet olması yeterlidir. Her odada bir priz vardır, bu da aslında her odada ağ bağlantısı vardır demektir. Bir adaptör, bir ağ kablosu ve bir bilgisayar evdeki ağı prizden dağıtabilmek için yeterlidir, tabi bir ağ paylaşım ortamı hazırlamak için en azından iki adaptöre ihtiyaç duyulur.

Mesafe ve Kalite

Adaptörlerin ağ girişlerine ileteceği verinin kalitesi, hem kablo uzunluğu hem de ev içindeki internet bağlantısının hızıyla eşdeğerdir. Priz üzerinden ağ kurulumu yapılması kablo israfına son vereceği gibi aynı zamanda alıcı cihazların birbirleriyle iletişimlerini kolaylaştıracaktır. Elektrik prizlerindeki gerilimin hepsinde aynı olması sinyal gönderen cihazın sinyal kalitesini düşürmeyecek ve hızlı ağ bağlantısı sağlayacaktır.
Ağ Adaptörü’nü kullanacağımız priz sadece veri iletişimi için kullanırsa ağ sinyalini kesilmez ve hız sorunu yaşanmaz.

Şifreleme

Home-Plug Standardı ağ bağlantısı oluşturmak için bir şifreleme mantığını göz önünde bulundurmuştur. Data Encryption Security (veri şifreleme güvenliği) adı verilen şifreleme tekniği ile W-LAN’da 56 Bit’lik sağlam bir güvenlik kodlamasını WEP-Şifreleme ile yapılabiliyor.

HomePlug kullanımında akla gelecek bir güvenlik riski gerilimin düştüğü sıralarda 56Bit’lik koruma sağlanabilir mi sorusudur. Ancak yaşadığımız evdeki prizlerde herhangi bir kaçak yoksa ya da topraklanmışlarsa böyle bir sorun yaşanmaz.

Uyumluluk

Değişik markadaki ürünler bir araya getirilip bir ağ kurulmak istendiğinde, veri gönderimi ve alımında birçok defa başarısız sonuçlar alındığı görülmüştür. Elektrik prizi üzerinden ağ bağlantısı teknolojisi yeni bir teknoloji olduğundan, ağ kurulumu yaparken kullanılacak cihazların aynı üreticinin elinden çıkmış olması uyum sorununu ortadan kaldıracaktır.

Hız Çeşitleri

HomePlug 1.0’ın hızı, 200 metrelik kapalı bir alanda, prizlerdeki gerilimin düzgün şekilde dağıtılması durumunda teorik olarak saniyede 14Mbit’e ulaşabilir. Daha iyi bir bağlantı için tavsiye edilen alan 100 metrelik bir alandır.

En yeni Homeplug AV standardı olan adaptörler ise sahip olduğu büyük bant genişliği sayesinde saniyede 200 Mbit’lik bir sürate çıkabiliyor. Böylesine bir hız ile DVD hatta HD kalitesinde kesintisiz video akışı sağlayabilirsiniz.

powerline4

Şekil: Normal bir network bağlantısı ADSL modem ve Hub gibi dağıtıcıdan her PC’ye bir Ağ kablosu ile bağlantı sağlama şeması

Sonuç

Powerline Communication’ın olumlu ve olumsuz yanları aşağıda söz edilmektedir.

Olumlu yanları:

  • Ek kablo gereksiniminin olmayışı
  • Uyum derecesinin yüksek olması (high flexibility)
  • Bütün güç ağlarına adapte olabilmesi
  • Yüksek bant genişliği (teorik olarak 20 Mbit/s’e kadar)

Olumsuz yanları:

  • Güvenliğin olmayışı
  • Yüksek teknik donanım gerektirmesi
  • Yüksek maliyetler (last mile için, özellikle de outdoor master için)
  • Çok fazla uygun olmayan standardının oluşu(Belli bir standarda sahip olmaması)
  • Frekansların düzenlenmesindeki problemler

Powerline Communication Teknolojisi Hakkında Uzmanların Görüşleri:

Avrupa’da aynı transformatörden beslenen hane sayısı 200’ü buluyor. Eğer bunların hepsi aynı anda internete bağlanırsa, 2 megabit’lik hızı böleceği için pratikteki iletim hızı çok düşmüş olacak. ABD’de ise bir transformatöre dört ev düştüğü için powerline’ın hızı daha fazla olabilir, ancak her transforlatöre bir adaptör gerektiği için bunun da maliyeti fazla olacaktır.

Powerline’ın önündeki bir başka engel ise regülasyon (düzenleme). Bu sorun özellikle telekomünikasyon ve elekriktrik endüstrilerinin birbirinden tamamen ayrıldığı ülkeler için geçerli. Uzmanlar, hükümetlerin, elekrik şebekelerinin sadece elektrik iletmek için tasarlandığı gibi sabit bir fikre sahip olduğuna dikkat çekiyor.

Almanların elektronik devi Siemens Powerline teknolojisinden vazgeçmiş. Siemens, yeni teknolojinin geniş pazarlara yaymanın uygun olmadığına karar vererek, ADSL (asymmetric digital subscriber line) teknolojisi üzerine yoğunlaşacağını belirtti. ADSL, geleneksel telefon hatları üzerinden hızlı internet bağlantısı sunuyor. Uzmanlar, powerline’ın geleceğinin ADSL’ye bağlı olduğunu düşünüyor.

İlginize Çekebilir

Ağ İletişim Protokolleri

TCP /IP ve ARM işlemci 1 – TCP / IP nedir İnternet’in çalışmasını sağlayan protokoller …