PowerLine: Интернет из розетки

ДЕНИС КОЛИСНИЧЕНКО

PowerLine: Интернет из розетки

Все, кто хотя бы один раз в жизни прокладывал сеть собственными руками, скажут, что это занятие не из приятных. Одно дело – проектировать сеть, совсем другое – заниматься монтажом оборудования и прокладыванием кабелей. Конечно, когда все компьютеры находятся в одной комнате, особых проблем с кабелем, как правило витой парой, не возникает. Но когда нужно объединить в сеть два, три, четыре, пять или более этажей, невольно начинаешь думать: «Кто бы за меня все это сделал?».

Конечно же Powerline! Powerline Communications – это семейство технологий связи, использующее в качестве физической среды передачи информации существующую сеть электропитания (220В или 120В).

Выходит, чтобы объединить в единую сеть целый жилой дом, не нужно прокладывать кабели, монтировать различные сетевые устройства и заботиться о том, чтобы однажды ночью они не исчезли вместе с кабелем. Среда передачи данных уже есть – это обычная электропроводка. И количество этажей не играет особой роли. Удобно? Еще бы. Кроме этого, мы получаем еще одно преимущество: безопасность передачи данных – перехватить данные в электросети не так уж просто, если сравнивать с обычной Ethernet-сетью. К тому же используется аппаратное шифрование потока данных, о котором мы поговорим позже.

Вам мало одного дома? Вы хотите подключить еще один? Технология Powerline позволяет передавать данные на расстояние до десяти километров. Естественно, если мы что-то приобретаем, то нужно что-то отдать взамен. В нашем случае мы жертвуем скоростью передачи. Если объекты находятся на расстоянии более двух километров, скорость передачи данных падает до 0,05 Кб/с (максимум 50 Кб/с). Поэтому для связи удаленных объектов целесообразнее использовать другие технологии, например RadioEthernet.

Скорость передачи данных и расстояние

В зависимости от расстояния между объектами изменяется скорость передачи данных:

• Высокоскоростной обмен (High baud rate). В этом режиме обеспечивается передача данных на расстояние до нескольких сотен метров. Скорость передачи данных обратно пропорциональна расстоянию, минимальная скорость передачи в высокоскоростном режиме – 100 Кб/с, максимальная – 14 Мб/с (практически никогда не достигается). Данный вариант идеально подходит для создания небольшой SOHO-сети (Small Office – Home Office) или объединения в одну сеть компьютеров друзей, живущих в одном доме. Однако подключить сразу все желаемые PLC-уст-ройства не получится: может не хватить полосы пропускания, а она для PLC-устройств составляет не более 10 Мб/с. Да, видео в реальном времени передавать не получится, но для передачи файлов с приемлемой скоростью вполне хватит. О максимальной скорости, а также о полосе пропускания мы еще поговорим чуть позже.
• Среднескоростной обмен (Medium baud rate) – предназначен для передачи информации на средние расстояния – до двух-трех километров. При этом максимальная скорость передачи данных в этом режиме составляет 50 Кб/с, а минимальная – 0,05. В принципе, если подумать, 50 Кб/с – это не так уж и мало, если учесть, что существующие линии телефонной связи, особенно аналоговые, еле обеспечивают надежную передачу данных на скорости 33,6 Кб/с. Мой модем, подключенный к аналоговой АТС, работает по такому сценарию: сначала подключается на скорости 33,6 Кб/с, затем (минут через 15-20) сбрасывает скорость до 28,8 Кб/с, потом скорость то понижается (до 21 Кб/с), то повышается (до 28,8 Кб/с).
• Низкоскоростной обмен (Low baud rate). Обеспечивает передачу данных на расстояние более 10 километров. Максимальная скорость передачи – 0,05 Кб/с. Данный режим будет полезен для передачи какой-нибудь служебной информации небольшого объема.

Как подключиться к электросети?

Предположим, что у нас есть самый обыкновенный компьютер, снабженный самым обыкновенным Ethernet-адаптером (имеется в виду FastEthernet). Как можно его подключить в PLC-сеть? Неужели прямо в розетку? Почти: для подключения компьютера к электросети используется специальный адаптер – Powerline to Ethernet adapter. Вот он-то и подключается к электросети, а Ethernet-адаптер подключается к нему. На рисунке 1 изображен пример небольшой домашней сети, состоящей из трех компьютеров, использующей технологию Powerline.

Рисунок 1. Пример небольшой сети с использованием технологии Powerline

Один из компьютеров подключается непосредственно к среде передачи данных, то есть к электропроводке, используя адаптер Powerline to Ethernet. На данном компьютере должен быть установлен интернет-адаптер. Другие два компьютера подключены в нашу домашнюю сеть через самый обыкновенный интернет-коммутатор (switch), который, в свою очередь, подключается к электросети с помощью адаптера Powerline to Ethernet. Далее, к одному из компьютеров подключен модем. Если правильно настроить программное обеспечение, этот компьютер будет выступать в роли интернет-шлюза и все компьютеры получать доступ к Интернету.

На вашем компьютере нет сетевой платы? Не беда: кроме адаптера Powerline to Ethernet существуют адаптеры Powerline to USB, позволяющие использовать USB-порт компьютера вместо сетевой платы. Такой адаптер целесообразнее использовать на одиночных компьютерах, как в нашем случае. Во-первых, не нужно покупать сетевую плату, а во-вторых, адаптер Powerline to USB стоит дешевле, чем адаптер Powerline to Ethernet (цена зависит от модели и производителя).

А что делать, если у вас старенький компьютер без USB-порта? Тогда есть два выхода: купить специальный USB-адаптер или специальную Powerline PCI-карту. В первом случае у вас появится так необходимый вам USB-порт, к которому можно подключить адаптер Powerline to USB, а во втором – вы будете подключаться к электросети с помощью купленной вами Powerline PCI-платы. PLC-устройства, выполненные в виде PCI-платы, являются самыми дешевыми, но наименее распространенными.

Устройства производства Planet Technology

Рассмотрим два устройства производства Planet Technology:

• Powerline to Ethernet converter (PL-101E)
• USB to Powerline Network Adapter (PL-101U)

Первое устройство позволяет подключаться к электросети с помощью сетевого адаптера, а второе представляет собою сетевой адаптер, подключаемый к USB и способный работать по электросети – такой себе набор 2 в 1.

Устройства представлены на рисунках 2 и 3 соответственно.

Рисунок 2. Powerline to Ethernet converter (PL-101E)

Рисунок 3. USB to Powerline Network Adapter (PL-101U)

Оба устройства поддерживают спецификации HomePlug PowerLine Alliance v1.0 и USB Spec 1.1. Основные технические характеристики:

• Максимальная скорость до 14 Мб/с;
• Для надежности передачи данных используют кодирование с ключом 56 бит (DES);
• Максимальное расстояние – до 90 м;
• Метод сетевого доступа – CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance – метод коллективного доступа с избежанием коллизий);
• Поддержка QoS (Quality of Service, IEEE 802.3u);
• Полоса занимаемых частот для обмена данными: 4,3 – 29,9 Mhz;
• Схема модуляции – OFDM, прямая коррекция ошибок (FEC, Forward Error Correction).

Стоимость каждого устройства – около $130.

Примечание: 56-битная система шифрования окажется бесполезной, если вы забудете изменить пароль по умолчанию. Данный пароль должен быть одинаковым на всех устройствах вашей сети.

Выбор устройства

Следующая таблица поможет вам выбрать ваше PLC-устройство.

Таблица 1. Технические характеристики PLC-устройств

Примечание: в таблице 1 указана приблизительная цена, которая может измениться в зависимости от различных факторов.

Тестирование

К сожалению, у меня не получилось раздобыть все перечисленные в таблице 1 устройства, поэтому ограничимся теми, что были: Powerline to Ethernet converter (PL-101E) и USB to Powerline Network Adapter (PL-101U).

Установка устройства происходит без проблем. USB-адаптер операционная система Windows 2000 определила как Safely Remove Hardware, после чего был проинсталлирован драйвер с компакт-диска.

Ethernet-устройства вообще не требуют никакого драйвера, нужно только изменить пароль по умолчанию (обычно это слово «HomePlug»). Напомню, что пароль должен быть одинаковым на всех PLC-устройствах.

На прилагаемом компакт-диске также находилась программа конфигурации, позволяющая изменить параметры устройства, а также оценить скорость передачи данных между устройствами.

Несмотря на то что заявленная максимальная скорость передачи данных равна 14 Мб/с, на практике она составляла 5-6 Мб/с.

При передаче файла объемом 10 Мб наилучший результат был следующим: 5, 55 Мб/с. Всего было сделано 10 попыток в идеальных условиях: оба устройства находились в пределах одной квартиры, и не было включено ни одно устройство, способное создавать помехи – даже холодильник был временно отключен.

При включении водонагревателя, холодильника и микроволновой печи скорость передачи этого же файла составила 3,14 Мб/с. Очень даже неплохо, учитывая, что сигнал преодолел сопротивление в 70 Ом и несколько автоматов-выключателей.

В отличие от PLC-устройств типа HomePlug, существует еще один тип подобных устройств – HomePNA, позволяющий для передачи данных использовать обычные телефонные линии. А что если подключить наши HomePlug

(PLC)-устройства к телефонной линии? Они работают, причем их работа оценивается утилитой мониторинга как «Excellent», то есть с максимальной скоростью. В то же время мы можем набрать номер и нормально разговаривать по телефону – качество голосовой связи не пострадало. Теоретически можно подключить PLC-устройства и к радио, то есть к ретрансляционной сети. Однако я не стал этого делать.

В начале статьи мы акцентировали внимание не только на удобстве, но и на надежности. Мол, самые надежные и самые безопасные... Неужели нет способа «завалить» PLC-сеть? Способ есть: соедините сетевым кабелем два устройства Ethernet to PL и увидите, что будет. Если боитесь экспериментировать, скажу, что в результате блокируется работа всех устройств в подсети.

Выводы

Теперь подытожим все вышесказанное. Powerline-устрой-ства являются самыми удобными в плане внедрения в уже существующую среду передачи информации – электросеть. В отличие от устройств HomePNA, использующих для передачи информации телефонные кабели, PLC-устройства являются более удобными, поскольку телефонный провод есть не в каждой комнате, а вот розетка наверняка найдется.

Хотя заявленная пропускная способность 14 Мб/с, на практике она составляет 6 Мб/с, это не так уж и мало. Сравнивать PLC-устройства с сетью FastEhternet не стоит – они находятся в разных весовых категориях. Гораздо корректнее сравнивать Powerline-устройства с RadioEthernet и другими беспроводными сетями. Что лучше – RadioEthernet или Powerline сказать однозначно тоже нельзя: это зависит от того, как вы хотите использовать данные технологии. Если вы хотите объединить в сеть

несколько компьютеров друзей, находящихся в одном доме, лучшим выбором окажется Powerline. А если объекты находятся на расстоянии более 1 километра, использовать Powerline вряд ли целесообразно: при таком расстоянии скорость передачи данных будет очень низкой. Используемое 56-битное шифрование DES создает дополнительный барьер при перехвате информации. Также стоит отметить, что шифрование выполняется на аппаратном уровне, и вам не нужно заботиться о различных программных средствах для шифрования трафика, как в случае с Ethernet-сетью.

Стоимость Powerline-устройств на сегодняшний день пока высока. Например, чтобы объединить в сеть два компьютера, вам понадобится минимум $200. При использовании FastEhternet вам понадобятся всего лишь два сетевых адаптера ($5-10 каждый) и до 100 метров витой пары пятой категории (от $20 за 100 метров). Как известно, если нужно соединить сетью два компьютера, можно обойтись без концентратора/коммутатора, поэтому итоговая стоимость такой сети 40-50 долларов: в четыре раза ниже, чем стоимость Powerline-сети. Однако в FastEthernet мы не учли стоимость прокладки кабеля (если вы будете заниматься этим сами, то стоимость будет определяться временем, потраченным на монтаж такой сети) и возможного ремонта помещения, если придется прокладывать кабель через стену.

Кроме стоимости ограничивает распространение PLC-устройств максимальная полоса пропускания. Да, мы можем объединить в сеть компьютеры, которые расположены на разных этажах и даже в разных подъездах (если это жилой дом), но мы не можем объединить в сеть все компьютеры, находящиеся в одном доме. Ограниченная полоса пропускания не позволяет работать с относительно высокой скоростью более чем 10-15 PLC-устройствам.