СПОСОБ СОЗДАНИЯ МНОГОУРОВНЕВОЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ СЕТИ ИЗ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ PLC МАРШРУТИЗАТОРОВ
METHOD FOR CREATION OF MULTI-LEVEL INFORMATION NETWORK FROM SPECIALISED PLC ROUTERS

Изобретение относится к информационным технологиям и может быть использовано при создании информационных сетей, работающих на основе линий электропередачи. Информационная сеть строится с использованием технологии PLC: передачи сигналов по проводам электроснабжения.
Технология PLC (Power Line Commuinications) применяется для создания сети передачи данных по силовым электрическим кабелям. То есть физической средой передачи данных являются провода, по которым одновременно подается электрическое питание. Эти провода находятся под напряжением 0,4 кВ и выше, и по проводам течет ток промышленной частоты 50 Гц. При этом передача сигналов в технологии PLC происходит на частотах, много больших промышленной частоты 50 Гц (обычно на частотах до нескольких мегагерц). Достоинством PLC технологии является то, что не требуется создания дополнительной инфраструктуры, так как электропроводка существует в любом здании и помещении. При добавлении к любому устройству PLC модема данное устройство сможет передавать и принимать цифровые данные через обычную комнатную розетку 220 В, с которой устройство одновременно получает необходимую для своей работы электроэнергию.
В настоящее время PLC технология активно используется для передачи данных с различных электробытовых приборов, например для сбора данных со счетчиков электроэнергии, передачи команд управления электроприборами, подключения компьютеров к сети Интернет. Консорциум LnCP (Living Network Control Protocol) разработчиков домашних сетей (компании-партнеры - Daewoo Electronics, SK C&C, Honeywell Korea и другие) создали протокол управления сетевой техникой, основной задачей которого является стандартизация домашних сетей и приборов, с возможностью управления ими различными системами разных производителей. Протокол LnCP для связи между домашними приборами предусматривает частоты 150 и 350 кГц.
Известен способ передачи высокочастотных сигналов по сетям низкого напряжения и соответствующее устройство по заявке 2003107844/09 от 13.08.2001, МНК Н04В 3/54, 3/58. В данном способе для улучшения передаточной характеристики (для уменьшения потерь высокочастотных PLC сигналов) применены фильтры, которые пропускают токи промышленной частоты 50 герц, но не пропускают высокие частоты, на которых работают PLC модемы, что уменьшает влияние внешних электрических сетей на работу PLC модемов. Для связи двух линий электропередачи использовано PLC-устройство связи, применены двунаправленные усилители высокочастотных сигналов, улучшающих условия связи для PLC модемов. Данное устройство демонстрирует применение специальных фильтров для информационного разделения (на уровне PLC сигналов) линий электропередачи на несколько подсетей.
Наиболее близким аналогом, выбранным за прототип, является способ определения конфигурации системы логических контроллеров и соответствующее устройство по заявке JP 2007027889, от 01.02.2007, МНК H04L 12/40. Система представляет собой сеть передачи данных между логическими контроллерами, имеющая в основе линии передачи данных. В системе имеются три типа устройств: Центральное Устройство, расположенное на самом верху древовидной информационной сети, Оконечное Устройство, которое может подключаться в любом месте сети, и Маршрутизатор, который работает в качестве информационного моста между двумя линиями связи информационной сети (физически связывая две линии передачи сигналов). В результате образуется иерархическая информационная сеть передачи данных, в которой соседние две линии (являющиеся разными уровнями в иерархии) связаны с помощью специального устройства - Маршрутизатора. Маршрутизатор собирает сведения обо всех Оконечных Устройствах, подключенных к линии связи, которой управляет данный Маршрутизатор. Оконечное Устройство, собирая информацию со всех Маршрутизаторов, в автоматическом режиме определяет конфигурацию системы: число и порядок соединения линий передачи данных, количество Оконечных Устройств, подключенных к каждой линии связи. Данный способ демонстрирует общий метод создания иерархических сетей передачи данных: различные уровни сети физически разделяются, для передачи данных между различными уровнями сети применяют специализированные устройства - Маршрутизаторы.
В отличие от информационной сети логических контроллеров информационные сети с использованием PLC модемов передают информацию по линиям электропередачи.
При обычном исполнении все устройства, которые подключаются к информационной сети с использованием PLC модемов, подключаются к одной общей информационной шине, в качестве которой работает проводная сеть передачи электроэнергии. При этом все устройства в информационной сети оказываются как бы подключенные к одной точке: то есть невозможно программным путем определить физическую точку подключения каждого устройства, невозможно автоматически определить конфигурацию сети (физическую топологию сети). Для преодоления данного недостатка необходимо аппаратное разделение информационной сети на отдельные участки (уровни, подсети), что позволит программным путем, в автоматическом режиме определять конфигурацию сети.
Задачей данного изобретения является формирование многоуровневой информационной сети, работающей на базе PLC технологии. Сеть линий электропередачи (см. чертеж) имеет источник питания 1, Центральное устройство 2.
Технический результат достигается разбиением информационной сети на подуровни (подсети). Для этого сеть линий электропередачи адаптируют: на каждой границе соседних информационных подсетей в разрыв проводов линий электропередачи ставится Фильтр 3, который пропускает токи промышленной частоты (50 Гц), но не пропускает сигналы PLC модемов. На каждой границе информационных подсетей устанавливается специализированный PLC Маршрутизатор 4, который работает в качестве информационного моста между подсетями, и подключается к Фильтру 3 в двух точках: вход «А» Маршрутизатора 4 подсоединяется к «верхней» информационной подсети, вход «В» подсоединяется к «нижней» информационной подсети (причем «нижних» подсетей может быть несколько, соответственно, Маршрутизатор 4 будет иметь несколько входов «Bn» и будет работать в качестве информационного моста между одним «верхним» и несколькими «нижними» подсетями). Причем к каждой линии электропередачи может быть подключен один или несколько Приборов 5 с PLC модемом.
Таким образом, на аппаратном уровне, формируется многоуровневая информационная сеть, которая позволяет в автоматическом режиме определять конфигурацию сети: определять общее количество подсетей, их иерархию, определять состав подключенных к каждой подсети Приборов 5 со встроенным PLC модемом.
Для этого в сети могут формироваться два типа информационных пакетов. Широковещательные пакеты, которые PLC Маршрутизатор 4 транслирует (передает) с одного уровня на другой, таким образом, широковещательные пакеты распространяются по всей сети. Локальные пакеты, которые PLC Маршрутизатор 4 не транслирует (не передает) с одного уровня на другой, таким образом, локальные пакеты распространяются в пределах одного уровня. Каждый PLC Маршрутизатор с помощью локальных пакетов определяет состав устройств в каждой подсети, подсоединенной к входу Bn, после этого с помощью широковещательных пакетов передает собранную информацию (состав устройств каждой подсети) в Центральное устройство 2 (которое может находиться в любом месте сети).
Кроме этого, установка Фильтров 3 в разрыв проводов линий электропередачи увеличивает уровень PLC сигнала внутри подсети, уменьшает уровень высокочастотных шумов, что повышает устойчивость работы информационной сети на основе технологии PLC.
На границах каждой подсети расположен Фильтр 3, который не пропускает PLC сигналы, таким образом, соседние подсети не нагружают данную подсеть, и уровень PLC сигналов в данной подсети увеличивается. Кроме того, PLC сигналы одной подсети не мешают работе соседним подсетям, высокочастотные шумы из соседних подсетей не попадают в данную подсеть (высокочастотные сигналы не проходят через Фильтр 3). Таким образом, уровень шумов в каждой подсети уменьшается.