Мегабиты под напряжением
Функции Интернета как глобальной среды информационного обмена за истекшие полтора десятилетия заметно расширились и приумножились. Помимо изначально присутствовавших во всемирной сети буквенно-цифровых и графических данных, теперь по ней активно циркулируют самые различные аудиовидеосигналы и мультимедийные продукты во всем их интегрированном многообразии, на взаимоотношения с которым старые добрые средства dial-up, обеспечивающие передачу данных с помощью модема и обычной телефонной линии, явно не рассчитаны.
Нынешнему потребителю информации необходим широкополосный доступ к Интернету с возможностью скоростной приемопередачи и частотного мультиплексирования. И надо отметить, что в настоящее время количество решений, обеспечивающих подобный доступ, достаточно велико: одни из них ориентированы на кабельные линии, другие — на спутниковую связь, третьи — на беспроводные технологии. Однако, при всей своей выигрышности и эффективности, эти решения обладают одним общим недостатком: ни одно из них нельзя пока признать по-настоящему массовым, всепроникающим и общеупотребительным. Ведь даже использование систем семейства DSL, получивших сейчас довольно широкое распространение, для очень и очень многих людей до сих пор остается нереальным. Так, например, по сведениям Федеральной комиссии США по связи (Federal Communications Commission — FCC), и в этой в высшей степени технически развитой стране свыше 13 миллионов семей проживают в районах, не охваченных провайдерами DSL или кабельных сетей, а 9% территории вообще находятся за пределами действия какой бы то ни было высокоскоростной связи.
Но какую же тогда магистраль можно считать действительно повсеместной и способной составить конкуренцию всем прочим вариантам решения возникающих проблем? Оказывается, простую электропроводку. Уж она-то на сегодняшний день точно есть в любой точке земного шара, которой хоть чуть-чуть коснулась цивилизация. И, как показывает практика, именно она может стать той самой средой трансляции данных, которая позволит каждому пользователю Интернета контактировать с ним без каких-либо существенных ограничений. По крайней мере, некоторые основания надеяться на это дают заметно участившиеся в последние годы прецеденты внедрения технологии BPL.
Электрический Интернет
Сам термин BPL — Broadband Power Line — был утвержден вышеупомянутой FCC два с половиной года назад в качестве официального определения систем, посредством которых выход в глобальное информационное пространство осуществляется через стандартные сети электроснабжения. Лежащая в основе этих систем идея исключительно заманчива, а ее воплощение кажется на редкость простым и достижимым. Хотя бы потому, что линии электропередачи и в самом деле проведены сейчас везде и всюду — и если по ним можно пересылать и принимать данные, то никакой отдельной инфраструктуры доступа к Интернету сооружать не надо. Все, что нужно потребителю — это специальный модем, который включается в электрическую розетку. Такие модемы есть, причем структурно они ничем не отличаются от аналогичных устройств, предназначенных для кабельных или DSL-систем: их главным компонентом является схема приема и передачи сигналов через определенную среду. Эти модемы обмениваются данными по локальным электросетям с подстанциями, которые соединяются с Интернетом по оптоволоконным или беспроводным каналам, что создает условия для соблюдения всех необходимых параметров скорости и качества связи.
«Передача данных по высоковольтным линиям на сколько-нибудь значительные расстояния затруднена из-за сильного затухания сигнала, — комментирует новую технологию эксперт американского журнала „Network Computing“ Питер Морриси. — На этом, магистральном уровне для подключения к интернет-провайдерам или другим операторам связи энергетические компании могут проложить собственное оптоволокно. Информационные потоки обычно вводятся в электросети на уровне понижающих подстанций и затем передаются по линиям среднего и низкого напряжения. Прохождение потоков данных через низковольтные трансформаторные подстанции затруднено из-за высокого уровня возникающих там помех. Одним из способов решения этой проблемы является установка специального сплиттера, который обеспечивает передачу данных между линиями среднего и низкого напряжения в обход трансформатора. Затем информационные потоки проходят по низковольтным линиям (110 или 220 В) и через розетку в квартире пользователя и специальный (относительно недорогой) модем выдаются на интерфейс Ethernet. Один из вариантов предусматривает установку на столбах линий электропередачи беспроводных точек доступа, работающих по технологии 802.11b. Одна такая точка доступа способна обслуживать несколько домов, а поскольку она устанавливается на электрической линии среднего напряжения, то не требуется никакого дополнительного оборудования для обхода трансформатора на низковольтной подстанции».
Согласно оценкам аналитиков Telecom Trends International, при всех этих характеристиках и условиях среднегодовые темпы роста рынка BPL-сервисов смогут в течение ближайших шести лет поддерживаться на уровне 90%. Ожидается, что совокупные доходы компаний, предоставляющих подобные услуги, увеличатся со 108 миллионов долларов в 2005 году до 4,4 миллиарда в 2011-м. А по прогнозам экспертов исследовательской организации Research and Markets, к 2012 году использование комплексов BPL станет предпочтительным для третьей части всей новой клиентуры провайдеров широкополосного доступа и 13% их прежних потребителей, которые перейдут на эту технологию с привычных и проверенных методик и систем.
А ведь BPL представляет собой не что иное, как очередную версию реализации принципа Рowerline Сommunication (PLC), который начал всерьез разрабатываться чуть ли не сто лет назад и уже в 20-х годах прошлого века нашел свое отражение в аппаратуре высокочастотной связи. С тех пор этому принципу неоднократно пророчили ведущую роль в эволюции всевозможных информационных технологий и систем, а затем с той же уверенностью объявляли его бесперспективным и забывали о нем, чтобы через определенный период снова взяться за его совершенствование, придавая ему первостепенное значение и провозглашая едва ли не панацеей от всех коммуникационных бед. В итоге история PLC вылилась в длинную череду тактических побед на поприще теоретических исследований и научных открытий и стратегических поражений на фронтах промышленного производства и рыночной конкуренции.
Энергетика и телекоммуникации
Идея Рowerline Сommunication состоит в частотном разделении сигнала, передаваемого по силовым кабельным линиям, когда высокоскоростной поток данных разбивается на несколько низкоскоростных, каждый из которых передается на отдельной частоте с последующим их объединением в один сигнал. Использование так называемых «поднесущих» частот в диапазоне 4–21 МГц не оказывает влияния на передачу по проводам обычной электроэнергии, поскольку составляет огромную разницу в сравнении со стандартными 50 или 60 Гц электрической цепи. Таким образом, обычная электросеть может одновременно доставлять электроэнергию и данные по одной цепи. При этом PLC-устройства могут «видеть» и декодировать информацию, хотя все прочие электрические устройства даже не догадываются о присутствии сигналов сетевого трафика и продолжают работать в привычном для себя режиме.
В 50-х годах некоторые энергетические компании решили попробовать управлять уличным освещением с помощью набора цифровых данных. Скорость их передачи исчислялась тогда еще битами в секунду; поток сигналов, проходящих по электропроводке, генерировал помехи на частоте 100–190 Гц; а сами системы могли работать только в одном направлении, отправляя команды контролируемым объектам с центральных диспетчерских терминалов. До создания дуплексных каналов дело так и не дошло: оно предполагало немалые капиталовложения, которые бизнесмены-новаторы посчитали неоправданными — поскольку необходимости обратной связи с фонарными столбами у них попросту не было. Приблизительно по такому же сценарию происходили и примерно с такими же результатами закончились и наблюдавшиеся в начале 60-х годов инициативы по внедрению PLC-решений на железнодорожном транспорте.
Следующего всплеска активности в развитии этой технической области пришлось ждать больше двадцати лет: только к середине 80-х в ней наметились существенные сдвиги, вызванные насущными потребностями индустриального прогресса и обеспеченные передовыми достижениями прикладной науки. Значительно повысилась скорость передачи данных PLC-устройств, у них появилась возможность поддерживать двунаправленную связь, а системы типа SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) успешно применялись в США, Великобритании и ряде других стран для сбора информации и диспетчерского управления предприятиями в процессе их автоматизации и компьютеризации. Однако самым мощным стимулом для поиска эффективных способов использования электрических сетей для коммуникационных нужд явился бурный рост Интернета и его широчайшее распространение во всех без исключения промышленных отраслях и сферах человеческой деятельности. Во второй половине 90-х годов к экспериментам по проектированию PLC-комплексов, способных оперировать сложными сочетаниями разнородных данных, начали подключаться такие гиганты ИТ и телекоммуникаций, как германский Siemens, канадский Nortel и английский United Utilities. Но и им не сразу удалось добиться позитивных результатов — ощутимое продвижение к поставленной цели было достигнуто только благодаря появлению мощных цифровых сигнальных процессоров (DSP — Digital Signal Processors) и новых методов модуляции сигнала вроде OFDM (схемы мультиплексирования с ортогональным частотным разделением сигналов для высокоскоростной передачи данных в диапазоне 5 ГГц — Orthogonal Frequency Division Multiplexing).
Старались не остаться в стороне и энергетики: летом 2001 года немецкий концерн RWE, взяв за основу разработанное фирмой Ascom коммуникационное оборудование, соорудил в районе Эссена PLC-сеть и организовал на ее базе предоставление услуг широкополосного доступа в Интернет на скорости около 2 Мбит/с. Немного позже о начале эксплуатации своей такой же сети объявила австрийская электротехническая компания Tiwag. В Шотландии главным инициатором продвижения подобных услуг выступила энергетическая корпорация Scottish-Hydro-Electrics, которая в ходе тестирования собственной PLC-системы предложила жителям сельской местности чрезвычайно выгодные условия выхода в Интернет (25 фунтов абонентской платы в месяц за 2 Мбит/с — по сравнению с 70–80 фунтами за 3 Мбит/с, которые взимаются другими здешними провайдерами). В течение 2002–03 гг. несколько аналогичных проектов стартовало в Италии, Испании и Швеции. В 2002 году московские энергетики провели в Зеленограде цикл успешных испытаний технологии создания электросети передачи данных. А год спустя китайская государственная телекоммуникационная компания Power Telecom силами своего дочернего предприятия Fibеrlink Networks открыла за 12 долларов в месяц (без ограничения времени и трафика) экспериментальный доступ в Интернет через электрические сети обитателям одного из кварталов Пекина.
Подключение Америки
И все же, несмотря на преимущества PLC, выявившиеся в процессе осуществления этих пилотных проектов, ожидавшегося ажиотажа и взрывного роста популярности новой технологии они не вызвали. В большинстве случаев количество абонентов ограничилось сотнями, отдельные компании сумели привлечь на сторону новой технологии несколько тысяч клиентов, и даже «рекордсмен» энергетической отрасли RWE, заключивший контракты примерно с 30 тысячами пользователей, так и не смог достичь запланированного охвата в 150 тысяч. Зарождающемуся рынку PLC-услуг необходим был прорыв, который ни европейскому, ни азиатскому бизнесу никак не удавалось организовать. Тем временем Соединенные Штаты, будучи, очевидно, вполне удовлетворенными состоянием своей «внутренней» интернетизации, до поры до времени не торопились включаться в дело, прибыльность которого была еще очень сомнительной.
Но вот весной 2004 года стало известно, что две американские корпорации — Cinergy Broadband и Current Communications — договорились о создании совместных предприятий с целью практической реализации усовершенствованного технического решения (которое, собственно, и получило название BPL), позволяющего обеспечивать широкополосный доступ к Интернету в сочетании с IP-телефонией по силовым проводам. Участвовавшие в тестировании BPL-систем жители штатов Вайоминг, Огайо, Индиана и Кентукки отметили высокое качество предоставляемых услуг, их несомненную экономическую выгоду и большой коммерческий потенциал. Судя по всему, выводы первых потребителей были вполне обоснованными: ведь, например, в Цинциннати (Огайо) провайдерам удалось превысить показатель скорости передачи данных в 3 Мбит/с; а в городке Манассас (Вайоминг) ежемесячная стоимость пользования каналом BPL составила 27 долларов при бессрочном контракте и отсутствии инсталляционных платежей (при том, что услуги DSL оцениваются там в 30 долларов, а КТВ — около 55 долларов в месяц с необходимостью заключения долгосрочного контракта и оплаты установки оборудования).
В том же 2004 году в сельском округе Уэйк (штат Северная Каролина) проект BPL-доступа реализовали электрокомпания Progress Energy, национальный американский провайдер Earthlink и производитель оборудования Amperion. Проект предусматривал подключение 500 фермерских хозяйств с производительностью нисходящего канала 2,5 Мбит/c, а восходящего — 1,3 Мбит/c. В конце прошлого года все та же Current Communications при содействии корпорации TXU Electric Delivery взялась за налаживание BPL-услуг широкополосного интернет-доступа для двух миллионов клиентов в северном Техасе. Эта самая большая инсталляция BPL в США будет проходить на территории, где такие компании, как Time Warner, Charter Comminications, AT&T, Verizon, тратят миллиарды долларов, чтобы модернизировать свои сети с помощью оптоволокна. Всего же, по сведениям United Power Line Council (UPLC — альянса американских предприятий электротехнической промышленности), на территории США в настоящее время насчитывается уже 40 зон BPL, которые находятся на различных стадиях испытаний и коммерческого обслуживания.
Впрочем, идеализировать BPL никто не собирался — тем более, что недостатки этой технологии были столь же бесспорны, сколь и ее достоинства, и так же быстро привлекли к себе пристальное внимание. Не случайно этой технологией заинтересовалась Американская лига радиолюбителей — хотя, казалось бы, ни к электрокомпаниям, ни к интернет-провайдерам радиолюбители отношения не имеют. Используемое сегодня BPL-оборудование создает статический шум на частотах от 1,7 до 80 МГц. Как среда передачи информации, линии электросети характеризуются большим числом наводок и шумов. У проводов электросети отсутствуют экраны, а значит, передаваемые по ним сигналы будут создавать в окружающем пространстве заметный фон. Частотный диапазон коротковолнового радио (2–30 МГц) пересекается с частотным диапазоном систем BPL (2–80 МГц), что, конечно, не есть хорошо. Если бы данный диапазон был свободен, то никаких проблем не возникло бы, однако именно в нем работают многие любительские радиостанции. В этом же диапазоне лежат радиочастоты, используемые в Соединенных Штатах полицией, пожарными и скорой медицинской помощью. Но если в первом случае в результате помех радиолюбители будут испытывать неудобства, то во втором использование технологий является просто незаконным, так как частоты выделены службам быстрого реагирования. Именно поэтому Американская лига радиолюбителей изначально стала центром гражданского сопротивления распространению BPL-технологии.
Такое положение дел заставило FCC активизировать процесс официального «образмеривания» этой технологии, и в октябре 2004 года комиссия утвердила перечень норм, которым должны соответствовать все создаваемые на территории США BPL-комплексы. Основной задачей FCC при этом была разработка требований, которые удовлетворяли бы одновременно и пожелания потенциальных провайдеров BPL, и предъявляемые им претензии сотовых операторов и радиолюбителей. Принятые в результате долгих обсуждений спецификации получились достаточно жесткими, но, как отмечают эксперты FCC, их ценность состоит в том, что теперь новая технология может на совершенно законных основаниях использоваться такими государственными службами, как пожарная охрана и скорая помощь, которые давно уже проявляют к ней большой интерес. Разумеется, в спецификации самым подробным образом оговорены требования к безопасности использования соответствующих интерфейсов, но с повестки дня до сих пор остались не снятыми вопросы урегулирования отношений между поставщиками электричества и коммуникационными компаниями.
Эффект «обратной связи»
Как и следовало ожидать, сразу же после активизации развития BPL в Америке этот процесс с новой силой развернулся и в Европе, которая, как уже отмечалось, поначалу опережала Соединенные Штаты в разработке технологий передачи данных по электросетям. Прислушиваясь к мнению заинтересованных в продвижении BPL-систем организаций, Еврокомиссия рекомендовала своим подведомственным службам «четче обозначить правила использования этих систем, поскольку развитие нового вида широкополосного доступа увеличит конкурентность на рынке доступа к глобальным сетям, а значит, пойдет на пользу конечному пользователю». Кроме того, комиссия обратилась к правительствам государств ЕС с предложением ликвидировать все необоснованные препятствия на уровне регулирующих законов, чтобы обеспечить BPL наилучшие условия для быстрого развития. По предварительным расчетам, потенциал развития BPL в Европе определяется наличием 200 миллионов электрических линий, проложенных к общественным, промышленным и жилым зданиям. По инициативе Еврокомиссии был также сформирован альянс OPERA (Open PLC European Research Alliance), нацеленный на разработку единого стандарта передачи данных по принципам Рowerline Сommunication.
Ощущая потенциал BPL, не собирается пассивно наблюдать за развитием этой технологии и вся мировая индустрия периферийного оборудования. Уже сегодня можно говорить о возникновении вполне самостоятельного рыночного сегмента клиентских устройств для доступа в Интернет посредством электрической сети. Новые изделия представлены адаптерами электросеть-Ethernet (Powerline-Ethernet), электросеть-радио (Powerline-Wireless) и электросеть-USB (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.
Перспективная технология получает весомую поддержку со стороны крупных ИТ-компаний, включая Intel, Motorola и Cisco Systems. Летом прошлого года они объявили о вступлении в организацию HomePlug Powerline Alliance, которая разрабатывает стандарты и спецификации для предприятий, предлагающих услуги BPL. Intel, отделение Cisco Systems Linksys и Motorola стали новыми членами — спонсорами организации. Президентом альянса избран менеджер по маркетингу Intel Мэтт Тилл. К тому же организация образовала новый совет директоров своего Форума реализаторов, чтобы шире привлекать индустрию к разработке и воплощению стандартов. В альянс входят представители компаний-спонсоров, а также Comcast, EarthLink, RadioShack, Sharp и Sony. Те же Intel и Motorola стали инвесторами Intellon — молодой компании, производящей интегральные микросхемы на базе спецификаций HomePlug. А в июне 2005 года Motorola анонсировала собственное новое решение, сочетающее в себе беспроводной доступ и передачу данных через электропроводку по технологии BPL. Продукт под названием Powerline LV состоит из платформы Canopy Broadband Internet Platform и расширенной технологии HomePlug.
Группа индустриальных «тяжеловесов» в лице Google, Goldman Sachs и Hearts объявила о своих планах инвестировать около 100 млн. долларов в корпорацию Current Communications и ее разработки в области Broadband Power Line. Технологией BPL заинтересовалась корпорация IBM, неоднократно поддерживавшая и «выводившая в люди» первоначально кажущиеся сомнительными разработки (например ту 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 — ее возможности хьюстонским ковбоям и рядовым обывателям (всего около 220 пользователей на этапе опытной эксплуатации).
Несколько компаний, в том числе IDACOMM, Amperion, Broadband Energy, Cisco, Itron, Mitsubishi и PCPC, сотрудничают с CenterPoint Energy и IBM как в центре по технологии BPL, так и в рамках пилотного проекта. В оба эти проекта IBM делегировала большую группу своих специалистов по энергетике и ИТ, а также предоставила новейшие аппаратные и программные средства. Специалисты подразделения IBM Global Services участвовали в проектировании, создании и развертывании технической инфраструктуры, средств отображения и демонстрации центра по технологии BPL. В рамках пилотной программы корпорация IBM осуществляет управление проектом и поддержку, а также текущую оценку и мониторинг используемого оборудования.
«Отрадно видеть, что Google и Intel интересуются BPL, — говорит директор группы исследований в области широкополосного доступа агентства Jupiter Research Джо Ласло. — С другой стороны, нужны не запатентованные способы реализации технологии, а чтобы разные игроки объединились и создали стандарт. Усилия в сфере стандартизации предпринимают многие организации. Будь они более централизованными, стандарты появились бы быстрее. Но этой точки мы еще не достигли».
В ноябре 2005 года в российской прессе прошло сообщение о том, что компания «Электро-Ком» начала в Москве реализацию своего проекта «Спарк», предусматривающего предоставление услуг широкополосного доступа к Интернету через электрические розетки. Провайдер обещает небывалую для столичного рынка скорость передачи данных при использовании безлимитных тарифов — от 4 до 10 Мбит в секунду. Конкуренты, впрочем, считают, что заявления «Электро-Кома» не более чем маркетинговая атака на потребителя, за которой не стоит реальное рыночное предложение.
Мнения профессионалов по поводу инициативы «Электро-Кома» вообще отличаются диаметральной противоположностью. Некоторые эксперты полагают, что «Спарк» может обрушить тарифы на рынке широкополосного доступа к Интернету в Москве, если планы по масштабному строительству сети будут реализованы. «Развернуть сеть на основе электропроводки можно гораздо быстрее, чем любую другую сеть, — говорит глава компании Sputnik Labs Кирилл Булгаков. — Поэтому массовое развертывание таких сетей в городе может привести к значительному обострению конкуренции и, как следствие, снижению цен на скоростной доступ». Другие участники рынка считают, что идея «Интернета через розетку» не более чем маркетинговая уловка компании, которая на самом деле не будет способна обеспечить заявленную скорость доступа. «Мы пробовали технологию, которую сейчас продвигает „Электро-Ком“, и можем сказать, что у нее нет ощутимых преимуществ перед другими технологиями доступа, как, например, ADSL, — рассуждает старший вице-президент компании „Корбина Телеком“ Александр Малис. — А скорость, которая заявлена „Электро-Комом“ в безлимитном тарифе, вообще представляется рекламным приемом: обеспечить производительность в пределах 4–10 Мбит в секунду для каждого пользователя им не удастся».
Тем временем воспользоваться объявленными сервисами могут пока жители 154 московских домов, расположенных в районах станций метро «Сходненская» и «Тушинская», однако планы «Электро-Кома» предусматривают подключение в 2006 году к своей сети до 10 тыс. домов в Москве и Московской области, а объем ее инвестиций в развитие системы доступа специалисты оценивают в 20 млн. долларов. По уровню цен услуги «Спарка» сопоставимы со «Стримом»: модем, похожий на стандартный блок питания с вмонтированным в него портом Ethernet, стоит 1 500 рублей, еще в 600 рублей обойдется подключение, а абонентская плата составляет от 250 до 750 рублей — в зависимости от тарифа. Включать модем можно в любую розетку в доме, причем перепадов напряжения оборудование не боится. Помехи от бытовой техники мало влияют на качество подключения: включение дрелей, микроволновых печей и т. п. приводит к падению скорости не более чем на 8%.
А между тем разработчики новых технических решений недвусмысленно дают понять, что не собираются останавливаться на достигнутом и не настроены на то, чтобы свести все развитие «электрического Интернета» только к BPL. В марте нынешнего года в штате Виргиния началось испытание новой технологии обеспечения широкополосного доступа работникам офисных зданий WiFiber (Wireless Fiber), которая сочетает в себе сразу два вида связи — Wi-Fi и BPL. Эта технология уже одобрена FCC и работает в диапазонах радиочастот 71–76 ГГц, 81–86 ГГц, 92–95 ГГц, при этом пропускная способность достигает 10 Гбит/с.
Источник: Журнал «Рынок Электротехники»