Rzut oka na PLC - internet z gniazdka elektrycznego

miniRecenzja wyróżniona!

Technika przesyłania danych wykorzystująca już istniejącą sieć elektryczną dostępną przecież w każdym mieszkaniu nie jest pomysłem nowym.  Pomysł wykorzystania takiego medium jakim jest kabel sieci elektrycznej zrodził się już kilka lat temu. Technika ta nosi nazwę PLC – Power Line Communication a komunikacja zostaje zestawiona pomiędzy przynajmniej dwoma adapterami umieszczonymi w gniazdkach elektrycznych a te z kolei za pomocą zwykłego przewodu ethernetowego są podłączone z komputerami (choć może i wystąpić wariant w którym w adapterze jest zainstalowana karta bezprzewodowa).

Można by zapytać dla kogo przeznaczone jest takie rozwiązanie?  PLC możemy użyć tam gdzie z jakiś powodów jest zabronione poprowadzenie przewodów sieci Ethernet, sytuacja może mieć miejsce w przypadku np. starej kamienicy, wynajmu mieszkania czy tam gdzie po prostu z jakiś powodów jest utrudniona taka adaptacja. Oczywiście można zdecydować się na WiFi, ale łączność bezprzewodowa nie zawsze jest rozwiązaniem, które będzie nas satysfakcjonować. Łączność ta ma również swoje ograniczenia i czasem może dojść do sytuacji w której nie uda nam się w ten sposób zestawić połączenia - zbyt duża odległość, grube mury tłumiące sygnał czy tak duże nawarstwienie innych sieci, które skutecznie zagłuszają naszą sieć.

Potencjalnego klienta zawsze interesują koszty. Zanim zdecydujemy się na zakup pada pytanie - Ile to będzie mnie kosztować? A więc spróbujmy sobie na to pytanie odpowiedzieć. Zacznijmy od konkurencji PLC czyli od WiFi.

By móc korzystać z dobrodziejstw łączności bezprzewodowej musimy zaopatrzyć się w urządzenie korzystające z tej technologii. Najtańszym rozwiązaniem jest zakup access pointa czyli urządzenia zapewniającego kartą sieciowym dostęp do zasobów sieci za pomocą bezprzewodowego medium. Access point w tym przypadku jest mostem łączącym naszą sieć przewodową z bezprzewodową. Urządzenie jest pozbawione zaawansowanych funkcji sieciowych jego celem jest nijako zamiana medium transmisyjnego, czyli nada się świetnie tam gdzie np. mamy już instalację przewodową i z jakiś powodów w danym pomieszczeniu chcemy naszym urządzeniom dać możliwość komunikacji bezprzewodowej. Koszt prostego access pointa kształtuje się w okolicy 100zł.

Znacznie ciekawszym i bardziej praktyczniejszym rozwiązaniem jest zakup routera czyli urządzenia stanowiącego most pomiędzy naszą siecią a siecią naszego usługodawcy internetowego. Dzisiejsze routery są urządzeniami wszechstronnymi zapewniającymi nam szereg usług. Poprzez główną ich rolę jaką jest podział pasma internetowego na wiele urządzeń zapewniają również m.in. łączność bezprzewodową, funkcje NAS-u (możemy dopiąć do routera np. przenośny dysk twardy, który będzie odpowiedzialny za wymianę plików pomiędzy podłączonymi urządzeniami) czy usługi typu BitTorrent, FTP. Przy routerach należało by wspomnieć że tak naprawdę istnieją ich dwa rodzaje: te z wbudowanym modemem ADSL umożliwiające podłączenie do sieci operatora korzystającego z łącz telefonicznych (TP S.A., Netia) i te z tradycyjnym łączem ethernetowym zapewniające komunikację urządzeniom korzystającym z tego rozwiązania (wciąż popularne w naszym kraju sieci osiedlowe, UPC). Oczywiście można spotkać routery obsługujące obie technologie, gdzie od użytkownika i infrastruktury sieciowej zależy decyzja o aktualnie używanym typie połączenia z ISP. Ceny routerów kształtują się na różnym poziomie sporo tu zależy od dodatkowych funkcji i przyjętych rozwiązań można kupić urządzenie w granicy 100zł a także takie których cena przekracza 600zł. Kupujący sam musi odpowiedzieć sobie na pytanie czego potrzebuje i dobrać sprzęt według swoich wymagań.

Do opcjonalnych kosztów wdrożenia WiFi trzeba doliczyć jeszcze zakup kart sieciowych. W przypadku posiadania laptopa koszt ten nam odpada bo karta taka znajduje się już w samym urządzeniu, chyba że użytkownik decyduje się na zakup nowej karty sieciowej ze względu na zwiększenie zasięgu czy prędkości transmisji danych. W przypadku komputerów stacjonarnych zakup karty często jest nieodzowny (choć nie zawsze). Karty sieciowe możemy kupić w formie karty rozszerzeń montowanej wew. komputera a także podłączanej poprzez USB (istnieją także rozwiązania w postaci kart PCMCIA i ExpressCard). Koszt urządzenia 40-100zł. W przypadku kart sieciowych podłączanych do komputera koszt zakupu jest niski, niestety znacząco on wzrasta w przypadku kart dołączanych do np. telewizora w celu rozszerzenia jego funkcji o komunikację bezprzewodową, tutaj najczęściej okazuje się, że zakup taki kształtuje się w okolicach 200-300zł. Choć można oczywiście próbować podłączyć  telewizor do sieci bezprzewodowej, korzystając z nazwijmy to zwykłej „nie firmowej” karty, tylko w takim wypadku nie mamy gwarancji, że będzie to działać.

Kończąc swój wywód o WiFi i kosztach chciałbym nadmienić, że tak naprawdę koszt wdrożenia tej technologii możemy zredukować do 0zł. Nie całkiem to zależy od nas ale w większości przypadków może okazać się to wykonalne i możliwe do zrealizowania. Wielu usługodawców internetowych w swoich pakietach dostarcza nam gotowych, zintegrowanych rozwiązań więc decydując się na dany pakiet u danego ISP może się okazać, że nijako WiFi mamy już w cenie samego pakietu.

PLC w porównaniu do WiFi jest technologią młodszą i jak już wspomniałem może być świetną alternatywą dla łączności bezprzewodowej. Atutami jej jest prostota konfiguracji i łatwość wdrożenia. Bo cóż może być prostszego od podłączenia dwóch adapterów do gniazdek sieci elektrycznej i sparowania urządzeń.

By udało nam się zestawić połączenie musimy kupić zestaw przynajmniej dwóch urządzeń, których koszt rozkłada się w zależności od oferowanej prędkości i funkcji dodatkowych. Do funkcji dodatkowych można zaliczyć np. wbudowany moduł WiFi, czyli połączenie pomiędzy adapterami jest realizowane za pomocą sieci elektrycznej a w docelowym pomieszczeniu można korzystać z łączności bezprzewodowej (komunikacja pomiędzy hostem a adapterem). Ciekawą funkcją jest również przedłużenie samego gniazdka (przydatne gdy mamy ich ograniczoną ilość) w ten sposób, że adapter jest wpinany do kontaktu a do adaptera jest możliwość podpięcia dowolnego urządzenia elektrycznego. Koszt adapterów (najczęściej dwóch, choć są zestawy zawierające więcej sztuk) kształtuje się na poziomie 120-500zł.

Dostępne (docelowe) transfery pomiędzy urządzeniami wynoszą najczęściej 200 Mbps oraz 500 Mbps i z takimi urządzeniami najczęściej będziemy mieli do czynienia. W odniesieni do WiFi specyfikacja 802.11g przewiduje transfer na poziomie 54 Mbps natomiast najczęściej spotykana wersja 802.11n oferuje transfer 150 Mbps (nLite) oraz 300 Mbps. Choć coraz śmielej zaczynają pojawiać się urządzenia zgodne z nowym standardem 802.11ac, którego specyfikacja przewiduje maksymalny transfer rzędu 6,93 Gbps. Na rynku najczęściej jednak spotkamy się z urządzeniami oferującymi prędkość przesyłu plików na poziomie 1,73 Gbps.

Oczywiście cały czas trzeba mieć na uwadze, że podane transfery są wartościami, które w praktyce w warunkach domowych nie jesteśmy wstanie osiągnąć bo na szybkość transmisji ma wpływ wiele czynników. Służą one jako baza do porównania tego co dana technologia ma nam do zaoferowania.

Wracając do PLC najczęściej spotykanym schematem połączenia jest ten w którym jeden adapter jest połączony kablem z routerem natomiast drugi również kablem z docelowym komputerem. Tutaj uważny kupujący może dostrzec pewną niekonsekwencję producentów sprzętu ponieważ zdarzają się konstrukcje, które pomiędzy adapterami oferują prędkość 500 Mbps a w urządzeniu jest zamontowane gniazdo ethernetowe działające w standardzie FastEthernet (100Base-T) czyli oferujące prędkość 100 Mbps pomiędzy adapterem a hostem. Czyli chcąc z takiego urządzenia "wydusić" jak najwięcej zwróć uwagę by gniazdo ethernetowe obsługiwało standard 1 Gbps (1000BASE-T). Nie zapomnij, że z drugiej strony czyli w komputerze musisz mieć także kartę zgodną z tym standardem jak również musisz zadbać o odpowiednie okablowanie.

Testowanym urządzeniem były dwa adaptery firmy TP-Link, model TL-WPA281. Specyfikacja urządzenia poniżej (źródło).

Modele oferują nam prędkość 200 Mbps pomiędzy sobą (sieć elektryczna), natomiast połączenie z hostem może być realizowane dwojako albo za pomocą kabla – 100 Mbps – FastEthernet lub WiFi standard n – prędkość 300 Mbps.

Konfiguracja urządzeń okazała się bardzo prosta i bezproblemowa. By sieć PLC zadziałała, adaptery wystarczyło podłączyć do gniazdek, komputery zostały podłączone do złącz RJ-45, ostatnim krokiem było sparowanie urządzeń. Po wykonaniu wszystkich czynności sieć zadziałał automatycznie, komputery uzyskały dostęp do zasobów sieciowych oraz do Internetu. Adaptery zostały zintegrowane z małą siecią domową a konfiguracja sieci wyglądała następująco: centralny punktem sieci jest router – Thomson U-TWG870U z którym jest połączony komputer wyposażony w kartę sieciową Intel(R) 82579V Gigabit Network Connection (połączenie komputer-router 1 Gbps) do routera również jest podłączony jeden z adapterów (połączenie router-adapter 100 Mbps). Odległość pomiędzy adapterami wynosi 20m (połączenie adapter-adapter 200 Mbps). Natomiast drugi komputer jest podłączony z adapterem również kablem, karta sieciowa Marvell Yukon 88E8053 (połączenie komputer-adapter 100 Mbps).

Dodatkową i bardziej szczegółową konfigurację urządzeń można przeprowadzić dzięki dołączonemu oprogramowaniu. Po uruchomieniu programu Powerline Scan ukazuje się nam lista podłączonych adapterów, które możemy fizycznie zidentyfikować po adresie MAC. Po wciśnięciu Conect, podania hasła zostaniemy przeniesieni do panelu konfiguracyjnego urządzenia, cała konfiguracja przebiega w oknie przeglądarki internetowej.

Opcje są rozłożone czytelnie i nawet początkującemu użytkownikowi nie powinny sprawić problemu. Cała konfiguracja została podzielona na 6 sekcji.

Status – podsumowanie konfiguracji urządzenia oraz status poszczególnych interfejsów.

WPS - Wi-Fi Protected Setup – tworzenie  sieci WiFi w oparciu o WPS.

 
Network – zmiana adresu urządzenia.

Wireless – opcje związane z siecią bezprzewodową – SSID, wybór kanału i rodzaju transmisji, opcje zabezpieczeń (WPA/WPA2, filtracja adresów MAC) oraz statystyki.

Powerline – ustawienia związane z łącznością pomiędzy adapterami – nazwa sieci, QoS.

System Tools – zgrupowane opcje związane z obsługą urządzenia czyli uaktualnienie firmwaru, przywrócenie ustawień fabrycznych, zapis i przywrócenie ustawień, restart urządzenia, zmiana domyślnego hasła oraz log urządzenia.

 Lokacja 1 – mieszkanie 50m2, odległość pomiędzy adapterami ok. 20m, instalacja elektryczna nowa po remoncie.

Test urządzenia polegał na przesłaniu pomiędzy dwoma komputerami (Windows 7) jednego dużego pliku o objętości 520 MB a także wielu małych (dokładnie 9221 plików) zajmujących łączną objętość również 520 MB. Połączenie z adapterem było realizowane na trzy sposoby: kabel (FastEthernet) oraz WiFi standard g oraz standard n. Dla połączenia WiFi g została użyta karta wbudowana w laptop - Intel(R) PRO/Wireless 3945ABG, natomiast połączenie WiFi n korzystało z karty Linksys WUSB600n.

Próba dla każdego rodzaju połączenia była wykonana pięciokrotnie gdzie wartościami mierzonymi był czas kopiowania plików oraz transfer, wyniki uśredniono.

Jak widać przesył pojedynczego pliku, odbył się stosunkowo szybko a najkrótszym czasem kopiowania charakteryzuje się połączenie wykorzystujące zwykły kabel, choć czas potrzebny do skopiowania pliku z wykorzystaniem standardu WiFi n jest porównywalny, jak można było przypuszczać najwolniej kopiowanie przebiegło tam gdzie wykorzystany został standard WiFi g.

W drugim scenariuszu sytuacja nie jest już taka różowa, a pomiędzy zastosowanymi standardami widać już wyraźną granicę. Nadal najszybszym połączeniem jest te wykorzystujące kabel, drugie miejsce WiFi n i na końcu WiFi g.

Lokacja 2 – domek jednorodzinny, jednopiętrowy powierzchnia ok. 120m2. Odległość pomiędzy adapterami ok. 50m.

Wykorzystany sprzęt ten sam z wyjątkiem routera – zastosowano TP-Link TD-W8950ND.

Porównując poprzednie wyniki z bieżącymi, czas kopiowania i średni transfer uległy pogorszeniu. Najprawdopodobniej spowodowane jest to zwiększeniem odległości pomiędzy adapterami i innym stanem instalacji elektrycznej. Zmiana na miejscu lidera najlepszy rezultat uzyskało połączenie zestawione bezprzewodowo z wykorzystaniem standardu WiFi n.

Sytuacja podobna do tej z lokalizacji pierwszej, kolejność miejsc ta sama lecz wydłużony czas kopiowania plików.

Lokacja 3 – trzypiętrowy, przedwojenny budynek.

W tym przypadku, sytuacja wyglądała najgorzej. Wprawdzie udało się zestawić działające połączenie w ramach jednego piętra i piętra poniżej ale połączenie działało niestabilne. Każda próba testu połączenia, przesłania pliku/plików kończyła się niepowodzeniem, proces ani razu nie zakończył się sukcesem. Na tak zestawionym połączeniu można było korzystać z Internetu ale wiązało się to z niepełnym wczytywaniem stron i koniecznością ich ponownego odświeżania.

Taki stan jakby można domniemywać, spowodowany był jakością samej instalacji elektrycznej, która nie jest pierwszej młodości oraz ilością działających urządzeń (komputery, kserokopiarki, klimatyzacja itp.). Wszak nie jest tajemnicą, że stan przewodów elektrycznych oraz ilość podłączonych odbiorników energii elektrycznej ma wpływ na powstawanie interferencji i wszelkiego rodzaju zaburzeń mających w konsekwencji wpływ na tłumienie sygnału informacyjnego.

Kolejnym powodem takiego stanu rzeczy była segmentacja samej instalacji elektrycznej – poszczególne sale połączone są w mniejsze obwody (podłączane do osobnych szaf elektrycznych) które następnie są ze sobą łączone w całość.

W ramach jednego obwodu urządzenia działały bez problemu a osiągane wyniki były porównywalne z lokalizacją 1.

Podsumowanie

Z tego typu urządzeniami miałem do czynienia po raz pierwszy i powiem szczerze, że technologia ta zaskoczyła mnie pozytywnie. Z jednej strony prostotą konfiguracji i osiąganymi wynikami a z drugiej bezproblemową implementacją z już istniejącą infrastrukturą sieciową. Urządzenia działały u mnie przez 2 tygodnie i nie zaobserwowałem problemów z działaniem samych adapterów, raz podłączone i skonfigurowane pracowały niezawodnie i nie zostały zaobserwowane problemy z stabilnością zestawionego w ten sposób łącza. Mogę śmiało polecić tego typu rozwiązanie, które jest dobrym uzupełnieniem bądź alternatywą dla sieci bezprzewodowych.