| Apie | Žurnalas | Archyvas | Mokslo įdomybės | Paieška |

2002 m. Nr. 1 turinys

· Tinklo modernizavimas – platesniam paslaugų spektrui
· Kintantis taksofonų veidas
· Sukinių elektronika
· Žinutės

Elektronika
· Kokios būna klaviatūros
· Kur link traukia elektronika?
· IBM kurs „autonominius kompiuterius“
· Pakilimas ir kritimas
· Žinutės
· Daugybė kvarco profesijų

IEDM 2001
· Puslaidininkių klubo technologinė vitrina

Displėjai
· Elektroninis popierius
· Naujienos iš displėjų padangės

Optinis ryšys
· Fotoniniai kristalai – šviesos puslaidininkiai
· Lazerinis efektas nanometrinėse vielelėse iš ZnO
· Pirmoji optinė jungtis tarp palydovų
· Atosekundinių trukmių impulsai tiria šviesos bangas: mokslininkai sukūrė atosekundinę „fotokamerą“
· Žinutės

Dan Communications
· P-COM daugiataškio tinklo sistema

Mikroelektronika
· Fazės poslinkio technologija
· Nuo silicio iki Coli bakterijų
· Mikroelektronika iš polimerų

Tinklai
· Telekomunikacijų tinklų sinchronizavimas

Mobilusis ryšys
· Mobilūs taikiniai
· Žinutės

Internetas
· Tinklas kiekviename kambaryje
· Jūsų paslaptys bus saugios
· Žinutės
· Pasaulinis kompiuteris

Tinklas kiekviename kambaryje

   Informacijoje - galia, ar panašiai, kaip dažnai yra sakoma. Dabar darosi teisingas atvirkščias teiginys: šią žiemą rinkoje pasirodė nauja technologija, leidžianti pastate esančia elektros energijos tiekimo instaliacija didele sparta perduoti informaciją. Netrukus bet kokio namuose esančio prietaiso - pradžioje kompiuterių ir spausdintuvų, o ateityje telefonų, pramogai skirtų prietaisų ar netgi buitinių elektros prietaisų - prijungimui prie vieningo tinklo pakaks juos įjungti į elektros tinklą. Jeigu vienas iš tų prietaisų bus kabelinis modemas ar DSL maršrutizatorius, visi kiti bus irgi automatiškai prijungti prie Interneto.

   Inžinieriai jau senokai pramatė, kad atsiras koks nors gudrus būdas, leisiantis nesuskaičiuojamiems vario linijų kilometrams, išsivysčiusiose šalyse pasiekiantiems praktiškai kiekvieną kambarį, atrasti papildomą pritaikymą. Išties, pirmas JAV patentas, skirtas elektros tiekimo linijų panaudojimui ryšiuose, buvo išduotas dar 1899 metais. Tačiau dauguma pirmųjų bandymų susidūrė su neįveikiamomis kliūtimis. Po keleto labai nuviliančių nesėkmių, patirtų gerai žinomų firmų - Nortel Networks ar Siemens AG - kelios Europos šalių energijos tiekimo įmonės galų gale pradėjo tiekti telefono ir Interneto ryšio paslaugas elektros tiekimo linijomis. JAV, Kanados ir Japonijos elektros tinklų konstrukcija yra kitokia, todėl čia bandymai konkuruoti su DSL ar kabelinės televizijos tinklais energetikams kainuoja per brangiai.

   Tuo pat metu pasirodė ir kitos technologijos, galinčios prijungti pastate esančius prietaisus be papildomų kabelių tiesimo kiaurai sienų. Naujasis elektros linijose naudojamas tinklų standartas privalės, pavyzdžiui, konkuruoti su HomePNA, naudojančiu telefono lizdus. Dar viena konkuruojanti technologija, formaliai vadinama 802.11b, o šnekamojoje kalboje - Wi-Fi, ryšiui naudoja radijo bangas.

   Ir HomePNA, ir Wi-Fi namų savininkų buvo sutikti gana šaltai. Iš apie 26 mln. JAV esančių namų, kuriuose yra bent keli kompiuteriai, tik apie 5,5 mln. jau yra sujungti į tinklus; šiuo atveju beveik visada tam naudojamas Ethernetas. Etherneto tinklu duomenys perduodami 100 Mb/s sparta - dešimt kartų sparčiau nei HomePDA ar Wi-Fi, bet jam reikia specialių kabelių.

   Wi-Fi iki šiol yra palyginti brangi technologija (apie 400 dolerių už bazinę stotį ir porą adapterių), be to, nemažai potencialių vartotojų nerimauja, kad kaimynai gali perskaityti jų siunčiamus elektroninius laiškus ir sužinoti, ko jie ieško Internete. Beveik visi bevielio ryšio tinklų prietaisai turi vienokias ar kitokias kodavimo galimybes, bet daugelis vartotojų nežino kaip jas reikia įjungti. Didžiausias HomePDA trūkumas yra tas, kad butuose ar senesniuose namuose dažnai tėra tik vienas telefono lizdas.

   Kita vertus, elektros tinklo lizdai yra visur. Be to, praktiškai kiekvienam prietaisui, kurį jūs norite prijungti prie tinklo, šiaip ar taip, reikia elektros maitinimo. Kadangi elektros tinklus naudojančiai ryšio įrangai nereikia radijo siųstuvų, ji galėtų būti ir ne tokia brangi, ir saugesnė už Wi-Fi. Reikia tik padaryti ją pakankamai patikimą ir sparčią. Ankstesnieji populiariausi duomenų siuntimo elektros laidais standartai - X-10, CEBus ir LonWorks - neišspausdavo daugiau kaip 10 kb/s. Todėl HomePlug aljansas, sudarytas maždaug iš 90 elektronikos ir kompiuterių kompanijų, pradėdamas darbą iškart žinojo, kad turi padidinti tą spartą bent 1000 kartų.

Iš voratinklio nunerta šilkinė piniginė

   Toks iššūkis patraukė Larry W. Yonge, kompanijos Intellon iš Floridos valstijos viceprezidentą mokslo reikalams. Pats būdamas ryšių inžinierius, Yonge buvo įkūręs palydovinių lėkščių kompaniją, kuri kelis metus klestėjo, bet vėliau neišlaikė kabelinių tinklų konkurencijos. Kai 1996 m. jis perėjo į Intellon, vienintelė jo užduotis buvo elektros perdavimo linijas naudojančio ryšių tinklo problemos sprendimas. "Pradžioje nebuvo akivaizdu, kad tai išvis įmanoma padaryti", - prisimena jis. "Mes turėjome visą sistemos konstravimą pradėti nuo pat pradžių".

   Netgi inžinieriai, įpratę turėti reikalą su parazitiniais signalais, sako, kad kitos tokios siaubingos ryšio terpės, kaip elektros linijos, nėra. "Sistema labai efektyviai perduoda 60 Hz dažnio elektros energiją", - sako Williamas Blairas iš Elektros energijos tyrimo instituto, esančio Palo Alto mieste Kalifornijoje. "Bet pabandykite tais pačiais laidais perduoti ryšių signalus, tada sužinosite, kas yra tikra bėda." Panašiai būtų, jeigu bandytumėte tiksliai užrašyti grojamos simfonijos natas, kurią užkimštomis ausimis klausytumėte vėjuotą vakarą iš stadiono garsiakalbių ten vykstant finalinėms pasaulio futbolo čempionato rungtynėms.

   Minios sukeliamą triukšmą visiškai atstoja oro džiovintuvų, šviesos jungtukų, dulkių siurblių ir likusių įvairių namų apyvokos prietaisų keliama kakofonija, dėl kurios laidais ten ir atgal sklinda daugybė statinių elektros įkrovų. Be to, namuose esantys laidai patys išskirtinai filtruoja tam tikrus dažnius, todėl signalas neatpažįstamai pasikeičia. Duomenų srautai rikošetuoja nuo nenaudojamų lizdų ir kitų vietų, kur laidų varža staiga pakinta, dėl ko atsiranda stovinčios bangos ir rezonansinis grįžtamasis ryšys.

   Panašiai, kaip tai daro kamščiai ausyse, pagrindinis namo elektros paskirstymo skydas slopina signalus dalindamas laidus į beveik atskiras sekcijas. Naujesniuose namuose, į kuriuos įvesta vadinamoji "dviejų fazių" elektra, žinutė, pasiųsta "įkaitusiu" laidu, dažnai pirma nukeliauja atgal gatvėn iki ant stulpo pakabinto transformatoriaus, po to peršoka ant įžeminto laido ir pasiekia kitą namo dalį. Kol pasiekia paskirties lizdą, signalas gali pasidaryti išties silpnutis.

   Negana to, elektros tinklo forma ir dydis gali nenuspėjamai pasikeisti įjungus bet kurį jungtuką. Pakanka uždegti šviesą ar įjungti prailginimo kabelį - ir pradės fliuktuoti įtampa, varža ir srovė.

   Dar nepaminėjome to fakto, kad ilgi, išraizgyti elektros laidai veikia kaip antenos: jie priima gausybę įvairių radijo signalų, galinčių sąveikauti su duomenų signalu. Bet kai siekiant pergalėti triukšmus duomenų signalai būna labai sustiprinami, laidai pradeda patys siųsti radijo signalus. "Taigi gauname beveik visko sąveiką", - sako Blairas. - Lyg pradėtų ūžti jūsų garso aparatūra ar mirgėti vaizdas televizoriaus ekrane."

   Yonge ir jo padėjėjai stengėsi išvengti šių problemų įvairiai. Jie nutarė naudoti daug didesnius, negu ką nors iki tol, dažnius - daugiau kaip keturių megahercų. Toje dažnių srityje elektrotechnikos prietaisai generuoja kur kas mažesnį triukšmą. Be to, megaherciniai signalai sugeba palyginti sklandžiai pereiti iš vienos skydo pusės (arba paskirstančiojo transformatoriaus) į kitą, "nesudarydami kamščių ausyse".

   Inžinieriai taip pat pasirinko labai platų dažnių spektro ruožą - nuo 4,5 MHz iki 21 MHz, kurį sudalijo į 84 kanalus. Panašiai kaip ir skaitmeninėse korinio ryšio sistemose, tokia koncepcija leidžia prietaisams siųsti duomenis naudojant mažesnę galią kartu mažiau teršiant radijo aplinką. Be to, jie užblokavo aštuonis kanalus, kurių naudojimas galėtų trukdyti radijo mėgėjams, ir šitaip išvengė skundų Federalinei komunikacijų komisijai srauto.

   Bet daugiausia laiko teko sugaišti stengiantis sudoroti elektros linijomis sklindančius triukšmus. Tai buvo pati sunkiausia problema. Inžinieriai turėjo išrasti perdavimo technologiją, galinčią prisitaikyti prie greitai kintančių perdavimo linija sąlygų. Tokia technologija pasirodė besąs OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing - ortogonalusis dažnių sutankinimas), kuris Europoje naudojamas skaitmeninės televizijos transliavimui.

Linkstant ten, kur vėjas pučia

   OFDM technologija yra paprastesnė, nei būtų galima spręsti pagal jos bauginantį vardą. Skirtingai nuo FM radijo, kur kiekvienu kanalu perduodama skirtinga programa, OFDM leidžia HomePlug prietaisui siųsti duomenų žinutę vienu metu pasitelkus 76 nepriklausomus kanalus. Iki tol, kol du HomePlug adapteriai pradeda keistis tarpusavyje duomenimis, jie kiekvienu kanalu pasiunčia testinius signalus, o po to užblokuoja tuos kanalus, kuriuose signalai yra pernelyg triukšmingi ar pernelyg silpni. Toks kanalų žemėlapis atnaujinamas kas kelios sekundės, todėl ryšio sparta seanso metu gali didėti ir vėl mažėti.

   Bet toks būdas neleidžia visiškai kompensuoti aidų arba staigių triukšmo pliūpsnių. Siekiant išvengti aidų, kiekvienas tinklu pasiųstas duomenų paketas yra palydimas apsauginiu intervalu - trumpa pauze, kurios metu nuslopsta visi skambesiai. Be to, kiekvienas skaitmeninis siuntinys papildomai apdorojamas prijungus prie jo klaidų patikrai reikalingą informaciją. Jeigu žinutė pakeliui pažeidžiama, imtuvas gali pasinaudoti tais papildomais skaičiais ir atstatyti pažeistuosius bitus.

   "Viskas gerai veikia dėl to, kad signalų apdorojimas yra daug sudėtingesnis negu bet kas, kas iki tol buvo naudota pagrindinėse bevielio ir vielinio ryšio priemonėse", - sako tokias sistemas gaminančios kompanijos Enikia iš Niūdžersio prezidentas Olegas Logvinovas. "Šiandien į lustą galima sutalpinti pakankamą logikos vartelių skaičių, leidžiantį susidoroti su panašiomis kompleksiškomis užduotimis." Išties, Intellon lustas yra ne mažiau sudėtingas negu pirmosios kartos Pentium procesorius, tačiau jis yra specialiai sukonstruotas tiktai vienos užduoties sprendimui.

   Yonge prisimena, jog sistema ją modeliuojant veikė idealiai. Bet tikrasis išbandymas įvyko praėjusį pavasarį, kai Intellon pasiuntė savo inžinierius testuoti įrangos prototipus į daugiau kaip 25 kompanijas ir 500 įvairaus dydžio ir įvairaus senumo namus visame pasaulyje. Konsorciumo nariai sau išsikėlė aukštus sėkmės kriterijus; jie norėjo, jog sistema visiškai tiktų 80 proc. namų, o likusiuose veiktų dviejų trečdalių maksimali sava sparta. Ir technologija išlaikė egzaminą. "Galite prie pat modemo įjungti dulkių siurblį, o jis vis tiek veiks", - džiūgaudamas sako Yonge.

   Lapkričio mėnesį dvi pirmosios kompanijos - Linksys ir Phonex Broadband - pradėjo didmeninę prekybą prietaisais, skirtais asmeninių kompiuterių, spausdintuvų ir visų kitų periferijos įrenginių, turinčių USB tinklo jungtis, prijungimui. Kiti gamintojai ne ką atsiliko. Anot Linksys, kaina buvo panaši kaip ir Wi-Fi įrangos, bet kiek didesnė nei HomePNA. "Beveik kiekviename kambaryje yra bent pora lizdų, - pastebi Karen Sohl iš Linksys, - todėl elektros linijų adapteriai yra patogesni nei telefono lizdų adapteriai". Elektros linijų adapteriai gali kainuoti kiek daugiau. Bet įrangos kaina laikui bėgant turėtų kristi. Elektros linijų adapteriuose nėra daug analoginių grandynų, todėl jie visada bus pigesni negu bevielio ryšio prietaisai.

   Elektros linijų naudojamas ryšys taip pat yra saugesnis už bevielį. Signalai gali nukeliauti į kitus prie to paties transformatoriaus prijungtus namus, tačiau lustai yra perduodami automatiškai įjungus juose esantį kodavimą. Galima iššifruoti 56 bitų kodus, bet tai nėra paprasta.

   Maždaug po metų, pasak Yonge, turėtų pasirodyti antroji HomePlug versija. Jos sparta bus 100 Mb/s.

Literatūra:

http://www.HomePlug.org
http://www.homepna.org
http://www.Wi-Fi.org


El. p.: info@elektronika.lt