Дослідження впливу імпульсних блоків живлення на швидкість передавання даних мережами будинкової електропроводки
DOI:
https://doi.org/10.31861/sisiot2025.2.02013Ключові слова:
зв'язок по лінії електропередач, широкосмуговий доступ, імпульсний блок живлення, швидкість передавання данихАнотація
Стрімкий розвиток Інтернету речей, одного з найдинамічніших технологічних секторів у світі, зумовлює постійний пошук технологічних рішень, які поєднують високу пропускну здатність, гнучкість, масштабованість та економічну ефективність для реалізації таких концепцій, як Smart Grid, Smart Home і Smart City. Попри активний розвиток безпроводових технологій та їх широке застосування в секторі Інтернету речей, вони не завжди здатні повністю задовольнити всі вимоги. Зокрема, це стосується забезпечення стабільного рівня сигналу в умовах зон тіньового покриття. У таких випадках доцільним є застосування технології Power Line Communication, що дає змогу організувати широкосмуговий доступ із використанням мереж будинкової електропроводки. Під час проєктування таких мереж, як правило, не враховується можливість передавання даних за допомогою високочастотних сигналів. Тому актуальним є дослідження параметрів середовища поширення сигналу, а також впливів, яких зазнають параметри мереж будинкової електропроводки від різних типів навантаження на відгалуженнях. У статті досліджено вплив імпульсних блоків живлення різної потужності на швидкість передавання даних у системах передавання, що функціонують мережами будинкової електропроводки. Аналіз виконано для фрагмента мережі з одним відгалуженням, утвореного відрізками вітчизняного проводу ШВВП із площею поперечного перерізу мідних струмопровідних жил 1.5 мм². Проведено розрахунок максимально досяжної швидкості передавання даних та здійснено аналіз отриманих результатів порівняно з характеристиками для випадків узгодженого навантаження на відгалуженні (хвильовий опір), холостого ходу (обриву) та короткого замикання. Також розглянуто вплив параметрів вхідного фільтра та шуму, зумовленого змінним магнітним полем трансформатора імпульсного блока живлення, на максимально досяжну швидкість передавання даних мережами будинкової електропроводки. Дослідження проведено для діапазону частот від 0 до 30 МГц, що відповідає частотному діапазону 25 MHz–PB згідно з Рекомендацією ITU-T G.9964.
Завантажити
Посилання
X. Zhu, K. Zhu, and M. Heggo, Hybrid Wireless-Power Line Communication for Indoor IoT Networks. Norwood: Artech House, 2020.
L. N. Sastry Varanasi, A. R. Jonnalagadda, and S. P. K. Karri, “Smart Edge Device Utilizing Power Line Communication for Energy Management and Control of Electrical Appliances,” IEEE Access, vol. 12, pp. 37207–37218, 2024. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3373009.
“State of IoT 2024: Number of connected IoT devices growing 13% to 18.8 billion globally,” [Online]. Available: https://iot-analytics.com/number-connected-iot-devices/ [Accessed: May 27, 2025].
“Cellular IoT connections expected to surpass 7 billion by the end of 2030,” [Online]. Available: https://www.ericsson.com/en/reports-and-papers/mobility-report/dataforecasts/iot-connections-outlook [Accessed: May 27, 2025].
S. U. Ercan, “Power line Communication: Revolutionizing data transfer over electrical distribution networks,” Engineering Science and Technology, an International Journal, vol. 52, pp. 1–11, Apr. 2024. https://doi.org/10.1016/j.jestch.2024.101680.
C. Vlachou and S. Henri, A Practical Guide to Power Line Communications. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 2022.
M. V. Ribeiro, M. de L. Filomeno, A. Camponogara, T. R. Oliveira, T. F. Moreira, and S. Galli, “Seamless Connectivity: The Power of Integrating Power Line and Wireless Communications,” IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 26, no. 1, pp. 1–40, First quarter 2024. https://doi.org/10.1109/COMST.2023.3327321.
P. A. Janse van Rensburg, S. Alahakoon, J. Aghaei, B. P. Watkins, M. P. Sibanda, L. A. Bui, K. Emami, N. Das, and S. de Silva, “A Tutorial on Modem Coupling Circuits for Low-Voltage Power-Line Communications: Operating Principles, Trade-Offs, Design, and Safety,” IEEE Access, vol. 12, pp. 159176–159201, 2024. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3479148.
S. A. Zablotskyi, Modeli i kharakterystyky system peredachi shyrokosmuhovoho dostupu po merezhakh elektroprovodky: candidate of technical sciences dissertation. 05.12.02. Odesa: Odesa National O.S. Popov Academy of Telecommunications, 2014. (In Ukrainian).
O. K. Yanevych, Modeli ta metody rozrakhunku kharakterystyk system peredachi merezhamy elektroprovodky: candidate of technical sciences dissertation. 05.12.02. Odesa: Odesa National O.S. Popov Academy of Telecommunications, 2019. (In Ukrainian).
A. G. Lashko, L. M. Liakhovetskyi, and O. K. Yanevych, “Doslidzhennia vplyvu oporu navantazhennia vidhaluzhennia na shvydkist peredavannia danykh merezhamy budynkovoi elektroprovodky,” Proceedings of the O.S. Popov ОNAT, no. 1, pp. 53–60, 2018. (In Ukrainian). https://doi.org/10.33243/2518-7139-2018-1-1-53-60.
“WX-DC2416 PSU,” [Online]. Available: https://oshwlab.com/FrankCA/wx-dc2416-psu [Accessed: Jun 10, 2025].
O. Yanevych, K. Tryfonova, and O. Kovalov, “Doslidzhennia vplyvu impulsnykh blokiv zhyvlennia na parametry peredavannia merezhi budynkovoi elektroprovodky,” Herald of Khmelnytskyi national university, no. 4 (355), pp. 724–729, 2025. (In Ukrainian).
ITU-T Recommendation G.9964 (12/2023), “Unified high-speed wireline-based home networking transceivers – Power spectral density specification,” [Online]. Available: https://www.itu.int/rec/dologin_pub.asp?lang=e&id=T-REC-G.9964-202312-I!!PDF-E&type=items [Accessed: Jun 26, 2025].
A. V. Oppenheim, R. W. Schafer, and J. R. Buck, Discrete-Time Signal Processing. United States: Prentice-Hall, Inc., 1999.
L. M. Liakhovetskyi and V. I. Oreshkov, “Vyznachennia tochnoi formuly rozrakhunku shvydkosti peredavannia informatsii na nesuchykh system peredachi ortohonalnymy harmonichnymy syhnalamy,” Proceedings of the O.S. Popov ОNAT, no. 1, pp. 138–143, 2012. (In Ukrainian).
L. M. Liakhovetskyi, V. I. Oreshkov, and I. B. Barba, “Udoskonalennia metodu otsinky shvydkosti peredavannia system peredachi ortohonalnymy harmonichnymy syhnalamy,” Proceedings of the O.S. Popov ОNAT, no. 2, pp. 186–193, 2014. (In Ukrainian).
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Безпека інфокомунікаційних систем та Інтернету речей
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
