Tutorial sulle LAN domestiche che utilizzano l’impianto elettrico pre-esistente. Non è necessario cablare e con l’approvazione dello standard HomePlug AV si potrà distribuire audio e video a 100 Mbps
marzo 2006 L’utilizzo della rete elettrica domestica come rete
locale è un’idea di vecchia data, ma solo negli ultimi anni le tecnologie
sono diventate abbastanza sofisticate per far fronte ai numerosi problemi tecnici.
Nello stesso tempo, sono stati prodotti chip che integrano tutte le funzioni
necessarie e permettono di realizzare dispositivi di basso costo.
Il nome Powerline, usato per le reti su impianto elettrico, ha acquisito un
nuovo significato con la costituzione, nel 2000, della HomePlug Powerline
Alliance, che oggi comprende una cinquantina dei maggiori produttori
di attrezzature di networking, e non solo. Nel giugno 2001 questo consorzio
ha pubblicato lo standard HomePlug 1.0, dopo collaudi che hanno
coinvolto oltre 500 abitazioni del Nord America.
La grande maggioranza dei prodotti Powerline in commercio è conforme
a HomePlug 1.0, che consente di trasferire dati a velocità reali di vari
Mbps (megabit per secondo). E’ in corso di sviluppo la tecnologia HomePlug
Access BPL (Broadband Powerline, ovvero Powerline a banda larga) per
la connessione ai provider Internet via linea elettrica, e nel dicembre 2005
è stato approvato lo standard HomePlug AV che supporta
la distribuzione di dati e di stream multipli ad alta qualità, inclusi
audio, video (compresa TV ad alta definizione) e telefonia VoIP (Voice over
IP). La velocità dello strato fisico di HomePlug AV è di 200 Mbps
(150 per le informazioni), e la velocità effettiva dei dati non dovrebbe
essere molto inferiore a 100 Mbps.
Quale rete
Le reti Powerline sono indirizzate al mercato domestico, a causa della variabilità
di prestazioni. In un collegamento domestico il cablaggio è molto variabile,
i carichi sulla linea sono i più diversi, la risposta in ampiezza e in
fase varia notevolmente con la frequenza, e per di più i canali di trasmissione
hanno caratteristiche variabili nel tempo. A questo si somma il rumore elettrico
sulla linea e l’effetto delle interferenze da parte di apparecchiature elettriche
e di trasmissioni radio.
Le tecnologie attualmente impiegate dai dispositivi Powerline hanno vari elementi
in comune con le applicazioni DSL (Digital Subscriber Line, la banda larga simmetrica)
e le reti wireless (sebbene Powerline non usi radiofrequenza). Sono affidabili,
ma non garantiscono l’uniformità di prestazioni di una rete cablata o
la flessibilità di configurazione di una rete wireless Wi-Fi. Tuttavia,
le reti basate sugli standard HomePlug utilizzano interfacce Ethernet o USB,
e possono interoperare con reti cablate e wireless.
Per esempio, il kit Netgear WGXB102 include un bridge per collegare una rete
Ethernet alla rete elettrica e un extender da collegare alla rete elettrica
che contiene un access point Wi-Fi 802.11g. Collegando un modem-router ADSL
(anche wireless) alla rete elettrica (attraverso il bridge Powerline) a pianterreno,
si può estendere la rete radio collegando l’extender a una presa elettrica
posta al secondo piano.
Come funziona
I dispositivi Powerline trasmettono contemporaneamente su 84 canali (portanti
che vengono modulati individualmente), distribuiti su frequenze da 4,5 a 21
MHz. Questo tipo di trasmissione si chiama Orthogonal Frequency Division
Multiplexing (multiplazione a divisione di frequenza ortogonale); ortogonale
significa che la distribuzione delle frequenze è tale da poter modulare
ogni canale in modo indipendente.
Ogni canale è monitorato per verificarne le caratteristiche di trasmissione
(come nell’ADSL), così da non trasmettere sui canali che in un certo
istante presentano un rapporto segnale/rumore insufficiente. Ogni sottoportante
può essere modulata in vari modi, con diverse caratteristiche di velocità
e affidabilità. Sono utilizzate le modulazioni DBPSK
(Differential Binary Phase Keying) e DQPSK (Differential Quadrature
Phase Keying) in diverse modalità, secondo le condizioni del canale di
trasmissione. Si tratta di varianti della modulazione di fase, utilizzata in
molte forme di comunicazione (tra cui ADSL e Wi-Fi). Nel caso del Powerline,
la modulazione è differenziale: l’informazione trasmessa rappresenta
la differenza rispetto all’informazione trasmessa nel ciclo precedente.
La velocità di trasmissione di un canale di comunicazione veniva misurata
in baud, cioè il numero di cambiamenti al secondo nel segnale modulato.
I cambiamenti dipendono dal tipo di modulazione (ampiezza, frequenza o fase),
e ogni cambiamento ha un contenuto informativo (numero di bit) che dipende dal
tipo di modulazione. Se il canale non è eccessivamente rumoroso, si riescono
a trasmettere parecchi bit per baud. Oggi al posto di baud si usa il termine
symbol (simbolo). Combinando due valori di ampiezza con quattro valori di fase,
la modulazione QPSK permette di trasmettere anche otto bit per simbolo (che
si riducono in presenza di rumore).
Un altro tipo innovativo di modulazione impiegata in HomePlug 1.0 si chiama
ROBO ed è basato sulla modulazione DBPSK, con forti
elementi di correzione degli errori. è usata per quei pacchetti (per
esempio broadcast, inviati a tutti i nodi della rete) per cui non si può
fare uso delle tecniche automatiche di adattamento alle condizioni della linea
(che richiedono risposta dal destinatario).
