Компьютерра - Журнал Компьютерра №709

"Интернет из розетки" мы упоминали уже не раз, а Евгений Козловский даже как-то описывал свой опыт работы с этими устройствами. Но время идет, технологии меняются, и скорость передачи информации по электропроводке неуклонно растет. На последней выставке CeBIT все производители "Интернета из розетки" демонстрировали устройства с заявленной скоростью 200 Мбит/с, что на словах соответствует проводному 100-мегабитному Интернету в дуплексе и даже лучше, потому как в проводном Ethernet входящий и исходящий каналы независимы (каждый имеет лимит скорости 100 Мбит/с), а для "розеточной" связи цифра в 200 Мбит/с декларируется как суммарная для входящего и исходящего потоков (при отсутствии трафика в одном из направлений все 200 Мбит/с пропускной способности теоретически могут использоваться потоком другого направления). Посмотрим, насколько эти заявления близки к реальности.

Сегодня в наших тестах принимают участие сразу три устройства стандарта HomePlug AV - ZyXEL PLA-400 (мост HomePlug AV - Ethernet, один порт [1]), ZyXEL PLA-470 (маршрутизатор с адаптером HomePlug AV, четыре Ethernet-порта [2]) и ZyXEL NBG-318s (маршрутизатор с адаптером HomePlug AV и адаптером WiFi, четыре Ethernet-порта [3]). HomePlug AV - уже третья версия устройств стандарта HomePlug (после 1.0 и Turbo). Аббревиатура AV указывает на мультимедийную ориентацию - передачу по электрическим проводам аудио/видеоконтента в реальном времени, причем не только для стандартного ТВ, но и для HD. Функции маршрутизации и WiFi нас в данном обзоре не особо интересуют - есть, и хорошо. Хотя нужно отметить способность NBG-318s использовать "электрический" порт как WAN-интерфейс, то есть работать в качестве клиента, если в вашем доме действует провайдер, раздающий Интернет по электрической сети именно в этом стандарте. Что же касается входящих во все три устройства адаптеров HomePlug AV, то они построены на одной и той же базе, а именно - на чипсете производства компании InTellon (чей слоган я и вынес в заголовок) INT6000[4]). Несмотря на то что адаптер у всех рассматриваемых моделей собран на отдельной "дочерней" плате, платы эти разные, хотя схемотехника, касающаяся работы с электропроводкой, одинакова.

Установка адаптеров-мостов проста до безобразия - включить в Ethernet и в электрическую розетку (шнур с двухпроводной вилкой прилагается), и, собственно, все. Это если стоят заводские установки и не изменялось имя сети (имеется в виду не имя рабочей группы или домена, а буквенно-цифровой идентификатор группы устройств HomePlug, позволяющий создавать на одном физическом сегменте сети несколько логических подсетей). Имя это можно настроить через прилагаемую утилиту (она видит устройства, подключенные как по Ethernet, так и по электросети, но для последних запрашивает пароль, напечатанный снизу на этикетке). Для маршрутизаторов настроек больше, но они доступны пока лишь через веб-интерфейс и касаются функций, не связанных с HomePlug (обещано, что в будущем утилита научится настраивать не только "розеточный" интерфейс, но и все остальное).

На физическом уровне технология HomePlug AV использует кадровую OFDM-модуляцию (ортогональное мультиплексирование с частотным разделением). Проще говоря, сетевая синусоида модулируется высокочастотным сигналом в виде кадров-пакетов. В выделенной полосе (1,8–30 МГц) располагаются 1155 несущих частот с шагом 24,4 кГц [5]. Каждая из них модулируется по амплитуде и фазе и может нести от одного до десяти информационных бит (соответственно получается модуляция от BPSK до 1024 QAM). Кадры повторяются с привязкой к синусоиде электросети, один на каждые два периода (таким образом, для 50 и 60 Гц частота кадров разная, но она компенсируется разной же их длительностью и на пропускную способность не влияет). Если посмотреть на осциллограмму сетевой синусоиды, то по первому взгляду мы не увидим ровно ничего [6] - обычная кривая, немного искаженная на вершинах реактивной нагрузкой. Чтобы разглядеть модулированный кадр, нам придется растянуть изображение примерно в сорок раз, как по горизонтали, так и по вертикали, а также поймать нужный момент времени [7]. Собственно кадр предваряется маркером и состоит из трех зон: в первой последовательно передаются идентификаторы сетей (таковых может быть несколько в одном физическом канале), вторая - это общая зона для передачи информации (если сетей несколько, зона распределяется между ними в соответствии с запросами QoS) и неиспользуемого защитного интервала. Отсюда следует важная особенность: несколько сетей, работающих в одном физическом канале, делят его пропускную способность между собой, а суммарная скорость не может превышать скорости единственной сети.

Но это уж совсем голая теория - сферический конь в вакууме, а на практике дело обстоит немного не так. Во-первых, приводимые 200 Мбит/с - это скорость физического канала, не учитывающая служебную информацию самого HomePlug AV (издержки на заголовки пакетов, избыточность для коррекции ошибок и шифрование AES 128 бит). Информационная же скорость канала составляет 150 Мбит/с, причем без учета издержек на протоколы верхнего уровня - IP, TCP/UDP и прочие. Во-вторых, указанный частотный диапазон используется не полностью. Если мы посмотрим на спектр кадра [8], то увидим на нем восемь пропусков - восемь неиспользуемых интервалов. Если к тому же измерим начальную и конечную частоты пакета, то получим значения, отличающиеся от теоретических, а именно - 2 и 28 МГц. Итого получается десять неиспользуемых частотных интервалов. Это не что иное, как коротковолновые радиолюбительские диапазоны - в той же Америке за их использование не по назначению можно легко угодить под суд. Теоретически частотный план (разрешенные и запрещенные для использования частоты) должен настраиваться под конкретную страну программным способом, но в данном случае можно видеть американское распределение (представители ZyXEL ссылаются на то, что Intellon поставляет во все страны чипы, настроенные под Америку как под наибольший общий знаменатель). В результате от теоретических 1155 несущих у нас остается всего 917, а от теоретических 200 Мбит/с пропускной способности физического канала - примерно 158 Мбит/с. Информационному же каналу американский частотный план оставляет всего 118,5 Мбит/с. Таким образом, мы получили не сферического, а реального коня с "чистой" (без учета сетевых протоколов) пропускной способностью около 120 Мбит/с. Но - по-прежнему в вакууме, посему перейдем к суровой реальности.