Unapređenje kvaliteta usluga kod širokopojasnog pristupa internetu preko elektrodistributivnih vodova u Republici Srbiji

Korišćenje elektroenergetskih vodova za prenos telekomunikacionih signala datira još od kraja 19. veka. S obzirom na nesrazmernu investiciju u dostupne konvencionalne telekomunikacione tehnologije, ideja prenosa telekomunikacioh signala, prvesntveno u svhu upravljanja automatskom regulacijom u trafostanicama, je pokrenula istraživanje i razvoj tzv. Power Line Communication (PLC). Tokom godina, standardizovan je frekvencijski opseg koji je dodeljen za PLC komunikaciju u CENELEC opsegu (3 kHz do 148,5 kHz), a ova uskopojasna dvosmerna PLC komunikacija je našla svoju masovniju primenu u domenu daljinsko očitavanja brojila električne energije i upravljanje potrošnjom. Dakle, PLC tehnologija je koristi za realizaciju komunikacionih servisa u pristupnoj ravni, odnosno direktno do krajnjeg korisnika - potrošača električne energije.

U međuvremenu, razvijen je komercijalizovan čitav spektar savremenih telekomunikacionih tehnologija i servisa koje telekomunikacioni operateri pružaju svojim korisnicima. Isti ti korisnici su korisnici i usluge isporuke električne energije, koja je u nadležnosti elektrodistributivnih kompanija. Elektrodistributivne kompanije i proizvođači PLC opreme su u poslednjih 15 godina prepoznali svoj interes investirajući u razvoj širokopojasne PLC komunikacije, koja podrazumeva korišćenje frekvencijskog opsega od 1,6 MHz do 30 MHz, što omogućuje i realizaciju većih brzina prenosa podataka (teoretski do 200 Mbit/s), kako bi se podržali širokopojasni servisi kao što je VoIP, VoD, kao i brzi Internet. Proširenjem svoga poslovanja i u ovom smeru, elektrodistributivne kompanije diversifikuju svoje usluge i bivaju konkurentniji na liberalizovanom tržištu električne energije.

U ovom radu je dat pregled izazova i ograničenja koja su postavljena pred konačnu komercijalizaciju širokopojasne PLC komunikacije (BPL), kao i predlog tehničkih rešenja kojima se ti izazovi i ograničenja mogu u optimalnoj meri prevazići, kao i predlog konkretnog projektnog istraživanja a i evaluacije pokazatelja koji bi bili osnova za verifikaciju primenjivosti BPL tehnologije za realizaciju pristupne telekomunikacione ravni i pružanje širokopojasnih servisa krajnjim korisnicima.
Rad je koncipiran u 10 poglavlja. Nakon uvodnog, prvog poglavlja u kome je opisan predmet istraživanja, motivacija za izbor ove aktuelne teme, ciljevi istraživanja, zadaci, te doprinos koji se od rezultata istraživanja očekuje, u sledećem poglavlju je prikazan detaljan pregled vrsta elektroenergetskih vodova koji se mogu naći u eksploataciji i njihovih karakteristika u pogledu pružanja telekomunikacionih usluga. Naime, postoje različite vrste elektroenergetskih provodnika kojima se realizuju, kako podzemne, tako i nadzemne mreže. Kako niskonaponski vodovi nisu primarno projektovani za prenos telekomunikacionog saobraćaja, te i same njihove konstrukcijske i tehničke karakteristike nisu optimalne za prenos ove vrste signala, svaka vrsta provodnika, kao i njegova primena u smislu načina realizacije voda, dužine, grananja i sl., predstavlja na neki način jedinstven model BPL kanala, sa svojim specifičnim karakteristikama.

Treće poglavlje predstavlja pregled elemenata PLC sistema i teorijsku analizu karakteristika i uticaja svakog od njegovih elemenata na performanse PLC komunikacije. S obzirom da topologija elektroenergetske mreže značajno utiče na topologiju PLC mreže kojoj se po njoj realizuje, u četvrtom poglavlju je predstavljen prikaz različitih topologija elektrodistributivnih mreža niskog napona, kroz opis organizacije PLC pristupnih mreža u smislu metodologije izbora optimalnog mesta za instalaciju PLC bazne stanice na mreži, segmentiranja PLC mreže za pristup, kao i slučajevi u kojima je neophodno korišćenje regeneratora PLC signala i gejtveja u PLC mreži.
Na elektroenergetskoj mreži se javlja značajan broj različitih šumova koji utiču na PLC, odnosno BPL komunikaciju. Peto poglavlje kategoriše i specificira vrste smetnji koje se javljaju u niskonaponskim, ali i srednjenaponskim mrežama. Takođe, u okviru ovog poglavlja predstavljene su i modulacione tehnike koje su našle primenu u PLC sistemima, svaka sa svojim prednostima i nedostacima, sa predlogom i opisom OFDM modulacije kao optimalne modulacije za PLC komunikaciju.

Pored modulacionih tehnika, neophodno je sagledati tehnike komutacije telekomunikacionog saobraćaja u okviru PLC sistema, kao i identifikovati efikasan MAC protokol za primenu u pristupnoj PLC mreži. Navedeno je predstavljeno u šestom poglavlju. Naime, svaki od konvencionalnih MAC protokola ima svoje prednosti i nedostatke za pouzdanu primenu u PLC sistemima, te je za realizaciju predložen svojevrsni koncept hibridnog MAC protokola koji bi bio prikladan za primenu u PLC mreži uvažavajući moguće scenarije zahteva za dodelom kapaciteta i pristupa PLC mreži od strane komunikacionih čvorova, odnosno krajnjih korisnika.
Svaka od širokopojasnih telekomunikacionih usluga koje su i ciljne usluge za pružanje korisnicima po pristupnoj širokopojasnoj PLC mreži, imaju i svoje zahteve u pogledu kvaliteta usluge koji potrebno obezbediti, kako bi predložena tehnologija pružanja usluge mogla biti konkurentna u odnosu na konveniconalne telekomunikacione tehnologije. U sedmom poglavlju su opisane vrste multimedijalnog sadržaja koje se predviđaju za prenos po pristupnoj širokopojasnoj PLC mreži, kao i zahtevi za kvalitetom (QoS) za svaki od multimedijalnih sadržaja.

Širokopojasni PLC (Broadband Power Line – BPL) ima svoja ograničenja, kako tehnička, koja su navedena u prethodnim poglavljima, tako i regulatorna. Naime, BPL komunikacija interferira sa drugim sistemima koji koriste isti frekvencijski spektar, što je naročito izraženo kod nadzemnih vodova koji se ponašaju kao antene i zrače signal u okolni prostor. U osmom poglavlju je predstavljen regulatorni aspekt implementacije BPL tehnologije i sistema, na globalnom planu, ali i kroz regulatorni okvir u Republici Srbiji.

U devetom poglavlju, je predloženo konkretno projekatno istraživanje za identifikaciju pokazatelja koji bi bili osnova za verifikaciju primenjivosti BPL tehnologije za realizaciju pristupne telekomunikacione ravni i pružanje širokopojasnih servisa krajnjim korisnicima u Republici Srbiji.

U poslednjem, desetom poglavalju je sistematizovan zaključak.