Internet pýes silov‚ rozvody
Ji§ minim lnØ nØkolik let je slyçet o mo§nosti z¡skat pý¡stup k s¡ti internet pouhìm pýipojen¡m poŸ¡taŸe do nap jec¡ z suvky 220 (230) volt…. ¬asto se tak mluv¡ o internetu ze z strŸky. 

Univerz ln¡ dr ty

Vçechna tato pov¡d n¡ vçak maj¡ kromØ zmiåovan‚ho t‚matu spoleŸnou jeçtØ jednu vlastnost - v§dy maj¡ n dech pohledu do budoucnosti. M te-li chuœ, pojÔme se spoleŸnØ pod¡vat, proŸ tomu tak je a co zat¡m br n¡ nasazen¡ pýenosu dat po silov‚m veden¡.
Pýedem upozoråuji, §e tento Ÿl nek bude ŸistØ teoretickì. Nen¡ se vçak týeba ob vat nØjak slo§it‚ matematiky Ÿi nepýehlednìch £vah. Pokud ale disponujete nØjakìmi z kladn¡mi znalostmi z teoretick‚ elektrotechniky, budou se v m dozajista hodit.
Pýedt¡m, ne§ se pust¡me do popisu typu co, kde, jak a proŸ, urŸitØ by st lo za to ý¡ci si, proŸ vlastnØ pos¡lat data po silov‚m veden¡. V§dyœ pro pýenos dat ji§ existuje velk‚ mno§stv¡ nejr…znØjç¡ch speci ln¡ch druh… m‚di¡ (koaxi ln¡ kabely, kroucen‚ p ry, svØtlovodiŸe)! Co§pak u§ lidstvo nevynalo§ilo dost penØz na vìzkum tØchto vodiŸ…?! Nebo §e by snad nebyly pro dneçn¡ aplikace dost dobr‚?! Ne, o to v…bec nejde, probl‚m je nØkde £plnØ jinde. Dnes nejsou probl‚mem technick‚ parametry st vaj¡c¡ch pýenosovìch m‚di¡, dnes jde ŸistØ o pen¡ze. ProŸ vedle sebe tahat nØkolik r…znìch druh… kabel…? ProŸ vedle sebe pokl dat nap jec¡ a datov  veden¡? Bude-li mo§no pou§¡t jen jednoho druhu veden¡, uçetý¡ se t¡m znaŸn‚ finanŸn¡ Ÿ stky (vìroba, distribuce, pokl dka), a nav¡c se t¡m budeme chovat mnohem çetrnØji k naç¡ matiŸce Zemi. V§dyœ kabely jsou dnes vyrobeny pýev §nØ z umØlìch hmot, mØdi a hlin¡ku. Dalç¡m hnac¡m motorem je vidina zisku rozvodnìch podnik…, kter‚ maj¡ v lokalitØ sv‚ p…sobnosti pý¡stup do ka§d‚ dom cnosti i kancel ýe a pro nا by vyýeçen¡ t‚to problematiky mohlo znamenat nemal‚ zisky.

Po§adavky
TeÔ ji§ v¡me, proŸ v…bec m me vymìçlet nØco jako pýenos dat po silov‚m veden¡. Zamysleme se tedy nad t¡m, co bychom od t‚to technologie mØli oŸek vat a co by mØla splåovat. Budou to zejm‚na tyto body:
- Co nejefektivnØji (tj. co mo§n  nejrychleji) pýen‚st data.
- Zachovat p…vodn¡ funkci pýenosov‚ho m‚dia, tj. pýenos energie.
- Zajistit elektromagnetickou kompatibilitu, tj. neruçit ostatn¡ zaý¡zen¡ a ani se jimi nenechat ruçit.
- VyhovØt st vaj¡c¡m norm m, tj. v naçich podm¡nk ch zejm‚na normØ ¬SN EN 50065-1.
SplnØn¡ tØchto bod… obn ç¡ zevrubn‚ sezn men¡ s vlastnostmi silov‚ho veden¡ a s jevy na nØm v bاn‚m provozu prob¡haj¡c¡mi, a nav¡c jeçtØ nastudov n¡ patýiŸnìch norem.

Probl‚my
Jak ji§ bylo ýeŸeno, p…vodn¡m £kolem silov‚ho veden¡ je pokud mo§no bezeztr tovì pýenos energie - vìkonu. Ten je vçude na svØtØ pýedevç¡m n¡zkofrekvenŸn¡. Podle oblasti je frekvence buÔ 50 nebo 60 Hz. Na rozd¡l od toho pýedstavuje po§adavek na co nejrychlejç¡ pýenos dat tlak na co nejvyçç¡ frekvenci. 
Zkusme se tedy pod¡vat, jak to vypad  s pýenosem r…znìch frekvenc¡ na silov‚m veden¡. étlumov  a f zov  charakteristika f ze proti zemi je na obr zku 1. Z nØj je vidØt znaŸnì £tlum na frekvenc¡ch pro n s zaj¡mavìch. Co to znamen  v praxi, lze zjistit jednoduchìm vìpoŸtem. Bude-li £tlum mezi vys¡lac¡ a pýij¡mac¡ stranou 60 dB a bude-li m¡t vys¡lan‚ napØt¡ velikost 5 V, bude si muset pýij¡mac¡ zaý¡zen¡ vystaŸit s napØt¡m 5 mV. Pýenosov  cesta v tomto pý¡padØ sn¡§¡ hodnotu vys¡lan‚ho napØt¡ na jednu tis¡cinu. Pýi £tlumu 40 dB pak bude na pýij¡mac¡ stranØ napØt¡ stokr t menç¡ ne§ na stranØ vys¡laŸe (v naçem pý¡padØ 50 mV).
Nezanedbateln‚ je i tvarov‚ zkreslen¡ sign lu, kter‚ vznik  t¡m, §e pro ka§dou frekvenci m  veden¡ jin‚ pýenosov‚ parametry.
Mluv¡me-li o £tlumu, nemØli bychom opomenout vlastnosti dalç¡ch, v rozvodn‚ s¡ti zcela bاnìch (a tak‚ nezbytnìch) zaý¡zen¡. TØmi jsou v prv‚ ýadØ transform tory a hodiny mØý¡c¡ mno§stv¡ odebran‚ elektrick‚ energie. Zat¡mco £tlum elektrickìch hodin nen¡ sice malì, ale lze se s n¡m vyrovnat, ned  se tot‚§ ý¡ci o bاnìch transform torech. Pro datovì sign l jsou transform tory nepýekonatelnou pýek §kou. Je proto týeba tato zaý¡zen¡ pýemosœovat. Jedno z mo§nìch ýeçen¡ ukazuje obr zek 2.
Dalç¡m nepý¡jemnìm jevem, s n¡m§ je nutno se pýi pýenosu dat po silov‚m veden¡ vyrovnat, je velmi siln‚ ruçen¡. Zdroj… ruçen¡ je hned nØkolik. Mezi ty hlavn¡ patý¡:
- Sp¡nan‚ zdroje, kter‚ se dnes zejm‚na pro svou prostorovou nen roŸnost pou§¡vaj¡ snad ve vçech vìrobc¡ch spotýebn¡ elektroniky (televize, audiovاe, poŸ¡taŸe). Ruçen¡ vznikaj¡c¡ jejich Ÿinnost¡ m  çirokop smovì charakter (asi od 15 kHz a§ do 1 MHz).
- Tyristorov‚ regul tory, kter‚ se pou§¡vaj¡ zejm‚na k regulaci ot Ÿek Ÿi ve stm¡vaŸ¡ch. Produkuj¡ velk‚ impulzy s frekvenc¡ 100 nebo 120 Hz (dle frekvence v rozvodn‚ s¡ti - 50 nebo 60 Hz). Tyto impulzy obsahuj¡ celou ýadu vyçç¡ch harmonickìch slo§ek a pr vØ ty ruç¡ sv‚ okol¡.
- Univerz ln¡ s‚riov‚ elektromotory, kter‚ se pýipojuj¡ na rozvodnou s¡œ a kter‚ produkuj¡ nepý¡jemn‚ ruçen¡. Pou§¡vaj¡ se napý¡klad ve vysavaŸ¡ch, vrtaŸk ch, kuchyåskìch mix‚rech apod. Tyto elektromotory "vypouçtØj¡" do rozvodn‚ s¡tØ pravidelnØ se opakuj¡c¡ impulzy. Jejich frekvence je z visl  na ot Ÿk ch a na konstrukŸn¡m ýeçen¡ dan‚ho elektromotoru. D  se ý¡ci, §e tato zaý¡zen¡ ruç¡ v cel‚m spektru.
- Komunikace rozvodnìch z vod…, kter  rovnا prob¡h  po rozvodn‚ s¡ti. Nejde vçak jen o klasickou f¢nickou Ÿi datovou komunikaci rozvodnìch z vod…, ale u n s rovnا o ruçen¡ vyplìvaj¡c¡ z Ÿinnosti hromadn‚ho d lkov‚ho ovl d n¡ (HDO).
Z pozn n¡ frekvenŸn¡ch charakteristik jednotlivìch zdroj… ruçen¡ plyne i doln¡ pou§iteln  frekvence pro pýenos dat. VØtçinou se za tuto hranici pova§uje frekvence 100 kHz. Na ni§ç¡ch kmitoŸtech toti§ radik lnØ roste £roveå çumu. Horn¡ mezn¡ kmitoŸet je pak d n po§adavkem, aby datov  komunikace neinterferovala s amplitudovØ modulovanìmi r diovìmi vlnami - tedy s rozhlasovìmi stanicemi vys¡laj¡c¡mi v "p smu AM". Pokud bychom zas hli i do tohoto p sma, doch zelo by (zejm‚na pýi pýenosu po venkovn¡m nadzemn¡m veden¡, kter‚ je z tohoto pohledu t‚mØý ide ln¡ ant‚nou) ke znaŸn‚mu ruçen¡ pý¡jmu tØchto stanic. S ohledem na postrann¡ p sma a r…zn‚ dalç¡ vlivy se za tuto hranici Ÿasto pova§uje frekvence 450 kHz. 
Teoreticky tak m me k dispozici p smo od 100 do 450 kHz - bohu§el vçak jen teoreticky. Do naç¡ hry toti§ vstupuj¡ jeçtØ pr vn¡ pýedpisy.
V USA je pr vn¡ situace ponØkud jednoduçç¡ ne§ u n s. V EvropØ je situace komplikovanØjç¡ o platnost normy EN 50065-1, kter  omezuje pou§iteln‚ p smo. Tato norma rozdØluje p smo do 150 kHz na Ÿtyýi d¡lŸ¡ subp sma, oznaŸovan  jako A, B, C a D. Subp smo A (9 a§ 95 kHz) je vyhrazeno pro distribuŸn¡ spoleŸnosti. P sma B, C a D pak mohou vyu§¡vat ostatn¡, plat¡ vçak pro nØ dalç¡ omezen¡ vyplìvaj¡c¡ z t‚to normy. Pokud je mi zn mo, v KanadØ plat¡ pro pr…myslov‚ u§it¡ pýenosu dat po silov‚m veden¡ norma podobn  t‚ naç¡, evropsk‚.
Ze vçeho vìçe uveden‚ho vyplìv , §e pro pýenos dat po silov‚m veden¡ nejsou k dispozici nijak çirok  p sma. To samozýejmØ omezuje maxim ln¡ modulaŸn¡ a t¡m i pýenosovou rychlost. Je tedy zýejm‚, §e na pýenosov‚ zaý¡zen¡ pracuj¡c¡ s t¡mto typem pýenosovìch cest budou muset bìt kladeny velk‚ n roky, a to jak na pou§itì typ pokud mo§no v¡cestavov‚ modulace, tak i na zp…sob zabezpeŸen¡ pýen çenìch dat. Ten by mØl bìt co mo§n  nejkvalitnØjç¡, aby omezil n sobnost opakov n¡ pýenosu tìch§ dat, a z roveå by mØl do pýenosu vkl dat co nejmenç¡ redundanci, aby efektivita pýenosu byla co nejvØtç¡. To, §e jsou tyto dva po§adavky protich…dn‚, snad nen¡ týeba zd…razåovat. Volba spr vn‚ho kompromisu je zde vçak o to citlivØjç¡, oŸ je naçe pýenosov‚ m‚dium pomalejç¡.
Dalç¡ skuteŸnost¡, na n¡§ je týeba pamatovat, je situace, kdy komunikuj¡c¡ zaý¡zen¡ nebudou pýipojena na stejnou f zi. Proto je nutn‚ vçechny f ze vysokofrekvenŸnØ propojit. V z sadØ jsou k dispozici dvØ ýeçen¡. Prvn¡m z nich je pýemostØn¡ na distribuŸn¡m transform toru. To lze jednoduçe vyýeçit pomoc¡ trojice vz jemnØ v zanìch c¡vek. Druhìm ýeçen¡m je pou§it¡ jednoduch‚ho vazebn¡ho obvodu, sestaven‚ho ze s‚riov‚ho rezonanŸn¡ho obvodu. Tento druhì typ datov‚ho pýemostØn¡ f z¡ lze pou§¡t kdekoliv.
Dosud jsme uva§ovali o souŸasn‚m pýenosu dat i klasick‚ elektrick‚ energie jako o naprost‚ samozýejmosti. Zkusme se ale pod¡vat, jak to bude na f zov‚m vodiŸi opravdu vypadat. Pohled "skrz osciloskop" je na obr zku 7. Na ot zku, jak zaý¡dit vkl d n¡ datov‚ho sign lu do f ze a jeho zpØtn‚ oddØlov n¡ z n¡, je jednoduch  odpovØÔ. V§dyœ datovì a s¡œovì sign l jsou od sebe v kmitoŸtov‚ oblasti dostateŸnØ vzd leny. Vçe lze tedy jednoduçe vyýeçit pouhìm frekvenŸn¡m filtrem, tedy horn¡ propust¡.

LonWorks
Zat¡m jsme jen teoretizovali. D…le§it‚ vçak je, §e vçe, co bylo ýeŸeno, u§ ve skuteŸnosti opravdu funguje. Pod¡vejme se teÔ v kr tkosti na jednu z mo§nìch realizac¡ pýenosu dat po silov‚m veden¡.
Technologie LonWorks je pr…myslovou sbØrnic¡, a tud¡§ patý¡ sp¡çe do oboru automatizaŸn¡ techniky. Jej¡ popis by vystaŸil na zcela samostatnì a docela dlouhì Ÿl nek. 
Technologii LonWorks vyvinula firma Echelon a v souŸasn‚ dobØ ji podporuje v¡ce ne§ 2500 firem a organizac¡ z cel‚ho svØta. Mezi nejzn mØjç¡ patý¡: ABB, Allen-Bradley, AT&T, British Petroleum, British Telecom, Goldstar, Hewlett-Packard, Hitachi, Honeywell, Landis&Gyr, Microsoft, Motorola, NASA, Olivetti, Toshiba, ale i Ÿeskì ZAT. KomunikaŸn¡ protokol oznaŸovanì jako LonTalk je nyn¡ pýezkoum v n u Electronics Industry Association (EIA) za £Ÿelem jeho navr§en¡ jako komunikaŸn¡ho standardu pro dom c¡ aplikace. Prozat¡mnØ bylo protokolu pýiýazeno oznaŸen¡ EIA IS 709. Ji§ dnes je protokol souŸ st¡ standardu BACnet pro budovy Americk‚ asociace pro vyt pØn¡, chlazen¡ a klimatizaci (American Society of Heating, Refrigeration, and Air-conditioning Engineers), kde je zn m pod oznaŸen¡m ANSI/ASHRAE 135. Americk  asociace §eleznic uva§uje o pýijet¡ technologie LonWorks jako standardu pro vzduchov‚ brzdic¡ syst‚my. 
Tato technologie se jako§to pr…myslov  sbØrnice pou§¡v  zejm‚na pro d lkov‚ ovl d n¡ a sbØr ŸasovØ nekritickìch dat. Umo§åuje komunikaci po kroucen‚m p ru, sbØrnici RS 485, optick‚m kabelu, r diov‚ pýenosov‚ cestØ, infraŸerven‚ pýenosov‚ cestØ a po nap jec¡m veden¡.
VØnujme se po tomto kr tk‚m pýedstaven¡ pouze Ÿ sti specializuj¡c¡ se na pýenos dat po silov‚m veden¡.
Pro komunikaci po tomto typu pýenosov‚ho m‚dia jsou vyr bØny týi typy transceiver…. Prvn¡ pracuje v p smu C dle evropsk‚ normy EN 50065-1, tj. 125 a§ 140 kHz. Pou§¡v  modulace BPSK, pýi n¡§ dosahuje rychlosti asi 5 kb/s. Druhì typ transceiveru pracuje v p smu 100 a§ 450 kHz. Pracuje s rozprostýenìm spektrem a dosahuje rychlosti asi 10 kb/s. Posledn¡ typ je urŸen pro p smo A evropsk‚ normy (9 a§ 95 kHz). I on pracuje s rozprostýenìm spektrem. Ni§ç¡ ç¡ýce p sma vçak odpov¡d  i ni§ç¡ pýenosov  rychlost, kter  m  hodnotu pouh‚ 2 kb/s.
Firma Echelon garantuje dosah sign lu tØchto transceiver… do 2 km. Praktick‚ zkuçenosti jedn‚ moravsk‚ spoleŸnosti vçak ukazuj¡, §e v naçich podm¡nk ch lze bez pou§it¡ opakovaŸe pýen çet data i na vzd lenost do 8 km.

Budoucnost?
Je zýejm‚, §e vidina rychl‚ho pýenosu dat po tak bاn‚m m‚diu, jakìm je pr vØ silov‚ veden¡, je docela vzd len . Mo§n  by se dalo ý¡ci, §e je tato technologie zat¡m sp¡çe v plenk ch. D…le§it‚ vçak je, §e vìzkum na tomto poli prob¡h . Z jem toti§ nem me jen my, potenci ln¡ spotýebitel‚, ale maj¡ jej pýedevç¡m rozvodn‚ z vody na cel‚m svØtØ, kter‚ v tomto oboru c¡t¡ znaŸnì zdroj pý¡jm…. A tak pr vØ tyto spoleŸnosti investuj¡ do vìzkumu nemal‚ finanŸn¡ Ÿ stky. A jak je vidØt, prvn¡ vlaçtovky se ji§ objevuj¡. Nezbìv  tedy nic jin‚ho, ne§ doufat v prozýetelnost naçich p n… politik… a modlit se, aby n m tu Ÿasem nezý¡dili zase dalç¡ monopol.
Jan Kolomazn¡k