Power Line Communication: internet uit het stopcontact

Momenteel (december 2009) heeft 62% van de Nederlandse huishoudens een breedband-internetverbinding via kabel of ADSL, de hoogste dekkingsgraad van Europa (het Europese gemiddelde ligt op 23%). Maar al die verbindingen lopen via leidingen die er een jaar of 25 geleden ook al lagen: ADSL maakt gebruik van de bestaande telefoonleidingen die van de huizen naar de wijkcentrales lopen, en kabelinternet van de televisiekabels naar de wijkverdeelpunten. Pas op die centrale knooppunten gaat het signaal daadwerkelijk het internet op. De reden voor de grootschalige toepassing van dergelijke hybride oplossingen zal duidelijk zijn: kostenbesparing. Het vergt een enorme investering om een geheel nieuwe infrastructuur van bijvoorbeeld glasvezelkabel aan te leggen.

KPN, de grootste provider van breedbandverbindingen, is momenteel weliswaar bezig een glasvezelnet op te bouwen, maar de uitbouw daarvan zal slechts zeer langzaam vorderen, is op dit moment de verwachting. Prognoses voor het percentage gebruikers met glasvezel in 2020 lopen uiteen van 30 tot 60 procent. Glasvezel wordt op dit moment in twee varianten aangelegd: Fiber to the Home, waarbij de glasvezelkabel tot in huis wordt gelegd, en Fiber to the Curb, waarbij het laatste stukje verbinding vanaf de stoep voor het huis nog steeds de oude koperlijn is. Die laatste variant wordt ook wel VDSL (Very-high-bitrate Digital Subscriber Line) genoemd. Omdat de lengte van de koperdraad hier veel korter is dan bij ADSL, zijn significant hogere snelheden mogelijk, tot zo'n 50 Mbit/s (de snelste ADSL-varianten komen tot 24 Mbit/s, de kabel haalt in uitzonderlijke gevallen ruim 100 en gemiddeld maximaal rond de 50 Mb/s).

Power Line Communication
Er zijn in het verleden ook experimenten gedaan met 'internet uit het stopcontact'. Deze zijn inmiddels merendeels afgebroken wegens te veel problemen, o.a. het ontbreken van een standaard die onder alle omstandigheden toepasbaar is (de infrastructuur van het elektriciteitsnet verschilt sterk van land tot land en van werelddeel tot werelddeel) en technische beperkingen van het elektriciteitsnet, zoals het probleem dat transformatoren als filters voor hoge frequenties werken -- net als bij ADSL worden juist die hoge frequenties gebruikt voor de signaaloverdracht. Elk transformatorhuisje en iedere meterkast is zodoende een obstakel, waardoor de signaalkwaliteit bij grotere afstanden snel afneemt.

Maar de techniek die is ontwikkeld voor signaaloverdracht via elektriciteitsleidingen, oftewel Power Line Communication (PLC), maakt de laatste circa vijf jaar een opleving door voor een geheel andere toepassing: lokale netwerken binnen gebouwen. Omdat er in het elektriciteitsnet van één woning veel minder signaalobstakels zijn dan op het hoog- en middenspanningsnet, is de techniek hier veel succesvoller inzetbaar. Het signaal moet alleen soms via de meterkast naar een andere groep, maar het blijft binnenshuis. Theoretisch is een geringe signaallekkage naar naburige woningen mogelijk, met name in flatgebouwen, maar dit is simpel te ondervangen met gegevensencryptie.

Met PLC kan dus binnen een woning een lokaal netwerk (LAN) worden gemaakt dat gebruikmaakt van de elektriciteitsleidingen. De verschillende netwerkknooppunten worden op stopcontacten aangesloten en er hoeven dus geen netwerkkabels door het huis te worden getrokken. Als één van de knooppunten op een breedbandmodem is aangesloten, kan uit ieder stopcontact in huis, van de kelder tot de zolder, een internetsignaal worden opgepikt. Tóch nog internet uit het stopcontact dus.

 

Twee PLC-adapters die voldoen aan HomePlug AV, van LinkSys (l) en devolo (r). De devolo heeft een ingebouwd stopcontact

 
De encryptie is heel simpel in te stellen: aan een PLC-adapter kan een wachtwoord naar keuze worden toegewezen. Adapters met hetzelfde wachtwoord 'zien' elkaar, andere adapters niet. Op deze manier is het ook mogelijk simultaan verschillende logische verbindingen over dezelfde fysieke leidingen te laten lopen.

PLC biedt dus een 'derde weg' naast een geheel bedraad Ethernet-netwerk en een draadloos netwerk. Tegenover beide systemen heeft PLC voordelen:
-- tegenover Ethernet: er hoeven geen kabels te worden getrokken;
-- tegenover draadloos: het netwerk is stabieler en veel sneller. Signaaluitval, een veel voorkomend probleem bij draadloze netwerken, treedt vrijwel niet op.

Standaarden
Er is een aantal standaarden voor PLC gedefinieerd, o.a. door de HomePlug Powerline Alliance. Er zijn PLC-adapters verkrijgbaar van merken als Broadcom, Panasonic, NetGear, LinkSys en devolo.

Van HomePlug bestaan twee versies. De oorspronkelijke versie, HomePlug 1.0, bood snelheden tot 14 Mbit/s, het recentere HomePlug AV reikt tot 85 Mbit/s. In advertenties voor de nieuwste apparatuur wordt geschermd met snelheden tot 200 Mbit/s, maar die zijn geheel fictief. Met die 200 Mbit/s wordt vermoedelijk bedoeld dat in beide richtingen 100 Mbit/s (de snelheid van standaard-Ethernet) geboden wordt, maar zelfs dat wordt bij lange na niet gehaald. Bij verschillende praktijktests blijkt dat de overdrachtssnelheid onder realistische omstandigheden tussen de 50 en 70 Mbit/s ligt. De ervaring leert dat het meer de moeite loont om een snel stopcontact te zoeken en daar zo nodig een verlengsnoer op te zetten dan per se het dichtstbijzijnde stopcontact te willen gebruiken.

Die 50 tot 70 Mbit/s is overigens een heel mooi resultaat. Die bandbreedte is zo groot dat er probleemloos meerdere logische verbindingen via één fysieke verbinding kunnen worden opgezet. Zo kunnen bijvoorbeeld meerdere gebruikers internetten via één stopcontact en een verdeeldoos.

 


Twee PLC-adapters en twee laptops aangesloten op één stekkerblok

 
Theorie en praktijk
Theoretisch zou alle apparatuur die aan dezelfde standaard voldoet compatibel moeten zijn. De praktijk leert helaas dat dat niet zo is. Alleen als twee PLC-adapters van hetzelfde merk én hetzelfde type zijn, kunt u er zeker van zijn dat ze met elkaar kunnen samenwerken. Adapters van verschillende merken die allebei HomePlug AV ondersteunen, 'zien' elkaar vaak toch niet na toewijzing van hetzelfde netwerkwachtwoord.

Dat niet-zien kan overigens ook weer worden uitgebuit, zoals al vermeld: met vier adapters die twee aan twee identiek zijn, kunt u via dezelfde leidingen twee netwerkverbindingen opzetten.

Het is interessant om te zien hoe op netwerkgebied nieuwe technieken telkens weer worden gecombineerd met de bestaande klassieke infrastructuur (telefoonlijnen, televisiekabels en het elektriciteitsnet). PLC zal voor kleine LANs voorlopig nog wel in gebruik blijven, zeker gezien het feit dat de snelheden die ermee kunnen worden gehaald de eerste paar jaar nog ruim voldoende zijn om de steeds sneller wordende internetverbindingen bij te houden. En als we ooit Fiber to the Home krijgen, moeten we misschien ook maar meteen Fiber IN the Home aanleggen.

Naschrift: vijf jaar later

Het bovenstaande stuk schreef ik vijf jaar geleden, en inmiddels (maart 2014) is het netwerklandschap alweer vrij ingrijpend gewijzigd. Drie ontwikkelingen zijn aan te wijzen.

1 ADSL is passé, kabel is nu supersnel
De belangrijkste ontwikkeling is dat KPN het op twee fronten heeft laten afweten.

Ten eerste is de uitrol van glasvezel nog nauwelijks verder dan vijf jaar geleden. Het bedrijf waaraan KPN de technische realisatie heeft uitbesteed, heeft zichzelf in een impasse gemanoeuvreerd: men wil pas glasvezel aanleggen als er voldoende gebruikers zijn, maar de gebruikers willen zich niet vastleggen voordat de toezegging is gedaan dat er daadwerkelijk glasvezel komt. Gevolg is dat de ontwikkeling hier praktisch stilligt.

Ten tweede heeft KPN verzuimd om structureel in snellere ADSL-varianten te investeren. Delen van de ADSL-infrastructuur worden verglaasd tot VDSL, maar om hiervan optimaal te profiteren is een technische ingreep in de meterkast nodig die de meeste mensen niet zelf kunnen uitvoeren, en bovendien blijkt VDSL niet op elk adres probleemloos te werken. Ook zit VDSL zelfs onder optimale omstandigheden nu echt aan de uiterste grens van wat met de oude telefoonlijn nog mogelijk is. Kortom: ADSL is ten dode opgeschreven.

De kabelbedrijven hebben wél gedaan wat KPN heeft verzuimd: structureel geïnvesteerd in verglazing tot vlak bij de voordeur van de klant. Gevolg is dat zij nu al snelheden tot 150 of 200 Mb/s kunnen aanbieden die ook daadwerkelijk worden gehaald. Met toekomstige versies van de EuroDOCSIS-standaard waaraan nu al wordt gewerkt, zullen binnenkort snelheden in de orde van 500 Mb/s bereikbaar worden -- dat is al bijna 'glasvezelsnelheid'.

2 Wifi is op grote schaal doorgebroken
Een tweede belangrijke ontwikkeling is dat wifi op grote schaal is doorgebroken, onder andere door de snelle opkomst van smartphones, tablets en andere mobiele internetapparatuur. Dergelijke apparaten werken vaak uitsluitend draadloos, zodat de aanwezigheid van een wifi-netwerk noodzakelijk is om er überhaupt mee te kunnen werken.

Dit betekent dat PowerLine-adapters in de praktijk minder relevant zijn geworden. Smartphones en dergelijke kunnen immers niet direct op PowerLine worden aangesloten.

3 PowerLine stoort radioamateurs
Een aspect dat in het bovenstaande stuk niet ter sprake komt, is dat PowerLine-adapters etherstoringen veroorzaken in het frequentiegebied dat wordt gebruikt door kortegolf-radioamateurs. PowerLine-apparatuur heeft daardoor een slechte naam bij deze groep.

De situatie is wat verbeterd doordat de voorschriften enigszins zijn aangescherpt: apparatuur dient tegenwoordig voorzien te zijn van zogeheten notches voor veel gebruikte frequentiebanden. Hierdoor wordt het probleem echter niet geëlimineerd, maar slechts verminderd.

Al met al valt niet te verwachten dat PowerLine op termijn nog van veel praktisch belang zal zijn in lokale thuisnetwerken.




Copyright © 2009 & 2014 Wim Scherpenisse <info@wimscherpenisse.nl>
Terug naar de pagina 'Artikelen'
Terug naar mijn homepage