«پاورلاین» دستگاهی است که برای ایجاد یا توسعه شبکه محلی در یک ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. با بکارگیری این دستگاه امکان انتقال اطلاعات بر بستر شبکه برق بسته (سیم‌کشی بعد از یک کنتور برق) تا 300 متر در یک ساختمان مهیا می‌شود.

پاورلاین

در این مطلب شما:

- پاورلاین و کاربردهای آن را می‌شناسید

- با مفاهیم و استانداردهای پاورلاین آشنا می‌شوید

- ملاحضات و سخت‌افزارهای مورد نیاز شبکه‌های پاورلاین را می‌شناسید

- با دو مدل پاورلاین PL200KIT و PLW350KIT توتولینک آشنا می‌شوید (کل متن در ادامه مطلب)

مقدمه

در شبکه‌های ارتباط دیجیتالی، موضوع توسعه همواره یکی از مباحث پرچالش و هزینه‌بر برای سازمان‌ها بوده است. هرچند به دلایل امنیتی و هزینه کمتر، نگاه سازمان‌‌ها بیشتر بر روی ایجاد یا گسترش شبکه‌های کابلی متمرکز است؛ اما برخی مواقع و به دلایل مختلفی چون عدم امکان کابل‌کشی جدید، راهی جز گسترش شبکه‌های محلی با استفاده از فناوری‌های وایرلس باقی نمی‌ماند. برای گسترش شبکه‌های بی‌سیم، رایج‌ترین راه استفاده از روتر و اکسس‌پوینت‌های وایرلس است؛ اما این سناریو نیز برای ساختمان‌هایی با اطاق‌ها و موانع متعدد، کارآیی لازم را ندارد. وجود نقاط کور در بیشتر ساختمان‌ها بزرگترین معضل پیش‌روی توسعه شبکه‌های محلی است؛ مکان‌هایی که همواره از ضعف در دریافت سیگنال‌های وایرلس رنج می‌برند. استفاده از شبکه توزیع برق، دومین راهکار ایجاد یا گسترش شبکه‌های دیجیتالی برای ساختمان‌هایی است که به هر دلیل در آنها، امکان کابل‌کشی شبکه میسر نیست.

معرفی پاورلاین

«پاورلاین» دستگاهی است که برای ایجاد یا توسعه شبکه محلی در یک ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. با بکارگیری این دستگاه امکان انتقال اطلاعات بر بستر شبکه برق بسته (سیم‌کشی بعد از یک کنتور برق) تا 300 متر در یک ساختمان مهیا می‌شود. پاورلاین یک انتخاب هوشمندانه است که توسط آن می‌توان داده‌ها را از طریق سیم‌کشی برق ساختمان منتقل کرد. ممکن است تعجب‌برانگیز باشد؛ اما این فرآیندی کاملا ساده است. با استفاده از این تکنولوژی، امکان اتصال به اینترنت دستگاه‌هایی که در محدوده سیگنال بی‌سیم روتر‌ها قرار ندارند فراهم می‌شود. این نوع کاربری موجب شده تا از پاورلاین به عنوان جایگزینی برای Wi-Fi یاد شود. پیاده‌سازی الگوریتم‌های رمزگذاری روی داده‌ها یکی از امکانات بالقوه پاورلاین‌ها است که از سرقت اطلاعات جلوگیری می‌کند. همچنین برخی از پاورلاین‌ها به قابلیت ذخیره انرژی  مجهز شده‌اند که موجب می‌شود تا در حالت بیکاری، تا 75 درصد از مصرف انرژی آنها کاسته شود. از پاورلاین‌ها می‌توان برای توزیع اینترنت در یک ساختمان، اشتراک‌گذاری محتوای صوتی و تصویری، بکارگیری در ایجاد یک شبکه ارتباطی با دوربین‌های مداربسته، ایجاد سیستم تلفن تحت شبکه و در نهایت، پیاده‌سازی یک شبکه محلی استفاده نمود.

مفهوم شبکه‌سازی با پاورلاین

بدون شک بیشترین استفاده ما از سیم‌کشی کابل منزل، تامین انرژی مورد نیاز برای دستگاه‌های الکتریکی است؛ اما کابل‌های شبکه برق کاربردهای شگفت‌انگیز دیگری نیز دارند! هنگامی که قصد دارید تا با سوراخ‌کاری و صرف زمان زیاد، یک شبکه کابلی دیجیتالی را از میان دیوارها و موانع توسعه دهید، سیم‌کشی برق منزل یا محل کارتان می‌تواند در زمان و هزینه‌های شما صرفه‌جویی کرده و راه‌گشا باشد. البته اگر از ابزار و فناوری‌های مناسب استفاده کنید، حتی سیم‌کشی ساختمان شما نیز می‌تواند برای انتقال اطلاعات مورد استفاده قرار گیرد. اما چگونه چنین چیزی ممکن است؟ سیم‌ها را همانند طیف رادیویی در نظر بگیرید. الکتریسیته موجود در سیم‌ها تنها از یک فرکانس استفاده می‌کند (همانند یک ایستگاه رادیویی که تنها از موج خاص استفاده می‌کند). در این طیف فضای کافی برای سایر ایستگاه‌ها وجود خواهد داشت؛ لذا به آسانی می‌توانید از سیم‌کشی منزلتان استفاده دوگانه نمایید: انتقال جریان برق و دیتا به‌صورت همزمان آن هم با سرعت زیاد!

پس از آنکه با اصطلاحات و مفاهیم این فناوری آشنا شوید و بدانید که برای توسعه شبکه مورد نظرتان چه چیزی نیاز دارید، کل فرآیند شبکه‌سازی با پاورلاین به سادگی بستن یک لامپ در سرپیچ خواهد بود. در این مطلب، در برپایی آسان یک شبکه پاورلاین، گام به گام همراه شما هستیم و همزمان، به بررسی کیت آداپتور پاورلاین با برند TOTOLINK می‌پردازیم و از آن برای تشریح عملکرد اتقال دیتا از طریق کابل برق استفاده خواهیم نمود.

مفاهیم و استانداردهای پاورلاین

اتحادیه پاورلاین Home Plug برای توسعه استانداردها و تکنولوژی مورد نیاز برای ارتباط دستگاه‌ها با یکدیگر و اینترنت تشکیل شد. در این راه، یکی از بزرگترین چالش‌های فنی پیدا کردن راهی برای کاهش حساسیت به نویز الکتریکی در خطوط برق بود. استاندارد Home Plug این مشکل را با افزایش فرکانس حامل‌های ارتباطی به خنثی صورت انتقال سیگنال‌ها به صورت در خطوط برق حل کرد. در حال حاضر جدیدترین نسخه HomePlug از ایجاد اترنت در توپولوژی ایستگاهی (Bus) از طریق مدولاسیون OFDM پشتیبانی می‌کند که امکان انتقال چندین حامل اطلاعات را در سیم برق فراهم می‌سازد. آشنایی با اصطلاحات رسمی در این صنعت شما را از سردرگمی تبلیغات و بازاریابی برندها رها می‌کند. تقریبا تمام تولیدکنندگان محصولات پاورلاین عضوی از اتحاد گروه Homeplug  هستند. اگر محصولی که بدنبال آن هستید گواهی این اتحاد را ندارد، بهتر است آن‌را فراموش کنید. محصولات پاورلاین به‌طور مشخص به چهار گروه دسته‌بندی شده و معمولا هر دسته به صورت HomePlug XXX نمایش داده می‌شوند. اما کمپانی‌های تولیدکننده تنها به ذکر واژه AV بر روی بسته محصولات یا تبلیغات خود بسنده می‌کنند. این استانداردها عبارتند از:

HomePlug 1.0

اولین استاندارد تدوین شده توسط HomePlug است که صنعت پاورلاین را در سال 2001 متحد نمود. بالاترین نرخ انتقال داده براساس این استاندارد برابر با 14Mbps بود که بعداً با ویرایش‌های جدیدتر جایگزین شد. به دلیل تغییرات زیادی که در ویرایش‌های بعدی این استاندارد بوجود آمد، محصولاتی که مطابق با ویرایش‌های جدیدتر تولید می‌شوند، به ندرت از این استاندارد پشتیبانی می‌کنند.

HomePlug AV

این استاندارد در سال 2005 معرفی شد و هم‌اکنون نیز از آن استفاده می‌شود. نرخ انتقال داده در شبکه مبتنی بر این استاندارد تا 200Mbps می‌رسد. همچنین با استفاده از استاندارد HomePlug AV، برخی از تولیدکنندگان چیپ‌ست‌هایی ارائه کرده‌اند که با افزایش توانایی این استاندارد، نرخ انتقال داده را تا 500Mbps افزایش می‌دهد. پاورلاین‌های سازگار با این استاندارد می‌توانند در محدوده فرکانسی 2 تا 30 مگاهرتز به انتقال اطلاعات بپردازند.

HomePlug AV2

جدیدترین استاندارد در سال 2012 با نام HomePlug AV2 معرفی شد. این اولین استاندارد در این زمینه است که از نرخ انتقال داده گیگابیت و فناوری MIMO با قابلیت Beamforming پشتیبانی می‌کند. معمولا تولیدکنندگان روی جعبه محصولات تنها به ذکر AV2 یا AV2 600 اکتفا کرده که بیانگر نرخ انتقال داده برابر با 600Mbps است. به تازگی پیشرفت‌هایی در زمینه این استاندارد حاصل شده که از تکنولوژی MIMO (multiple-in multiple-out) پشتیبانی نموده و به تدریج در حال فراگیرشدن است. پاورلاین‌های سازگار با این استاندارد می‌توانند در محدوده فرکانسی 30 تا 86 مگاهرتز فعالیت کنند.

سازگاری میان پاورلاین‌های برندهای مختلف

در تئوری، محصولات متفاوت با استاندارد HomePlug می‌بایست بدون مشکل با یکدیگر کار کنند. هر محصولی که از سال 2010 به بعد تولید شده و دارای استاندارد HomePlug است، باید با محصولات برندهای دیگر به درستی کار کند. در سال 2010 محصولات HomePlug توسط استاندارد IEEE 1901 پذیرفته شدند و هم‌اکنون تمام این محصولات دارای استانداردهای مشابه هستند. البته توصیه می‌‌شود در صورت امکان و برای کسب بیشترین نتیجه، محصولاتی از برند یکسان و همچنین از یک سری خاص (مثلا محصولات AV2 600) استفاده شود؛ زیرا برخی از تولیدکنندگان برای بهینه‌سازی در انتقال داده‌ها تغییراتی را در محصولات خود اعمال می‌کنند.

ملاحضات شبکه‌های  Power Line

استفاده از پاورلاین می‌تواند در بسیاری از مواقع راهگشا باشد؛ بنابراین نیاز است تا برای دست‌یافتن به بهترین نتیجه موارد زیر مورد توجه قرار گیرند:

• برای استفاده از پاورلاین می‌بایست حتماً آن را بصورت مستقیم به پریز برق متصل کرد و در صورت اتصال به پریزهای سیار یا محافظ الکترونیکی برق، عملکرد پاورلاین با اختلال مواجه شده و سرعت انتقال داده کاهش می‌یابد.

• کیفیت سیم‌کشی و نوع کابل بکار رفته در شبکه سیم‌کشی ساختمان رابطه مستقیمی با کارکرد پایدار پاورلاین دارد. بدون تردید سرعت انتقال اطلاعات و پایداری آن بر بستر کابل‌های برق باکیفیت‌تر، بیشتر خواهد بود.
• وجود هرگونه اتصالی و نشت الکتریسیته در سیم‌کشی یک ساختمان، تاثیر منفی روی سرعت انتقال اطلاعات می‌گذارد؛ بنابراین بهتر است قبل از راه‌اندازی پاورلاین، نسبت به سلامت سیم‌کشی ساختمان اطمینان حاصل شود.

• اگر پاورلاین در نزدیکی منابع ایجاد میدان‌های الکترومغناطیسی و دستگاه‌های نویزدار بکار گرفته شود، عملکرد آن با کاهش مواجه خواهد شد. بهتر است که پاورلاین به پریز‌هایی متصل شود که از دستگاه‌هایی چون یخچال، لباسشویی و مایکروفر فاصله مناسبی دارند.

آیا استفاده از پاورلاین ایمن است؟

در تشریح مفاهیم شبکه‌های پاورلاین برای مصرف‌کنندگان، معمولاً این سئوال پیش می‌آید که "پس از راه‌اندازی یک شبکه پاورلاین، آیا همسایه‌ها هم می‌توانند از طریق برق به اطلاعات شبکه ما دسترسی داشته باشند؟" در پاسخ به این سئوال باید گفت که در دهه 1990 که شبکه‌های پاورلاین خانگی دوران طفولیت خود را می‌گذراندند، این موضوع می‌توانست موجب نگرانی کاربران باشد. امروزه شبکه‌های پاورلاین همانند روتر شما از الگوریتم‌ها و پروتکل‌های امنیتی جدید مطابق با شبکه‌های بی‌سیم WiFi بهره‌مندند. در واقع شبکه‌های پاورلاین بسیار ایمن‌تر از شبکه‌های بی‌سیم WiFi هستند، به این دلیل که هکرها برای دسترسی به اطلاعات می‌بایست به شبکه برق منزل یا محل کار شما بصورت فیزیکی متصل شوند و از دستگاه‌هایی مشابه آنچه شما استفاده می‌کنید، استفاده کنند. پس از این مرحله نیز باید با الگوریتم‌ها و پروتکل‌های امنیتی پارلاین‌های شما دست‌و‌پنجه نرم کنند.

هکری که بدنبال نفوذ به شبکه بی‌سیم شما باشد، به سادگی و با اسکن و به دست آوردن لیست اکسس‌پوینت‌های موجود، می‌تواند دست بکار شود و فرقی نمی‌کند که پشت دیوار آپارتمان شما یا در یک اتوموبیل در خیابان مقابل خانه شما باشد! بنابراین با وجود الگوریتم‌های رمزنگاری 128 بیتی و همچنین جدا بودن کنتور برق ساختمان شما از ساختمان‌های دیگر، با اطمینان می‌توان گفت که شبکه‌سازی با پاورلاین یکی از ایمن‌ترین و اقتصادی‌ترین راهکارهای ایجاد و توسعه شبکه در یک ساختمان مسکونی یا اداری است.

در چه مکان‌هایی می‌توان از پاورلاین استفاده نمود؟

شما می‌توانید پاورلاین خود را در هر مکان و بدون هیچ محدودیتی استفاده کنید .تنها دو نکته را باید مد نظر داشته باشید.

1- جهت دسترسی آسان به شبکه فعلی، آداپتور پاورلاین  پایه (BASE) را باید در محلی نزدیک به روتر به پریز برق متصل کنید.

2- آداپتورها را باید به پریزهایی مجزا و به دور از لوازم برقی پرمصرف (همانند ماشین لباسشویی یا هیتر برقی) متصل کنید. همچنین آداپتورها را نباید با استفاده از محافظ‌های الکتریکی یا سه‌راهی به برق متصل کنید؛ چون ممکن است این وسایل از فعالیت فرکانس‌هایی که توسط استاندارد HomePlug مورد استفاده قرار می‌گیرند، جلوگیری نمایند.

در استفاده از پاورلاین، حالت ایده‌آل آن است که هر دو آداپتور را در مدار الکتریکی یکسان قرار دهید. ارتباط میان دو مدار الکتریکی متفاوت مانند دو واحد از یک ساختمان که کنتورهای جداگانه دارند، قدرت سیگنال‌های ارسالی را کاهش می‌دهد.

سخت افزار مورد نیاز در شبکه‌های پاورلاین

سخت افزار پاورلاین در انتخاب، نصب و راه‌اندازی کاملا ساده و بدور از پیچیدگی می‌باشد. برای اطمینان از کاربرد آسان، نیاز دارید تا یکبار در مورد آنچه خواهان انجام آن هستید و آنچه از شبکه پاورلاین خود انتظار دارید، فکر کنید. آیا قصد دارید کامپیوتر رومیزی خود را به شبکه خانه یا محل کارتان متصل کنید؟ آیا قصد دارید شبکه بی‌سیم جدیدی را در گاراژ منزل یا انبار محل کارتان راه‌اندازی نمایید؟ آیا قصد دارید یک شبکه ترکیبی (شبکه بی‌سیم + شبکه پاورلاین) را بوجود آورید؟ ابتدا از اهداف توسعه شبکه خود آگاه شوید تا از خرید محصولاتی که به سختی نیاز شما را برآورده می‌کنند، خودداری کنید. در ادامه نگاهی به تنظیمات مشترک دستگاه‌های پاورلاین خواهیم داشت.

اتصال به شبکه با استفاده از آداپتور پاورلاین

زیبایی شبکه‌سازی با استفاده از آداپتورهای دوگانه پاورلاین در این است که می‌توانید آداپتور دوم را به دستگاهی که علاقمند هستید متصل کنید: همانند یک کامپیوتر رومیزی، یک کنسول بازی، یک سوئیچ شبکه یا حتی یک اکسس‌پوینت بی‌سیم که شما را قادر می‌سازد تا مثلاً از اکسس‌پوینت قدیمی خود به‌عنوان یک سوئیچ یا ایجاد شبکه بی‌سیم جدید در مکان‌هایی چون گاراژ منزلتان استفاده کنید. اما توسعه یک شبکه توسط آداپتورهای پاورلاین به دو طریق «کابلی و بی‌سیم» امکان‌پذیر است.

توسعه شبکه کابلی با دستگاه پاورلاین

توسعه و اتصال به شبکه‌های کامپیوتری مهمترین کاربرد آداپتورهای پاورلاین است. ما برای انجام تست‌ها و شرح تنظیمات، از کیت آداپتور پاورلاین مدل PL200KIT کمپانی توتولینک استفاده می‌کنیم. این دستگاه توسط دوشاخه به پریز برق متصل شده و تقریبا نیازی به هیچ نوع تنظیماتی ندارد! همانطور که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید، برای نصب و راه‌اندازی پاورلاین PL200KIT، کافیست آداپتور پایه (Base) را به پریزی نزدیک به روتر خود وصل کرده و سپس توسط یک کابل شبکه، آن‌ را به روتر متصل کنید. آداپتور دوم را نیز به پریز دیگری که در همان مدار الکتریکی خانه یا محل کار (یک کنتور برق) قرار دارد، متصل نمایید.

اکنون با استفاده از یک کابل شبکه، آداپتور دوم را به دستگاه مورد نظر خود متصل کنید. تمامی مراحل نصب و راه‌اندازی تنها شامل متصل کردن دستگاه‌ها به یکدیگر و سپس فشار دادن کلید Sec موجود در هر دو آداپتور برای ایجاد ارتباطی امن می‌باشد. به همین سادگی!

توسعه شبکه بی‌سیم با دستگاه پاورلاین بی‌سیم

توسعه شبکه بی‌سیم با استفاده از قرار دادن یک روتر در کنار آداپتور پایه (Base) که قبلا شرح دادیم، روشی عملی برای توسعه شبکه بی‌سیم است. اما مدل‌هایی از دستگاه‌های پاورلاین نیز وجود دارند که توانایی ارسال امواج بی‌سیم را هم دارند. مدلی که ما برای انجام این آزمایش انتخاب کردیم، کیت پاورلاین بی‌سیم مدل PLW350KIT توتولینک است که ترکیبی از اتصال کابل‌به‌کابل و Wi-Fi Hotspot را ارائه می‌کند. کیت پاورلاین بی‌سیم PLW350KIT توتولینک شامل دو دستگاه پاورلاین است که آداپتور پایه آن با PLW350A و آداپتور دیگر با PLW350 نام گذاری شده‌اند. با استفاده از این دستگاه می‌توانید به دو روش شبکه خود را از طریق کابل برق توسعه دهید:

در روش اول، نصب و راه‌اندازی تقریبا مشابه روشی است که پیش‌تر توضیح داده شد. تفاوت در این است که ابتدا باید با استفاده از کابل شبکه و یک کامپیوتر، به محیط نرم‌افزار راه‌انداز آداپتور PLW350A (فریم‌ور) وارد شده و نام شبکه بی‌سیم (SSID) و کلمه عبور آن‌را مشخص نمایید؛ سپس با استفاده از کابل شبکه PLW350A را به روتر متصل کرده و آداپتور PLW350 را نیز با همان ملاحظات ذکر شده، در محل دیگری نصب و با استفاده از کابل شبکه به دستگاه مورد نظر متصل کنید. اکنون شما در هر دو محل نصب آداپتورها، دارای شبکه بی‌سیم هستید.

در روش دوم، آداپتور PLW350A این امکان را فراهم می‌‌کند تا اتصال این دستگاه به روتر، بدون استفاده از کابل صورت گیرد. اگر روتر شما از قابلیت WPS پشتیبانی می‌کند، می‌توانید با فشردن کلید WPS هر دو دستگاه (پاورلاین و روتر)، PLW350A را به‌صورت بی‌سیم به روتر متصل کرده و برخلاف روش قبل، نیازی به انجام تنطیمات از طریق محیط نرم‌افزار راه‌انداز نداشته باشید. سایر اتصالات همانند روش قبلی است.

تصویر زیر نمودار شبکه‌سازی با کیت آداپتور پاورلاین PLW350KIT توتولینک به دو روش کابلی و وایرلس را نشان می‌دهد:

جدول مقایسه‌ای امکانات دو مدل پاورلاین کمپانی توتولینک