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Die Kommunikationstechnik-Fibel ist sehr informativ und verständlich. Genau das habe ich schon seit langem gesucht. Endlich mal ein Buch, das kurz und bündig die moderne Informationstechnik beleuchtet.

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HomePlug-Powerline

HomePlug-Powerline ist eine Technik, mit der die Leitungen eines hausinternen Stromnetzes als Datennetz verwendet werden können. Mit einfachsten Mitteln kann ein Netzwerk über die vorhandenen Stromkabel aufgebaut werden. Es müssen keine neuen Leitungen gezogen werden. Und die Konfiguration der Geräte ist mit der beiliegenden Software fast ein Kinderspiel.

Die HomePlug-Powerline-Alliance ist eine Initiative einiger Unternehmen mit dem Ziel, die Entwicklung, Standardisierung und Spezifikation neuer, leistungsfähiger Powerline-Komponenten voranzutreiben. Die HomePlug-Powerline-Adapter verschiedener Generationen sind untereinander kompatibel.

HomePlug-Powerline-Adapter

Der HomePlug-Powerline-Adapter ist die technische Einrichtung, die den Übergang von einem Datennetz in das Stromnetz darstellt. Mit HomePlug-Powerline-Adapter wird das hausinterne Stromnetz in ein Daten-Netzwerk verwandelt. Und das an jeder Steckdose innerhalb der Haus- bzw. Wohnungsverkabelung. Damit wird jede Steckdose automatisch zum Netzwerkanschluss.
In der einfachsten Variante werden die PCs über HomePlug-Powerline-Adapter für Ethernet oder USB mit dem Stromnetz verbunden. Die Datenkommunikation ist dann über die Stromleitungen in der ganzen Wohnung oder Haus möglich.
Es gibt auch Powerline-WLAN-Adapter, die in eine Steckdose gesteckt werden und als WLAN-Access-Point fungieren. So lassen sich auch WLAN-Geräte an das Powerline-Netz anbinden.
Die Adapter gibt es in den Geschwindigkeitsvarianten 28, 85, 200, 500, 1.200 und 1.800 MBit/s. Über einem Router kann jeder PC gleichzeitig Zugang zum Internet haben.

Das internationale DSL-Forum hat HomePlug AV als die Inhouse-Technik gewählt, die von den nach DSL-Forum-Normen zugelassenen DSL-Modems/-Routern unterstützt wird. Das DSL-Forum ist eine internationale Industrievereinigung, die die Normen für den gesamten DSL-Markt festlegt.

HomePlug AV

HomePlug AV erreicht auf einem 26 MHz breiten Kanal (2 bis 28 MHz) theoretisch 200 MBit/s. Doch die Dämpfung steigt mit der Frequenz. Die Höchstgeschwindigkeit kommt dann nur auf kurzen Strecken zustande. In typischen Wohnungen erreicht man 20 bis 80 MBit/s netto.

HomePlug AV2

HomePlug AV2 erreicht seinen höheren Datendurchsatz von 500 MBit/s durch Detailverbesserungen und ein doppelt so breites Frequenzband von 2 bis 85 MHz. Manche Geräte nutzen den Frequenzbereich nur bis 68 MHz, um Störungen von UKW zu vermeiden.
Optimiert wird das Übertragungsverfahren mit Diversity und einem verbesserten Modulationsverfahren. Die Optimierungen greifen allerdings nur bei optimalen Verbindungen. Schlechte Powerline-Verbindungen kommen mit HomePlug AV2 auf nur etwa 10 bis 50 Prozent mehr Durchsatz.
Im praktischen Einsatz erreichen HomePlug-AV2-Adapter damit bis zu 150 MBit/s auf der Stromleitung.

In sogenannte Gigabit-Powerline-Adaptern steckt die Technik des Chipentwicklers Gigle, der von der Firma Broadcom übernommen wurde. Die Gigle-Technik benutzt ein Frequenzband von 55 bis 305 MHz und erreicht damit bis zu 900 MBit/s auf der Stromleitung.
Obwohl man anhand der Bruttodatenrate mehr erwarten dürfte übertragen die Adapter mit der proprietären Gigle-Technik nur selten mehr als die HomePlug-AV2-Adapter.

HomePlug AV1200 und AV1800

Durch den Einsatz von MIMO (bekannte von WLAN) kann die Powerline-Technik zwei Datenströme im selben Frequenzband gleichzeitig übertragen. Dabei ergibt sich eine maximale Bruttodatenrate von 1.200 MBit/s (AV1200) im Frequenzband von 2 bis 68 MHz. Unter günstigen Bedingungen erreicht man damit etwa 400 MBit/s.
Mit AV1800 (1.800 MBit/s) erfolgt die Übertragung in einem breiteren Frequenzband von 2 bis 86 MHz.

Powerline als Vernetzungsalternative

Powerline ist ein Netzwerk aus der Steckdose. Statt WLAN oder Netzwerkverkabelung zu installieren könne auch hausinterne oder wohnungsinterne Stromleitungen zur Vernetzung zweier oder mehrerer PCs genutzt werden. Die PCs können überall dort stehen, wo eine Steckdose vorhanden ist. In der einfachsten Variante werden die PCs über HomePlug-Powerline-Adapter für Ethernet oder USB mit dem Stromnetz verbunden. Die Datenkommunikation ist dann über die Stromleitungen in der ganzen Wohnung oder Haus möglich.
Es gibt auch Powerline-WLAN-Adapter, die in eine Steckdose gesteckt werden und als WLAN-Access-Point fungieren. So lassen sich auch WLAN-Geräte an das Powerline-Netz anbinden.
HomePlug-Powerline eignet sich insbesondere dann, wenn eine Neuverkabelung aufgrund des Aufwands nicht in Frage kommt und alle anderen Vernetzungstechniken, wie WLAN oder 10BaseT über Telefonleitungen nicht zuverlässig funktioniert.

Kritik an HomePlug-Powerline

Powerline-Adapter können Störungen verursachen, die Funkdienste, wie Radio, Amateurfunk oder Flugfunk betreffen. Der Grund liegt darin, dass Stromleitungen und Steckdosen ungeschirmt sind. Werden darüber hochfrequente Signale zwischen 2 bis 68 MHz oder höher gesendet, dann verhalten sie sich wie Antennen, die diese hochfrequenten Signale abstrahlen.

Wird dem Strom in der Leitung ein hochfrequentes Signal aufmoduliert, dann senden die Leitungen und Steckdosen elektromagnetische Signale aus. Da sich das Senden dieser Signale mangels Schirmung nicht verhindern lässt, gibt es vom Gesetzgeber Normen in denen Grenzwerte definiert sind. Solange die elektromagnetischen Signale unterhalb der Grenzwerte bleiben, gelten die Signale als unproblematisch. Dabei muss man berücksichtigen, dass jedes elektrische Gerät elektromagnetische Strahlen sendet und das auch darf, solange die Verordnung zur "Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV)" eingehalten wird.

Insbesondere Funkdienste, wie zum Beispiel Kurzwellenrundfunk, Amateurfunk und der NATO-Funk können durch die Abstrahlung der Powerline-Technik gestört werden. Das elektromagnetische Signal der Powerline-Adapter strahlt in diese Frequenzbereiche hinein. Damit die Powerline-Adapter bestimmte Frequenzen nicht stören können, sind unterhalb von 30 MHz ein paar Frequenzblöcke ausgespart.
Aber auch normale Geräte, die per Funk übertragen, können durch die Abstrahlung der Powerline-Adapter gestört werden. So zum Beispiel drahtlose Mäuse und Tastaturen.

In der Realität ist das Störpotenzial von Powerline-Adaptern nicht ganz so groß, wie oft argumentiert wird. Die Störungsmeldungen, die bei der Bundesnetzagentur eingehen und Powerline-Adapter betreffen, liegen bei ca. 20 Stück pro Jahr. Es ist aber bisher kein Fall bekannt, bei dem die Abschaltung angeordnet wurde. Alle Powerline-Störungen ließen sich unkompliziert beseitigen.

Bei einer Störungsmeldung prüft der Prüf- und Messdienst (PMD) der Bundesnetzagentur die Einhaltung der Grenzwerte des Powerline-Systems. Bei einer Überschreitung erfolgt im Regelfall zunächst die Aufforderung an den Betreiber zur Nachbesserung, also Einhaltung der Grenzwerte. Im Zweifelsfall müsste der Nutzer das Powerline-System außer Betrieb nehmen.

Höchstgeschwindigkeit nur bei optimalen Voraussetzungen

Den höchstmöglichen Datendurchsatz erreichen die Adapter, wenn sie direkt in die Wandsteckdose eingesteckt sind. Sie sollten keinesfalls mit anderen Verbrauchern in Steckdosenleisten zusammen sein. Billige Ladegeräte und Netzteile von Kleingeräten erzeugen hochfrequente Störungen im Stromnetz, die das Powerline-Signal beeinträchtigen. Deshalb sollte man davon so wenig wie möglich betreiben oder ausgesteckt lassen, wenn man diese Netzteile gerade nicht braucht.
Wenn man sie über Verlängerungen oder Mehrfachsteckdosen betreibt muss man mit geringerem Durchsatz rechnen. Wem es an Wandsteckdosen mangelt kann auch auf Adapter zurückgreifen, die den Stromanschluss durchführen. Die kosten nur wenig mehr.
Die Übertragungsgeschwindigkeit ist unter anderem auch von der Elektroinstallation abhängig. Bei mangelhafter Ausführung kann schon innerhalb eines Zimmers die Übertragungsrate deutlich runter gehen. Ungünstig ist es, wenn auch der Nachbar Powerline-Adapter in Betrieb hat. Dann sinkt der Datendurchsatz bei beiden Powerline-Netzen.
Eine hohen Übertragungsgeschwindigkeiten erreicht man mit Powerline nur auf kurzen Distanzen. Doch genau dann macht Powerline eigentlich keinen Sinn. Denn hier lässt sich gleich ein normales Netzwerkkabel verlegen. Das ist bei der Anschaffung günstiger und spart Stromkosten.

Stromkosten

Klar, wenn die Powerline-Adapter direkt am Stromnetz hängen, dann verbrauchen Sie auch Strom. Und das nicht zu knapp. Natürlich haben die Powerline-Adapter auch einen Stromsparmodus, der dann greift, wenn das am Adapter angeschlossene Gerät seine Ethernet-Schnittstelle abschaltet. Trotzdem dürfte ein Powerline-Pärchen die Stromrechnung jährlich um ca. 15 Euro zusätzlich belasten.

Sicherheit

Powerline auf Stromleitungen ist ein Shared-Medium. Das bedeutet, alle die am Stromnetz dranhängen, können sich am Powerline-Netz beteiligen. Das gilt in der Regel fürs ganze Haus, in dem Powerline-Adapter betrieben werden. Häufig liest man, dass Powerline-Adapter nicht über Stromzähler hinweg miteinander kommunizieren können. Doch das stimmt nicht. Das Powerline-Signal breitet sich auch über Stromzähler aus. Das bedeutet, dass ein Nachbar das Powerline-Signal abgreifen kann.

Zukünftige Entwicklung

Ein weitere Steigerung der Übertragungsrate durch ein noch breiteres Frequenzspektrum ist eher unwahrscheinlich. Die ITU will die obere Frequenz auf 80 MHz begrenzen. Um die Übertragungsrate weiter zu steigern wird über eine Art MIMO-Technik wie bei WLAN nachgedacht. Das bedeutet, man möchte unterschiedliche Signale in die Stromleitungen einspeisen. Da sich die Signale aber zwischen den Adern überkoppeln und somit vermischen, dürfte die Übertragungsrate nur etwas höher, aber nicht doppelt so hoch steigen.

Powerline-Standards

Beide Standards beziehen sich nicht nur auf die Powerline-Technik, sondern beziehen auch die Datenübertragung auf anderen Medien mit ein. Dazu gehören Telefonleitungen und Koaxialkabel.

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