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Cos'è e come funziona la powerline, alternativa a Ethernet e Wi-Fi

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Cos'è e come funziona la powerline, alternativa a Ethernet e Wi-Fi FASTWEB S.p.A.
Adattatore powerline
Internet
Sfrutta principi tecnologici in uso da quasi un secolo per creare delle reti informatiche casalinghe utilizzando l'impianto elettrico preesistente

Fibra ottica, Ethernet e Wi-Fi. Questi i tre mezzi di comunicazione maggiormente utilizzati nel caso in cui si debbano trasmettere dati tra due dispositivi informatici (sia all’interno di una rete locale sia all’interno di reti geografiche). Questo, però, non vuol dire che siano gli unici: soprattutto in ambito domestico, dove le distanze e le superfici da coprire sono minori, si possono utilizzare tecnologie trasmissive  alternative, o complementari,  rispetto a quelle solitamente più utilizzate.

È il caso, ad esempio, della cosiddetta powerline communication, tecnologia che permette di trasportare dati sfruttando una rete di conduttori già esistente in casa e solitamente utilizzata per l’alimentazione elettrica. Questa tecnologia può essere utilizzata per le applicazioni più disparate: dalla home automation all’accesso Internet e alla trasmissione di dati a breve raggio (detto anche banda larga su powerline). Nella gran parte dei casi, gli adattatori powerline sono in grado di mettere in comunicazione solo i dispositivi collegati allo stesso impianto elettrico, ma alcune recenti evoluzioni della tecnologia hanno permesso di connettere dispositivi appartenenti a due impianti elettrici contigui.

Concetti base

I sistemi di comunicazione powerline operano aggiungendo, al normale impianto elettrico casalingo, un segnale portante modulato in modo tale da fungere da mezzo di trasporto dati. Differenti tipologie di reti comunicative powerline utilizzano bande di frequenza differenti, anche se gli impianti elettrici, solitamente, non sono progettati per trasmettere segnali ad alta frequenza. L’energia elettrica, infatti, si propaga a una frequenza variabile tra i 50 e i 60 Hertz e i cavi in rame utilizzati negli ambienti domestici permettono, solitamente, di propagare onde con frequenze nell’ordine di pochi megahertz (MHz). A questo si aggiungono le limitazioni di legge previste nei vari ordinamenti statali che, spesso, equiparano lo scambio di dati su cavo elettrico alla trasmissione via etere e richiedono l’utilizzo di bande non licenziate (ovvero assegnate ad altri scopi) ovvero di bande al di sotto dei 500 kilohertz di frequenza.

 

Adattatore powerline

 

Il data rate (la velocità cui viaggiano i dati nel circuito elettrico) e la distanza di propagazione dipendono dai diversi standard comunicativi adottati. Segnali portanti emessi a bassa frequenza, nell’ordine di poche centinaia di kilohertz (kHz), consentono lo scambio di poche centinaia di bit al secondo, ma permettono di coprire distanze anche di diversi chilometri: questo tipo di tecnologia è impiegata nei circuiti di controllo, nella telemetria e negli impianti industriali. Maggiori velocità di trasmissione dati (data rate) implicano frequenze di trasmissione più elevate per ottenere una banda di trasmissione più ampia ma, per contro, permettono la copertura di minori distanze lineari e superfici più contenute. Adattatori powerline capaci di scambiare dati a 500 megabit al secondo  coprono, mediamente, superfici di poche centinaia di metri quadrati, ma sono comunque sufficienti a sopperire alla necessità di realizzare un rete LAN dedicata.

Come funziona una rete powerline

Come detto, una rete powerline sfrutta l'impianto elettrico già esistente per creare una LAN domestica cui connettere i dispositivi di rete che si possiedono. Mentre la corrente elettrica è diffusa nell'impianto di casa sfruttando bande di frequenza tra i 50 e i 60 Hertz, la tecnologia powerline utilizza frequenze di banda superiori per consentire il trasporto dei dati. Una tecnica, quella appena descritta, che ricalca, in una certa misura,quella utilizzata nel caso del doppino telefonico: mentre i dati relativi al traffico voce viaggiano a bassa frequenza, i dati per l'accesso Internet (tramite la tecnologia ADSL) viaggiano su bande di frequenza più elevate.

Affinché i dispositivi possano essere aggiunti alla LAN domestica utilizzando la tecnologia powerline, però, c'è la necessità di utilizzare speciali dispositivi – gli adattatori powerline – che decodifichino i segnali elettrici in arrivo e li trasformino in dati digitali. Anche in questo caso, l'analogia con la linea telefonica è evidente: affinché sia possibile inviare e ricevere pacchetti dati da Internet, c'è bisogno di utilizzare speciali device – i modem – che sappiano “intercettare” e “interpretare” i segnali che transitano dal doppino.

Per collegare un computer a Internet utilizzando la tecnologia powerline si dovrà possedere almeno una coppia di adattatori. Il primo va collegato a una presa della corrente nelle vicinanze del modem router che permette di connettersi a Internet; il secondo a una presa della medesima rete elettrica ma posto nelle vicinanze del computer da mettere in rete. A questo punto sarà sufficiente collegare una delle porte Ethernet del router alla porta Ethernet del primo adattatore powerline (chiamato in gergo “madre”) e collegare il secondo adattatore powerline ( “figlio”) al computer. Completate queste operazioni, il computer potrà navigare nel web esattamente come se fosse connesso direttamente al router, che, invece, potrebbe tranquillamente trovarsi dall’altra parte della casa.

Standard powerline

Già nel 1920 alcune società elettriche sfruttarono i cavi dell'alta tensione per inviare messaggi di controllo tra le varie centrali e centraline per verificare il corretto funzionamento del sistema elettrico generale. L'utilizzo domestico di questa tecnologia, però, si è evoluto e concretizzato solo nei primi anni del 2000, con l'introduzione del primo standard powerline sviluppato dalla HomePlug Powerline Alliance.

 

Adattatore powerline

 

Nel corso degli anni sono state sviluppate e rilasciate evoluzioni di quel primo standard, raggiungendo velocità di trasmissione dati via via più elevate.

HomePlug 1.0. Introdotto nel 2001, garantisce un data rate teorico di 14 Mbps (megabit al secondo). Sostituito da altri standard, oggi è considerato obsoleto e, di fatto, non utilizzato

HomePlug AV. Introdotto nel 2005, questo standard assicura una velocità massima teorica di 200 megabit al secondo, sufficienti per trasportare dati multimediali e audiovideo (da qui il suffisso AV). Lo standard supporta la crittografia AES a 128 bit

Powerline AV. Il primo standard powerline certificato con l'utilizzo dello standard Ethernet 10/100 e per questo in grado di garantire una velocità teorica di 100 megabit al secondo, sebbene la velocità effettiva misurata vari tra i 20 e i 60 megabit al secondo

Powerline AV500. In teoria, gli adattatori con standard Powerline AV500 dovrebbero offrire una velocità di trasmissione di 500 megabit al secondo ma le loro performance effettive dipendendono dalla porta Ethernet montata sull'adattatore: nel caso si tratti di una “normale” porta Ethernet 10/100, l'ampiezza di banda sarà limitata ai 100 Mbps, nel caso in cui, invece, sia montata una porta Ethernet Gigabit, il data rate teorico sarà di 500 Mbps. Anche in quest’ultimo caso la velocità effettiva misurata è inferiore a quella massima teorica ed è compresa tra 90 e 200 mbps

Utilizzi degli adattatori powerline

Gli adattatori powerline possono essere impiegati per collegare alla Rete o alla LAN dispositivi con cavi o dispositivi wireless.

Reti powerline cablate. Si tratta dell'utilizzo più comune per gli adattatori powerline, ognuno dei quali dotato di una o più porte Ethernet grazie alla quale connettere via cavo dispositivi di rete alla LAN. Per creare una rete powerline cablata, come si è visto in precedenza, c'è bisogno almeno di due adattatori: la “madre” da collegare al modem router e il “figlio” da collegare con il dispositivo. A meno che non si abbia a disposizione un adattatore switch (dotato di più di una porta Ethernet), ci sarà bisogno di un adattatore per ogni dispositivo da collegare alla rete

Reti powerline wireless. Il funzionamento di un adattatore powerline wireless è similare a quello descritto per gli adattatori cablati ma con una importante differenza: l'adattatore “figlio” è in grado di creare una rete Wi-Fi all'interno degli ambienti in cui è posizionato, facendo sì che anche i dispositivi mobili, come tablet e smartphone, possano collegarsi a Internet sfruttando la connessione casalinga

Pro e contro della tecnologia powerline

 

Adattatore powerline switch

 

I vantaggi più immediati derivanti dall'utilizzo delle powerline sono legati alla possibilità di creare una LAN senza necessità di dover creare un secondo impianto cablato negli ambienti di casa o dell'ufficio: nessuna stesura di nuovi cavi, nessuna necessità di bucare i muri, nessuna nuova presa da installare. In questo modo sarà possibile creare una rete casalinga e configurarla nel giro di pochi minuti. Nel caso in cui si decida di utilizzare degli adattatori powerline Wi-Fi, invece, si potrà facilmente estendere la rete casalinga in qualunque ambiente, indipendentemente dalla distanza dal modem-router centrale. In un'abitazione o in uffici distribuiti su più piani, ad esempio, sarà possibile portare la connettività Wi-Fi in maniera semplice e veloce, senza la necessità di creare ex-novo una rete cablata su tutti i piani dell'edificio.

Le powerline presentano però anche alcuni svantaggi che, sinora, ne hanno rallentato la diffusione. Gli adattatori powerline, innanzitutto, devono essere collegati direttamente alla presa della corrente e non a doppie prese o prese multiple: in quei casi le interferenze causate al segnale sarebbero così elevate che lo scambio di dati sarebbe inevitabilmente compromesso. Il segnale, inoltre, potrebbe essere degradato dal rumore generato da alcuni elettrodomestici come aspirapolvere, lavasciuga e lavastoviglie. Da non sottovalutare, infine, le differenze tra la velocità dichiarata dai produttori e l'effettiva velocità fatta registrare nei test.

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TAGS: #powerline #ethernet #wi-fi #fibra ottica

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