Comunicații cu linia electrică
- Acronimul PLC se poate referi și la un controler logic programabil.
Power Line Communications , cunoscută și prin acronimul său PLC , este un termen englezesc care poate fi tradus ca comunicații prin linie de alimentare și se referă la diferite tehnologii care utilizează linii convenționale de transmisie a energiei electrice pentru a transmite semnale în scopuri de comunicare. Tehnologia PLC profită de rețeaua electrică pentru a o transforma într-o linie digitală de mare viteză pentru transmiterea datelor , permițând, printre altele, accesul la Internet prin bandă largă .
Control acasă (bandă îngustă)
De obicei, dispozitivele de control la domiciliu funcționează prin modularea unei undă purtătoare a cărei frecvență variază între 20 și 200 kHz, care este încorporată în cablajul de alimentare electrică de acasă de la transmițător. Această undă purtătoare este modulată de semnale digitale. Fiecare receptor din sistemul de control are o adresă unică și este guvernat individual de semnalele transmise de emițător. Aceste dispozitive pot fi conectate la prize electrice convenționale sau conectate permanent la punctul lor de conectare. Deoarece semnalul purtător se poate propaga în casele sau apartamentele învecinate pe același sistem de distribuție, aceste sisteme au o „adresă de domiciliu” care desemnează proprietarul. Acest lucru, desigur, este valabil atunci când casele învecinate au sisteme de acest tip; situație foarte comună în zonele rezidențiale din Japonia .
Cablare pentru rețea de domiciliu (bandă largă)
Tehnologia PLC poate fi folosită și în rețeaua computerelor de acasă și a dispozitivelor periferice, inclusiv a celor care necesită rețea, deși în prezent nu există standarde pentru acest tip de aplicație. Normele sau standardele existente au fost dezvoltate de diferite companii în cadrul definit de organizațiile americane HomePlug Powerline Alliance și Universal Powerline Association . Problemele PLC-urilor din rețelele de acasă sunt de obicei date de puterea contractată într-o casă (mai mică decât cea a mediului de afaceri); dat fiind că în cazul în care rețeaua electrică nu are o instalație corectă, ar putea exista cazul unor interferențe sau vârfuri de tensiune care ar ajunge să afecteze dispozitivele electrice conectate la respectiva rețea. La fel, desi producatorii asigura ca consumul unui PLC este minim sau nul deoarece functioneaza in circuit inchis, simpla conversie a datelor provenite din perechea de cupru a liniei telefonice atrage dupa sine un consum de energie, al transformatoarelor interne ale dispozitiv.și alimentarea cu energie a circuitelor integrate ale echipamentului PLC. De asemenea trecerea fluxului de date al acestor dispozitive generează un consum de energie, greu de cuantificat din cauza tipului de conectare la linia de alimentare.
Origine
Inițial, tehnologia PLC a fost dezvoltată ca o alternativă în lumea comunicațiilor în rețea, în comparație cu ADSL, conexiunile prin cablu sau fibra optică. Din cauza costurilor cu echipamentele și infrastructura necesare de către marketeri, s-a decis alocarea acestui sistem de comunicații prin rețeaua electrică pentru conexiuni locale, nu pentru acces la Internet.
Operare de bază
În cazul cablajului pentru rețelele de acasă, dispozitivele PLC sunt folosite ca înlocuitor pentru rețelele Ethernet . [ 1 ] Mai exact, utilizarea mai multor dispozitive PLC este echivalentă cu o conexiune Ethernet cu un mediu de acces partajat , adică este ca și cum am conecta computerele la un hub în loc de un switch , astfel încât comunicațiile să fie semi-duplex. . De aici rezultă că cei 200 Mbps anunțați ai multor kituri PLC ajung la o eficiență de aproximativ 80-100 Mbps.
Prin urmare, deoarece există un domeniu comun de coliziune pentru partajarea aceluiași segment de cablare, este ușor de dedus că cu cât transmit mai multe dispozitive PLC, viteza va fi distribuită între toate fără a fi nevoie să fie egală, în funcție de numărul de date pe care le vor transmite. transmit, chiar dacă nu comunică cu același terminal PLC. De aceea se recomandă utilizarea sistemului PLC pentru a uni două segmente de rețea.
Modul de transmitere a datelor este similar cu funcționarea liniilor ADSL (care separă vocea de date). În primul rând, frecvențele sunt filtrate, pentru a separa informațiile digitale și zgomotul semnalului electric de date.
Astfel, tehnologia PLC deschide o gamă largă de posibilități în comunicarea dispozitivelor tehnologice:
- Calculatoare desktop și laptop
- Televizoare cu acces la rețea ( Smart TV )
- sisteme de sunet
- console de jocuri
- Centre media (playere de rețea sau streaming)
Banda largă prin linii electrice
Broadband over Power Lines ( BPL pe scurt ) reprezintă utilizarea tehnologiilor PLC care oferă acces la Internet prin linii electrice obișnuite. În acest caz, un computer (sau orice alt dispozitiv) ar trebui să fie conectat doar la un modem BPL conectat la orice priză dintr-o clădire echipată special.
La prima vedere, tehnologia BPL pare să ofere avantaje față de conexiunile wireless, deoarece utilizează medii ghidate, la fel ca bandă largă bazată pe cablu coaxial sau DSL : infrastructura extinsă disponibilă ar permite utilizatorilor din locații îndepărtate să acceseze Internetul, cu o investiție relativ mică în echipamente. pentru compania electrică. De asemenea, o astfel de disponibilitate omniprezentă ar face mult mai ușor pentru alte dispozitive electronice, cum ar fi televizoare sau sisteme de sunet, conectarea la rețea.
Caracteristici
Caracteristicile fizice și capilaritatea rețelei electrice și performanța ridicată a standardelor IEEE poziționează această tehnologie ca o alternativă excelentă, cu condiția să fie disponibile rețele private de cablu pe care să poată fi injectate semnalele. Lățimea de bandă a unui sistem BPL este caracterizată de stabilitatea acestuia.
Modemurile PLC transmit în intervalele de frecvență medie și înaltă (semnal purtător de la 1,6 la 30 MHz). Viteza asimetrică a modemului este în general de la 256 kbit /s la 2,7 Mbit /s. În repetorul situat în camera contorului, care este cazul alimentării într-o clădire, viteza este de până la 45 Mbit/s și se pot conecta până la 256 modemuri PLC. În stațiile de medie tensiune, viteza de la centrele de control al rețelei ( head end ) la Internet este de până la 134 Mbit/s. Pentru a se conecta la Internet, companiile de electricitate pot folosi o coloană vertebrală de fibră optică sau legături închiriate.
din America
Diferențele dintre sistemele de distribuție a energiei electrice din America și Europa afectează implementarea tehnologiei BPL. În cazul Americii de Nord, relativ puține locuințe sunt conectate la fiecare transformator de distribuție , în timp ce în practica europeană pot exista sute de locuințe conectate la fiecare substație. Deoarece semnalele BPL nu se propagă prin transformatoarele de distribuție a puterii, echipamente suplimentare sunt necesare doar în cazul Americii de Nord. Cu toate acestea, deoarece lățimea de bandă este limitată, acest lucru poate crește viteza cu care fiecare casă se poate conecta, datorită mai puțini utilizatori care partajează aceeași linie.
Sistemul are o serie de probleme complexe, prima fiind că liniile electrice creează în mod inerent medii foarte zgomotoase. De fiecare dată când un dispozitiv este pornit sau oprit, acesta introduce tensiuni tranzitorii pe linie. Dispozitivele de economisire a energiei introduc adesea armonici zgomotoase pe linie. Sistemul trebuie să fie proiectat să facă față acestor întreruperi ale semnalului natural și să lucreze cu ele.
Tehnologiile de bandă largă peste liniile electrice s-au dezvoltat mai rapid în Europa decât în Statele Unite , datorită unei diferențe istorice în filozofiile de proiectare a sistemelor de alimentare. Aproape toate rețelele mari de energie transmit puterea la tensiuni înalte pentru a reduce pierderile de transmisie, apoi transformatoare descendente sunt utilizate de partea utilizatorilor pentru a reduce tensiunea .
Se constată că semnalele BPL nu pot trece cu ușurință prin transformatoare , nu din cauza inductanței lor mari , deoarece este în paralel cu semnalele PLC, ci din cauza ineficienței transformatoarelor de a funcționa la frecvențe înalte, cum ar fi de exemplu 30MHz . Acestea sunt concepute pentru a fi utilizate cu semnale de joasă frecvență, de ordinul 50/60 Hz și, prin urmare, au efecte capacitive importante, care, deși sunt inofensive pentru semnalele de joasă frecvență, produc derivații ale semnalelor de înaltă frecvență.frecvență la masă, în cazul în care efectul capacitiv există între materialul magnetic și pământul fizic, sau atenuarea semnalului de înaltă frecvență, dacă efectul capacitiv este în paralel cu linia de transmisie, formând astfel un filtru de trecere jos . Din acest motiv, repetoarele trebuie atașate la transformatoare.
În Statele Unite, este obișnuit să puneți un transformator mic pe un stâlp pentru a fi folosit de o singură casă, în timp ce în Europa și în unele țări americane, este mai obișnuit să folosiți un transformator ceva mai mare pentru a deservi 10 până la 100 de case. Pentru furnizarea de energie a clienților, această diferență de design este mică, dar înseamnă că furnizarea serviciului BPL prin rețeaua electrică a unui oraș tipic din Statele Unite va necesita atât mai mulți repetoare decât ar fi necesar într-un oraș european comparabil. O posibilă alternativă este utilizarea sistemelor BPL ca rețele de backhaul pentru comunicațiile fără fir, de exemplu prin plasarea punctelor de acces Wi-Fi sau a stațiilor de bază pentru telefoane mobile pe stâlpii de curent, permițând astfel utilizatorilor finali dintr-o anumită zonă să se conecteze cu echipamentele pe care le au deja. . În viitorul apropiat, BPL-urile ar putea fi utilizate și ca backhauls pentru rețelele WiMAX .
Frecvențe de operare
A doua problemă principală a PLC și BPL împreună cu gestionarea de la distanță a contoarelor de energie electrică sub PLC, are de-a face cu intensitatea semnalului împreună cu frecvența de operare. Sistemul folosește frecvențe în banda de 30 MHz, care este utilizată de radioamatori, precum și de stațiile internaționale de radiodifuziune cu undă lungă și scurtă , precum și diverse sisteme de comunicații (militare, aeronautice, maritime etc.). Liniile electrice nu sunt ecranate și acționează ca antene pentru semnalele pe care le transportă și au potențialul de a elimina utilitatea benzii de 30 MHz în scopuri de comunicații cu unde scurte, chiar și pe distanțe lungi. Acest lucru a cauzat mari probleme în Regatul Unit și Japonia limitând utilizarea acestuia, iar în Germania acestea au fost complet retrase deoarece este imposibil din punct de vedere tehnic să se reducă sau să elimine interferențele radioelectrice produse de sistemul menționat la sursă. NATO , organizația afectată de acest sistem, a raportat deja acest lucru organului competent. Potrivit organizației American Radio Relay League, niciun sistem PLC nu ar fi în conformitate cu reglementările Comisiei Federale de Comunicații .
Sistemele moderne BPL utilizează multiplexarea prin diviziune ortogonală a frecvenței , care minimizează interferența cu serviciile radio prin eliminarea frecvențelor specifice utilizate. Un studiu din 2001 realizat împreună de ARRL și HomePlug a arătat că modemurile care foloseau această tehnică „împreună cu separarea moderată a antenei de cadru cu semnalul HomePlug, făceau, în general, interferența abia perceptibile.” și exista interferențe doar atunci când „antena era aproape fizic. la liniile electrice”.
Transmisiile de date la viteze mult mai mari folosesc frecvențe de microunde transmise printr-un mecanism de propagare a undelor de suprafață, numit E-Line, care a fost testat folosind doar o singură linie de alimentare. Sistemele E-line au demonstrat potențialul pentru comunicații full duplex și simetrice la viteze mai mari de 100 Mbps în fiecare direcție. Au fost testate mai multe canale radio prin cablu cu semnale de 2,4 și 5,3 Ghz, cu mari avantaje datorită lipsei de interferență, care, însă, în Wi-Fi și Wimax fără licență, reprezintă o limitare serioasă, fiind în același timp și un avantaj datorită ușurinței implementării fără a fi nevoie de autorizații.
Mai mult, pentru că poate funcționa în banda de la 100 MHz până la 10 GHz, această tehnologie poate evita complet problemele de interferență asociate utilizării unui spectru partajat, oferind cea mai mare flexibilitate pentru modulare și protocoale găsite pentru orice alt tip de sisteme radio cu microunde.
