Comunicazione Power-line
Controllo domestico (banda stretta)Modifica
La tecnologia di comunicazione Power-line può utilizzare il cablaggio di alimentazione elettrica all’interno di una casa per la domotica: ad esempio, il controllo remoto di illuminazione ed elettrodomestici senza installazione di cablaggio di controllo aggiuntivo.
Tipicamente i dispositivi di comunicazione della linea elettrica di controllo domestico funzionano modulando in un’onda portante compresa tra 20 e 200 kHz nel cablaggio domestico del trasmettitore. Il vettore è modulato da segnali digitali. Ogni ricevitore nel sistema ha un indirizzo e può essere comandato individualmente dai segnali trasmessi attraverso il cablaggio domestico e decodificato sul ricevitore. Questi dispositivi possono essere collegati a normali prese di corrente o permanentemente cablati in posizione. Poiché il segnale portante può propagarsi a case vicine (o appartamenti) sullo stesso sistema di distribuzione, questi schemi di controllo hanno un “indirizzo di casa” che designa il proprietario. Una tecnologia popolare conosciuta come X10 è stata utilizzata dal 1970.
Il “universal powerline bus”, introdotto nel 1999, utilizza pulse-position modulation (PPM). Il metodo del livello fisico è uno schema molto diverso rispetto all’X10. LonTalk, parte della linea di prodotti per la domotica LonWorks, è stata accettata come parte di alcuni standard di automazione.
Banda stretta a bassamodifica
Le comunicazioni a banda stretta iniziarono subito dopo la diffusione dell’alimentazione elettrica. Intorno all’anno 1922 i primi sistemi di frequenza portante iniziarono ad operare su linee ad alta tensione con frequenze da 15 a 500 kHz per scopi di telemetria, e questo continua. Prodotti di consumo come gli allarmi per bambini sono stati disponibili almeno dal 1940.
Nel 1930, ripple carrier signalling è stato introdotto sui sistemi di distribuzione media (10-20 kV) e bassa tensione (240/415 V).
Per molti anni è continuata la ricerca di una tecnologia bidirezionale economica adatta ad applicazioni come la lettura remota dei contatori. French electric power Électricité de France (EDF) ha prototipato e standardizzato un sistema chiamato “spread frequency shift keying” o S-FSK. (Vedi IEC 61334) Ora è un semplice sistema a basso costo con una lunga storia, tuttavia ha una velocità di trasmissione molto lenta, tra 200 e 800 bit al secondo. Nel 1970, la Tokyo Electric Power Co ha eseguito esperimenti che hanno riportato un funzionamento bidirezionale di successo con diverse centinaia di unità.
Dalla metà degli anni 1980, c’è stato un aumento di interesse nell’utilizzo del potenziale delle tecniche di comunicazione digitale e dell’elaborazione del segnale digitale. L’unità consiste nel produrre un sistema affidabile che sia abbastanza economico da essere ampiamente installato e in grado di competere in modo conveniente con le soluzioni wireless. Ma il canale di comunicazione powerline a banda stretta presenta molte sfide tecniche, è disponibile un modello di canale matematico e un’indagine sul lavoro.
Le applicazioni delle comunicazioni di rete variano enormemente, come ci si aspetterebbe da un mezzo così ampiamente disponibile. Una naturale applicazione della comunicazione a banda stretta è il controllo e la telemetria di apparecchiature elettriche come contatori, interruttori, riscaldatori ed elettrodomestici. Una serie di sviluppi attivi stanno prendendo in considerazione tali applicazioni dal punto di vista dei sistemi, come la gestione del lato della domanda. In questo modo, gli elettrodomestici coordinerebbero in modo intelligente il loro uso delle risorse, ad esempio limitando i carichi di picco.
Le applicazioni di controllo e telemetria comprendono sia le applicazioni “lato utilità”, che coinvolgono apparecchiature appartenenti alla società di servizi fino al contatore domestico, sia le applicazioni “lato consumatore” che coinvolgono apparecchiature nei locali del consumatore. Le possibili applicazioni utility-side includono la lettura automatica dei contatori (AMR), il controllo dinamico delle tariffe, la gestione del carico, la registrazione del profilo di carico, il controllo del credito, il pagamento anticipato, la connessione remota, il rilevamento delle frodi e la gestione della rete e potrebbero essere estese per includere gas e acqua.
Open Smart Grid Protocol (OSGP) è una delle più collaudate tecnologie PLC a banda stretta e protocolli per smart metering. Ci sono più di cinque milioni di contatori intelligenti, basati su OSGP e utilizzando BPSK PLC, installati e operativi in tutto il mondo. L’OSGP Alliance, un’associazione senza scopo di lucro originariamente fondata come ESNA nel 2006, ha condotto uno sforzo per stabilire una famiglia di specifiche pubblicate dall’European Telecommunications Standards Institute (ETSI) utilizzate in combinazione con lo standard di rete di controllo ISO/IEC 14908 per le applicazioni smart grid. OSGP è ottimizzato per fornire una consegna affidabile ed efficiente di informazioni di comando e controllo per contatori intelligenti, moduli di controllo del carico diretto, pannelli solari, gateway e altri dispositivi smart grid. OSGP segue un approccio moderno e strutturato basato sul modello di protocolloSI per affrontare le sfide in continua evoluzione della smart grid.
A livello fisico, OSGP utilizza attualmente ETSI 103 908 come standard tecnologico. A livello di applicazione OSGP, ETSI TS 104 001 fornisce un’archiviazione dati orientata alla tabella basata, in parte, su ANSI C12.19 / MC12.19 / 2012 / IEEE Std 1377 standard per le tabelle di dati dei dispositivi finali del settore delle utility e ANSI C12.18 / MC12.18 / IEEE Std 1701, per i suoi servizi e l’incapsulamento del carico utile. Questo sistema standard e di comando fornisce non solo per contatori intelligenti e dati correlati, ma anche per l’estensione di uso generale ad altri dispositivi smart grid.
Un progetto di EDF, Francia comprende la gestione della domanda, il controllo dell’illuminazione stradale, la misurazione e la fatturazione a distanza, l’ottimizzazione tariffaria specifica del cliente, la gestione dei contratti, la stima delle spese e la sicurezza delle applicazioni del gas.
Ci sono anche molte applicazioni di nicchia specializzate che utilizzano l’alimentazione di rete all’interno della casa come un comodo collegamento dati per la telemetria. Ad esempio, nel Regno Unito e in Europa un sistema di monitoraggio dell’audience TV utilizza le comunicazioni powerline come un comodo percorso dati tra dispositivi che monitorano l’attività di visualizzazione TV in diverse stanze di una casa e un concentratore di dati collegato a un modem telefonico.
Banda stretta a media velocitàedit
La tecnologia del sistema Distribution Line Carrier (DLC) utilizzava una gamma di frequenze da 9 a 500 kHz con velocità dati fino a 576 kbit / s.
Un progetto chiamato Real-time Energy Management via Powerlines and Internet (REMPLI) è stato finanziato dal 2003 al 2006 dalla Commissione Europea.
Nel 2009, un gruppo di fornitori ha formato l’alleanza PoweRline Intelligent Metering Evolution (PRIME). Come consegnato, lo strato fisico è OFDM, campionato a 250 kHz, con 512 canali di keying differenziali di sfasamento da 42-89 kHz. La sua velocità di trasmissione più veloce è 128,6 kilobit/secondo, mentre la sua più robusta è 21,4 kbit/s. Utilizza un codice convoluzionale per il rilevamento e la correzione degli errori. Lo strato superiore è solitamente IPv4.
Nel 2011, diverse aziende tra cui operatori di reti di distribuzione (FESR, Enexis), fornitori di contatori (Sagemcom, Landis& Gyr) e fornitori di chip (Maxim Integrated, Texas Instruments, STMicroelectronics, Renesas) hanno fondato l’Alleanza G3-PLC per promuovere la tecnologia G3-PLC. G3-PLC è il protocollo a basso livello per consentire infrastrutture su larga scala sulla rete elettrica. G3-PLC può operare su banda CENELEC A (da 35 a 91 kHz) o banda CENELEC B (da 98 kHz a 122 kHz) in Europa , su banda ARIB (da 155 kHz a 403 kHz) in Giappone e su FCC (da 155 kHz a 487 kHz) per gli Stati Uniti e il resto del mondo. La tecnologia utilizzata è OFDM campionata a 400 kHz con modulazione adattativa e mappatura dei toni. Il rilevamento e la correzione degli errori vengono effettuati sia da un codice convoluzionale che da una correzione degli errori Reed-Solomon. Il controllo di accesso media richiesto è preso da IEEE 802.15.4, uno standard radio. Nel protocollo, 6loWPAN è stato scelto per adattare IPv6 un livello di rete Internet ad ambienti vincolati che sono le comunicazioni di linea elettrica. 6loWPAN integra il routing, basato sulla rete mesh LOADng, compressione dell’intestazione, frammentazione e sicurezza. G3-PLC è stato progettato per una comunicazione estremamente robusta basata su connessioni affidabili e altamente sicure tra dispositivi, tra cui l’incrocio di trasformatori di media tensione e bassa tensione. Con l’uso di IPv6, G3-PLC consente la comunicazione tra contatori, attuatori di rete e oggetti intelligenti. Nel dicembre 2011, la tecnologia G3 PLC è stata riconosciuta come uno standard internazionale presso l’ITU di Ginevra, dove è referenziata come G. 9903, ricetrasmettitori di comunicazione per linee elettriche a multiplazione ortogonale a banda stretta per reti G3-PLC.
Trasmissione di programmi radioedit
A volte PLC è stato utilizzato per la trasmissione di programmi radio su linee elettriche. Quando viene utilizzato nella banda radio AM, è noto come sistema di corrente portante.