Čo je komunikácia po elektrickej sieti (plc) a ako funguje

Power line Communications (PLC), tiež známa ako Power Line Telecommunications (PLT), je komunikačná technológia, ktorá na prenos signálov využíva existujúce verejné a súkromné rozvody. Pomocou komunikačných signálov PLC sa vysokorýchlostné dáta, hlas a video prenášajú po nízkonapäťových elektrických vedeniach.

PLC je technológia, ktorá sa používa už roky, ale po zavedení nových komunikačných technológií, ktoré sú podporované PLC, je dnes čoraz viac dopytovaná, tj. PLC by bolo spoľahlivým komunikačným médiom pre aplikácie ako internet vecí (IoT) a Inteligentné siete.

Čo je komunikácia po elektrickej sieti?

Metóda prenosu energie a údajov na komunikáciu rovnakou existujúcou sieťou vodičov z jedného konca na druhý koniec sa označuje ako Power Line Communication. To umožňuje širokopásmové dátové komunikácie na vodičoch, ktoré sú už v prevádzke pre prenos elektrickej energie s využitím modulárny signál. Teraz je to možné vykonať prostredníctvom domáceho alebo priestorového vedenia a tiež prostredníctvom existujúceho systému rozvodu elektrickej energie.

BPL (Broadband over Power Line) je tiež známe ako power-line internet, ktorý podporuje technológiu PLC umožňujúcu prístup na internet cez prenosové vedenia. Technológia BPL s PLC sa často používa na vzdialených miestach, kde je nízke množstvo prístupu na internet pomocou káblového alebo PDSL pripojenia.

Druhy

V zásade existujú štyri typy PLC:

Vnútorné sieťové pripojenie: Pre domáce sieťové pripojenie je možné zabezpečiť vysokorýchlostný prenos údajov pomocou sieťového napájania v domácnosti.
Širokopásmové pripojenie po elektrickom vedení: Širokopásmový prístup na internet je možné ponúknuť prostredníctvom vonkajšej elektrickej siete.
Úzkopásmové interné aplikácie: Dátové služby s nízkou bitovou rýchlosťou, ako je domáca automatizácia a interkom, je možné ovládať a používať na komunikáciu prostredníctvom internej elektrickej siete.
Úzkopásmové vonkajšie aplikácie: Úzkopásmové vonkajšie aplikácie je možné použiť na automatické odčítanie údajov z meračov a na diaľkový dohľad alebo kontrolu.

Ako funguje PLC?

Rovnako ako každá iná komunikačná technológia sa PLC tiež skladá z odosielateľa, ktorý moduluje údaje, ktoré sa majú odoslať prostredníctvom komunikačného média, a potom prijímač údaje demoduluje na ďalšie použitie. Okrem odosielania signálov pre komunikáciu umožňuje PLC používateľovi tiež kontrolu a monitorovanie všetkých pripojených zariadení k elektrickému vedeniu, pretože je implementované v rovnakom elektroinštalačnom systéme.

PLC posiela menej kolísavý výstup v porovnaní so starým systémom. Ako vidíte na obrázku vyššie, v starom systéme, ktorý mal usmerňovač a frekvenčný generátor na získanie čo najstabilnejšieho výstupu požadovanej frekvencie, došlo však k malému kolísaniu výkonu, zatiaľ čo systém PLC používa usmerňovač s filtrom a Mikrokontrolér, ktorý poskytuje stabilný a požadovanú hodnotu výstupu pomocou reléového spínača. Vďaka tomu je prenos údajov presnejší a stabilnejší s dobrými výstupnými signálmi.

Modulačné schémy používané v PLC:

Modulačné schémy používané v PLC sú ortogonálne frekvenčne delené multiplexovanie (OFDM), kľúčovanie s binárnym fázovým posunom (BPSK), kľúčovanie s frekvenčným posunom (FSK), šírenie-šírenie-FSK (S-FSK) a tiež proprietárne schémy (napríklad kľúčovanie s diferenciálnym kódovým posunom (DCSK)).

OFDM poskytuje vysoké dátové rýchlosti, ale vyžaduje dobrý výpočtový výkon pre výstup Fast Fourier Transforms (FFT) a inverzný FFT (IFFT). Zatiaľ čo na druhej strane sú BPSK, FSK celkom štandardné a jednoduché modulačné schémy, ktoré sa dajú použiť v PLC, ale ponúkajú nízke dátové rýchlosti. Takže v súčasnosti beží modulačné schéma pre PLC je OFDM s moduláciou PSK, ktorý zvládne také veľké výpočtové kapacity.

Využitie PLC

PLC sa používa na vysielanie rádiových programov, spínacích mechanizmov ovládania spoločností poskytujúcich verejnú službu, ochrany prenosových vedení a automatického odpočtu meračov. Okrem toho existujú aj niektoré použitia v automobilovom priemysle, keď sú dáta, hlas a hudba odosielané cez jednosmerné (DC) napájanie z batérie s niektorými špeciálnymi filtrami, aby sa odstránil šum linky z konečného výstupu.

Pojem Power Line Communication (PLC) je známy pod rôznymi názvami, ako napríklad nosič elektrického vedenia, digitálna účastnícka linka elektrického vedenia (PDSL), telekomunikačná sieť elektrického vedenia (PLT), sieťové vedenie elektrického vedenia (PLN), sieťová komunikácia a širokopásmové pripojenie cez elektrické vedenie (BPL).

Výhody a nevýhody PLC

Výhody:

Nízke náklady na implementáciu: PLC nevyžaduje žiadnu inštaláciu nových vodičov, čo by vo výsledku výrazne znížilo náklady na nasadenie.
Veľký dosah: PLC umožňuje komunikáciu s ťažko dostupnými uzlami, v ktorých vysokofrekvenčný bezdrôtový signál trpí vysokou úrovňou útlmu, napríklad v podzemných konštrukciách alebo v budovách s prekážkami a kovovými stenami alebo všade tam, kde je bezdrôtový signál nežiaduci z dôvodu Problémy s EMI na miestach, ako sú nemocnice.

Nižšie prevádzkové náklady: PLC poskytuje nízkonákladové riešenie v porovnaní s ostatnými existujúcimi technológiami, ako sú bezdrôtové vysokofrekvenčné systémy alebo systémy viditeľného svetla (VLC).
Vysokorýchlostné použitie v interiéroch: Implementácia technológií PLC a VLC integrovaných dohromady získala v poslednej dobe značné množstvo výskumnej pozornosti, ktorá vyústila do umožnenia novej generácie vysokorýchlostnej vnútornej komunikácie pre mnoho aplikácií.

Tieto výhody vedú k väčšej implementácii sietí PLC v rôznych priemyselných odvetviach. S výhodami však prichádzajú aj niektoré nevýhody.

Nevýhody

Má tiež niektoré nevýhody, ako napríklad:

Nízka prenosová rýchlosť,
Citlivosť na vyrušovanie,
Nelineárne skreslenie a krížová modulácia medzi kanálmi,
Veľká veľkosť a
Vysoká cena kondenzátorov a tlmiviek použitých v systéme PLC.

Z dôvodu týchto nevýhod nie je PLC v niektorých aplikáciách stále preferovaný.

Aplikácie PLC

PLC sa široko používa v technológiách ako Smart Grid a mikro invertory. Po oboznámení sa s technológiami s väčším počtom používateľov bude mať PLC čoskoro väčšie prispôsobenie pre aplikácie, ako sú svetelné aplikácie (pre riadenie semaforov, stmievanie LED atď.), Priemyselné aplikácie (pre riadenie zavlažovania atď.), Aplikácie medzi strojmi (ako napríklad predajné automaty alebo komunikácia hotela s recepciou na izbu), telemetrické aplikácie (napr. ropné plošiny na mori), dopravné aplikácie (ako napríklad elektronika v automobiloch, vlakoch a lietadlách) a mnoho ďalších.

Problémy, ktorým čelí PLC

Hlavným najväčším problémom, ktorému PLC doposiaľ čelí, je to, že silové vedenie v technológii PLC je netienené a neskrútené, čo znamená, že z vedenia bude vyžarovať veľké množstvo rádiovej energie, čo bude mať za následok rušenie existujúcich používateľov rovnaké frekvenčné pásmo. Systémy BPL (Broadband over Power Line) tiež budú mať určité rušenie rádiovými signálmi emitovanými vodičmi PLC.