Mohamed Mokdad Ecole d’Ingénieurs de Bienne PLC Mohamed Mokdad Ecole d’Ingénieurs de Bienne

Why PLC? The biggest network in the world ONP (Liberalisierung) The main E.g. CH 250 000 km (Middle and low voltage) ONP (Liberalisierung) Year 90 Power suppliers have new business opportunities Everybody is connected! Comme les CFF d’ailleurs La libéralisation apporte un plus sur les côuts des prestations, mais elle en diminue la qualité. L’atout majeur: tout le monde est connecté et il n’y pas beson de tirer des câbles. Remember: le last mile est le plus chèr,e.g. ISDN En Europe le business est encore plus interessant qu’aux USA de par la configuration des réseaux électriques. Ce réseau est plus dense Et 10% à 20% d’abonnés suffisent à faire du PLC un business rentable.

PLC rationale Low cost cabling Higher bit rates (against modem) Buildings automation Alarms Detection Remote controls IP Telephony Passons maintenant au PLC proprement dit Techniquement aucun! Mais les EMC sont là: On ne peut respecter la norme sur le sujet et avoir des grands débits Respect norme -> petits débits -> pas d'intérêt Low cost cabling, cela se discute quand on connaît le prix d'un modem, ca. CHF 300.- et il faut un par accès. L'idée n'est pas nouvelle Les opérateurs de réseaux utilisaient "PLC" pour lire les compteurs à distance

Le support PLC Cabling Adapted for 50/60 Hz but not higher A[dB] (PVC) = 8 x A[dB] (PE) Chlorure de polyvinyle & Polyéthylène E.g. 26 MHz results in 5 dB (PVC) & 40 (PE) Perturbations bruit blanc, bande étroite, pics Capacity: 2 to 4 bits per Hz A[dB] = f(distance, frequency) Network = Low pass filter Le bruit blanc est une qualité intrinsèque du câble et i faut faire avec Les perturbations peuvent être atténuées Le réseau et je dirais les réseaux se comprtent comme des filtres passe bas. Rappel sur les filtres e les dB avec exemple de la chaines HiFi Atténuation en fonction de la fréquence et de la distance

Filtering Z = R - j/2пfC R Pout Pin C Que sepasse-t-il quand la fréquence augmente? Limitation de la bande passante Que sepasse-t-il quand la capacité augmente? Qualité de la ligne Que sepasse-t-il quand la distance augmente? Limitation de la distance -3dB veut dire la perte de puissance est de 50% Z = R - j/2пfC

The main High Voltage Middle Voltage Low Voltage More than 110 kV Middle Voltage From 10 to 30 kV Low Voltage Less than 400 V 1 Transformer for 100-200 users & 300 m Data information cannot go through voltage transformer

The main HV=110-380kV MV=10-30kV LV<400V Le compteur est la limite juridique entre le consomateur et le fournisseur d’énergie LV<400V

3-phase system 220V 120° 120° 120° 380V

Les 3 phases Biphase user between 2 phases Les capacités ne sont pas des condensateurs que l’on mette en place mais des capacitls de couplages des lignes Cela va un peu trop loin pour le cadre de notre cours Biphase user between 2 phases Coupling via capacitance effects

Phase coupling

Concept PLC L'idée est d'utiliser le réseau de distribution d'energie ISP arrive au niveau du transformateur avec le flux de donneés et par une infrastructure séparée La distribution aux ménages se fait par le réseau depuis de transformateur On distingue 2 réseaux Outdoor et Aérien ou sous terre selon ce qui existe Indoors L'injection du sugnal et les 3 phases

The main HV=110-380kV Data MV=10-30kV LV<400V Data Data Le compteur est la limite juridique entre le consomateur et le fournisseur d’énergie LV<400V Data Data

Transmission bus Bus Access Modulation Coding: OFDM CSMA/CD Modulation TDMA, FDMA, CDMA Coding: OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing Self adapting system Use non disturbed spectrum zones Structure bus avec communication P2P C'est-à-dire chaque communicationpasse par le master Shared medium Partage de la bande passante Partage de la bande passante: 1Mbps/10 users? Combien par utlisateur (Data & Voice) Cryptage des données pour éviter l'écoute sur le bus Les réseaux privés Sans accès internet Avec accès d'un autre type

Bandwidth vs. distance (Indors) MHz 10.8 8.4 4.8 2.4 max.4.50 Mbit/s (3 x 1.5) min. 2.25 Mbit/s max.4.50 Mbit/s (3 x 1.5) min. 2.25 Mbit/s max.3.00 Mbit/s (2 x 1.5) min. 1.50 Mbit/s Ce n’est pas systématique et on doit chaque fois essayer max.1.50 Mbit/s min. 0.75 Mbit/s m 100 180 250

Spectrum Outdoors 1.6 MHz to 10 MHz Indoors 17.7 MHz to 30 MHz Les spectres ne doivent pas se perturber déjà entre eux!! Quelle est la forme du spectre

Erstes Beispiel: Nutzungsbestimmung "NB 30": Antrag an das Reg-TP NB 30, die am 30.3.01 vom deutschen Bundesrat abgesegnet wurde Parallèle avec EMC US EU ~13 MHz

Self adapting system Spectral density Comme ADSL Frequency

Exemples d'architecture Network B Network C Code de réseaux pour séparation des réseaux Différentes formes Network A

PLC needs 1 ISP via Powerline 1 "Modem" per access Import products EWB? Autre? 1 "Modem" per access Main Plug with ethernet interface Layer 1: e.g. Ethernet or WLAN Import products Standards are not the same worlwide US products could not run in EU

Adapter Separates the current and data signals at each mains supply socket, various interface variants and combinations e.g. USB, RS232, Ethernet, analog a/b Ascom products were very expensive

PLC equipment are getting much cheaper … but still too expensive

Equipment Outdoor master Outdoor Access Point Indoor Controller Controls data and services up to 250 housholds Outdoor Access Point Receives/transmits signals from/to the Outdoor Master, also available in combination with an Indoor Controller Indoor Controller Interfaces Outdoor AP to In House premises

Channels? No specific protocole, just not infringe the EMC Rules. Provider has to stay within frequency range. Standards X-10, CEBus (EIA IS-60), LONWorks ETSI Standards and ASCOM ETSI and CENELEC X-10 CEBus (EIA IS-60) LONWorks Smart House

Präsentation 2001 Ascom Powerline Communications Marcel Graber 13.4.01

Was versteht man unter Powerline Communications? Einleitung: Was versteht man unter Powerline Communications? Wie funktioniert Powerline? S OA OA OA M => Master S => Slave S S S mid voltage grid S S S S S M S S S S

Slaves

Ein mit Ascom Powerline vernetztes Haus Letzte Meile Access "Smart House" Applikationen Sicherheit- und Alarmsysteme Internet Anschluss Telefonie: - Vermittelt "a/b" - IP-Telefonie Indoor Controller Verschiedene Adaptermodelle: - Internet -> USB oder Ethernet - analog Telefone & Fax - "Smart house" -> RS 232

Erstes Beispiel: Nutzungsbestimmung "NB 30": Antrag an das Reg-TP NB 30, die am 30.3.01 vom deutschen Bundesrat abgesegnet wurde Parallèle avec EMC US EU ~13 MHz

Technische Daten: Es musste eine Technologie gefunden/angewendet werden, die sich für die breitbandige Datenübertragung über das Niederspannungsnetz ausserhaus und inhaus eignet Produktekonzept: u.a - Master  Slave - Infrastruktur-Geräte  einfache Installation - Geräte Adapter  "plug and play" Übertragungsfrequenzen: - Access ("last Mile")  1.6 bis 10.0/13.0 MHz - Inhaus ("last Inch")  15.0 bis 30.0 MHz Modulation: - GMSK Übertragungsart: - Paketorientiert Bandbreiten: - 1. Produktegeneration  > 2 Mbit/s - 2. Produkte Generation  > 10 Mbit/s

Die maximale Bandbreite für "jeden" Benützer: sofern der Kunde im Bereich von 100 m liegt, unter Einhaltung der Nutzungs- bestimmung "NB 30" und ohne Repeater möglicher Lösungsansatz: über "Friendly Customer" (siehe folgende Folie) Netzplaner muss die grösst mögliche Flexibilität für den Design eines Anschluss- konzeptes angeboten werden, um die max. Kundenerwartung erfüllen zu können. MHz 10.8 8.4 4.8 2.4 max.4.50 Mbit/s (3 x 1.5) min. 2.25 Mbit/s max.4.50 Mbit/s (3 x 1.5) min. 2.25 Mbit/s Maximal 3 Träger à 2.25 Mbit/s Bruttorate max.3.00 Mbit/s (2 x 1.5) min. 1.50 Mbit/s max.1.50 Mbit/s min. 0.75 Mbit/s m 100 180 250

"Friendly Customer" Installation: IA IA PLC PLC Mit einem Hausbesitzer (Friendly Customer) wird ein Nutzungsvertrag für den Access abgeschlossen outdoor indoor Slave Controller PLC Telco outdoor NT Master Access ( last mile ) , e.g. xDSL , CATV