Что такое связь по линии электропередачи (plc) и как она работает

Связь по линиям электропередачи (PLC), также известная как электросвязь по линиям электропередач (PLT), - это технология связи, в которой для передачи сигналов используются существующие общедоступные и частные кабели. С помощью сигналов связи ПЛК высокоскоростные данные, голос и видео передаются по низковольтным линиям электропередачи.

ПЛК - это технология, которая используется в течение многих лет, но сейчас она стала более востребованной после запуска новых коммуникационных технологий, которые поддерживаются ПЛК, т.е. ПЛК будет надежной средой связи для таких приложений, как Интернет вещей (IoT) и Умные сети.

Что такое связь по линии электропередач?

Метод передачи энергии и данных для связи через одну и ту же существующую сеть проводов от одного конца к другому называется связью по линии электропередачи. Он обеспечивает широкополосную передачу данных по проводникам, которые уже используются для передачи электроэнергии с использованием модульного сигнала. Теперь это можно сделать через домашнюю или внутреннюю проводку, а также через существующую систему распределения электроэнергии.

BPL (широкополосная связь по линии электропередачи) также известна как Интернет по линиям электропередач, который поддерживает технологию PLC, позволяющую получить доступ в Интернет через линии передачи. Технология BPL с ПЛК часто используется в удаленных местах, где мало доступа в Интернет по кабелю или PDSL-соединениям.

Типы

В основном существует четыре типа ПЛК:

Внутренняя сеть: высокоскоростная передача данных может быть обеспечена для домашней сети с использованием внутренней силовой проводки.
Широкополосный доступ через линию электропередачи: Широкополосный доступ в Интернет может быть предложен через внешнюю сетевую проводку.
Узкополосные внутренние приложения: услуги передачи данных с низкой скоростью передачи данных, такие как домашняя автоматизация и домофоны, могут контролироваться и использоваться для связи через внутреннюю электросеть.
Узкополосные наружные приложения: узкополосные наружные приложения могут использоваться для автоматического считывания показаний счетчиков и удаленного наблюдения или управления.

Как работает ПЛК?

Как и любая другая технология связи, PLC также состоит из отправителя, который модулирует данные, которые должны быть отправлены через среду связи, а затем получатель демодулирует данные для дальнейшего использования. Помимо отправки сигналов для связи, ПЛК также позволяет пользователю управлять и контролировать все устройства, подключенные к линии питания, поскольку он реализован в той же системе проводки.

ПЛК передает менее изменчивый выходной сигнал по сравнению со старой системой. Как вы можете видеть на диаграмме выше, в старой системе, в которой были выпрямитель и генератор частоты для получения как можно более стабильного выхода желаемой частоты, но были небольшие колебания на выходе, тогда как в системе ПЛК используется выпрямитель с фильтром и Микроконтроллер, который обеспечивает стабильное и желаемое значение на выходе с помощью релейного переключателя. В результате передача данных становится более точной и стабильной с хорошими выходными сигналами.

Схемы модуляции, используемые в ПЛК:

В ПЛК используются следующие схемы модуляции: мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), двоичная фазовая манипуляция (BPSK), частотная манипуляция (FSK), расширенная частотная манипуляция (S-FSK), а также собственные схемы (например, дифференциальная кодовая манипуляция (DCSK)).

OFDM обеспечивает высокую скорость передачи данных, но требует хороших вычислительных мощностей для быстрого преобразования Фурье (БПФ) и обратного БПФ (ОБПФ). С другой стороны, BPSK, FSK - это вполне стандартные и простые схемы модуляции, которые можно использовать в PLC, но они предлагают низкие скорости передачи данных. Итак, в настоящее время используемая схема модуляции для PLC - это OFDM с модуляцией PSK, которая может обрабатывать такие тяжелые вычисления.

Использование ПЛК

ПЛК используется для передачи радиопрограмм, управления коммутационными механизмами коммунальных предприятий, защиты линии передачи и автоматического считывания показаний счетчиков. Кроме того, есть также некоторые автомобильные применения, где данные, голос и музыка отправляются по линии питания постоянного тока (DC) от батареи с некоторыми специальными фильтрами для удаления линейного шума с конечного выхода.

Термин Power Line Communication (PLC) известен под различными названиями, такими как оператор линии электропередачи, цифровая абонентская линия линии электропередачи (PDSL), линия электросвязи (PLT), сеть по линии электропередачи (PLN), сетевое соединение и широкополосная связь по линии электропередач (ЛЭП).

Преимущества и недостатки ПЛК

Преимущества:

Низкая стоимость внедрения: PLC не требует установки новых проводов, что в результате значительно снизит затраты на развертывание.
Большой радиус действия: ПЛК может обеспечивать связь с труднодоступными узлами, где беспроводной радиосигнал страдает от высоких уровней затухания, например, в подземных сооружениях или зданиях с препятствиями и металлическими стенами, или просто везде, где беспроводной сигнал нежелателен из-за Проблемы EMI в таких местах, как больницы.

Более низкие эксплуатационные расходы: ПЛК представляет собой недорогое решение по сравнению с другими существующими технологиями, такими как системы беспроводной связи RF или системы связи в видимом свете (VLC).
Высокая скорость внутри помещения: внедрение технологий PLC и VLC, интегрированных вместе, недавно привлекло значительное внимание исследователей, что привело к созданию нового поколения высокоскоростной внутренней связи для многочисленных приложений.

Эти преимущества приводят к большему количеству внедрений сетей ПЛК в различных отраслях промышленности. Но с преимуществами есть и недостатки.

Недостатки

У него также есть некоторые недостатки, такие как:

Низкая скорость передачи,
Чувствительность к беспокойству,
Нелинейные искажения и кросс-модуляция между каналами,
Большой размер и
Высокая цена конденсаторов и катушек индуктивности, используемых в системе ПЛК.

Из-за этих недостатков ПЛК по-прежнему не является предпочтительным в некоторых приложениях.

Применение ПЛК

ПЛК широко используется в таких технологиях, как Smart Grid и микро-инверторы. Знакомство с технологиями с большим количеством пользователей, скоро ПЛК будет больше адаптирован для таких приложений, как приложения для освещения (для управления светофорами, затемнения светодиодов и т. Д.), Промышленные приложения (для управления поливом и т. Д.), Приложения для межмашинного взаимодействия (например, для торговых автоматов или связи между стойкой регистрации и номера в отеле), телеметрических приложений (например, морских нефтяных вышек), транспортных приложений (например, для электроники в автомобилях, поездах и самолетах) и многих других.

Проблемы, с которыми сталкивается ПЛК

Основная самая большая проблема, с которой сталкивается ПЛК до настоящего времени, заключается в том, что силовая проводка в технологии ПЛК не экранирована и не скручена, что означает, что проводка будет излучать большое количество радиоэнергии, что в результате вызовет помехи для существующих пользователей тот же частотный диапазон. Кроме того, системы BPL (широкополосная связь по линии электропередачи) будут испытывать некоторые помехи от радиосигналов, излучаемых проводкой ПЛК.