PLC

Mohamed MokdadEcole d’Ingénieurs de Bienne

Why PLC?

• The biggest network in the world– 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!

PLC rationale

• Low cost cabling• Higher bit rates (against modem)• Buildings automation

– Alarms– Detection– Remote controls

• IP Telephony

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

Filtering

R

CPinPout

Z = R - j/2пfC

The main

• High 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 mainHV=110-380kV

MV=10-30kV

LV<400V

3-phase system

120°

120°120°

380V

220V

Les 3 phases

• Biphase user between 2 phases• Coupling via capacitance effects

R

S

T

N

Phase coupling

Concept PLC

The main

Data

Data

Data

HV=110-380kV

MV=10-30kV

LV<400V

Transmission bus

• Bus Access– CSMA/CD

• Modulation– TDMA, FDMA, CDMA

• Coding: OFDM– Orthogonal Frequency Division Multiplexing

• Self adapting system– Use non disturbed spectrum zones

Bandwidth vs. distance (Indors)

MHz

10.8

8.4

4.8

2.4

100 180 250m

max.1.50 Mbit/s min. 0.75 Mbit/s

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

Spectrum

Erstes Beispiel: Nutzungsbestimmung "NB 30":

NB 30, die am 30.3.01 vom deutschen Bundesrat abgesegnet wurde

Antrag an das Reg-TP

USEU

~13 MHz

Self adapting system

Frequency

Spectral density

Exemples d'architecture

Network A

Network B

Network C

PLC needs

• 1 ISP via Powerline– 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

Equipment

• Outdoor master– 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

Präsentation 2001Ascom PowerlineCommunications

Marcel Graber13.4.01

mid voltage grid

M

S

S S

S SS

S

SS S

S

SS

S S S

OA

OA

OA

M => Master

S => Slave

Einleitung:

•Was versteht man unter Powerline Communications?

• Wie funktioniert Powerline?

So werden über Ascom PLC „Nachbarn“ vernetzt:

IP-Netz

PSTN

Datenübertragung:• Breitband Daten

• Schmalband Daten

• VoIP Übertragung: -> vermittelte Telefonie -> IP- Telefonie (Zukunft?)

Backbone Niederspannungsnetz

Slaves

Zwei Beispiele der Signalverteilung bis zur Steckdose:

Mittelspannungsnetz 6 - 30 kV

Niederspannungs-netz 0.4 kV

n

Einfamilienhaus, für nur eine Applikation: Multi Büro- oder Appartmenthaus:

LAN1

LANn

Outdoor FrequenzbandIn

door

Fre

que n

zban

d

OutdoorAccessPoint

IndoorMaster

OutdoorMaster

Ein mit Ascom Powerline vernetztes Haus

Letzte MeileAccess

"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":

NB 30, die am 30.3.01 vom deutschen Bundesrat abgesegnet wurde

Antrag an das Reg-TP

USEU

~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:

MHz

10.8

8.4

4.8

2.4

100 180 250m

max.1.50 Mbit/s min. 0.75 Mbit/s

Maximal 3 Träger à 2.25 Mbit/s Bruttorate

• 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.

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

"Friendly Customer" Installation:

PLCoutdoorMaster

PLCindoor

Controller

PLCoutdoor

Slave

TelcoNT

IAIA

Access (last mile), e.g. xDSL, CATV

Mit einem Hausbesitzer (Friendly Customer) wird ein Nutzungsvertrag für den Access abgeschlossen