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Qu'est-ce que la technologie de communication par courant porteur en ligne (CPL) IoT ?

Présentation de l'automate

Le PLC est une méthode de communication qui utilise des lignes électriques pour transmettre des données et des signaux vocaux, et a une histoire de plusieurs décennies de développement. Sur le réseau de transmission moyenne et haute tension, c'est l'une des principales formes de technologie de communication par courant porteur en ligne pour transmettre des données ou de la voix via la machine porteuse de courant porteur en ligne avec une fréquence inférieure (9 ~ 490 kHz). Dans le domaine de la basse tension, la technologie CPL est d'abord utilisée dans le contrôle de charge, la télérelève et la domotique, et son débit de transmission est généralement de 200bit/s ou moins, appelé CPL bas débit. Ces dernières années, la technologie CPL à grande vitesse utilisant des lignes électriques à basse tension avec un taux de transmission de plus de 1 Mbit/s a été développée au pays et à l'étranger, qui peut transmettre des données jusqu'à 45 Mbit/s et peut transmettre des données, de la voix, vidéo et puissance en même temps, ce qui peut apporter "quatre réseaux" La nouvelle tendance de "l'unité".

La figure 1-1 montre une application de système CPL typique, dans laquelle la station maître CPL est située à la sortie basse tension du transformateur de distribution, connectée au câble d'alimentation via un coupleur capacitif ou inductif, et injecte et extrait le CPL haute fréquence signaux. L'autre côté est connecté à Internet via la communication traditionnelle. 

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L'ordinateur côté utilisateur est connecté au modem PLC via l'interface Ethernet ou l'interface USB, le téléphone ordinaire est connecté au modem PLC via l'interface RJ11 et le modem PLC est directement branché sur la prise murale. Si l'atténuation du signal haute fréquence CPL est importante ou si les interférences sont importantes, un répéteur peut être installé à un emplacement approprié pour amplifier le signal.

Le PLC utilise des lignes de transport d'énergie comme support de transmission des signaux, qui peuvent transmettre des signaux téléphoniques, télégraphiques, de données et de protection à distance. La ligne électrique a une résistance mécanique élevée et une bonne fiabilité, et ne nécessite pas d'investissement dans l'infrastructure ni de coûts de maintenance quotidiens.Par conséquent, le PLC a une économie et une fiabilité élevées.Il est utilisé dans la répartition des communications, la commande de production, la communication commerciale administrative et divers a joué un rôle important dans la transmission des informations. Dans le même temps, le PLC peut facilement fournir des liaisons de communication pour divers appareils, en particulier dans la communauté où le réseau basse tension est utilisé comme schéma d'accès du réseau local, il a été mis en service, de sorte que le PLC a progressivement attiré les gens attention en raison de son économie et de sa fiabilité.
Technologie clé de PLC

La technologie de modulation adoptée par les CPL à grande vitesse dans le monde comprend principalement la technologie à spectre étalé et la technologie de multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence (OFDM). La technologie OFDM est devenue l'une des technologies les plus attrayantes en raison de ses avantages uniques en matière de CPL à large bande et à grande vitesse, et a résolu avec succès de nombreux problèmes de la technologie CPL.
La technologie OFDM est un système de transmission de données parallèle qui peut transmettre des données sur des canaux de différentes largeurs de bande sur la même ligne électrique. Cette technologie utilise une transformée de Fourier discrète pour réaliser le processus de modulation et de démodulation, sans avoir besoin de bancs de filtres de faisceau, et la mise en œuvre est relativement simple. L'utilisation de la technologie de processeur de signal numérique et de l'algorithme de transformation de Fourier rapide peut atteindre une bande passante de communication jusqu'à 200 Mbit/s, et en même temps peut obtenir un taux de transmission de données plus élevé et une utilisation plus efficace du spectre.

Caractéristiques des automates

1. Routage de transporteur haute tension raisonnable, faible investissement

L'acheminement des lignes électriques à haute tension se fait généralement de la station terminale à la station centrale, puis à la station de répartition. Cette route est une route raisonnable requise par la communication de répartition de puissance, et c'est également le mode de communication de base de la communication de puissance. Étant donné que la construction du canal porteur n'a pas besoin de prendre en compte l'investissement en ligne, elle est devenue une méthode de communication très favorable. De plus, le canal porteur de ligne électrique est généralement complété avant la sous-station, ce qui est également très utile pour l'ouverture de communication de la nouvelle centrale électrique.

2. La bande de fréquence est limitée et la capacité est petite

Dans la situation actuelle où les services de communication se sont considérablement développés, la capacité de canal du canal porteur est devenue le "goulot d'étranglement" de son application ultérieure. Bien que la méthode d'interpolation aléatoire, la méthode de subdivision, la méthode de regroupement et de segmentation, la méthode de blocage de fréquence, la méthode de couleur de carte et le logiciel de distribution de fréquence informatique aient été étudiés dans l'attribution du spectre de porteuse, et il est stipulé que les lignes électriques à haute fréquence ne doivent pas être construites entre des lignes électriques de niveaux de tension différents, le pont permet de réutiliser au maximum la fréquence porteuse, mais il ne peut toujours pas répondre aux besoins. Ces dernières années, le développement des communications par fibre optique et l'apparition des courants porteurs en ligne tout numérique ont légèrement relâché la tension du spectre des porteuses.

3. Exigences élevées en matière de fiabilité

Le transporteur de lignes électriques doit transmettre des informations de répartition importantes et une isolation de tension dans le système d'alimentation pour la sécurité personnelle, il nécessite donc une grande fiabilité. Afin de garantir la qualité du produit, le transporteur de ligne électrique doit être soumis à un traitement de vieillissement à haute température avant de quitter l'usine, et l'inspection finale des éléments d'inspection de sécurité doit être effectuée. Depuis les années 1980, l'Administration générale de la surveillance de la qualité, de l'inspection et de la quarantaine de la République populaire de Chine a mis en place une gestion obligatoire des licences de production pour les produits (catégorie) de machines porteuses de lignes électriques. Le périmètre de gestion comprend désormais des machines porteuses de différents niveaux de tension, relais émetteurs-récepteurs de protection, porteurs Dispositifs de transmission de données et modems pour l'accès à Internet sur les lignes électriques. Aujourd'hui, la plupart des constructeurs de lignes électriques haute et moyenne tension ont mis en place un système de qualité relativement complet conformément aux exigences de la licence de production.

4. La ligne est bruyante
Les interférences sonores apportées par les lignes électriques en tant que moyen de communication sont bien plus importantes que celles des lignes de télécommunication. Sur les lignes électriques à haute tension, le bruit généré par la couronne de décharge libre, le contournement de la pollution de l'isolant, l'opération de commutation, etc. est relativement important, en particulier le bruit de rafale a un niveau élevé.

5. Interférence avec le monde extérieur
La bande de fréquence porteuse de la ligne électrique haute tension doit être limitée à 40-500 kHz, et la puissance de transmission des interférences harmoniques et d'intermodulation de la machine porteuse de contrôle est suffisamment petite pour éviter les interférences avec le monde extérieur. Afin d'obtenir une communication de données à haut débit, les dispositifs d'accès Internet par câble à spectre étalé occupent souvent une bande de fréquence de 30 MHz ou plus. Lors de l'utilisation d'une bande de fréquence de 2 à 30 MHz pour transmettre des données, cela aura un impact sur la diffusion radio à ondes courtes dans cette bande de fréquence. Lors de l'établissement de normes de communication de données par courant porteur dans notre pays, nous devrions étudier plus avant et limiter le degré de ces interférences.
6. Exigences plus élevées pour les applications réseau
Les exigences de la communication moderne pour les courants porteurs en ligne accordent plus d'attention à l'aspect réseau. Le concept initialement limité aux canaux doit être étendu à un concept de réseau. Dans le passé, la machine à courant porteur s'appuyait principalement sur le disque automatique et l'interface de conversion audio pour réaliser la mise en réseau à petite échelle. Compte tenu de la coopération de la machine porteuse et de la machine de répartition, la réalisation de l'application réseau de la machine de répartition coopérative de la sous-station de la machine porteuse et la configuration correcte des émetteurs d'acquisition de données pouvant s'interfacer avec le système de surveillance du réseau de communication devraient être considérées comme des problèmes ces dernières années. L'application sur les lignes moyenne et basse tension du courant porteur s'appuie sur l'application réseau au stade initial.

Problèmes auxquels il faut prêter attention lors de l'application de l'API

Le PLC traditionnel utilise des lignes de transmission à haute tension comme canal de transmission de signaux à haute fréquence, qui ne peuvent plus répondre aux exigences du développement du haut débit. À l'heure actuelle, il se développe dans le sens d'une grande capacité et d'un taux de transmission élevé, et utilise une faible -réseau de distribution de tension pour la communication par transporteur afin de réaliser l'utilisation des utilisateurs domestiques Divers services tels que les appels téléphoniques sur courant porteur et l'accès à Internet. Les pays étrangers mènent également des recherches et des expériences sur la communication des réseaux de distribution basse tension, comme la "Home Plug Powerline Alliance", etc. mon pays mène également des recherches expérimentales sur l'utilisation des lignes électriques pour accéder à Internet. Le futur CPL devrait être capable de réaliser l'intégration des services de communication, la large bande de la capacité de transmission et l'intelligence de la gestion du réseau, et peut réaliser la connexion transparente avec le réseau distant. Mais en même temps, vous devez également prêter attention aux problèmes suivants:

En termes de sélection de la plate-forme matérielle, il est nécessaire de considérer la sélection raisonnable des méthodes de communication et la sélection optimale de la structure du réseau de communication. Pour la méthode à spectre étalé, la technologie OFDM et la méthode de codage de grille multidimensionnelle, il est nécessaire de comparer et d'analyser pour déterminer quelle méthode convient au réseau basse tension. De plus, il est également possible d'envisager d'adopter l'idée de la radio logicielle pour fournir une plate-forme unifiée pour ces trois méthodes. Dans le cas d'une structure de réseau électrique complexe et d'une topologie de réseau en constante évolution, l'optimisation de la structure du réseau de communication est également un problème qui doit être étudié en profondeur.

Nous devons étudier plus avant la théorie de la communication PLC, améliorer la technologie de traitement du signal et la technologie de codage pour nous adapter à l'environnement particulier du PLC. En plus d'étudier la technologie de modulation et la technologie de codage adaptées au CPL, il est également nécessaire d'étudier des technologies telles que l'égalisation adaptative des canaux, l'annulation d'écho et le réglage adaptatif du gain, technologies qui sont particulièrement importantes pour assurer la communication en CPL basse tension.

Les lignes électriques à basse tension peuvent effectuer une lecture automatique à distance des données des compteurs d'eau, d'électricité et de gaz, et construire des systèmes de surveillance de la sécurité et des systèmes d'urgence médicale. La ligne électrique peut être utilisée pour transmettre des données, de la voix, de la vidéo et de l'alimentation, réalisant "quatre réseaux en un", et tout appareil électrique de la maison peut être connecté au réseau et connecté au réseau fédérateur. Pour réaliser la connexion transparente des quatre types de réseaux et les problèmes complexes de gestion de réseau qui en résultent, des recherches supplémentaires sont nécessaires
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