Tecnologia Powerline (PLC)

Ultimo aggiornamento martedì 28 novembre 2017 à 13:47 da Antonello Ciccarello.

La tecnologia Powerline permette l'invio dei dati attraverso una rete di conduttori collegati ad uno stesso impianto per creare una connessione.

Canale di Trasmissione
Tecniche di modulazione dei dati
Tecnica di trasmissione OFDM
SS Spread Spectrum: Modulazione di ripartizione di spettro
Collegamento dati

Canale di Trasmissione

Il supporto delle rete elettrica non è stato studiato per trasportare dei segnali ad alta frequenza (HF). Bisogna quindi prendere in considerazione i limiti di questo supporto per assicurare una buona trasmissione di questi segnali HF senza per altro perturbare le apparecchiature circostanti, né le frequenze della banda 1-30 Mhz per radiazione, dato che alcune di queste sono riservate all'esercito oppure ai radioamatori. In più tutto questo deve essere alla fine studiato per dare una capacità sufficiente all'utente all'altro lato della linea.

Il problema consiste nel limitare la potenza di funzionamento dei PLC assicurando allo stesso tempo una larghezza di banda sufficiente, limitando gli effetti di disturbo e distorsione sulla linea. La soluzione è quella di aggiungere un trattamento del segnale il più performante possibile e effettuare l'accoppiamento ottimale della rete CPL alla rete elettrica.

Esistono due metodi di accoppiamento: accoppiamento capacitivo in parallelo sulla rete elettrica o accoppiamento induttivo attraverso un nucleo di ferrite. Per quanto riguarda le installazioni indoor, l'accoppiamento capacitivo è fatto per default al collegamento dell'apparecchiatura CPL alla presa elettrica, il problema si pone quindi per le installazioni outdoor, molto più complesse da realizzare.

Tecniche di modulazione dei dati

Lo scopo dei PLC è di «tenere» una capacità con un livello d'emissione debole, da cui deriva una limitazione della potenza di funzionamento dei powerline, oppure un trattamento del segnale il più performante possibile per evitare questo limite del livello d'emissione. Nelle soluzioni attuali, si evidenziano in particolare due tipi di modulazione: OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) e Spread Spectrum.

Tecnica di trasmissione OFDM

La tecnica di trasmissione OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) è basata sull'emissione simultanea su n bande di frequenza (situate tra 2 e 30 Mhz) di n portatrici su ogni banda. Il segnale è ripartito sulle portatrici. Le frequenze di lavoro sono scelte in funzione alle regolamentazioni, le altre sono «spente» dal software. Il segnale è emesso ad un livello abbastanza elevato per poter aumentare in capacità, e immesso su più frequenze alla volta. Se una di queste si affievolisce il segnale passerà lo stesso grazie all'emissione simultanea. Lo spettro del segnale OFDM presenta un'occupazione ottimale della banda prevista grazie all'ortogonalità delle sotto-portatrici.

Nota Bene: questa modulazione è stata scelta dal comitato Homeplug, quindi tutte le apparecchiature che rispettano la norma Homeplug sono in modulazione OFDM. Soprattutto questa modulazione è usata per le trasmissioni senza fili WiFi (802.11a).

SS Spread Spectrum: Modulazione di ripartizione di spettro

Il principio del Spread Spectrum consiste nel «ripartire» l'informazione su una banda di frequenza molta più larga rispetto al necessario, con lo scopo di combattere i segnali di interferenza e di distorsione legati alla propagazione: il segnale si confonde con il rumore. Il segnale è codificato alla partenza, un codice è assegnato ad ognuno degli utenti per permettere la decodifica all'arrivo. L'allargamento è assicurato da un segnale pseudo aleatorio detto codice d'allargamento. Alla ricezione il segnale è percepito come rumore si il ricevitore non ha il codice. La banda resta debole, dato che il segnale è stato emesso ad un livello più basso rispetto a quello del rumore. La modulazione con allargamento di spettro è così ottimizzato per lottare contro il rumore, di cui ne limita gli effetti.

La modulazione CDMA (Code Division Multiple Access) è una modulazione di ripartizione di spettro usata per alcune soluzioni PLC. Quando si fa il punto delle differenti soluzioni esistenti ad oggi, si nota che le soluzioni che usano la ripartizione di spettro restano di bassa capacità e solo quelle in OFDM possono aumentare invece la capacità.

Collegamento dati

Ogni soluzione PLC deve includere un livello fisico robusto ma anche un efficace protocollo d'accesso al livello di rete. Questo protocollo controlla la condivisione del mezzo di trasmissione tra i numerosi client mentre il livello fisico specifica la modulazione, la codifica e il formato dei pacchetti. Il metodo di accesso utilizzato dai terminali che usano i PLC è il CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance), cioè lo stesso metodo usato dalle reti senza fili WiFi.