Truyền thông Internet trên đường dây điện lực

Công nghệ truyền thông trên đường dây điện lực PLC (Power Line Communication) mở ra hướng phát triển mới trong lĩnh vực công nghệ thông tin và truyền thông. Trước đó, con người đã có thể tận dụng đường dây tải điện để làm các ứng dụng đơn giản như truyền các tín hiệu đo lường, giám sát, điều khiển. Với sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ hỗ trợ trong lĩnh vực truyền thông và công nghệ thông tin thì hiện nay công nghệ PLC đã cho phép cung cấp dịch vụ truyền tải điện kết hợp với truyền dữ liệu trực tiếp tới người sử dụng.

Giới thiệu Công nghệ truyền thông PLC sử dụng mạng lưới đường dây cung cấp điện năng cho mục đích truyền tải thông tin nhằm tiết kiệm chi phí đầu tư. Để có thể truyền thông tin qua phương tiện truyền dẫn là đường dây dẫn điện, cần phải có các thiết bị đầu cuối là PLC modem, các modem này có chức năng biến đổi tín hiệu từ các thiết bị viễn thông truyền thống như máy tính, điện thoại sang một định dạng phù hợp để truyền qua đường dây dẫn điện. Hiện nay, công nghệ PLC được sử dụng cho các ứng dụng thương mại trong nhà như hệ thống giám sát, cảnh báo, tự động hoá...Các ứng dụng truyền tin dựa trên PLC hiện đang còn rất nhiều tiềm năng cần được tiếp tục khai phá

Hệ thống truyền thông tin trên đường dây điện lực

Hệ thống đo lường, giám sát, điều khiển trên đường dây điện lực

Khởi đầu của công nghệ truyền thông tin trên đường dây điện lực là hệ thống hỗ trợ đọc công tơ điện. Sau đó hệ thống này được phát triển bổ sung thêm các chức năng giám sát, cảnh báo và điều khiển. Từ chức năng ban đầu là tự động đọc số công tơ, ghi lại và chuyển số liệu về trung tâm, các chức năng giám sát hoạt động, cảnh báo và điều khiển đã được phát triển.

Ở Việt Nam hiện nay, người sử dụng internet gia đình có thể kết nối thông qua đường dây điện thoại (tốc độ chậm 56Kbps) hoặc qua ADSL (chi phí tuy có giảm nhưng vẫn ở mức cao). Vì thế PLC sẽ có thể là 1 lựa chọn tốt vì những ưu điểm sau:

·  Cung cấp khả năng kết nối tới mạng truy nhập, đây là một tính năng rất hấp dẫn của PLC.

·  Cung cấp tốc độ truy cập dữ liệu cao (10 - 45Mbps) trong dải tần (1,7 - 30Mhz).

Tuy nhiên đứng về mặt đường truyền thì đường dây điện không phải được thiết kế để truyền tải thông tin vì vậy kỹ thuật PLC ra đời chính là để giải quyết vấn đề này.

Hiện nay PLC chia làm hai lớp chính PLIC và PLOC

PLIC (Powerline Indoor Telecoms)

Đây chính là công nghệ PLC để sử dụng trong nhà, tức là chúng ta có thể sử dụng mạng điện lưới trong nhà để thiết lập một mạng trao đổi thông tin giữa các thiết bị dùng trong nhà với nhau.

PLOC (Powerline Ourdoor Telecoms)

Đây là kỹ thuật PLC sử dụng để trao đổi thông tin giữa các trạm điện với nhau và với mạng gia đình. BPL chính là ứng dụng của PLOC có khả năng cung cấp cho người sử dụng khả năng truy cập Internet băng rộng với tốc độ vượt trội so với ADSL (40Mbps).

Hệ thống truyền thông tin trên đường dây điện lực

Mạng đường dây điện hạ thế có thể sử dụng như một hệ thống truyền thông. Mạng gồm nhiều kênh, mỗi kênh là một đường truyền vật lý nối giữa trạm con và một hộ dân, có các đặc tính và chất lượng kênh truyền khác nhau và thay đổi theo thời gian. Tín hiệu được truyền trên sóng điện xoay chiều 50 Hz sau đó có thể được trích ra bởi một connector kết nối vào đường dây.

Phân chia tần số

Theo tiêu chuẩn của châu Âu năm 1991 (EN 50065-1 standard) xác định chuẩn tín hiệu trên đường hạ thế nằm trong khoảng từ 3Khz tới 148,5Khz (băng tần không cần đăng ký). Trong băng tần này được chia thành 5 băng con. Trong đó, hai băng đầu 3 - 9 và 9 - 95Khz là dành cho nhà cung cấp điện lực và ba băng còn lại dành cho khách hàng. Băng A, sóng mang có thể từ 9Khz tới 95Khz dùng cho việc trao đổi thông tin giữa khách hàng và nhà cung cấp. Băng C được dùng cho khách hàng sử dụng các giao thức truy nhập, băng B cũng được dùng cho khách hàng tuy nhiên không có giao thức truy nhập nên có thể coi băng này là băng thông tin tự do. Các hệ thống PLC hoạt động ở dải tần đến 30MHz được xem xét như là hệ thống PLC băng rộng. Kỹ thuật điều chế và mã hoá kênh Với kỹ thuật PLC, vấn đề ta quan tâm là làm thế nào có thể truyền dữ liệu trong môi trường nhiễu cao, trong khi mức tín hiệu nhỏ và với tần số dòng xoay chiều là 50 hoặc 60 Hz. Các kỹ thuật điều chế và mã hoá khuyến nghị sử dụng trong PLC: OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) Ghép kênh phân chia theo tần số trực giao, SS - FFH ( Spread Spectrum - Fast Frequency Hopping) Trải phổ nhảy tần nhanh, DS - SS (Direct Sequence Spread Spectrum) Trải phổ trực tiếp. Môi trường truyền thông trên đường dây điện lực tương tự như môi trường truyền thông vô tuyến, đây là một môi trường truyền thông rất khắt khe. Kỹ thuật trải phổ và kỹ thuật ghép kênh phân chia theo tần số trực giao (OFDM) được sử dụng để tăng dung lượng và tăng số kênh truyền dẫn. Kỹ thuật OFDM truyền các bit dữ liệu trên một tập các tần số, các tần số này trực giao với nhau. OFDM là một kỹ thuật rất tốt để chống nhiễu fading và nhiễu đa đường. Các mã sửa lỗi như mã xoắn và mã Reed - Solomon có thể kết hợp với nhau trong hệ thống để cải thiện chất lượng hệ thống. Đặc tính kênh truyền PLC Đường dây truyền tải điện không phải được thiết kế để dành cho truyền dữ liệu, do đó có rất nhiều vấn đề cần được khắc phục. Công suất nhiễu trên đường dây điện lực là tập hợp tất cả các nhiễu loạn khác nhau thâm nhập vào đường dây và vào máy thu. Các tải được kết nối vào mạng như ti vi, máy tính, máy hút bụi… phát nhiễu và truyền bá qua đường dây điện; các hệ thống truyền thông khác cũng có thể đưa thêm nhiễu vào máy thu. Đường dây điện được ra đời phục vụ cho việc truyền năng lượng điện chứ không nhằm mục đích truyền thông tin. Khi đưa thông tin truyền trên đó, ta sẽ gặp phải rất nhiều yếu tố gây nhiễu cho tín hiệu. Nhiễu trên đường dây điện có thể quy về 4 loại sau: ·  Nhiễu nền (Background noise), ·  Nhiễu xung ( Impulse noise), ·  Nhiễu băng hẹp (Narrow band noise), ·  Nhiễu họa âm (Harmonic noise). Thực tế đường dây điện lực là một môi trường truyền thông rất nhạy cảm, các đặc tính của kênh thay đổi theo thời gian tuỳ thuộc vào tải và vị trí, cho đến nay các đặc tính cụ thể của kênh vẫn là những vấn đề được nghiên cứu nhằm đưa ra các giải pháp xử lý hiệu quả. Xu hướng phát triển ·  Khả năng đáp ứng đa dịch vụ: Mạng phải thiết kế cho phép PLC có khả năng truy cập Internet tốc độ cao, Voice Over IP, và tương lai có khả năng cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng như SIP, VLAN, IP-PBX…. ·   Khả năng mở rộng: Mạng phải có khả năng phát triển và mở rộng trên cơ sở khách hàng, kết quả đánh giá đầu tư và nhằm giảm rủi ro trong quá trình nâng cấp mạng. nDễ dàng mở rộng lên băng thông cao hơn: Mạng phải có khả năng cho phép mở rộng từ băng thông hiện tại lên băng thông cao hơn trong tương lai mà không cần nâng cấp mạng. ·  Tương thích với các công nghệ mạng khác: Mạng phải có khả năng cho phép triển khai song song với các công nghệ mạng khác như Wireless Local Loop, cáp quang, xDSL…. ·  Triển khai ở các vùng đô thị và các vùng nông thôn: Mạng được thiết kế phải có khả năng hỗ trợ triển khai PLC ở cả vùng đô thị lẫn các vùng nông thôn với giá thành hợp lý và nhanh chóng chiếm lĩnh thị trường.

Theo: Hiện đại hóa

Read more »