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PLC Mohamed Mokdad Ecole d’Ingénieurs de Bienne PLC Mohamed Mokdad Ecole d’Ingénieurs de Bienne

Why PLC? • The biggest network in the world – The main – E. 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 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 – Le support PLC • Cabling – Adapted for 50/60 Hz but not higher – A[d. B] (PVC) = 8 x A[d. B] (PE) • Chlorure de polyvinyle & Polyéthylène – E. g. 26 MHz results in 5 d. B (PVC) & 40 (PE) – Perturbations • bruit blanc, bande étroite, pics – Capacity: 2 to 4 bits per Hz – A[d. B] = f(distance, frequency) – Network = Low pass filter

Filtering R Pin C Z = R - j/2 пf. C Pout Filtering R Pin C Z = R - j/2 пf. C Pout

The main • High Voltage – More than 110 k. V • Middle Voltage The main • High Voltage – More than 110 k. V • Middle Voltage – From 10 to 30 k. V • Low Voltage – Less than 400 V • 1 Transformer for 100 -200 users & 300 m • Data information cannot go through voltage transformer

The main HV=110 -380 k. V MV=10 -30 k. V LV<400 V The main HV=110 -380 k. V MV=10 -30 k. V LV<400 V

3 -phase system 220 V 120° 380 V 3 -phase system 220 V 120° 380 V

Les 3 phases R S T N • Biphase user between 2 phases • Les 3 phases R S T N • Biphase user between 2 phases • Coupling via capacitance effects

Phase coupling Phase coupling

Concept PLC Concept PLC

The main HV=110 -380 k. V Data MV=10 -30 k. V LV<400 V Data The main HV=110 -380 k. V Data MV=10 -30 k. V LV<400 V Data

Transmission bus • Bus Access – CSMA/CD • Modulation – TDMA, FDMA, CDMA • 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 max. 4. 50 Mbit/s (3 x 1. Bandwidth vs. distance (Indors) MHz 10. 8 max. 4. 50 Mbit/s (3 x 1. 5) min. 2. 25 Mbit/s 8. 4 max. 4. 50 Mbit/s (3 x 1. 5) min. 2. 25 Mbit/s 4. 8 max. 3. 00 Mbit/s (2 x 1. 5) min. 1. 50 Mbit/s 2. 4 max. 1. 50 Mbit/s min. 0. 75 Mbit/s m 100 180 250

Spectrum Spectrum

Erstes Beispiel: Nutzungsbestimmung Erstes Beispiel: Nutzungsbestimmung "NB 30": Antrag an das Reg-TP NB 30, die am 30. 3. 01 vom deutschen Bundesrat abgesegnet wurde US EU ~13 MHz

Self adapting system Spectral density Frequency Self adapting system Spectral density Frequency

Exemples d'architecture Network B Network A Network C Exemples d'architecture Network B Network A Network C

PLC needs • 1 ISP via Powerline – EWB? Autre? • 1 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 Adapter Separates the current and data signals at each mains supply socket, various interface variants and combinations e. g. USB, RS 232, Ethernet, analog a/b

Equipment • Outdoor master – Controls data and services up to 250 housholds • 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 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 2001 Ascom Powerline Communications Marcel Graber 13. 4. 01 Präsentation 2001 Ascom Powerline Communications Marcel Graber 13. 4. 01

S S S Einleitung: S OA OA • Was versteht man unter Powerline Communications? S S S Einleitung: S OA OA • Was versteht man unter Powerline Communications? S OA S M => Master S => Slave S S S mid voltage grid S M • Wie funktioniert Powerline? S S

Slaves Slaves

Ein mit Ascom Powerline vernetztes Haus Verschiedene Adaptermodelle: Sicherheit- und Alarmsysteme Internet Anschluss Telefonie: Ein mit Ascom Powerline vernetztes Haus Verschiedene Adaptermodelle: Sicherheit- und Alarmsysteme Internet Anschluss Telefonie: - Vermittelt "a/b" - IP-Telefonie Indoor Controller Letzte Meile Access - Internet -> USB oder Ethernet - analog Telefone & Fax - "Smart house" -> RS 232 "Smart House" Applikationen

Erstes Beispiel: Nutzungsbestimmung Erstes Beispiel: Nutzungsbestimmung "NB 30": Antrag an das Reg-TP NB 30, die am 30. 3. 01 vom deutschen Bundesrat abgesegnet wurde US EU ~13 MHz

Technische Daten: • Es musste eine Technologie gefunden/angewendet werden, die sich für die breitbandige 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 Die maximale Bandbreite für "jeden" Benützer: • sofern der Kunde im Bereich von 100 m liegt, unter Einhaltung der Nutzungsbestimmung "NB 30" und ohne Repeater • möglicher Lösungsansatz: über "Friendly Customer" (siehe folgende Folie) Netzplaner muss die grösst mögliche Flexibilität für den Design eines Anschlusskonzeptes angeboten werden, um die max. Kundenerwartung erfüllen zu können. MHz 10. 8 max. 4. 50 Mbit/s (3 x 1. 5) min. 2. 25 Mbit/s 8. 4 max. 4. 50 Mbit/s (3 x 1. 5) min. 2. 25 Mbit/s 4. 8 Maximal 3 Träger à 2. 25 Mbit/s Bruttorate max. 3. 00 Mbit/s (2 x 1. 5) min. 1. 50 Mbit/s 2. 4 max. 1. 50 Mbit/s min. 0. 75 Mbit/s m 100 180 250

"Friendly Customer" Installation: IA IA PLC outdoor indoor Slave Controller Telco NT PLC outdoor Master Access (last mile), e. g. x. DSL, CATV Mit einem Hausbesitzer (Friendly Customer) wird ein Nutzungsvertrag für den Access abgeschlossen