بخشی از مقاله
plc
تاريخچه plc
Programable logic controller
اولين plc در سال 1968 به درخواست شركت جنرال موتورز آمريكا و توسط شركت گولد مايكان آمريكا توليد شد و هدف از طراحي plc براي توليد محصولات متنوع و تغييرپذيري سريع و قابل برگشت سيستم هاي كنترل بود . بعد ها شركت هاي ژاپني
Mitsubishi _ omronو شركت آلماني simens plc هاي كوچك و بزرگ را به بازار ارائه كردند .
آْشنايي با سخت افزار plc
Power supply )) يا منبع تغذيه
Central processing unit يا cpu
Input moudle يا ماژول ورودي
Input analog يا ماژول ورودي آنا لوگ (ia )
Digital input يا ماژول ورودي ديجيتال (di )
Out put module يا ماژول خروجي
Out put analog يا ماژول خروجي آنا لوگ (ao )
Dijital out put يا ماژول خروجي ديجيتال (do )
Interface moudl;e يا ماژول واسط (im )
Proccosser يا كارت شبكه
مدل هاي راه اندازي cpu
Hot restart يا راه اندازي گرم
Warm restart يا راه اندازي گرم
Cold restart يا راه اندازي سرد
مدل هاي cpu
Standard
Compact
Fail safe
کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ريزی (PLC):
باپيشرفت تکنولوژی وبرروی کارآمدن ريزپردازنده ها تحولی چشمگير در فرآيندهای کنترل به وجودآمد وآن تحول بکارگيری علم اتوماسيون صنعتی و PLCدر روند پروسه های صنعتی بوده است. امروزه در بسياری از صنايع به حلقه های کنترل PLCختم می شوند که مغز متفکر سيستم است و در يک بررسی پديده قابل کنترل را تحت اختيار دارد . به عبارت ديگر PLCنوعی کامپيوتر است که برنامه خاص را اجرا می کند .
شرح عملكرد سيستم PLC
در اين سيستم برای ارتباط دو طرفه ميان دو پست A,B يك زوج فرستنده و گيرنده در هر كدام از پستها قرار می گيرد.و چون دستگاههای فرستنده و گيرنده PLC را نمی توان مستقيماً به خط فشار قوی وصل كرد.به همين خاطر به تجهيزات واسطه ای نياز است تا هم سيگنال فركانس بالای PLC را به خط كوپل نموده و هم مانع از اتصال مستقيم ولتاژ بالا به دستگاههای حساس PLC بشوند به همين خاطراز خازنهای كوپلاژ استفاده می شود.كه با افزايش فركانس به طور اتصال كوتا عمل می كنند و در فركانسهای بالا به صورت اتصال باز در می آيند.معمولاً خازنهای كوپلاژ بين 2000pf تا 1000pf انتخاب می شوند.
در پستهای فشار قوی برای اندازه گيری ولتاژ و جريان خط از تقسيم كننده های ولتاژ خازنی به نام CVT استفاده می شود لذا از آنها می توان جهت خازن جدا كننده Ccoupl استفاده كرد.برای اينكه تلفات خط كم شود بايد حداكثر توان فرستنده به خط كوپله شده و توان برگشتی به حداقل خود برسد.وسيله ای كه جهت تطبيق امپدانس به كار می رود جعبه يا واحد تطبيق امپدانس ناميده می شود و با علامت اختصاری LMU (Line Matching Unit) نشان داده می شود.
برای اينكه سيگنال ارسالی توسط PLC به خطوط ديگر انتشار پيدا نكند بايد با قرار دادن مداری بر سر راه نشتی مانع از راه يابی آن به مسير ناخواسته شويم به عبارت ديگر در مقابل فركانسهای بالای PLC مقاومت زياد از خود نشان دهد. و در مقابل سيگنال فشارقوی 50 هرتز همانند يك اتصال كوتاه عمل كند با توجه به اين دو خصوصيت عنوان شده به نظر می رسد استفاده از دو سلف سری با خط انتقال در پستهای A,B را حل می كند.زيرا امپدانس سلفی XL=2∏FL با فركانس رابطه مستقيم دارد. كه به آنها Line trap نيز گفته می شود.
اما استفاده از يك سلف سری با خط انتقال مطلوب نمی باشد. چون با خازنهاى معادل ترانسفورماتورهاى موجود درپست بصورت سرى قرار گرفته و جنانچه اندر كتانس L و سوسپنانس خازنهاى معادل ترانسفورماتورهاى پست(C) به گونه اى باشند كه فركانس رزونانس با تشديد مجموع سری اين دو يعنی F=1/2∏√LC معادل فركانس كار دستگاه PLC شود. در اين فركانس مدار اتصال كوتاه بوده و در نتيجه نقطه سيگنال PLC به خط انتقال از ديد سيگنال PLC زمين شده و تمام سيگنال از دست می رود. به خاطر رفع اين عيب از يك مقاومت اهمی بالا با سلف سری شده است .
استفاده تلفات خط زياد خواهد شد. همين خاطر از يك مدار تيونينگ كه به موازات سلف قرار گرفته باشد وكل مجموع با خط انتقال انرژی به صورت كسری می باشد. مدار داخلی Tuning عموماً برای تله مجهای با باند وسيع به صورت زير می باشد:
لازم به تذكر است كه هزينه ساخت تله موج با افزايش Rmin بيشتر می شود.
دو تصویر از مدم های PLC موجود در بازار
FSK یا frequency shift keying چیست ؟
همانطور که اشاره کردم ، امروزه FSK رایج ترین روش مدولاسیون است که در ساخت مدم های PLC برای کاربرد های خانگی یا اصطلاحا indoor استفاده می شود و تقریبا بیشتر مدم های PLC که تا کنون تولید شده اند از این طرح مدلاسیون استفاده می کنند . FSK مشکلاتی نیز دارد که سعی میکنیم از این پس به فواید و معایب این روش بپردازم ، اما پیش از هرچیز می بایست بدانیم که اساس FSK بر چیست . از این رو در مقالات آتی FSK را بیشتر شرح میدهم .
با جستجوی لغت frequncy shift keying در موتورهای جستجو تعاریفی از این روش ارائه شده است که ترجمه خلاصه شده ای از آن ها را در ادامه می آورم .
تعریف FSK در سایت whatis.com
ّFSK روشی برای ارسال سیگنال های دیجیتال است . اگر دو حالت باینری موجود یعنی صفر و یک منطقی را توسط یک شکل موج آنالوگ تعریف کنید ، صفر منطقی در این روش توسط یک موج با فرکانس خاص و یک منطقی نیز توسط موجی دیگر با فرکانس متفاوت تعریف می شود . یک مدم FSK اطلاعات باینری موجود در کامپیوتر را به سیگنال FSK تبدیل می کند تا بتوان آن ها را روی خطوط تلفن ، کابل ها ، فیبر نوری و یا به صورت بی سیم ارسال کرد . این مدم همچنین میتواند سیگنال های FSK رسیده را نیز به حالت های صفر و یک دیجیتال تبدیل کند تا کامپیوتر بتواند آن ها را بفهمد .
استفاده از روش FSK برای اولین بار در چاپگرهای ماشینی راه دور در اوسط قرن بیستم مرسوم شد . سرعت استاندارد این ماشین ها 45 باوود ، معادل 45 بیت بر ثانیه بود . وقتی که کامپیوتر های شخصی رایج شدند و شبکه ها رونق گرفتند ، این چنین سرعتی برای ارسال یک سند متنی بزرگ یا مثلا ارسال برنامه ها واقعا اذیت کننده بود . در دهه 1970 مهندسان در جستجوی دستیابی به پهنای باند بیشتر مدم هایی ساختند که با سرعت بیشتری کار میکرد ، تلاشی که تا امروز ادامه داشته است . امروزه یک مدم تلفنی استاندارد می تاند با سرعتی تا هزاران بیت بر ثانیه کار می کنند . حتی مدم های بی سیم و کابلی می توانند با سرعتی بیشتر از یک مگابیت بر ثانیه کار کنند و مدم های فیبر نوری با سرعتی در حد چندین مگابیت بر ثانیه عمل می کنند . جالب توجه است که بدانید اصول ابتدایی FSK بیش از نیم قرن است که تغییر نکرده است .
البته در تعریف فوق هیچ اشاره ای به استفاده از روش مدولاسیون FSK برای ساخت مدم های PLC نشده است ولی جالب خواهد بود اگر بدانید مدم های PLC که از روش FSK استفاده می کنند سرعتی تا 100 مگابیت بر ثانیه ارائه خواهند کرد
یک نکته ای که به طور غیر مستقیم در این تعریف آورده شده این بود که در روش FSK دو فرکانس حامل خواهیم داشت که سیستم به طور پیاپی بین این دو فرکانس کلید زنی می کند .
حتما یادتان هست که در روش OFDM که قبلا در موردش کمی توضیح دادم داری چندین فرکانس حامل هستیم که سیستم به روش مالتی پلکس هر بار یکی را انتخاب می کند.
تعریف روش های مدولاسیون دیجیتال FSK در سایت از سایت دپارتمان UCL :
طبق متنی که در این سایت آمده است FSK یکی از روش های مدلاسیون دیجیتال است که در آن فرکانس موج سینوسی حامل بر اساس سیگنال پیام تغییر می کند . از دیگر روش های مدولاسیون دیجتال ASK و PSK را می توان نام برد که در ASK دامنه و در PSK فاز موج حامل تغییر می کند
در روش FSK از یک حامل ( یا دو حامل ) با فرکانس های متفاوت برای 0 و 1 استفاده می شود . سیگنال مدوله شده منتج ممکن است همچون جمع دو سیگنال دامنه مدوله شده باشد که فرکانس حامل شان متفاوت بوده است .
کمی در مورد طراحی مدم ( مودم (
همانطور که گفته شد طراحی مدم های PLC باید با هدف دستیابی و ساخت دستگاه هایی با پیچیدگی کمتر و مصرف برق پائین تر باشد . با وجود تمام مشکلات پیش رو باید با استفاده ار فناوری های پیشرفته دیجیتالی مدمی ساخت که تمامی بخش های آنالوگ و دیجیتال مدم باند پهن PLC به صورت کاملا مجتمع و در داخل یک تراشه قرار گیرند.
یک مدم باند پهن HF-PLC نیازمند طرح دیجیتالی بزرگی است که شامل اصول باند DSP ، معادل سازی و رعایت پروتکل MAC می شود . استفاده از فناوری دیجیتالی غیربهینه در گردآوری سیستم روی تراشه SOC باعث افزایش قیمت تمام شده سیستم می شود . تمرکر تحقیقات گذشته بیشتر روی مشکلات سخت افزاری در مواجهه با تولید نویز غیر قابل پیش بینی بوده است . نظر به اینکه قطعات الکترونیکی ارزان قیمت نمی توانند تحت چنین شرایطی کار کنند ، محققان اکنون توجه خود را به سمت استفاده از مبدل های آنالوگ - به - دیجیتال و دیجیتال - به - آنالوگ معطوف کرده اند . این توجه با هدف بهبود عملکرد این مبدل ها برای به کارگیری در مخابرات خط قدرت صورت می گیرد
مبدل ها - Converters
مبدل های آنالوگ به دیجیتال ADC یکی از گرانترین بخش های یک مدم PLC به حساب می آیند . در انتخاب مبدل های اطلاعات معیارهایی وجود دارند تا مبدل ها نتوانند نرخ سیگنال به نویز ( SNR ) را کاهش دهند ، همچنین مبدل ها نباید هیچگونه اعوجاجی روی داده ایجاد کنند
در این روش از فناوری جدیدی برای ساخت مبدل های دیجیتال به آنالوگ DA و آنالوگ به دیجیتال AD کم هزینه به کمک FPGA و تعدادی عنصر خارجی استفاده شده است . پین های خروجی دیجیتال FPGA به عنوان منابع جریان یا ولتاژ استاده می شوند و یک شبکه RLC پسیو ، یک مبدل دلتا - سیگمای زمان پیوسته چند بیتی را راه اندازی می کند . این ساختار به طرز موثری هزینه و اندازه مدم PLC را کاهش خواهد داد .
مبدل های دلتا سیگما ( Delta-Sigma ) با ترکیب یک شبکه آنالوگ سریع ( به منظور شکل دادن نویز ) و یک فیلتر دیجتالی پائین گذر خیلی دقیق ، می توانند بهتر از مبدل های آنلوگ و دیجیتال فعلی عمل می کنند . هدف اصلی استفاده از این روش کاهش بخش آنالوگ مبدل ها تا حد امکان می باشد .
اما مشکل نویز ناخواسته همچنان باقی می ماند چونکه مبدل ها با وسعت عرض باند نیازمند پردازش نرخ دینامیک بالاتری از ورودی ADC ( شامل سیگنال و نویز ناخواسته ) هستند .راه حل رایج استفاده از یک مبدل نادقیق ( دقت پائین ) که بدنبال آن یک مبدل دقیق قرار گرفته می باشد . ساختار هر دوی این مبدل ها مبتنی بر flash است . تصویر زیر این ترکیب را نشان می دهد .
در رهیافتی دیگر ، برقراری ارتباط بین دو تا مبدل دلتا - سیگما : یک مبدل با رنج دینامیک بالا بدون دقت زیاد که به دنبال آن یک مبدل دقیق که روی رنج دینامیک سیگنال تمرکز کند ، می تواند باعث کاهش هزینه و اندازه این گونه از مبدل ها شود . این رهیافت همچنین پیچیدگی طرح قسمت آنالوگ را نیز کاهش میدهد چون که در مبدل های دلتا - سیگما به دلیل نیاز بیشتر به پردازش دیجیتالی سیگنال ، پیچیدگی سمت آنالوگ مبدل کمتر می شود . این ویژگی یک مزیت بزرگ در مقایسه با مبدل های فلاش ( flash converters ) محسوب میشود . این مسئله مهم است که بدانید ساخت محصول نهایی که در آن مدارهای آنالوگ و دیجیتال با فناوری های ترکیبی درون یک چیپ تراشه قرار گرفته باشند بسیار گرانقیمت است و از نظر اندازه نیز محدودیت هایی دارد .
از این رو هدف نهایی تحقیقات ، طراحی یک ساختار کاملا دیجیتالی تنها به کمک تعدادی عنصر خارجی خیلی ساده خواهد بود . این محدودیت تحمیل شده باعث می شود که خیلی از مدارهای آنالوگ مفید ، همچون مدارهای کنترل اتوماتیک بهره و فیلتر های آنالوگ برای طراحی مدم های PLC مناسب نباشند . بدون استفاده از کنترل کننده های بهره ، تغییرات ممکن در دامنه سیگنال دریافتی باعث افزایش رنج دینامیک مورد نیاز مبدل های آنالوگ - به - دیجیتال می شود .
مقاله ای از پروفسور Rahul Tongia
یکی از مقالاتی که اکثر موتور های جستجو در صفحات ابتدایی برای فناوری PLC نشان می دهند همین مقاله " بررسی علمی - اقتصادی فناوری PLC " است که بیشتر به توجیه اقتصادی این فناوری پرداخته ، با این حال بخش هایی از این مقاله که بیشتر جنبه علمی دارد را ترجمه کرده ام و آن را می توانید در ادامه بخوانید ( نسخه زبان اصلی مقاله )
انتقال اطلاعات روی خطوط قدرت پدیده جدیدی نیست . دهه های زیادی است که سیگنال های مخابراتی با اهداف کنترلی روی خطوط انتقال می یابند . این سیگنال ها معمولا در رنج فرکانس کیلوهرتز ( فرکانس های پائین ) کار می کنند و به همین دلیل ظرفیت انتقال نسبتاً کمی را ارائه می کنند . گاهی اوقات کمتر از یک کیلو بیت در هر ثانیه .
اما ایده نسبتاً جدیدی نیز هست که می گوید می توانیم سیگنال های باند پهن را برای اهداف مخابراتی ارسال کنیم . همچون پهنای باند روی خطوط قدرت.
در مرحله نخست ، خطوط قدرت به این دلیل که در همه جا حضور دارند و به مصرف کننده نهایی متصل شده اند ، بسیار جذاب به نظر می رسند . اساساً این فناوری بر مبنای مدولاسیون و دمدولاسیون اطلاعات به وسیله یک سیگنال حامل ( کاریر ) که در رنج فرکانس بالا کار می کند ، شکل گرفته است . به طور کلی لایه های فیزیکی و روش کدگذاری آن بر اساس روش OFDM صورت می گیرد و البته گاهی اوقات نیز از تکنیک های spread-spectrum ( طیف گسترده ) استفاده می شود
با وجود اینکه تکنیک OFDM بازده طیفی را ارائه خواهد کرد اما همچنان میزان توانمندی آن در مقابله با تداخل و مزاحمت های شبکه پرنویز الکتریکی ، اصلی ترین نگرانی طراحان محسوب می شود
بر اساس تئوری شانون ، بزرگتر بودن ظرفیت انتقال اطلاعات معادل است با دسترسی به پهنای باند بیشتر.
اغلب پیشنهاد ها برای افزایش ظرفیت انتقال شبکه های PLC استفاده از فرکانس کاریری است که در رنج 1 تا 30 مگاهرتز کار کند. از آن جا فرکانس برق شهر در ایلات متحده 60 هرتز و در سایر کشورها 50 هرتز است ، دو نوع سیگنال خواهیم داشت و در نتیجه این مسئله خود یک محدودیت جدیدی محسوب می شود
تصویر زیر دیاگرام کلی یک سیستم PLC را نشان می دهد . به طور کلی در سیستم آمریکایی ( شبکه های توزیع ) برای توزیع برق به 10 مصرف کننده نهایی از یک ترانسفرمر توزیع استفاده می شود که این امر توانایی ایجاد و استفاده از شبکه های توزیع کوچکتر را فراهم میسازد . در مقابل در اروپا و آسیا ، اغلب ترانسفرمر های توزیع 100 تا 200 مصرف کننده نهایی را تغذیه می کنند .
البته این تفاوت در تاسیسات یا تفاوت در ساختار ترکیبی مصرف کننده می تواند به طرح های متفاوتی برای شبکه قدرت منجر شود . اختلاف طرح های شبکه و سیستم های قدرت نیز نیازمند استاندارد سازی است و در نتیجه میزان سختی کار بالاتر خواهد رفت . این در حالی است که در کشور های مختلف نحوه رگولاسیون متفاوتی نیز وجود دارد .
طبق آنچه که ناکنون گفته شد ، عام ترین هدف سیستم های PLC ، روانه کرده سیگنال های PLC مابین یک جفت شبکه توزیع خواهد بود . اگر دیاگرام فوق را در نظر بگیرید در آن مصرف کننده نهایی از طریق یک مدم PLC به سوکت های برق خانگی متصل شده و در نتیجه نیازمند خریداری یک سری تجهیزات مقدماتی یا اصطلاحا CPE می باشد .
در مرحله بعد ، سیگنال های PLC مسیر شبکه ولتاژ ضعیف را به سوی ولتاژ متوسط می پیمایند تا به ایستگاه های جزء substation برسند . چنین طرحی را یک شبکه درختی میگویند که در آن تمامی مولفه های بالادست می توانند از سیگنال های جمع شده از سوی کاربران پائین دست خود استفاده کنند . بدین ترتیب فناوری PLC بر خلاف DSL یک سرویس اشتراکی میانی خواهد بود همانند سیستم های کابلی . می دانیم که DSL یک نوع ارتباط نقطه به نقطه را ارائه می کند که این خاصیت DSL باعث اقتصادی بودن آن نمی شود اما عملکرد و امنیت خوبی را ارائه می کند .
PLC بدلیل ویژگی هایش جایگزین دیگر شبکه های مخابراتی نمی شود ولی می توان از آن به عنوان یک روش دسترسی همانند DSL یا مدم کابلی استفاده کرد . طرح های مختلفی برای بخش توزیع PLC وجود دارد ، برای مثال .. برخی با قرار دادن اتصال Uplink قبل از ایستگاه و یا حتی در مرحله ترانسفرمر های توزیع این بخش را طراحی می کنند . طرح دیگری نیز از سوی Amperion ارائه شده که در آن بخش ولتاژ متوسط PLC برای انتقال سیگنال های جمع شده استفاده می شود . اما ارسال در فاصله " مایل آخر" تا مصرف کننده نهایی از طریق فناوری بیسیم - wireless - و با استاندارد 802.11 صورت می گیرد .
دلیل اصلی استفاده از WiFi بیسیم در میل پایانی مسیر ، ترانسفرماتور های الکتریکی است که میان بخش های ولتاژ متوسط و ضعیف شبکه توزیع واقع شده اند . این دستگاه ها همانند فیلتر پائین گذر عمل می کنند و در نتیجه مانع انتقال سیگنال های باند پهن ( مگاهرتز ) خواهند شد . راه حل هایی برای عبور سیگنالهای باند پهن از ترانسفورماتور ها ارائه شده است . برای مثال Main.Net پیشنهاد میکند به وسیله مکانیزم هایی همچون محدود سازی عمل کوپلینگ ، سیگنال به قدری تضعیف می شود که برای استفاده مفید نیازمند بازسازی می باشد ، اما بدی این روش پرهزینه بودن آن است .
اما مدل دیگری نیز وجود دارد . در این مدل فرض می شود که دستگاه متمرکز کننده ترانسفورماتورهای ولتاژ ضعیف شامل کوپلر های مورد نیاز که در دوسوی ولتاژ ضعیف و ولتاز متوسط قرار گرفته اند ، نیز باشند .
طرح مدولاسیون OFDM
همانطور که گفته شد ، OFDM همچون یک تکنیک مدولاسیون یا تکنیک مالتی پلکس فرکانسی به نظر می رسد . در یک سیستم OFDM اطلاعات توسط تکنیک مختلف ممکن روی ساب کاریر های باند باریک مدوله شده ( سوار شده ) و منتقل می شوند . مثلا تکنیک BFSK ( binary phase shift keying ) یا تکنیک QAM ( quadrature amplitude modulation ) کاربرد زیادی دارند . هرکدام از کانال های جزء ( subchannel ) با یک مولفه جداگانه ای مدوله می شوند . پس از آن فرکانس تمامی ساب کانال ها با استفاده از فرکانس های متعامد مالتی پلکس می شوند تا کارایی کانال را بهبود بخشند . اطلاعات در داخل فرستنده به کمک یک IFFT ( Inverse Fast Fourier Transform ( به فرم زمانی ( حوزه زمان ) در می آیند و در گیرنده به کمک یک FFT مجددا به حوزه فرکانس برخواهند گشت . تعداد کل ساب کاریر ها برابر است با تعداد نقاط حاصل از IFFT/FFT .
اگر اطلاعات منتقل شده به فرم زیر فرض کنیم که در آن کاراکتر N معرف تعداد کل ساب کاریر ها باشد
سیگنال زمان گسسته آن پس از اعمال IFFT چنین می شود که در این رابطه n عضوی است از بازه [-N/2 , N/2) .
در طرف گیرنده به وسیله عمل FFT روی سیگنال دریافتی ، اطلاعات بازیابی می شوند .
چنانچه یک سیگنال محو شود ( از بین برود ) یا اینکه یک سیگنال مزاحم حتی درصد کمی روی ساب کاریر ها تاثیر بگذارد ، توانایی OFDM در مقابل محو شدن فرکانس انتخابی یا تداخل باند باریک افزوده می شود
تاکنون محققان زیادی روی این موضوع که مناسب ترین نوع مدولاسیون برای فناوری مخابرات روی خط قدرت PLC چیست کار کرده اند و چنین به نظر می رسد که اکثریت آن ها OFDM را به عنوان تطبیق پذیر ترین ، فراگیر ترین و نیرومند ترین طرح ممکن مطرح میکنند با وجود اینکه می دانیم سخت افزار آن نیازمند پیچیدگی بیشتری است. دلیل این پیچیدگی هم این است که در OFDM مجبور هستیم از اپراتور های FFT ، IFFT و سخت افزار های مدولاسیون معمولی به طور همزمان استفاده کنیم . از آن جا که اندازه دستگاه یک مدم PLC باید کوچک باشد لذا اغلب بخش های ضروری سخت افزار آن نظیر فرستنده و گیرنده OFDM باید به دقت طراحی شوند
محدودیت های قدرت
بخش واسط PLC محیطی پر نویز است و برای سازگاری مغناطیسی ( EMC ) نیازمند تعبیه یک محدود کننده تشعشعات رادیویی برای هر یک از خطوط مخابراتی است . این نکات باعث خواهد شد که محدود کردن توان سیگنال و نرخ سیگنال به نویز به مشخصه های با اهمیت برای دسترسی به ارتباطی قابل اطمینان از طریق خطوط قدرت تبدیل شوند
اگر چه تلاش های زیادی صورت گرفته و می گیرد اما همچنان دستگاه های مخابرات خط قدرتی که به شکل نامناسابی رگوله شده اند نیزیکی از موانع دستیابی به سازگاری مغناطیسی به شمار می روند
به طور کلی خطوط قدرت محافقظت شده نیستند لذا مطمئنا امواج الکترومغناطیسی در اطراف خطوط قدرت نیز منتشر خواهند شد . انجمن های بین المللی زیادی همچون انجمن IARU ( international amateur radio union ) نسبت به این قضیه شاکی شده اند ، چون آن ها مدعی هستند که انجام امور مخابراتی روی خطوط قدرت خصوصا در اموری که در رنج 1.6 مگاهرتز تا 30 مگاهرتز صورت می گیرد حتی از اصول ابتدایی استاندارد EMC سرپیچی می کنند
این تشهشهان نه تنها باعث ایجاد تداخل ( مزاحمت ) با امواج رادیویی HF موجود خواهد شد همچنین ممکن است که سیستم های PLC به واسطه عملیات ایستگاه های فرستنده محلی دچار قطع یا وقفه در سرویس دهی خود شوند.
از آنجا که مافظت کردن از تمامی خطوط قدرت پیش از راه اندازی سرویس مخابرات خط قدرت امری عملی به نظر نمی رسد ، لذا تنه راه حل کاهش قدرت ساتع شده از طرف ترانس ها به منظور تطبیق با استاندارد های بین المللی برای دسترسی به ارتباطی نیرومند تر خواهد بود . با این کار سیستم های PLC نیز قادر خواهند شد تا بدون هیچ مشکلی با باند HF اشتراک داشته و سرویس های خود را ارائه کنند
اینترنت از طریق کابل برق
در تمام نقاط جهان برق مورد نياز منازل و ساير اماكن از طريق كابل هاي هوايي و يا كابل هاي زيرزميني تامين مي شود. اما در آينده اي نزديك كاربران اينترنت قادر خواهند بود از طريق همين كابل ها به اينترنت متصل بشوند و با سرعت بالا به سير در شبكه جهاني بپردازند. اين سرويس جديد در حقيقت اينترنت پر سرعت از طريق كابلها و سيم هاي برق موجود است آنهم در شرايطي كه تا چندي پيش كارشناسان به دليل وجود مشكلات فني، بهره از چنين تكنولوژي را تقريبا غيرممكن مي دانستند.حتي چند روز پيش چند شركت بزرگ از جمله گوگل و آي بي ام آمادگي خود را براي همكاري مشترك جهت عرضه اين تكنولوژي اعلام نمودند. با توجه به اينكه درآمد هنگفتي از طريق اين تكنولوژي براي شركت هاي برق و مخابرات پيش بيني مي شود به همين دليل اين شركت ها مشتاق هستند هر چه سريعتر به عرضه آن بپردازند. براساس پيش بيني هاي صورت گرفته درآمد حاصل از خطوط اينترنت پر سرعت از طريق كابل هاي برق به ۱۴/۴ ميليارد دلار در سال ۲۰۱۰ خواهد رسيد.
انتشار همين آمار و ارقام باعث شده كه بسياري از شركتها در آمريكا سرمايه گذاري عظيمي را در اين حوزه انجام بدهند تا شايد از ۱۸ ماه تا ۳ سال آينده بتوانند اين سرويس را به مشتريان خود ارائه كنند.
در حال حاضر اين سرويس به صورت محدود در كشورهاي اروپايي عرضه مي شود اما يك خدمت فراگير در سراسر جهان به شمار نمي آيد. به عبارت ديگر، شركت هاي برق اروپايي چندين سال از رقيبان خود در آمريكا پيش هستند. البته طراحي شبكه برق قاره اروپا با شبكه برق آمريكا تفاوت هاي عمده اي دارد به همين دليل اروپاييان بهتر مي توانند از طريق كابل هاي برق خدمات اينترنت پرسرعت عرضه كنند.
يكي از فوايد اين تكنولوژي صرفه جويي در وقت است.به عبارت ديگر، كاربر مي تواند چند ساعت پس از عضويت در شبكه از خدمات آن بهره مند شود.گفته مي شود سرعت عرضه خدمات اين تكنولوژي سه برابر بيشتر از خدمات عادي اينترنت مي باشد.
از سوي ديگر برخي از كارشناسان مدعي شده اند اين خدمت جديد باعث ايجاد اختلال در امواج راديويي خواهد شد. البته شركت هاي برق اطمينان داده اند كه فركانس هاي آنان با فركانس هاي راديويي تداخل نخواهد داشت.
همچنين شركت هاي عرضه كننده خدمات اينترنت پر سرعت از طريق تلفن، معتقدند سرعت اينترنت آنان بسيار بيشتر از سرعت اينترنت از طريق شبكه برق خواهد بود اما نتايج نظرسنجي ها حاكي از آن است كه كاربران اطمينان بيشتري نسبت به سرعت اينترنت از طريق كابل هاي برق دارند. البته سرعت اينترنت بستگي به شركتي دارد كه خدمات را ارائه مي دهد با اين حال حداقل سرعت اينترنت برقي معادل سرعت اينترنت كابلي از طريق تلفن و DSL خواهد بود.
نكته ديگري كه بايد به آن توجه كرد قيمت اين خدمات است. گفته مي شود هزينه اشتراك ماهيانه اين سرويس در حدود ۲۰ دلار خواهد بود. همچنين براي اينكه بتوان كامپيوتر و ساير وسايل الكترونيكي را به اينترنت متصل كرد بايد براي هر پريز خانه دستگاه تبديل به ارزش ۴۰ تا ۵۰ دلار خريداري كرد. با توجه به اين محدوده قيمتي پيش بيني مي شود مردم از آن استقبال كنند تا تحول بزرگي در عرصه صنعت برق به وجود بيايد.
در OFDM اطلاعات ارسالی به صورت موازی در آمده و در چند فرکانس مختلف با کاریرهای ( carrier ) متفاوت ارسال می گردد که فاصله این فرکانس ها طوری است که با یکدیگر تداخل نداشته باشند و در نتیجه بر هم عمود خواهند بود . OFDM اولین بار در سال 1960 مطرح شد ، اما به علت اینکه نیاز به پردازش زیادی داشت و پردازنده های آن زمان قابلیت پردازش با سرعت کافی را نداشتند ، عملا به کار گرفته نشد . امروزه با رشد پردازنده ها این تکنولوژی در برخی روش های خصوصی شبکه های بیسیم شهری در استاندارد های جدید شبکه محلی بی سیم ، ADSL و مخابرات با استفاده از شبکه قدرت PLC مورد استفاده قرار گرفته است.
ایده اصلی OFDM از FDM گرفته شده است . هر سیگنال دارای یک sub-carrier بوده که با دیتا مدوله می شود . در FDM این فرکانس ها از هم به اندازه مشخصی جدا می شوند تا از تداخل جلوگیری شود . در گیرنده این سیگنال ها دمدوله می شوند . در تصویر زیر می تواند یک FDM را با 9 sub-carrier ببینید.
در OFDM فاصله بین فرکانس ها کمتر شده و باهم همپوشانی نیز دارند . به علت تعامد بین فرکانس ها با وجود همپوشانی فرکانسی ، هیچگونه تداخلی ایجاد نمی شود . بابراین در OFDM از باند فرکانسی بهتر استفاده شده است و پهنای باند باند مورد نیاز برای 9 sub-carrier کمتر خواهد شد . این مسئله را در تصویر زیر می توانید مشاهده کنید.
برای دمدوله کردن سیگنال OFDM نیاز به DFT داریم . که این امر با استفاده از چیپ های FFT به سادگی انجام پذیر است . در روز های آتی در مورد چیپ های FFT هم احتمالا مطالبی خواهم نوشت.
حال اگر از OFDM با تعداد 256 ساب کاریر sub carrier استفاده شود . تعداد 192 تا از آن ها دیتا ، 8 تا پایلوت و 56 تا پوچ می باشند . در ابتدایی ترین شکل ، هر ساب کاریر می تواند خاموش یا روشن باشد که بیانگر یک بیت صفر یا یک بیت از اطلاعات است . البته از روش های مدولاسیون PSK ( phase shift keying ) و QAM ( Quadrature Amplitude Modulation ) برای افزایش تعداد بیت ارسالی در هر sub carrier استفاده می شود . بنابر این در این حالت هر جریا از اطلاعات باید به 192 جریان داده موازی شکسته شود که هر یک با نرخ 1/192 برابر نرخ اصلی ارسال می شود . هر جریان به یک sub carrier نگاشت می شود و توسط PSK و QAM مدوله می گردد . sub carrier های پایلوت یک مرجع برای کاهش شسفت فاز و فرکانس ایجاد می کنند و sub carrir های پوچ امکان ایجاد باند های محافظ و DC را فراهم میسازند. در شکل زیر تصویری از OFDM با 256 ساب کاریر را می توانید ببینید
