Licenta PLC EMC

UNIVERSITATEA TEFAN CEL MARE SUCEAVA

FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRIC I TIIN A CALCULATOARELOR

SPECIALIZAREA CALCULATOARE

PROIECT DE DIPLOM

M SUR TORI DE COMPATIBILITATE ELECTROMAGNETIC

A DISPOZITIVELOR DE COMUNICA IE PRIN RE EAUA

DE ALIMENTARE CU ENERGIE ELECTRIC

Conduc tor, Autor, . l. dr. ing. Eugen COCA Codrin MALE

SUCEAVA 2007

2

Cuprins:

1. Transferul datelor prin re eaua de alimentare cu energie electric .....................................4

1.1 Istoricul comunica iilor PLC......................................................................................................4

1.2 Generalit i.................................................................................................................................4

1.3 Perspective în utilizarea acestor dispozitive ..............................................................................6

1.4 Scopul utiliz rii dispozitivelor ...................................................................................................6

2. Caracteristicile dispozitivelor i principiul de func ionare ....................................................8

2.1 Prezentarea echipamentelor PLC utilizate .................................................................................8

2.2 Modul de comunica ie. Caracteristici tehnice............................................................................9

3. Studiu comparativ al perturba iilor conduse ........................................................................16

3.1 Condi ii de m surare ................................................................................................................16

3.2 Prezentarea datelor ob inute.....................................................................................................21

4. Studiu comparativ a perturba iilor radiate...........................................................................42

4.1 Condi ii de m surare ................................................................................................................42

4.2 Prezentarea datelor ob inute.....................................................................................................45

5. Concluzii ...................................................................................................................................54

6. Bibliografie ...............................................................................................................................56

7. Anexe .........................................................................................................................................58

Anexa A .........................................................................................................................................58

Anexa B..........................................................................................................................................59

Anexa C..........................................................................................................................................60

Anexa D1 .......................................................................................................................................61

Anexa D2 .......................................................................................................................................62

Anexa E1........................................................................................................................................63

Anexa E2........................................................................................................................................64

Anexa F1 ........................................................................................................................................65

Anexa F2 ........................................................................................................................................66

Anexa G Abrevieri ......................................................................................................................67

3

Abstract:

PLC

Power Line Communication

comunica ia prin re eaua de alimentare cu energie

electric

Lucrarea reprezint un studiu din punct de vedere al perturba iilor emise i conduse de c tre

dispozitivele PLC. Acestea asigur suport de comunica ie prin protocol Ethernet între dou unit i

PC, prin intermediul re elei de alimentare cu energie electric .

În acest scop s-au m surat perturba iile emise i conduse de cele dou dispozitive, când

acestea sunt conectate la re eaua de alimentare cu energie electric i pe interfa a Ethernet

realizeaz un transfer de date între dou PC-uri. Valorile radia iilor conduse ob inute au fost apoi

comparate cu cele din standardul SR EN 55022.

Radia iile emise au fost m surate cu ajutorul unui analizor spectral i au fost comparate cu

date din studii precedente, realizate cu dispozitive asem n toare.

4

1. Transferul datelor prin re eaua de alimentare cu energie electric

1.1 Istoricul comunica iilor PLC

Industria PLC [1] de azi s-a dezvoltat pe parcursul anilor, bazându-se pe micii utilizatori ai

acestei tehnologii de comunica ie, fiind utilizat la început ca solu ie intern i fiind testat în

laboratoare. Companiile produc toare i distribuitoare de energie electric au început s dezvolte

aceast tehnologie i s o ofere ca op iune de re ea prin intermediul c reia era posibil conectarea la

Internet înc din 1990, când a fost posibil interconectarea sta iilor de alimentare cu energie

electric în vederea suport rii acestei tehnologii. Pentru o perioad de timp, echipamentele electrice

au comunicat prin re eaua electric dar la viteze foarte mici i doar în scop de monitorizare i

control.

Apari ia tehnologiei capabile s realizeze conexiunea la Internet i a altor servicii de

comunica ie pe suportul re elei de alimentare cu energie electric pân la utilizatorul casnic a fost

posibil datorit cre terii vitezei de lucru a procesoarelor i microcipurilor. Datorit acestei

tehnologii un num r mare de companii au început s dezvolte echipamente PLC care la ora actual

transmit cu viteze foarte mari, de ordinul Mbps .

În 2003 s-a f cut public pentru prima oar tehnologia PLC. În prealabil , majoritatea lucrului

la aceast tehnologie a avut loc în laboratoare unde s-a f cut determinarea dac aceast tehnologie

va avea succes i dac va putea oferi viteze mari pentru serviciile de comunica ii pentru utilizatorii

casnici i celor comerciali.

În Europa i Asia se utilizeaz conceptul PLC înc din 1999, în mai multe loca ii decât în

Statele Unite ale Americii la ora respectiv . Spania i Portugalia au cele mai mari re ele bazate pe

sistemul PLC din lume. PLC s-a dezvoltat cel mai mult datorit faptului c foarte multe ri

utilizeaz sisteme de alimentare cu energie electric bazate pe standardul de 240 V i pot alimenta

câte 200 250 de locuin e de la un singur transformator de tensiune. În S.U.A. unde re eaua

electric func ioneaz pe standardul de 120 V , transformatoarele pot alimenta doar pân la 7

locuin e.

1.2 Generalit i

PLC [1] (Power Line Communication

sistemul de comunica ie prin re eaua de alimentare

cu energie electric ) este transmiterea serviciilor de mare vitez , incluzând accesul la Internet prin

re eaua de alimentare cu energie electric existent folosind tehnologia adecvat . Cablurile ce

transport curent electric pot fi amplasate oriunde acest lucru este posibil: în cl diri, sub p mânt,

prin poduri etc. i pe lâng conceptul de baz de a transporta curent electric pot fi un bun mediu de

5

transmitere a datelor. Aceste linii pot fi de tensiune medie de 1,000 V

32,000 V i de tensiune

mic de 120/240/480 V.

Deoarece sistemul PLC comunic în RF pe aceea i re ea ca i cea pe care se transmite

energia electric , datele se pot transmite f r necesitatea unei linii separate. Cum re eaua de

alimentare cu energia electric

are o frecven bine determinat i constant în timp, 50/60 Hz, iar

frecven ele la care comunic echipamentele PLC sunt cu mult mai mari, de ordinul MHz, cele dou

re ele nu interfereaz . Echipamentele PLC se alimenteaz direct de la re eaua de alimentare cu

energie electric , prin intermediul celor doi conectori cu care se conecteaz la aceasta i care sunt

folosi i de asemenea ca i c i de comunica ie de c tre aceste echipamente.

Sistemul PLC [6] de acces, a a cum mai este el numit, este alc tuit din: sta ie

emisie/recep ie conectat la re eaua de Internet, repetoare i cuploare amplasate în re eaua de

tensiune medie prin intermediul c rora se transmit datele i re eaua de joas tensiune prezent în

cl diri. În interiorul cl dirii se poate prelua semnalul, cu ajutorul altui modem PLC de la orice priz

de alimentare disponibil . Deoarece datele nu se pot transmite pe distan e mari (peste 200 m) prin

re eaua PLC, utilizarea repetoarelor este necesar .

PLC nu este un înlocuitor al re elelor tradi ionale, deoarece la cel lalt cap t al conexiunii

trebuie s existe un modem care s fie legat la re eaua de Internet. Aceast solu ie este una

aplicabil doar pentru implementarea re elelor locale, ca op iune la re eaua tradi ional prin cablu

UTP sau wireless.

Pot ap rea interferen e ale re elei PLC datorit prezen ei radio amatorilor ce au benzi libere

de lucru în spectrul alocat func ion rii echipamentelor PLC, deoarece comunica ia se realizeaz în

banda de frecven e 4,3

20 MHz. Liniile de curent nu sunt ecranate precum sunt cele STP, iar din

acest motiv RF poate genera perturba ii electromagnetice radiate în exterior de-a lungul re elei de

tensiune. Produc torii de echipamente PLC pot exclude frecven ele alocate pentru radio amatori din

banda de lucru a echipamentelor PLC, rezolvând o mare parte din problema interferen ei. Astfel,

FCC (Comisia Federal în Comunica ii) specific faptul c nimic nu poate garanta atenuarea sau

ecranarea interferen elor. Dac o re ea PLC interfereaz cu frecven a de emisie a unui radio amator

cu licen , FCC va cere furnizorului de servicii PLC s reduc emisiile frecven ei de comunica ie cu

o valoare cuprins între 10 dB i 20 dB.

Impedan a re elei de alimentare cu energie electric [9] este important deoarece impedan a

echipamentului de comunica ie s coincid la portul de intrare/ie ire cu aceast impedan pe banda

de frecven a echipamentului pentru a se evita distorsiunile dependente de frecven pentru un

semnal într-o band de frecven . Nicholson i Malack [10] au m surat impedan liniilor de

transmisie a energiei electrice în banda de frecven 20 kHz

30 MHz în 36 loca ii comerciale

diferite în Statele Unite ale Americii. Ei au descoperit c , caracteristica impedan ei cre te cu

frecven a. Impedan a medie din toate locurile unde s-au realizat m sur tori a fost aproximativ 1

6

la 20 kHz, crescând la 100 la 30 MHz. Rezultate similare au fost ob inute în ri din Europa i

Japonia. Nocholson i Malack au explicat c varia iile valorilor de un sit la altul sunt datorate

varia iei nivelului de înc rcare a re elei de alimentare cu energie electric la momentul m sur rii.

1.3 Perspective în utilizarea acestor dispozitive

Perspectivele de viitor ale acestei tehnologii, de comunica ie prin re eaua de alimentare cu

energie electric , sunt încurajatoare în zonele unde introducerea unei re ele cablate pentru accesul la

Internet este greoaie i costisitoare dar exist re ea de alimentare cu energie electric . De i viteza lor

de comunica ie este suficient de mare pentru a asigura o conexiune la Internet, nivelul de perturba ii

electromagnetice ce îl introduce în re ea i îl radiaz în momentul func ion rii poate prezenta

neconformit i cu standardelor europene i este contestat de multe firme importante din Europa ce

cerceteaz efectul acestor echipamente asupra omului.

1.4 Scopul utiliz rii dispozitivelor

Dispozitivele PLC se utilizeaz în scopul realiz rii conexiunii între dou sau mai multe

echipamente electrice conectate la re eaua de alimentare cu energie electric . Prin intermediul

acestor echipamente se pot transmite date, cum ar fi conexiune la Internet, sau informa ii referitoare

la un echipament de interes, cum ar fi echipamentele electrocasnice ce pot furniza informa ii

referitoare la starea acestora.

Comunica ia se realizeaz prin conectarea dispozitivului de interes, s presupunem c vrem s

ne conect m la Internet utilizând tehnologia PLC, la un echipament PLC acesta fiind conectat la

rândul s u la re eaua de distribuire a energiei electrice. În aceea i re ea, la un alt dispozitiv

asem n tor se conecteaz leg tura la Internet prin intermediul terminalului Ethernet, astfel ne

putem conecta la Internet utilizând re eaua de alimentare cu energie electric . Cele dou dispozitive

se pot afla la distan e de pân la 200 m între ele, de preferin pe acest traseu nu trebuie s apar un

transformator de tensiune deoarece trecerea semnalului peste acest obstacol se face cu echipamente

specializate.

Astfel de echipamente sunt concepute pentru utilizare casnic sau în cl diri în care

introducerea unei re ele tradi ionale UTP este greoaie sau implic costuri mai ridicate decât

instalarea unui sistem bazat pe comunica ia prin re eaua electric .

Acest sistem a fost folosit ini ial de firmele de distribu ie a energiei electrice pentru

gestionarea i supravegherea echipamentelor aflate în re eaua electric dar la viteze mult mai mici.

7

1.5 Avantaje i dezavantaje la utilizarea acestora

Unul dintre avantajele utiliz rii re elei de alimentare cu energie electric ca mediu de

transmitere a datelor [2] este acela c fiecare cl dire este deja cablat cu re ea ce asigur transportul

energiei electrice i este legat la re eaua mondial de alimentare cu energie electric . Sistemul PLC

utilizeaz aceast re ea deja existent de curent alternativ (c.a.) ca mediu de comunica ie, asigurând

o vitez mare de transmitere i recep ionare a datelor, oriunde o astfel de re ea este implementat . În

majoritatea cazurilor este mai u or s creezi o re ea, acas , utilizând existenta re ea de alimentare cu

energie electric , decât utilizarea unei re ele wireless. Sistemul PLC ofer o conexiune mai sigur i

mai de încredere decât sistemele wireless cum ar fi 802.11b i este relativ ieftin în compara ie cu

alte solu ii. Pentru re elele mici implementarea unei re ele PLC este o solu ie foarte bun , cu o

utilizare simpl ce reduce din problemele uzuale ale unei re ele cablate.

Comunica ia prin re eaua de alimentare cu energie electric este diferit de comunica ia prin

re elele cablate dedicate (cum ar fi UTP, STP, fibra optic ). Re eaua electric este un mediu cu

probleme pentru transmiterea informa iilor. Comunica ia prin intermediu re elei electrice este

dificil din cauza zgomotelor neprev zute i a interferen elor ce pot ap rea în re ea datorit

anumitor consumatori cum ar fi l mpile cu halogen, aspiratoarele, malaxoarelor, ma inilor de sp lat

, usc toarelor de p r, cuptoarelor cu microunde i altele. De altfel din punct de vedere

electromagnetic re eaua electric nu este controlat sau constant în timp. În compara ie cu re eaua

Ethernet cablat care este curat i are caracteristici constante, re eaua electric poate avea

numeroase dispozitive i echipamente alimentate la un moment dat, pornite sau oprite pentru o

anumit perioad de timp. Conectarea i deconectarea echipamentelor la i de la re eaua electric ,

pornirea i oprirea acestora cauzeaz varia ii ale caracteristicilor re elei. Încercarea de a trimite date

printr-o re ea cu suport ce nu ofer un mediu electromagnetic constant poate duce la e ecul

transmiterii datelor.

Examinând zgomotele [5] dintr-o perspectiv mai larg a dispozitivelor, acestea pot fi

clasificate în trei categorii : zgomot de impuls, zgomot de ton i zgomot de impuls de mare

frecven . Zgomotul de ton este alc tuit din zgomot de ton inten ionat i neinten ionat. Cea mai

comun surs de zgomot de ton neinten ionat este întrerup torul sursei de alimentare. Aceste surse

de alimentare sunt prezente în numeroase dispozitive electrice cum ar fi PC-urile i dispozitivele

electrice cu lamp fluorescent . Frecven a fundamental a acestor surse poate fi în banda 15 kHz -

> 1MHz. Zgomotul pe care aceste dispozitive îl introduc în re eaua electric este bogat în armonici

ale frecven ei întrerup torului sursei.

8

2. Caracteristicile dispozitivelor i principiul de func ionare

2.1 Prezentarea echipamentelor PLC utilizate [8]

Figura 1. PLC ALLNET ALL 1682

Band de frecven de lucru dat de produc tor : 4,3 MHz 20,9 MHz

Band de frecven e de lucru observat : 4,20 MHz 20,935 MHz

Standarde : IEEE 802.3, IEEE 802.3U i HomePlug 1.0

Rata de transfer : pân la 14 Mbps

Banda de frecven : 4,3 MHz 20.9 MHz

Metode de acces suportate : CSMA/CA

Protocol : TCP/IP

Sisteme de operare suportate : Windows 98SE / Me / NT / 2000 / XP , Linux

Noduri : suporta pân la 12 noduri pe re ea

Criptare : criptarea informa iei pe 54 bi i

Indicatori optici (leduri)

Power (func ionare), Link între echipamente în re eaua electric

(indic c dispozitivele sunt preg tite s comunice), Activitate (indic dac exist transfer în

dispozitive) i Coliziune (indic dac au ap rut coliziuni în momentul comunic rii echipamentelor,

la transfer de date)

Temperatura de func ionare : -20 0C -> 70 0C

Tensiunea de alimentare: 110/220 V c.a. , 60 Hz/50 Hz

Pagina produc torului : www.allnet.de

Num r echipamente testate : 2.

http://www.allnet.de

9

2.2 Modul de comunica ie. Caracteristici tehnice

Echipamentele PLC comunic în banda 4,3 MHz

20,9 MHz care este alc tuit din 5 sub-

benzi, fiecare sub-band având un num r prestabilit de canale de comunica ie, cu num r cuprins

între 13 i 19 canale. Echipamentele comunic în aceste sub-benzi pe canalele asociate în func ie de

gradul de solicitare al acestora în timpul comunica iei sau în func ie de perturba iile ce apar în

re eaua de alimentare cu energie electric la un moment dat.

Acest tip de echipamente transform re eaua electric de 230 V, dintr-o cl dire, într-o re ea

locala (LAN) de calculatoare de band larg [7]:

- u or de instalat i utilizat;

- acces de band larg , 14 Mbps, permi ând transmisii audio, video, multimedia;

- nivel ridicat de securitate, transmisie criptat , cheia de criptare este fixat de utilizator; criptarea se

face pe 56 bi i i folose te standardul DES;

- distanta maxim de comunica ie pe cablul electric de 230V este de 200m, peste 200m se poate

configura un nou segment prin reinjectarea semnalului Ethernet, folosind o alta cheie de criptare;

- comunica ia de date este multiprotocol: TCP/IP, NetBEUI, IPX/SPX;

- func ionarea este independent de sistemul de operare (Windows 98/ME/NT/2000/XP, MAC OS

X, Linux, IOS pentru router Cisco etc.);

- se folose te multiplexarea cu divizare in frecven ortogonal (OFDM - Orthogonal Frequency

Division Multiplexing) prin tehnici sofisticate de prelucrare a semnalului care asigur o func ionare

sigur în condi ii de zgomot (perturba ii) în re eaua electrica;

- adaptare inteligent a canalului de transmisie, asigurând transferul maxim de date în condi ii de

perturba ii severe pe re eaua electrica;

- facilit i integrate de asigurare a calit ii serviciului (QoS);

- implementeaz o schema de transmisie pe priorit i i repetare a cererii pentru a asigura livrarea

sigur a pachetului de date prin re eaua Ethernet pe cablu electric;

- pentru comunica ia LAN se folose te standardul IEEE 802.3;

- echipamentele sunt conforme standardului HomePlug v 1.1.1;

- certificat FCC i CE;

- num r maxim de echipamente powerline pe un segment Ethernet: 16; pentru un num r mai mare

de 16 echipamente, se configureaz un nou segment Ethernet in care se injecteaz semnalul cu o

alta cheie de criptare;

- în afar de cazul când este nevoie schimbarea cheii de criptare, nu este necesar configurarea

echipamentelor; acestea func ioneaz cu set rile implicite din fabrica;

- software-ul de modificare a cheii de criptare se livreaz pe CD i poate fi folosit sub sistem de

operare Windows 98/ME/NT/2000/XP.

10

Multiplexarea ortogonala cu divizare in frecventa (OFDM)

[13] Metoda de transmisie bazata pe ideea multiplexarii cu divizare in frecventa (FDM).

In cazul FDM, mai multe semnale sunt transmise in acelasi timp dar pe frecvente diferite.

Aceasta este intalnita la transmisiile radio unde fiecare statie face broadcast intr-o anumita banda de

frecventa sau canal.

In OFDM, un singur transmitator emite pe mai multe frecvente ortogonale (independente).

Tehnologia OFDM cuplata cu o metoda de modulatie avansata, folosita pe fiecare

componenta, conduce la obtinerea unui semnal care prezinta o rezistenta ridicata la interferente.

Caracteristici:

O purtatoare de semnal OFDM este o suma de sub-purtatoare ortogonale, cu banda de baza,

pe fiecare sub-purtatoare modulata independent, de obicei prin utilizarea unei modulatii cuadratura

in amplitudine (QAM) sau modulatie cu salt in faza (PSK). Acest semnal compozit in banda de

baza, este de obicei folosit pentru a modula o purtatoare RF.

Avantaje OFDM:

- Eficienta mare a spectrului

- Rezistenta la interferenta multicale (in particular intalnita la transmisiile wireless)

- Inlaturare usoara a zgomotului (daca un sir de frecvente sufera interferente, purtatoarele din acel

sir, pot fi anulate sau pot fi incetinite)

Dezavantaje OFDM:

- Imperfectiunile de sincronizare in frecventa pot conduce la pierderi in ortogonalitate intre

subpurtatoare, rezultand degradari de performanta

- Posibilitatea de aparitie a intermodulatiei intre subpurtatoare

Cu modularea OFDM [14] semnalul digital este modulat nu doar într-o purt toare, ci în

foarte multe purt toare având un spa iu foarte redus între ele toate acestea fiind cuprinse într-un

interval de 8MHz cât este alocat ast zi pentru un canal analogic. Fiecare purt toare este modulat în

concordan cu schema de modula ie: QPSK, 16-QAM, 64-qam etc. Folosind atât de multe

purt toare într-un spa iu atât de restrâns, rata de transmitere a datelor va fi foarte joas . Simbolurile

adiacente sunt separate cu un spa iu de gard sau se introduce o pauz în transmiterea semnalului

(transmission stream). În transmisiile digitale pot ap rea erori de transmisie (bit errors) fiind

necesare aplicarea unor metode de corectare a informa iei. Pentru acest lucru se introduc în irurile

de date coduri de corectare a erorilor.

11

Exist dou moduri de operare func ie de num rul de purt toare:

- modul 2K cu un num r de 1604 purt toare;

- modul 8K cu un num r de 6817 purt toare.

De la emi tor spre receptor semnalul sufer erori de faz i amplitudine datorit reflexiilor.

Receptorul trebuie s compenseze aceste erori i s demoduleze corect lucru care poate fi atins

datorit codurilor de corec ie a erorilor. Alt parametru important este intervalul de gard . El nu este

o parte activ a semnalului dar este foarte important pentru recep ie multi-path.

OFDM ofer diferite moduri de transmisie 2K sau 8K, grade diferite de protec ie a erorilor,

diferite intervale de gard i diferite scheme de modula ie a purt toarelor.

OFDM este un sistem "multi-carrier". Datele sunt împ r ite între mai multe unde

transportoare numite "subcarriers". Datorit acestui fapt, sistemele OFDM sunt capabile s ofere

opera iuni stabile chiar în medii cu un nivel ridicat de distorsiune. Mai mult, sistemele OFDM pot

suporta rate mari de transfer fa de sistemele "single-carrier", f r a fi mai complexe. Pentru

transmisii de date de maxim 11 Mbps, CCK este o alegere bun . Odat cu cre terea ratei de

transfer, OFDM devine o alegere mai bun . Un alt atribut important al OFDM este un preambul mai

scurt decât în cazul CCK. Astfel, se acord mai mult timp pentru transmiterea corpului pachetului.

Sistemele OFDM folosesc OFDM pentru a transmite atât preambul/header-ul, cât i corpul

pachetului.

12

Sub-benzi utilizate în banda de referin [3]:

B1 : 4,20 MHz 7,0 MHz B2 : 7,264 MHz 10,089 MHz B3 : 10,1 MHz 14,031 MHz B4 : 14,30 MHz 17, 895 MHz B5 : 18,182 MHz 20,934 MHz

Tabele cu sub-benzile de lucru i canalele acestora de comunica ie:

B1 : 4,20 MHz 7,0 MHz

Nr. canal Frecven de vârf

1 4,4922 MHz

2 4,6875 MHz

3 4,8828 MHz

4 5,0781 MHz

5 5,2734 MHz

6 5,4688 MHz

7 5,6641 MHz

8 5,8594 MHz

9 6,0547 MHz

10 6,25 MHz

11 6,4453 MHz

12 6,6406 MHz

13 6,8359 MHz

13

B2 : 7,264 MHz 10,089 MHz

Nr. Canal Frecven de vârf

1 7,4219 MHz

2 7,6172 MHz

3 7,8125 MHz

4 8,0078 MHz

5 8,2031 MHz

6 8,3984 MHz

7 8,5938 MHz

8 8,7891 MHz

9 8,9844 MHz

10 9,1797 MHz

11 9,375 MHz

12 9,5703 MHz

13 9,7656 MHz

14 9,9609 MHz

B3 : 10,1 MHz 14,031 MHz


1 10.3516 MHz

2 10.5469 MHz

3 10.7422 MHz

4 10.9375 MHz

5 11.1328 MHz

6 11.3281 MHz

7 11.5234 MHz

8 11.7188 MHz

9 11.9141 MHz

10 12.1094 MHz

11 12.3047 MHz

12 12.5 MHz

13 12.6953 MHz

14 12.8906 MHz

15 13.0859 MHz

16 13.2813 MHz

17 13.4766 MHz

18 13.6719 MHz

19 13.8672 MHz

14

B4 : 14,30 MHz 17, 895 MHz


1 14.6484 MHz

2 14.8438 MHz

3 15.0391 MHz

4 15.2344 MHz

5 15.4297 MHz

6 15.625 MHz

7 15.8203 MHz

8 16.0156 MHz

9 16.2109 MHz

10 16.4063 MHz

11 16.6016 MHz

12 16.7969 MHz

13 16.9922 MHz

14 17.1875 MHz

15 17.3828 MHz

16 17.5781 MHz

17 17.7734 MHz

B5 : 18,182 MHz 20,934 MHz


1 18.3594 MHz

2 18.5547 MHz

3 18.75 MHz

4 18.9453 MHz

5 19.1406 MHz

6 19.3359 MHz

7 19.5313 MHz

8 19.7266 MHz

9 19.9219 MHz

10 20.1172 MHz

11 20.3125 MHz

12 20.5078 MHz

13 20.7031 MHz

Se observ un num r de 76 de canale func ionale cu o distan între ele de 195,3 kHz.

15

Figura 2. Domeniul de frecven e de func ionare a dispozitivelor PLC : sub-benzi, canale de comunica ie, valori medii

16

3. Studiu comparativ al perturba iilor conduse

3.1 Condi ii de m surare

S-a realizat un transfer de date, un document format .avi cu m rimea de 800 MB, de la IP

172.20.0.2 la IP 172.20.20.14. Transferul are loc prin re ea cablat Ethernet i prin re eaua de

alimentare cu energie electric prin intermediul celor dou dispozitive PLC.

M surarea perturba iilor conduse în re eaua electric de c tre cele dou dispozitive aflate în

stare de func ionare s-a realizat prin intermediul unui divizor rezistiv cu o tensiune de intrare 220 V

(fiind conectat la re eaua electric prin care comunic dispozitivele) i cu o tensiune efectiv de

ie ire de 0,55 V.

La acest adaptor s-a conectat un analizor spectral marca Hameg HM 5530 ce poate m sura

frecven e între 150 kHz i 3 GHz. Set rile acestuia sunt urm toarele : atenuarea 10 dB la 10

dB/diviziune, frecven a de start a benzii vizualizate 2,5 MHz, frecven a de stop a benzii vizualizate

21,5 MHz, l imea benzii video (VB) 50 Hz, rezolu ia l imii de band (BW) 120 kHz, nivel de

referin (RL) -20,0 dBm, semnalul de test de ie ire (TL) 0,00 dBm

inexistent, intervalul dintre

m sur tori (SW) 40 ms. Pentru vizualizarea valorilor maxime conduse s-a utilizat op iunea MAX

HOLD a analizorului spectral pe întreaga perioad de timp în care s-au realizat m sur torile. Sonda

conectat la analizor, cu ajutorul c reia se realizeaz m sur torile, este setat la 1X.

Cele dou dispozitive PLC func ioneaz în banda de frecven 4.3 MHz

21 MHz, interval

împ r it în 5 sub-benzi astfel : B1 : 4.20 MHz 7.0 MHz, B2 : 7.264 MHz 10.089 MHz ,

B3 : 10.1 MHz 14.031 MHz, B4 : 14.30 MHz 17.895 MHz, B5 : 18.182 MHz 20.934 MHz

În vederea vizualiz rii perturba iilor conduse în fiecare sub-band i a întregii benzi de lucru

a dispozitivelor PLC, s-au schimbat valorile de frecven central i a l imii de band (span) astfel:

Num r sub-band

Frecven a central

L ime band

Toat banda 13 MHz 19 MHz

B1 5,6 MHz 2,7 MHz

B2 8,7 MHz 2,9 MHz

B3 12,1 MHz 4 MHz

B4 16,2 MHz 3,6 MHz

B5 19,5 MHz 2,9 MHz

17

Desf urarea m sur torilor

Cele dou dispozitive PLC se conecteaz

la re eaua de alimentare cu energie electric în

vederea realiz rii comunica iei i la un PC, respectiv switch conectat la Ethernet pentru a face

posibil efectuarea m sur torilor.

S-a m surat i vizualizat în vederea prelu rii de capturi ale perturba iilor conduse ap rute în

re eaua de alimentare cu energie electric astfel: perturba iile conduse în re eaua electric f r

echipamente conectate la aceasta. Cu echipamentele conectate la re eaua electric s-au luat capturi

de band i sub-benzi în urm toarele condi ii : în proximitate, respectiv cele dou dispozitive sunt

amplasate unul lâng

cel lalt în re eaua electric acest lucru f cându-se posibil prin intermediul

unui prelungitor conectat la re eaua electric , luându-se valori când prin dispozitivele PLC nu se

efectua transfer mare de date în puncte aflate: ling acestea, la 5 m de acestea i la 20 m de acestea.

La fel i în cazul efectu rii de transfer prin dispozitivele PLC. Cele dou cazuri, cu transfer i f r

transfer, au fost aplicate situa iilor când cele dou dispozitive se aflau la 10 m unul de cel lalt -

distan m surat a re elei electrice

i la 20 m unul de cel lalt.

Modul de desf urare a m sur torilor

1. M surare f r echipamente : se m soar perturba iile conduse în re eaua de alimentare

cu energie electric când echipamentele PLC nu sunt conectate la re ea. Se vizualizeaz întregul

spectrul de lucru al echipamentelor PLC i sub-benzile acestuia. Se fac capturi cu cele 6 semnale

m surate ( 5 sub-benzi + toat banda ).

2. M surare în proximitate : dispozitivele PLC se introduc în acela i prelungitor la

distan a de 1 priz între ele.

F r transfer : f r a se ini ializa nici un transfer mare de date se m soar perturba iile

conduse în cele 5 sub-benzi i în toat banda. Punctul de m surare este priza liber dintre cele dou

dispozitive. Se repet m sur torile în puncte aflate la 5 m i la 20 m de cele dou dispozitive PLC.

Cu transfer : se ini ializeaz un transfer de date de m rime mare spre PC prin cele dou

dispozitive PLC. Se m soar perturba iile conduse în cele 5 sub-benzi i în toat banda. Punctul de

m surare este priza liber dintre cele dou dispozitive. Se repet m sur torile în puncte aflate la 5 m

i la 20 m de cele dou dispozitive PLC.

18

3. M surare la 10 m între echipamente : dispozitivele PLC se conecteaz la re eaua

electric la o distan de 10 m între ele.


conduse în cele 5 sub-benzi i în toat banda. Punctele de m surare sunt : primul ling unul dintre

dispozitive, al doilea la mijlocul distan ei dintre cele dou dispozitive i al treilea la 10 m de unul

din dispozitive, nu între acestea.


dispozitive PLC. Se m soar perturba iile conduse în cele 5 sub-benzi i în toat banda. Punctele de

m surare sunt : primul ling unul dintre dispozitive, al doilea la mijlocul distan ei dintre cele dou

dispozitive i al treilea la 10 m de unul din dispozitive, nu între acestea.

4. M surare la 20 m între echipamente: dispozitivele PLC se conecteaz la re eaua



conduse în cele 5 sub-benzi i în toat banda. Punctele de m surare sunt : primul ling unul dintre

dispozitive, al doilea la mijlocul distan ei dintre cele dou dispozitive i al treilea la 5 m de unul din

dispozitive, nu între acestea.


dispozitive PLC. Se m soar perturba iile conduse în cele 5 sub-benzi i în toat banda. Punctele de

m surare sunt : primul ling unul dintre dispozitive, al doilea la mijlocul distan ei dintre cele dou

dispozitive i al treilea la 5 m de unul din dispozitive, nu între acestea.

Conectarea dispozitivelor la re eaua de alimentare cu energie electric este prezentat în

anexele A, B, C.

Dispozitiv de m surare

19

- divizorul rezistiv

Figura 3. Schema electric a divizorului rezistiv

Schema circuitului divizorului rezistiv este realizat utilizând un program specializat

pentru proiectarea de astfel de scheme, Protel 99 SE i este alc tuit dintr-un port de intrare, 5

rezistori i un port de ie ire. Pentru a nu periclita integritatea i func ionarea analizorului spectral, la

construirea adaptorului s-a avut grij s se verifice i s se noteze pe adaptor, modul în care trebuie

conectat corect la re eaua electric . Astfel, intrarea adaptorului a fost conectat la re eaua electric

cu faza pe intrarea în seria de 4 rezistoare de 5,6 K i nulul la ie irea rezistorului R5. Pe

ie irea adaptorului a fost conectat sonda de m sur a analizorului spectral astfel încât semnalul s

fie cules pe portul notat F (faz ) iar masa pe portul notat N (nul).

Pentru construirea acestuia s-au utilizat 4 rezistoare cu valoarea de 5,6 k dispuse la

intrarea adaptorului de tensiune i un rezistor cu valoarea de 50 dispus pe ie irea adaptorului.

20

Formule utilizate:

Transformarea în unit ile de m sur din tabele s-a f cut pe baza datelor citite pe analizorul

spectral în dBm i urm toarele formule matematice:

U(V)=0,224 * 10P(dBm)/20

M surarea perturba iilor conduse :

U(dBµV) = 20 lg U(µV) + 20 lg f

=20 lg U(µV) + 52 dB ;

Unde :

f = factorul de atenuare al divizorului rezistiv = 400

U(dBµV) = m rimea m surat (unitate de m sur )

21

3.2 Prezentarea datelor ob inute

M sur torile nu s-au efectuat într-un mediu izolat cum ar fi o camer anecoid . M sur torile

s-au efectuat într-o înc pere a unei cl diri obi nuite, ce nu prezint nici un fel de sistem de protec ie

la perturba ii ce pot veni din afara acesteia. Pentru a se face distinc ie între perturba iile pe care le

introduc dispozitivele PLC i cele venite din mediul înconjur tor s-a f cut compara ia între

perturba iile ce apar în domeniul de frecven de lucru al echipamentelor PLC când acestea se afl

în func iune i când acestea nu sunt conectate la re eaua de alimentare cu energie electric .

Figura 4. Perturba ii conduse în toat banda, f r echipamente

Valoare Putere - dBm Putere - U [ V] Putere - E [dB V] Maxim

-71 63,132 88,005 Minim

-75 39,833 84,005

22

Figura 5. Perturba ii conduse în banda B3 pentru situa ia din Anexa A, f r transfer, lâng

echipament

Num r Canal Frecven - MHz Putere - dBm Putere - U [ V] Putere - E [dB V] 1 10,345 MHz -56 355,016 103,005 2 10,531 MHz -56 355,016 103,005 3 10,735 MHz -56 355,016 103,005 4 10,933 MHz -55 398,335 104,005 5 11,133 MHz -55 398,335 104,005 6 11,322 MHz -55 398,335 104,005 7 11,510 MHz -55 398,335 104,005 8 11,717 MHz -55 398,335 104,005 9 11,920 MHz -54 446,939 105,005

10 12,131 MHz -54 446,939 105,005 11 12,339 MHz -54 446,939 105,005 12 12,502 MHz -53 501,474 106,005 13 12,703 MHz -53 501,474 106,005 14 12,903 MHz -53 501,474 106,005 15 13,114 MHz -52,4 537,339 106,605 16 13,295 MHz -53 501,474 106,005 17 13,503 MHz -54 446,939 105,005 18 13,686 MHz -54 446,939 105,005 19 13,855 MHz -55 398,335 104,005

23

Figura 6. Perturba ii conduse în banda B5 pentru situa ia din Anexa A, f r transfer, la 5 m de

echipament


10 20,114 MHz -41,6 1863,151 117,405 11 20,331 MHz -42 1779,295 117,005 12 20,513 MHz -42 1779,295 117,005 13 20,700 MHz -43 1585,799 116,005

24

Figura 7. Perturba ii conduse în banda B2 pentru situa ia din Anexa A, f r transfer, la 20 m de

echipament


10 9,20 MHz -50 708,350 109,005 11 9,411 MHz -52 562,663 107,005 12 9,611 MHz -54 446,939 105,005 13 9,794 MHz -56 355,016 103,005 14 9,965 MHz -58 281,999 101,005

25

Figura 8. Perturba ii conduse în banda B3 pentru situa ia din Anexa A, cu transfer, lâng

echipament


10 12,131 MHz -53 501,474 106,005 11 12,339 MHz -53 501,474 106,005 12 12,502 MHz -53 501,474 106,005 13 12,703 MHz -53 501,474 106,005 14 12,903 MHz -52 562,663 107,005 15 13,114 MHz -53 501,474 106,005 16 13,295 MHz -53 501,474 106,005 17 13,503 MHz -53 501,474 106,005 18 13,686 MHz -53 501,474 106,005 19 13,855 MHz -53 501,474 106,005

26

Figura 9. Perturba ii conduse în banda B5 pentru situa ia din Anexa A, cu transfer, la 5 m de

echipament


10 20,114 MHz -40 2240,000 119,005 11 20,331 MHz -40 2240,000 119,005 12 20,513 MHz -39,5 2372,728 119,505 13 20,700 MHz -39,2 2456,111 119,805

27

Figura 10. Perturba ii conduse în banda B2 pentru situa ia din Anexa A, cu transfer, la 20 m de

echipament

Num r Canal Frecven - MHz Putere - dBm Putere - U [ V] Putere - E [dB V] 1 7,431 MHz -55 398,335 104,005 2 7,627 MHz -52 562,663 107,005 3 7,825 MHz -50 708,350 109,005 4 8,035 MHz -46 1122,659 113,005 5 8,223 MHz -43,2 1549,701 115,805 6 8,414 MHz -44 1413,344 115,005 7 8,600 MHz -44 1413,344 115,005 8 8,801 MHz -46 1122,659 113,005 9 9,00 MHz -46 1122,659 113,005


28

Figura 11. Perturba ii conduse în banda B1 pentru situa ia din Anexa B, f r transfer, lâng

echipament

Num r Canal Frecven - MHz Putere - dBm Putere - U [ V] Putere - E [dB V] 1 4,496 MHz -54 446,939 105,005 2 4,689 MHz -55 398,335 104,005 3 4,889 MHz -56 355,016 103,005 4 5,082 MHz -54 446,939 105,005 5 5,267 MHz -54 446,939 105,005 6 5,486 MHz -52 562,663 107,005 7 5,685 MHz -52 562,663 107,005 8 5,898 MHz -52 562,663 107,005 9 6,074 MHz -51,2 616,947 107,805

10 6,242 MHz -52 562,663 107,005 11 6,429 MHz -54 446,939 105,005 12 6,642 MHz -55 398,335 104,005 13 6,822 MHz -56 355,016 103,005

29

Figura 12. Perturba ii conduse în banda B5 pentru situa ia din Anexa B, f r transfer, la mijlocul

distan ei dintre cele dou echipamente


10 20,114 MHz -46 1122,659 113,005 11 20,331 MHz -44 1413,344 115,005 12 20,513 MHz -42 1779,295 117,005 13 20,700 MHz -41,4 1906,549 117,605

30

Figura 13. Perturba ii conduse în banda B3 pentru situa ia din Anexa B, f r transfer, la 10 m de

unul dintre echipamente


10 12,131 MHz -59 251,332 100,005 11 12,339 MHz -58 281,999 101,005 12 12,502 MHz -58 281,999 101,005 13 12,703 MHz -56 355,016 103,005 14 12,903 MHz -54 446,939 105,005 15 13,114 MHz -52 562,663 107,005 16 13,295 MHz -50 708,350 109,005 17 13,503 MHz -48,8 813,295 110,205 18 13,686 MHz -50 708,350 109,005 19 13,855 MHz -52 562,663 107,005

31

Figura 14. Perturba ii conduse în banda B1 pentru situa ia din Anexa B, cu transfer, lâng unul

dintre echipamente


10 6,242 MHz -54 446,939 105,005 11 6,429 MHz -55 398,335 104,005 12 6,642 MHz -56 355,016 103,005 13 6,822 MHz -56 355,016 103,005

32

Figura 15. Perturba ii conduse în banda B5 pentru situa ia din Anexa B, cu transfer, la mijlocul



10 20,114 MHz -40 2240,000 119,005 11 20,331 MHz -40 2240,000 119,005 12 20,513 MHz -39,6 2345,568 119,405 13 20,700 MHz -42 1779,295 117,005

33

Figura 16. Perturba ii conduse în banda B4 pentru situa ia din Anexa B, cu transfer, la 10 m de unul

dintre echipamente nu între acestea


10 16,406 MHz -46 1122,659 113,005 11 16,603 MHz -45,2 1230,972 113,805 12 16,804 MHz -44 1413,344 115,005 13 16,996 MHz -45 1259,645 114,005 14 17,221 MHz -47 1000,571 112,005 15 17,408 MHz -49 794,782 110,005 16 17,618 MHz -49 794,782 110,005 17 17,733 MHz -50 708,350 109,005

34

Figura 17. Perturba ii conduse în banda B2 pentru situa ia din Anexa C, f r transfer, lâng unul

dintre echipamente



35

Figura 18. Perturba ii conduse în banda B4 pentru situa ia din Anexa C, f r transfer, la mijlocul



10 16,406 MHz -50,8 646,023 108,205 11 16,603 MHz -51 631,318 108,005 12 16,804 MHz -52 562,663 107,005 13 16,996 MHz -54 446,939 105,005 14 17,221 MHz -55 398,335 104,005 15 17,408 MHz -56 355,016 103,005 16 17,618 MHz -57 316,408 102,005 17 17,733 MHz -58 281,999 101,005

36

Figura 19. Perturba ii conduse în banda B1 pentru situa ia din Anexa C, f r transfer, la 5 m de unul



10 6,242 MHz -48 891,760 111,005 11 6,429 MHz -46 1122,659 113,005 12 6,642 MHz -45 1259,645 114,005 13 6,822 MHz -44,4 1349,733 114,605

37

Figura 20. Perturba ii conduse în banda B4 pentru situa ia din Anexa C, cu transfer, lâng unul

dintre echipamente



38

Figura 21. Perturba ii conduse în banda B1 pentru situa ia din Anexa C, cu transfer, la 5 m de unul



10 6,242 MHz -46 1122,659 113,005 11 6,429 MHz -44 1413,344 115,005 12 6,642 MHz -42 1779,295 117,005 13 6,822 MHz -41,6 1863,151 117,405

39

Figura 22. Perturba ii conduse în banda B4 pentru situa ia din Anexa C, cu transfer, la mijlocul




40

Observa ii :

În urma valorilor ob inute din valorile citite, se observ c nivelul perturba iilor conduse

dep e te valoarea de 100 dB V ajungând pân la 120 dB V. Conform standardului SR EN 55022

: Echipamente pentru tehnologia informa iei

Caracteristici ale perturba iilor radioelectrice. Limite

i metode de m surare. , dup care aceste dispozitive se m soar în vederea ob inerii certific rii de

conformitate a perturba iilor la bornele de alimentare, limitele perturba iilor conduse la bornele de

alimentare pentru ETI (echipamente pentru tehnologia informa iei) sunt dup cum se prezint în

tabelul 2:

Tabelul 2

Limite ale perturba iilor conduse la bornele de alimentare pentru ETI de clasa B

Domeniul de frecven

Limite ( dB V )

Cvasivârf Valoare medie 0,5 MHz 5 MHz 56 46 5 MHz 30 MHz 60 50

Astfel se observ c valorile m surate ale perturba iilor conduse când cele dou dispozitive

PLC sunt func ionale sunt peste valoarea acceptat de standard, respectiv dublul acesteia. Acest

lucru se observ atât în cazul realiz rii de transfer prin dispozitivele PLC cât i în absen a acestuia.

Valorile prezentate anterior sunt cele mai reprezentative pentru situa ia pe care o reprezint ,

prezentând astfel cele mai mari nivele de perturba ii conduse ap rute la utilizarea dispozitivelor

PLC.

41

42

4. Studiu comparativ a perturba iilor radiate

4.1 Condi ii de m surare

S-a realizat un transfer de date, un document format .avi cu m rimea de 800 MB, de la IP

172.20.0.2 la IP 172.20.20.14. Transferul are loc prin re ea cablat Ethernet i prin re eaua de

alimentare cu energie electric prin intermediul celor dou dispozitive PLC.

M surarea perturba iilor radiate în re eaua electric de c tre cele dou dispozitive aflate în

stare de func ionare s-a realizat cu ajutorul unei antene dipolare vertical telescopic , dispus

orizontal.

Aceast anten s-a conectat la un analizor spectral marca Hameg HM 5530 ce poate m sura

frecven e între 150 kHz i 3 GHz. Set rile acestuia sunt urm toarele : atenuarea 10 dB la 10

dB/diviziune, frecven a de start a benzii vizualizate 2,5 MHz, frecven a de stop a benzii vizualizate

21,5 MHz, l imea benzii video (VB) 50 Hz, rezolu ia l imii de band (BW) 120 kHz, nivel de

referin (RL) -20,0 dBm, semnalul de test de ie ire (TL) 0,00 dBm

inexistent, intervalul dintre

m sur tori (SW) 40 ms. Pentru vizualizarea valorilor maxime radiate s-a utilizat op iunea MAX

HOLD a analizorului spectral pe întreaga perioad de timp în care s-au realizat m sur torile

Cele dou dispozitive PLC func ioneaz în banda de frecven 4.3 MHz

21 MHz, interval

împ r it în 5 sub-benzi astfel : B1 : 4.20 MHz 7.0 MHz, B2 : 7.264 MHz 10.089 MHz ,

B3 : 10.1 MHz 14.031 MHz, B4 : 14.30 MHz 17.895 MHz, B5 : 18.182 MHz 20.934 MHz

În vederea vizualiz rii perturba iilor conduse în fiecare sub-band i a întregii benzi de lucru

a dispozitivelor PLC, s-au schimbat valorile de frecven central i a l imii de band (span) astfel

:

Num r sub-band

Frecven a central

L ime band

Toat banda 13 MHz 19 MHz

B1 5,6 MHz 2,7 MHz

B2 8,7 MHz 2,9 MHz

B3 12,1 MHz 4 MHz

B4 16,2 MHz 3,6 MHz

B5 19,5 MHz 2,9 MHz

43

Desf urarea m sur torilor

Cele dou dispozitive PLC se conecteaz

la re eaua de alimentare cu energie electric în

vederea realiz rii comunica iei i la un PC , respective switch conectat la Ethernet pentru a face

posibil efectuarea m sur torilor.

S-a m surat i vizualizat în vederea prelu rii de capturi ale perturba iilor radiate ap rute în

re eaua de alimentare cu energie electric astfel: perturba iile radiate în re eaua electric f r

echipamente conectate la aceasta; cu echipamentele conectate la re eaua electric s-au luat capturi

de band i sub-benzi în urm toarele condi ii : în proximitate, respectiv cele dou dispozitive sunt

amplasate unul lâng cel lalt în re eaua electric acest lucru f cându-se posibil prin intermediul

unui prelungitor conectat la re eaua electric , luându-se valori când prin dispozitivele PLC nu se

efectua transfer mare de date în puncte aflate: la 1 m de acestea i la 3 m de acestea, respectiv de

mediul de comunica ie al celor dou echipamente. La fel i în cazul efectu rii de transfer prin

dispozitivele PLC. Cele dou cazuri, cu transfer i f r transfer, au fost aplicate situa iilor când cele

dou dispozitive se aflau la 10 m unul de cel lalt - distan m surat a re elei electrice

i la 20 m

unul de cel lalt.

1. M surare f r echipamente : se m soar perturba iile radiate în re eaua electric când

echipamentele PLC nu sunt conectate la re ea. Se vizualizeaz întreg spectrul de lucru al

echipamentelor PLC i sub-benzile acestuia. Se fac capturi cu cele 6 semnale m surate ( 5 sub-

benzi + toat banda ). M sur toarea se efectueaz la distan a de 3 m, raportat la un col al camerei,

de 2 pere i vecini.

2. M surare în proximitate : dispozitivele PLC se introduc în acela i prelungitor la

distan a de 1 priz între ele.


conduse în cele 5 sub-benzi i în toat banda. Punctul de m surare este la 1 m de cablul prin care

comunic echipamentele. Se repet m sur toarea pentru o distan de 3 m de cablul prin care

comunic echipamentele.



44

m surare este la 1 m de cablul prin care comunic echipamentele. Se repet m sur toarea pentru o

distan de 3 m de cablul prin care comunic echipamentele.




conduse în cele 5 sub-benzi i în toat banda. Punctul de m surare este la 1 m de cablul prin care










radiate în cele 5 sub-benzi i în toat banda. Punctul de m surare este la 1 m de cablul prin care







Conectarea dispozitivelor la re eaua de alimentare cu energie electric este prezentat în

anexele D1, D2, E1, E2, F1, F2.

45

4.2 Prezentarea datelor ob inute

Figura 23. Perturba ii radiate în toat banda, f r echipamente, la 3 m de doi pere i ortogonali

Valoare Frecven - MHz Putere - dBm Intensitate câmp - dB V/m min. 5,2 -75 29,23 max. 16,6 -62,8 29,89 medie 9,2 -74 23,05

Figura 24. Perturba ii radiate în toat banda pentru situa ia din Anexa D1, f r transfer, la 1 m de mediul de comunica ie al celor dou echipamente

Valoare Frecven - MHz Putere - dBm Intensitate câmp - dB V/m min. 9,6 -75 21,66 max. 14,8 -61 32,39 medie 17,4 -70 22,42

46

Figura 25. Perturba ii radiate în toat banda pentru situa ia din Anexa D2, f r transfer, la 3 m de

mediul de comunica ie al celor dou echipamente


Figura 26. Perturba ii radiate în toat banda pentru situa ia din Anexa D1, cu transfer, la 1 m de mediul de comunica ie al celor dou echipamente


47

Figura 27. Perturba ii radiate în toat banda pentru situa ia din Anexa D2, cu transfer, la 3 m de



Figura 27. Perturba ii radiate în toat banda pentru situa ia din Anexa E1, f r transfer, la 1 m de mediul de comunica ie al celor dou echipamente


48

Figura 28. Perturba ii radiate în toat banda pentru situa ia din Anexa E2, f r transfer, la 3 m de



Figura 29. Perturba ii radiate în toat banda pentru situa ia din Anexa E1, cu transfer, la 1 m de mediul de comunica ie al celor dou echipamente


49

Figura 30. Perturba ii radiate în toat banda pentru situa ia din Anexa E2, cu transfer, la 3 m de



Figura 31. Perturba ii radiate în toat banda pentru situa ia din Anexa F1, f r transfer, la 1 m de mediul de comunica ie al celor dou echipamente


50

Figura 32. Perturba ii radiate în toat banda pentru situa ia din Anexa F2, f r transfer, la 3 m de



Figura 33. Perturba ii radiate în toat banda pentru situa ia din Anexa F1, cu transfer, la 1 m de mediul de comunica ie al celor dou echipamente


51

Figura 34. Perturba ii radiate în toat banda pentru situa ia din Anexa F2, cu transfer, la 3 m de



52

Observa ii :

Formule utilizate:

Transformarea în unit ile de m sur din tabele s-a f cut pe baza datelor citite pe analizorul

spectral în dBm i urm toarele formule matematice:

E (dB( V/m)) = P (dBm) + 20 log (f(MHz)) +77,3 dB G (dBi)

Unde :

G = câ tigul antenei de recep ie = 1 dBi

În urma valorilor ob inute din valorile citite, se observ c nivelul perturba iilor radiate

prezint

valori cuprinse intre 17 dB V/m i 32 dB V/m. Aceste valori au fost ob inute în condi ii

normale de func ionare a echipamentelor, într-o înc pere a unei cl diri obi nuite. M sur torile nu

au avut loc într-o înc pere ecranat electromagnetic, cum ar fi o camer anecoid . Astfel se pot

observa i semnale parazite care se suprapun pe frecven ele de lucru ale echipamentelor PLC.

Perturba iile radiate de c tre echipamentele PLC m surate pot interfera cu utiliz rile benzilor de

frecven prezentate în tabelul 3.

Un studiu asem n tor realizat de OFCOM [4] în anul 2004 într-un cartier al ora ului

Solothurn din Elve ia, f cut pe dispozitive PLC ce comunic tot în banda de frecven e 4,3 MHz

21 MHz, pe un e antion de 5 case i 5 blocuri, însumând un num r de 4400 de m sur tori au ar tat

urm toarele : în interiorul cl dirilor nivelul perturba iilor radiate este ridicat, cu valori cuprinse între

52 dB V/m i 62 dB V/m pe întreaga band de lucru a echipamentelor PLC. Aceste m sur tori s-

au efectuat atât în interiorul cl dirilor cât i în exteriorul acestora la distan e de 1 m, 3 m, 10 m si

200 m de pere ii cl dirilor prin care trecea re eaua de alimentare cu energie electric .

Tabelul 3

Tabelul na ional de atribuire a benzilor de frecven e [11]

Utiliz ri in România Banda de frecvente

(kHz)

Atribuiri RR (regiunea 1)

Atribuiri comune europene

Utiliz ri principale in Europa

Atribuiri in România Aplica ii posibile Reglementari

aplicabile

Utilizatori

130.000

148.500 FIX

MOBIL MARITIM

5.64 5.67

FIX

MOBIL MARITIM

5.64

EU2

Aplica ii pentru amatori (135.7-137.8 kHz).

ERC REC 62-01

EN 301 783

SRD aplica ii inductive.

ERC DEC (01)13

ERC REC 70-03

EN 300 330

Aplica ii maritime.

Aplica ii militare.

Implanturi medicale de foarte mic putere

ERC REC 70-03

EN 300 330

FIX

MOBIL MARITIM

5.64 5.67

EU2

Aplica ii pentru amatori (135.7-137.8 kHz).

SRD aplica ii inductive.

Aplica ii maritime. Aplica ii militare.

Implanturi medicale de foarte mic putere

ERC REC 62-01 EN 301 783

ERC DEC (01)13 ERC REC 70-03 EN 300 330

ERC REC 70-03 EN 300 330

G(A) / NG

53

Utiliz ri in România Banda de

frecvente (kHz)

Atribuiri RR (regiunea 1)

Atribuiri comune europene

Utiliz ri principale in Europa

Atribuiri in

România Aplica ii posibile Reglementari aplicabile

Utilizatori

1810.000

1830.000

Aplica ii pentru amatori.

EN 301 783

AMATOR

FIX

MOBIL cu excep ia mobil aeronautic

5.99 5.100


Aplica ii militare

EN 301 783 G(A) / G / NG

1830.000

1850.000

AMATOR

5.98 5.99 5.100

AMATOR

5.98 5.100

EU2


EN 301 783

AMATOR

5.99 5.100


EN 301 783 NG

1850.000

2000.000 FIX


5.92 5.96 5.103

FIX

MOBIL

5.92 5.96 5.103

EU2


EN 301 783

Aplica ii maritime.

Aplica ii militare.

Aplica ii de radiodeterminare (Acordul Bruxelles 67)

FIX

MOBIL

5.92 5.96 5.103

EU2


Aplica ii maritime

Aplica ii militare

Radioloca ie

EN 301 783 G(A) / NG

3500.000 -

3800.000 AMATOR

FIX


5.92

AMATOR

FIX


5.92

EU2


EN 301 783

Aplica ii militare.

AMATOR

FIX


5.92

EU2


Aplica ii militare.

EN 301 783 G(A) / G / NG

7000.000

7100.000

AMATOR

AMATOR PRIN SATELIT

AMATOR

AMATOR PRIN SATELIT


EN 301 783

Aplica ii prin satelit pentru amatori.

AMATOR

AMATOR PRIN SATELIT


Aplica ii prin satelit pentru amatori.

EN 301 783 NG

10100.000

10150.000

Amator

FIX

Amator

FIX

EU2


EN 301 783

Aplica ii militare.

Amator

FIX

EU2


Aplica ii militare.

EN 301 783 G(A) / NG

14000.000

14250.000

AMATOR

AMATOR PRIN SATELIT

AMATOR

AMATOR PRIN SATELIT


EN 301 783

Aplica ii pentru amatori prin satelit.

AMATOR

AMATOR PRIN SATELIT



EN 301 783 NG

14250.000

14350.000

AMATOR

5.152

AMATOR Aplica ii pentru amatori.

EN 301 783

AMATOR

5.152

Aplica ii pentru amatori

EN 301 783 NG

18068.000

18168.000

AMATOR

AMATOR PRIN SATELIT

5.154

AMATOR

AMATOR PRIN SATELIT


EN 301 783

Aplica ii prin satelit pentru amatori

AMATOR

AMATOR PRIN SATELIT

5.154


Aplica ii prin satelit pentru amatori

EN 301 783 NG

21000.000

21450.000

AMATOR

AMATOR PRIN SATELIT

AMATOR

AMATOR PRIN SATELIT


EN 301 783


AMATOR

AMATOR PRIN SATELIT



EN 301 783 NG

24890.000

24990.000

AMATOR

AMATOR PRIN SATELIT

AMATOR

AMATOR PRIN SATELIT


EN 301 783


AMATOR

AMATOR PRIN SATELIT



EN 301 783 NG

28000.000

29700.000

AMATOR

AMATOR PRIN SATELIT

AMATOR

AMATOR PRIN SATELIT


EN 301 783


AMATOR

AMATOR PRIN SATELIT



EN 301 783 NG

54

5. Concluzii

Sistemul PLC are la baz principiul comunica iei prin re eaua de alimentare cu energie

electric i este conceput ca o alternativ la re elele disponibile în acest moment pe pia : cablate i

wireless. El se poate implementa foarte u or dac sunt disponibile cel pu in dou astfel de

echipamente, unul se va conecta la placa de re ea a PC-ului iar cel lalt la sursa de Internet : switch,

hub, router, server. Prin intermediul sistemului PLC se pot transmite majoritatea tipurilor de date:

audio, video, fi iere etc. dac distan a dintre cele dou dispozitive este suficient de mic pentru a

permite transferuri de date la viteze ridicate. Totu i, raportat la un sistem tradi ional de conexiune la

re eaua de Internet sistemul PLC poate fi mai scump pentru performan e ridicate iar distan a

maxim dintre dou astfel de dispozitive poate fi de teoretic de 300 m, în realitate distan a de

comunica ie dintre echipamente fiind cuprins între 80

150 m [4], f r garantarea unui transfer cu

viteze mari (Mbps).

Din punct de vedere al perturba iilor conduse de aceste echipamente în re eaua electric în

momentul func ion rii ele prezint un nivel ridicat, mult mai mare decât cele prev zute în

standardul SR EN 55022:2000 dup care se verific compatibilitatea electromagnetic a acestor

echipamente. Se observ c în majoritatea cazurilor: la m sur tori lâng echipament, la m sur tori

la distan a de 10 m între ele i la 20 m între ele, valoarea perturba iilor conduse dep e te valoarea

de 100 dB V. Aceast valoare este cu mult peste limitele admise în standard [12], care prevede

valori ale acestor perturba ii de pân la 56 dB V cvasivârf pentru domeniul de frecven 0,5 MHz

5 MHz i 60 dB V cvasivârf pentru domeniul de frecven 5 MHz

30 MHz, pentru perturba iile

conduse la bornele de alimentare pentru echipamentele de tehnologia informa iei. Valorile din

standard sunt prev zute pentru m surarea nivelului perturba iilor conduse în condi ii controlate,

cum ar fi camera anecoid , unde nivelul perturba iilor este controlat. Valorile ridicate ale

perturba iilor conduse în re eaua electric de c tre dispozitivele PLC se poate datora i nivelului

ridicat de zgomot prezent deja în re ea, dup cum se poate vedea în tabelul asociat figurii 4, care are

valori cuprinse între 84 dB V i 88 dB V. Luând în calcul acest zgomot deja prezent în re ea se

poate deduce c diferen a pân

la 120 dB V, valoare maxim

ob inut în tabelul asociat figurii 14,

este introdus de dispozitivele PLC, adic

pân la 36 dB V. Aceast valoare se încadreaz în

limitele impuse de standard [12] dar nu reprezint un reper deoarece m sur torile nu sunt realizate

în condi iile precizate de acela i standard.

Din punct de vedere al perturba iilor radiate, echipamentele PLC nu prezint un nivel

ridicat de radia ii în momentul func ion rii. Valoarea acestora variaz între 20 dB V/m i 31

dB V/m în momentul func ion rii, cânt prin echipamentele PLC este realizat un transfer de date.

Studiul realizat de OFCOM [4] în 2004 arat c pentru echipamente asem n toare, valori luate în

55

10 cl diri diferite în care func iona un sistem PLC, valoarea perturba iilor radiate este cuprins între

52 dB V/m i 62 dB V/m. Aceste valori au fost comparate cu limitele din prevederile

regulamentului german NB30. Conform studiului, perturba iile radiate în interiorul cl dirilor

dep esc limitele din NB30 cu cel pu in 25 dB V/m. Valorile perturba iilor radiate ob inute în

prezenta lucrare se încadreaz în limitele aceluia i standard, pentru valori luate la 1m i la 3 m de

re eaua de alimentare cu energie electric prin care comunicau echipamentele PLC. Valorile mari

ap rute la m surarea perturba iilor conduse nu sunt datorate func ion rii echipamentelor deoarece

se poate observa c acestea sunt prezente i în momentul când dispozitivele PLC nu sunt conectate

la re eaua electric , figura 23. Astfel putem spune c nivelul de 20 dB V/m - 25 dB V/m este unul

real când echipamentele se afl în func iune.

De i anumite studii [4] au ar tat c perturba iile radiate de aceste echipamente au valori

îngrijor toare, în cazul studiului prezentat nu se v d asemenea valori. Acest lucru se poate datora

faptului c s-au folosit doar dou echipamente PLC i nu un hub la care s fie conectate mai multe

echipamente de acest fel. În cazul utiliz rii în vederea conect rii la re eaua Internet printr-o re ea

format din dispozitive PLC ce se întinde pe distan e mari, cu ajutorul repetoarelor, nivelul

perturba iilor radiate poate cre te în intensitate.

56

6. Bibliografie

[1] Powering the broadband market in 2005 and beyond: views on the emergence of broadband over

power line technology (BPL), February 2005, New Millennium Research Council (2005),

Washington, D.C.

[2] Master Thesis

Powerline Carrier (PLC) Communication Systems, Master of Science in

Internetworking, Department of Microelectronics and Information Technology, IMIT Royal

Institute of Technology, KTH, Stockholm, Sweden, 2003,

http://web.it.kth.se/~iw01_zkh/deliverables/PLC_030909_D06_V01-Thesis.pdf

[3] EMC analysis of powerline systems final report, July 2004, Markus Schneider, Patrick Favre,

Marcos Rubinstein

[4] Assessment of the EMI radiated by PLC installations inside buildings. In-situ measurements

carried out in the Swiss city of Solothurn,Version 1.00, Authors: Pascal Krähenbühl; FM-FP, EMC

Competence centre,Hans Breitenmoser; FM-FP, EMC Competence centre, OFCOM, 2004

[5] http://www.viste.com/LON/tools/PowerLine/pwrlinetutoral.pdf

[6] Power-Line communications. Channel Properties and Communication Strategies, Lars Selander,

1999, http://www.enersearch.com/knowledgebase/publications/thesises/pow-line.html

[7] http://www.digisoc.com

[8] http://www.allnetuk.com

[9] Timed Power Line Data Communication, A Thesis Submitted to the College of Graduate

Studies and Research in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science

in the Department of Electrical Engineering University of Saskatchewan Saskatoon, Saskatchewan,

Canada, Kevin Wade Ackerman, January 2005.

[10] J.R. Nicholson and J.A. Malack, "RF Impedance of Power Lines and Line Impedance

Stabilization Networks in Conducted Interferences Measurement", 106 IEEE Transactions On

Electromagnetic Compatibility, Vol. EMC 15, No 2 pp. 84-86, May. 1973.

http://web.it.kth.se/~iw01_zkh/deliverables/PLC_030909_D06_V01-Thesis.pdf

http://www.viste.com/LON/tools/PowerLine/pwrlinetutoral.pdf

http://www.enersearch.com/knowledgebase/publications/thesises/pow-line.html

http://www.digisoc.com

http://www.allnetuk.com

57

[11]http://www.igcti.ro/documente/Legislatie/1%20%20%20Legislatie%20nationala/A%20Cadrul%20general%20de%20reglementare%20si%20autorizare%20a%20comunicatiilor/TNABF.pdf

[12] SR EN 55022:2000 -ECHIPAMENTE PENTRU TEHNOLOGIA INFORMA IEI.

Caracteristici ale perturba iilor radioelectrice. Limite i metode de m surare

[13]

http://www.telenor.no/broadwan/BROADWAN_CD/Presentations/Olarescu_prezentare_Radiocom

_Cluj_final.pdf

[14] http://www.electronica-azi.ro/articol.php?id_ar=3202

http://www.igcti.ro/documente/Legislatie/1

%20%20%20Legislatie%20nationala/A%20Cadrul

%20general%20de%20reglementare%20si%20autorizare%20a%20comunicatiilor/TNABF.pdf

http://www.telenor.no/broadwan/BROADWAN_CD/Presentations/Olarescu_prezentare_Radiocom

_Cluj_final.pdf

http://www.electronica-azi.ro/articol.php?id_ar=3202

58

7. Anexe

Modul de conectare al dispozitivelor PLC la re eaua de alimentare cu energie electric pentru

m surarea perturba iilor conduse i radiate.

Anexa A

M surarea perturba iilor conduse când echipamentele se afl conectate la re eaua de alimentare

cu energie electric

în proximitate

- m sur torile se realizeaz în puncte situate: între cele dou dispozitive, la 5 m de cele dou

dispozitive i la 20 m de cele dou dispozitive

59

Anexa B


cu energie electric la 10 m distan unul de cel lalt

- m sur torile se realizeaz în puncte situate: lâng unul dintre echipamente, la mijlocul

distan ei dintre cele dou echipamente i la 10 m de unul dintre echipamente, nu între acestea

60

Anexa C


cu energie electric la 20 m distan unul de cel lalt

- m sur torile se realizeaz în puncte situate: lâng unul dintre echipamente, la mijlocul

distan ei dintre cele dou echipamente i la 5 m de unul dintre echipamente, nu între acestea

61

Anexa D1

M surarea perturba iilor radiate când echipamentele se afl conectate la re eaua de alimentare

cu energie electric în proximitate

- m sur torile se realizeaz în puncte situate: la 1 m de mediul de comunica ie al celor dou

echipamente

62

Anexa D2


cu energie electric în proximitate


echipamente

63

Anexa E1


cu energie electric la 10 m unul de cel lalt


echipamente

64

Anexa E2




echipamente

65

Anexa F1




echipamente

66

Anexa F2




echipamente

67

Anexa G

Abrevieri

PLC Power Line Communication

comunica ia prin re eaua de alimentare cu energie electric

STP

Shielded twisted pair

UTP

Unshielded twisted pair

PC Personal Computer Calculator personal

Date post:	20-Jun-2015
Category:	Documents
Upload:	codrin-males
View:	343 times
Download:	7 times

Licenta PLC EMC

Documents