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Communication par courant porteur – Le maillon faible ?
Il ne fait aucun doute que les lignes électriques font partie des infrastructures essentielles. L’ingénierie énergétique est aujourd’hui dans sa phase de développement la plus spectaculaire. Malheureusement, les progrès technologiques et les décisions politiques ont tendance à compliquer le développement.
Après la réalisation du plan stratégique 20-20-20 de l’UE, nous risquons d’être confrontés au paradoxe d’un approvisionnement fiable en électricité qui n’est toujours pas assuré. Heureusement, même les slogans creux tels que « réseau intelligent » amènent des considérations et des décisions rationnelles dans le domaine de la stabilité et de la sécurité de l’approvisionnement en électricité.
La manière de contrôler les dispositifs finaux, y compris les compteurs électroniques résidentiels, est très claire… malgré les réserves, la technologie CPL prévaudra. C’est la seule technologie dont la fiabilité égale celle de l’alimentation électrique.
Le schéma ci-dessus révèle la structure du modem et de l’environnement qui influence l’efficacité totale de l’information transférée. Un système de communication réel est évidemment beaucoup plus complexe, mais ce modèle simplifié est suffisant pour identifier les principaux effets.
Défis du canal de transmission
Sur cette base, il est clair que la capacité de transmission ne dépend pas de l’aspect que l’on souhaite lui donner, mais des caractéristiques du canal de transmission. Dans le cas de la technologie CPL, ce canal est constitué par les lignes électriques.
La distribution peut être généralisée sur des structures série-parallèle avec une atténuation relativement élevée (en raison d’une capacité parallèle et d’une inductance série importantes). L’ordre parallèle des lieux de consommation unique avec une connexion et une déconnexion très dynamiques entraîne un changement d’impédance important et très dynamique.
Les éléments ZG (impédance de source), ZL et Z1,2,3 (impédance de charge) décrivent à la fois la partie source et la partie appareil du réseau électrique (les caractéristiques d’impédance définissent que les éléments dépendent de la fréquence).
Malheureusement, il y a toujours la consommation du client à la fin. Les clients peuvent, par leur comportement, influencer le réseau de distribution et donc le canal de communication.
Comment s’attaquer au maillon faible de la communication ?
Le canal de communication est toujours le maillon le plus faible de la chaîne de transmission. Il semblerait qu’en raison des faiblesses de ce canal (perturbations, changement de topologie dynamique), il serait plus commode de le quitter. Or, c’est exactement le contraire qui se produit.
La raison en est les caractéristiques uniques du CPL, telles que la possibilité d’une alimentation électrique et la disponibilité immédiate du canal de communication. Il suffit d’accepter les caractéristiques de ce canal et de ne pas ajouter des attentes concernant des taux de communication irréalistes.
Quelles sont les limites des normes actuelles ?
Les nouvelles normes d' »interopérabilité » (c’est-à-dire PRIME ou G3-PLC) montrent « comment ne pas aller de l’avant ». L’utilisation de ces systèmes OFDM à la mode (PRIME, G3-PLC), qui atteignent une capacité de transmission élevée sur d’autres canaux de transmission dans l’environnement des lignes électriques, signifie que nous semons les graines d’un problème sérieux.
En outre, si nous ajoutons des protocoles de transmission inefficaces (DLMS) et réduisons la capacité de traitement pour permettre une solution à faible coût, nous obtiendrons des résultats satisfaisants uniquement sur le papier, mais pas sur le terrain. La législation ne nous permet pas d’augmenter la puissance d’émission. Il n’est pas non plus possible d’envisager une augmentation de la gamme de fréquences.
Il y a deux raisons à cela :
- nous sommes limités par la fréquence attribuée, et
- les caractéristiques du canal à des fréquences plus élevées ne permettent pas physiquement une plus grande portée (pas plus de quelques centaines de mètres).
Il est également nécessaire de prendre en compte les demandes au niveau de l’étage de sortie. L’étage de sortie et la méthode de modulation doivent être conçus de manière à ce que des changements significatifs de l’impédance n’influencent pas la stabilité de cet étage.
Vers des solutions CPL fiables et efficaces
C’est pourquoi cet étage doit avoir une faible impédance interne, ce qui est une exigence difficilement applicable à l’OFDM, qui a besoin d’un amplificateur de sortie linéaire afin d’éliminer la distorsion et, en même temps, la perturbation de l’orthogonalité des sous-porteuses. Le circuit d’entrée du modem récepteur doit pouvoir modifier son amplification de manière très dynamique, afin de ne pas maintenir le niveau du signal traité.
Aujourd’hui, deux choix sont possibles. Le premier est déjà utilisé dans des projets réalisés. Elle suppose une réduction significative du volume de données transférées. Ces solutions propriétaires n’ont pas besoin de transmettre des informations sur le ballast. Elles atteignent ainsi une grande fiabilité lors de la transmission des données et, de plus, leur prix est compétitif.
Le second scénario tient compte des demandes actuelles de transmission de volumes plus importants d’informations réelles. Dans ce cas, il est nécessaire d’augmenter considérablement la complexité des parties du modem qui émettent et reçoivent.
La voie à suivre pour le développement de CPL
L’intégration croissante des éléments dans les puces en silicium pourrait y contribuer. Elle permet la mise en œuvre de turbo-codes (pour le renouvellement de l’information transmise) et l’utilisation efficace de l’approche de décision douce (décision par mots de code).
Si ces méthodes sont développées, avec une forme de modulation appropriée, nous trouvons le seul moyen de faire progresser le développement de la communication CPL. Elle garantit la transmission d’un plus grand volume de données et, dans ce cas, même la transmission du protocole DLMS ne pourrait pas être une utopie inachevée.
Conclusion : Façonner l’avenir de CPL
Nous sommes convaincus que les progrès dans le futur proche se poursuivront par un processus parallèle. D’une part, nous pensons qu’il y aura un protocole interopérable rationnel public et, d’autre part, des progrès technologiques dans le domaine de la performance d’un canal de communication unique – tous orientés vers une robustesse accrue et une conformité à la latence définie – ce qui est la demande clé pour un fonctionnement correct du réseau intelligent.