Power line communications: Definizione, architettura, vantaggi e applicazioni

Le Powerline Communications, note anche come sistemi di trasmissione su linee elettriche, riguardano la possibilità di trasmettere dati codificati sulle linee elettriche esistenti, utilizzando una modulazione che è basata sul principio delle “onde convogliate”. Il potenziale delle powerline è quello di essere in grado di fornire non solo segnali di energia elettrica o di controllo, ma anche tutti i dati completi ad alta velocità. Già da molti anni si parla di questi sistemi di trasmissione e ancora oggi l’interesse generale è molto alto in quanto presentano diversi vantaggi e grandi potenzialità.
Il vantaggio principale è quello di poter utilizzare per la trasmissione dei dati le linee elettriche già presenti sul territorio senza doverne costruire altre nuove, ciò significa che vengono annullati i costi per il cablaggio e l’installazione e si può sfruttare il notevole livello di distribuzione della rete elettrica presente sul territorio.

E’ possibile raggiungere anche le abitazioni che si trovano in luoghi isolati ma dotate di fornitura di energia elettrica (come una casa in montagna) e quelle dove l’installazione di altre tecnologie risulta difficoltosa, inoltre è possibile offrire servizi ad alto contenuto tecnologico anche ai paesi meno sviluppati dove attualmente gli investimenti sono scarsi, per il basso indice di redditività finanziaria. Quindi considerando che la rete elettrica è diffusa praticamente ovunque se ne intuiscono le enormi potenzialità e il numero degli utenti interessati.
Per le compagnie elettriche si prospettano guadagni remunerativi, in quanto potrebbero ricoprire anche il ruolo di “Internet provider” e potrebbero offrire agli utenti servizi migliori per l’accesso ad internet rispetto agli attuali operatori, dal momento che la capacità di trasmissione teorica è tra 100 e 200Mbps (Mega-bit-per-secondo) e non ci sono costi aggiuntivi per l’installazione.

L’utilizzo delle Powerline per molti anni è stato limitato alle basse frequenze con bit-rate modesti, riguardante soltanto alcune applicazioni nell’ambito dell’home automation, la telelettura del contatore o il controllo a distanza di impianti come quello di climatizzazione o di allarme, in quanto le linee di trasmissione originariamente erano state concepite per uno scopo diverso cioè la distribuzione di energia elettrica.

Prevalentemente lo sviluppo si è avuto nella parte in bassa tensione delle linee: all’interno delle abitazioni e per la copertura dell’ultimo miglio, che rappresenta il tratto finale delle linee compreso tra le abitazioni e l’ultima sottostazione di trasformazione.
Dunque PLC rappresenta il futuro delle telecomunicazioni per la fornitura di servizi, sia in ambito civile, quali l’accesso alla rete Internet, l’audio, la telefonia, il video anche on-demand, le applicazioni di domotica, permette inoltre a persone portatrici di disabilità di vario genere di poter usufruire di tutti i vantaggi della tecnologia moderna; sia in ambito industriale, quali la realizzazione di reti locali per la telegestione e il telecontrollo delle macchine automatiche o a controllo numerico, nonché degli impianti di segnalazione, emergenza e sicurezza.
Si possono utilizzare per la realizzazione di LAN (Local-Area-Network) in sostituzione degli attuali doppini di rame, ma è anche possibile integrarle con altre reti già esistenti senza doverle sostituire.

Vantaggi e Applicazioni

Il principale vantaggio delle PLC consiste nel fornire servizi di trasmissione dati in un qualsiasi punto di un edificio ove sia installata una presa elettrica, senza necessità di alcun cablaggio aggiuntivo. Quindi, oltre all’accesso ad internet, i principali sbocchi applicativi delle PLC sono da prevedersi nell’ambito dei servizi che sfruttano questo mezzo trasmissivo per l’integrazione come l’home automation e domotica. Ad esempio sarà possibile gestire la propria abitazione attraverso un portale accessibile in qualsiasi momento via internet o WAP per il controllo dei sistemi anti-intrusione o antincendio e di telecontrollo degli elettrodomestici. In pratica lo sviluppo del mercato è dato da tre settori: home automation, home networking e smart home:

il l° si occupa di automatizzare tutte le funzioni all’interno di una casa, introducendo nuove soluzioni tecnologiche al fine di migliorare apparati e prodotti già esistenti e di fornire nuovi servizi di utilità domestica;
il 2° di collegare tutti gli elementi di una casa e di farli colloquiare a livello fisico, siano essi apparecchi intelligenti o non intelligenti, computer oppure elettrodomestici;
il 3° di integrare, coordinare e controllare il tutto.

Architettura

Esistono principalmente due tipi di architettura diversificati dal fatto che si trovano all’interno di edifici o all’esterno:

architettura indoor;
architettura outdoor.

Architettura indoor

Le soluzioni PLC, di tipo Homeplug per l’indoor, sono perfette per l’estensione della rete locale e per condividere l’accesso Internet di capacità elevata esistente, soprattutto in ambito casalingo o per le piccole imprese.
I “case PLC” si presentano solitamente con una porta ethernet o USB secondo il modello scelto, e una connessione verso la presa elettrica.
La realizzazione di una soluzione PLC indoor richiede a livello informatico una configurazione minima equivalente ad un PC con scheda Ethernet o una porta USB secondo il tipo di case:
– per la sistemazione di un case Ethernet, l’installazione è la stessa di quella di una rete locale Ethernet via cavo;
– per l’installazione di un apparecchio USB, la configurazione si fa attraverso il driver fornito e una scheda di rete virtuale da configurare come la scheda Ethernet in rete locale.
A livello elettrico, l’installazione all’interno di un locale dietro un computer monofase non pone nessun problema dato che gli adattatori si collegano direttamente alle prese elettriche. L’integrazione negli immobili invece è più complessa, sia che si tratti di un residenziale con un arrivo trifase e computer differenti, sia in costruzioni di grandi dimensioni, come scuole, ospedali o edifici dell’amministrazione. La realizzazione di una soluzione PLC “estesa” necessita quindi di una doppia competenza: esperienza sulla rete elettrica e su quella informatica, nonché nell’utilizzo di hardware diverso dai case Homeplug venduti per l’indoor.

Architettura outdoor

Attualmente, sono in corso alcune sperimentazioni per le installazioni outdoor, con un accoppiamento tra l’arrivo di Internet ad alta capacità e la rete elettrica attraverso un trasformatore AT/BT per la creazione di un circuito locale elettrico.