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電力線通信( PLC ) は、消費者への交流電力伝送または電力配給にも同時に使用される導体上でデータを伝送することです。これを行う回線は、電力線搬送線として知られています。
かつて電力線は電力の伝送にのみ使用されていました。しかし、高度なネットワーク技術の導入により、電力会社やサービスプロバイダーはコスト効率が高く高性能なソリューションを見つけるよう迫られています。電力線を、電気や制御信号だけでなく、高速データやマルチメディアを伝送する汎用媒体として使用する可能性が現在調査されています。[誰が？ ] [1]
ホームオートメーションからインターネット アクセス(BPL (電力線ブロードバンド) とも呼ばれる)まで、さまざまな用途で幅広い電力線通信テクノロジが必要です。ほとんどの PLC テクノロジは 1 種類の配線 (単一の建物内の構内配線など) に限定されていますが、2 つのレベル間を横断できるものもあります (たとえば、配電網と構内配線の両方)。通常、変圧器は信号の伝播を防ぐため、非常に大規模なネットワークを形成するには複数のテクノロジが必要です。さまざまな状況で、さまざまなデータ レートと周波数が使用されます。
無線通信と電力線通信には多くの難しい技術的問題が共通しており、特に混雑した環境で動作するスペクトル拡散無線信号の問題が顕著である。例えば、無線干渉は長い間アマチュア無線グループの懸念事項であった。 [2]
基礎
電力線通信システムは、配線システムに変調された搬送信号を追加することで動作します。電力線通信の種類によって、使用する周波数帯域が異なります。電力配電システムは、もともと50 Hz または 60 Hzの一般的な周波数で交流電力を伝送することを目的としていたため、電力線回路は、より高い周波数を伝送する能力が限られています。伝播の問題は、各タイプの電力線通信の制限要因です。
電力線通信の周波数を決定する主な問題は、無線サービスへの干渉を制限する法律です。多くの国では、シールドなしの有線放射を無線送信機と同様に規制しています。これらの管轄区域では通常、無認可の使用は 500 kHz 未満または無認可の無線帯域でなければなりません。一部の管轄区域 (EU など) では、有線伝送をさらに規制しています。米国は注目すべき例外で、配線が自由空間で無線波を伝播するように設計されていない限り、シールドなしの配線に限られた電力の広帯域信号を注入することを許可しています。
データ レートと距離の制限は、多くの電力線通信規格によって大きく異なります。高電圧伝送線に印加される低周波 (約 100 ～ 200 kHz) の搬送波は、1 つまたは 2 つのアナログ音声回路、または数百ビット/秒に相当するデータ レートのテレメトリ回路と制御回路を伝送する場合があります。ただし、これらの回路は数マイルに及ぶ場合があります。データ レートが高いほど、一般的に範囲は短くなります。数百万ビット/秒で動作するローカル エリア ネットワークは、オフィス ビルの 1 フロアしかカバーしませんが、専用のネットワーク ケーブルを設置する必要はありません。
PLCの種類
世界中でさまざまなプロトコルや法律が存在しますが、基本的にPLCには屋内PLCと屋外PLCの2種類しかありません。[3]
- 屋内 PLC : 屋内 PLC は、LAN ネットワーキングや、ホーム オートメーションなどの狭帯域屋内アプリケーションに使用されます。屋内電源配線を使用してデータを送信し、電源プラグに直接電流を注入します。
- 屋外 PLC : 低周波 PLC (テレメトリおよびグリッド制御用) などの主電力線伝送や、電力ネットワーク経由のインターネット伝送用の BPL に適用されます。このタイプの PLC では、電力線の高電圧レベルに対応できるように、機器が堅牢である必要があります。
リップル制御
リップル制御は、 AC ラインに可聴周波数トーンを追加します。一般的な周波数は 100 ～ 2400 Hzです。各地区は通常、独自の周波数を持っているため、隣接するエリアは影響を受けません。コードは、トーンをゆっくりとオン/オフすることで送信されます。顧客サイトの機器はコードを受信し、顧客機器のオン/オフを切り替えます。デコーダーは、多くの場合、標準の電気メーターの一部であり、リレーを制御します。また、電力メーターの時計を真夜中に設定するなどのユーティリティ コードもあります。
この方法により、電力会社は発電設備の資本支出を最大 20% 削減できます。これにより、電気と燃料の使用コストが削減されます。電圧低下や計画停電は、より簡単に防止できます。コジェネレーションを使用するグリッドでは、発電機が稼働しているときに、電気ではなく熱を生成するために補助的な顧客設備を有効化できます。
顧客にとっての悩みの種は、機器の電源を入れるコードが紛失したり、負荷遮断が不便または危険な場合があることです。たとえば、パーティー中、危険な熱波、生命維持のための医療機器が現場にある場合などです。これらのケースに対処するために、一部の機器には負荷遮断を回避するスイッチが組み込まれています。一部のメーターは、パーティー スイッチがオンになると、より高い料金に切り替わります。
長距離、低頻度
電力会社は、無線送信機と受信機を AC 電力搬送導体に接続するために特殊なカップリングコンデンサを使用します。電力計では、数十ワットの範囲の線形増幅器を備えた小型変圧器が使用されることがよくあります。PLC システムのコストの大半は、電力エレクトロニクスです。比較すると、エンコードとデコードを行うエレクトロニクスは、通常、専用集積回路で小型です。したがって、複雑な OFDM 規格でも、依然として経済的です。
使用される周波数は 24 ～ 500 kHz の範囲で、送信機の電力レベルは最大数百ワットです。これらの信号は、高電圧 AC 送電線の 1 本の導体、2 本の導体、または 3 本すべての導体に印加できます。複数の PLC チャネルを 1 本の HV ラインに結合することもできます。変電所では、搬送周波数電流がステーション装置をバイパスするのを防ぎ、離れた障害が PLC システムの分離されたセグメントに影響を及ぼさないことを確認するために、フィルタリング デバイスが適用されます。これらの回路は、スイッチギアの制御と送電線の保護に使用されます。たとえば、保護リレーはPLC チャネルを使用して、2 つの端子間で障害が検出された場合はラインをトリップしますが、障害がシステムの他の場所にある場合はラインを動作させたままにすることができます。
公益事業会社は、主要なシステム通信のニーズにマイクロ波ケーブル、そして最近ではますます光ファイバーケーブルを使用していますが、電力線搬送装置は、バックアップチャネルとして、または光ファイバー回線を設置する必要がない、あるいは無線やその他の通信が利用できない非常にシンプルで低コストの設備として、依然として有用である可能性があります。
電力線搬送通信（PLCC）は、主に110kV、220kV、400kVなどの高電圧の電力線を介して変電所間の通信、遠隔保護、遠隔監視に使用されます。 [4]
これらのシステムで一般的に使用される変調は振幅変調です。搬送周波数範囲は、オーディオ信号、保護、パイロット周波数に使用されます。パイロット周波数は、障害検出のために継続的に送信されるオーディオ範囲の信号です。
音声信号は 300 Hz ～ 4000 Hz の範囲に圧縮およびフィルタリングされ、このオーディオ周波数が搬送周波数と混合されます。搬送周波数は再びフィルタリングされ、増幅されて送信されます。これらの HF 搬送周波数の送信電力は 0 ～ +32 dbWの範囲になります。この範囲は変電所間の距離に応じて設定されます。
PLCC は、構内交換機(PBX) を相互接続するために使用できます。
送電網を区分し、障害から保護するために、電力（送電）線に直列に波トラップが接続されます。波トラップは、1 つ以上の共振回路で構成され、高周波搬送波（24～500 kHz）をブロックし、電力周波数電流（50～60 Hz）を通過させます。ほとんどの発電所の開閉所では、搬送波が発電所の機器に侵入するのを防ぐために波トラップが使用されています。各波トラップには、サージ電圧から保護するための避雷器が付いています。
カップリング コンデンサは、送信機と受信機を高電圧ラインに接続するために使用されます。これにより、キャリア エネルギーを高電圧ラインに送るための低インピーダンス パスが提供されますが、高インピーダンス パスであるため、電力周波数回路はブロックされます。カップリング コンデンサは、電圧測定に使用されるコンデンサ電圧トランスの一部である場合があります。
電力線搬送システムは、管理するインフラストラクチャ上でデータを確実に転送できるため、多くの公益事業会社で長年好まれてきました。
PLC搬送波中継局は、電力線上の電力線通信 (PLC) 信号が更新される施設です。したがって、信号は電力線からフィルタリングされ、新しい搬送周波数で復調および変調され、その後、再び電力線に再注入されます。PLC 信号は長距離 (数百キロメートル) を伝送できるため、このような施設は PLC 機器を使用する非常に長い電力線にのみ存在します。
PLC は、自動メーター読み取りに使用されるテクノロジの 1 つです。一方向システムと双方向システムの両方が、何十年にもわたって効果的に使用されてきました。このアプリケーションへの関心は、近年大幅に高まっています。手動プロセスを自動化することへの関心というよりも、システムの制御と運用を改善するために、すべての計測ポイントから最新のデータを取得することへの関心が高まっているためです。PLC は、高度メーター インフラストラクチャ(AMI) システムで使用されているテクノロジの 1 つです。
一方向（受信のみ）システムでは、測定値はエンド デバイス（メーターなど）から通信インフラストラクチャを経由してマスター ステーションにバブルアップされ、そこで測定値が発行されます。一方向システムは双方向システムよりも低コストですが、動作環境が変わった場合に再構成するのが困難です。
双方向システム（アウトバウンドとインバウンドの両方をサポート）では、コマンドをマスターステーションからエンドデバイス（メーター）にブロードキャストして、ネットワークの再構成、読み取り値の取得、メッセージの伝達などを行うことができます。ネットワークの末端にあるデバイスは、目的の値を伝えるメッセージで応答（インバウンド）します。ユーティリティ変電所で注入されたアウトバウンドメッセージは、下流のすべてのポイントに伝播します。このタイプのブロードキャストにより、通信システムは数千のデバイスに同時に到達できます。これらのデバイスはすべて電力が供給されていることがわかっており、以前に負荷制限の候補として識別されています。PLC はスマートグリッドのコンポーネントになることもあります。
中周波（100 kHz）
これらのシステムは、通常の無線を妨害する信号の送信が違法である国でよく使用されます。周波数が非常に低いため、公共配線で送信しても電波を発することができません。
ホームコントロール（ナローバンド）
電力線通信技術は、家庭内の電力配線をホームオートメーションに使用できます。たとえば、追加の制御配線を設置することなく、照明や家電製品をリモート制御できます。
一般的に、家庭制御用の電力線通信デバイスは、送信機で家庭配線に20 ～ 200 kHzの搬送波を変調して動作します。搬送波はデジタル信号で変調されます。システム内の各受信機にはアドレスがあり、家庭配線を介して送信され受信機でデコードされた信号によって個別に制御できます。これらのデバイスは、通常の電源コンセントに差し込むことも、固定配線で固定することもできます。搬送信号は同じ配電システム上の近くの家 (またはアパート) に伝わる可能性があるため、これらの制御スキームには所有者を示す家のアドレスがあります。X10と呼ばれる人気の技術は1970 年代から使用されています。[5]
1999年に導入されたユニバーサル電力線バスは、パルス位置変調（PPM）を使用しています。物理層の方式は、X10とはまったく異なる方式です。[6] LonWorksホームオートメーション製品ラインの一部であるLonTalkは、いくつかのオートメーション標準の一部として受け入れられました。[7]
低速狭帯域
狭帯域電力線通信は、電力供給が普及してすぐに始まりました。1922年頃には、テレメトリの目的で15～500kHzの周波数で高圧線を介して最初の搬送周波数システムが運用され始め、現在も続いています。[8]ベビーアラームなどの消費者向け製品は、少なくとも1940年から販売されています。[9]
1930 年代には、中電圧 (10～20 kV) および低電圧 (240/415 V) 配電システムにリップル キャリア信号が導入されました。
遠隔メーター読み取りなどの用途に適した安価な双方向技術の探求は長年続けられてきました。フランスの電力会社Électricité de France (EDF)は、拡散周波数偏移変調(S-FSK)と呼ばれるシステムのプロトタイプを作成し、標準化しました。( IEC 61334を参照) これは現在では長い歴史を持つシンプルで低コストのシステムですが、伝送速度が非常に遅いです。1970年代には東京電力が実験を行い、数百台のユニットで双方向動作が成功したと報告しました。[10] 2012年現在、[アップデート]このシステムはイタリアやEUの他の地域で広く使用されています。
S-FSK は、AC ラインがゼロ電圧を通過する時間を中心に 2、4、または 8 トーンのバーストを送信します。このようにして、トーンはアーク放電による無線周波数ノイズのほとんどを回避します。(汚れた絶縁体は電圧の最高点でアーク放電を起こし、広帯域のノイズバーストを生成するのが一般的です。) 他の干渉を避けるために、受信機は 1 トーンのみ、 0 トーンのみ、または両方の差動電力を測定することで信号対雑音比を改善できます。干渉を避けるために、地域によって異なるトーンペアが使用されています。ビットタイミングは通常、UARTに似た方法でトーン間の境界から回復されます。タイミングは、前回のゼロ交差からのタイマーを使用して、ほぼゼロ交差を中心にします。一般的な速度は 200 ～ 1200 ビット/秒で、トーンスロットごとに 1 ビットです。速度は AC ライン周波数によっても異なります。速度はノイズと、ローカル負荷の影響を受ける AC ラインのゼロクロスのジッターによって制限されます。これらのシステムは通常双方向であり、メーターと中央ステーションの両方がデータとコマンドを送信します。プロトコルの上位レベルでは、ステーション (通常はスマート メーター) がメッセージを再送信できます。( IEC 61334を参照)
1980年代半ば以降、デジタル通信技術とデジタル信号処理の可能性を活用することへの関心が高まっています。その目的は、広く導入できるほど安価で、ワイヤレスソリューションとコスト効率よく競合できる信頼性の高いシステムを生み出すことです。しかし、狭帯域電力線通信チャネルには多くの技術的課題があり、数学的なチャネルモデルと作業の調査が利用可能です。[11]
主電源通信の用途は、広く利用可能な媒体であるため当然ながら非常に多岐にわたります。狭帯域電力線通信の自然な用途の 1 つは、メーター、スイッチ、ヒーター、家庭用電化製品などの電気機器の制御と遠隔測定です。需要側管理など、システムの観点からこのような用途を検討している開発が数多く行われています。[12]この場合、家庭用電化製品は、ピーク負荷を制限するなど、リソースの使用をインテリジェントに調整します。
制御およびテレメトリアプリケーションには、家庭のメーターまでの公益事業会社に属する機器を含む公益事業側アプリケーションと、消費者の敷地内の機器を含む消費者側アプリケーションの両方が含まれます。考えられる公益事業側アプリケーションには、自動メーター読み取り（AMR）、動的料金制御、負荷管理、負荷プロファイル記録、クレジット管理、前払い、リモート接続、不正検出、ネットワーク管理などがあり、[13]ガスや水道にも拡張できます。
オープン スマート グリッド プロトコル(OSGP) は、スマート メータリング用の最も実績のある狭帯域 PLC テクノロジおよびプロトコルの 1 つです。[現在? ]世界中で 500 万台を超えるスマート メーターが設置され、稼働しています。これらのメーターは OSGP に基づいており、BPSK PLC を使用しています。2006 年に ESNA として設立された非営利団体である OSGP Alliance は、スマート グリッド アプリケーション用の ISO/IEC 14908 制御ネットワーク標準と組み合わせて使用される、欧州電気通信標準化機構 (ETSI) によって発行された仕様ファミリーを確立する取り組みを主導しました。OSGP は、スマート メーター、直接負荷制御モジュール、ソーラー パネル、ゲートウェイ、およびその他のスマート グリッド デバイスに対するコマンドおよび制御情報の信頼性が高く効率的な配信を提供するように最適化されています。OSGP は、スマート グリッドの進化する課題に対応するために、OSI プロトコル モデルに基づく最新の構造化アプローチを採用しています。
物理層では、OSGP は現在、技術標準として ETSI 103 908 を使用しています。これは、3592.98 BAUD でバイナリ位相シフトキーイングを使用し、86.232 KHz +/- 200ppm のキャリアトーンを使用します。[14] (注: ビットクロックは、キャリアのほぼ 1/24 です)。OSGP アプリケーション層では、ETSI TS 104 001 が、サービスとペイロードのカプセル化のために、ユーティリティ業界エンドデバイスデータテーブル用の ANSI C12.19 / MC12.19 / 2012 / IEEE Std 1377 標準と ANSI C12.18 / MC12.18 / IEEE Std 1701 標準に部分的に基づいたテーブル指向のデータストレージを提供します。この標準とコマンドシステムは、スマートメーターと関連データだけでなく、他のスマートグリッドデバイスへの汎用拡張も提供します。
フランスのEDFのプロジェクトには、需要管理、街路照明制御、遠隔計測と課金、顧客固有の料金最適化、契約管理、費用見積、ガスアプリケーションの安全性などが含まれています。[15]
また、家庭内の主電源をテレメトリ用の便利なデータ リンクとして使用する特殊なニッチ アプリケーションも多数あります。たとえば、英国とヨーロッパの TV 視聴者監視システムでは、家庭内のさまざまな部屋での TV 視聴アクティビティを監視するデバイスと、電話モデムに接続されたデータコンセントレータ間の便利なデータ パスとして電力線通信を使用しています。
中速狭帯域
配電線搬送（DLC）システム技術は、9～500kHzの周波数範囲を使用し、最大576kbit/sのデータレートを実現しました。[16]
電力線とインターネットを介したリアルタイムエネルギー管理（REMPLI）と呼ばれるプロジェクトは、2003年から2006年にかけて欧州委員会によって資金提供されました。[17]
より新しいシステムでは、OFDM を使用して、無線周波数干渉を起こさずに、より高速なビット レートでデータを送信します。これらのシステムでは、送信速度が遅い数百のデータ チャネルを使用します。通常、干渉のあるチャネルをオフにすることで、ノイズに適応できます。エンコード デバイスの追加費用は、送信用の電子機器のコストと比較するとわずかなものです。送信電子機器は通常、高出力のオペアンプ、カップリング トランス、および電源です。同様の送信電子機器は、古い低速のシステムでも必要であるため、テクノロジの改善により、パフォーマンスの向上を非常に手頃な価格で実現できます。
2009年、ベンダーのグループがPoweRline Intelligent Metering Evolution（PRIME）アライアンスを結成しました。[18]提供されている物理層はOFDMで、250kHzでサンプリングされ、42〜89kHzの512の差動位相シフトキーイングチャネルを備えています。最速の伝送速度は128.6kbit/sで、最も堅牢なのは21.4kbit/sです。畳み込みコードを使用してエラー検出と訂正を行います。上位層は通常IPv4です。[19]
2011年に、配電網オペレータ（ERDF、Enexis）、メーターベンダー（Sagemcom、Landis&Gyr）、チップベンダー（Maxim Integrated、Texas Instruments、STMicroelectronics、Renesas）を含むいくつかの企業が、G3-PLC技術を推進するためにG3-PLCアライアンス[20]を設立しました。G3-PLCは、電力網上の大規模インフラストラクチャを可能にする低層プロトコルです。G3-PLCは、欧州ではCENELEC Aバンド（35〜91 kHz）またはCENELEC Bバンド（98 kHz〜122 kHz）、日本ではARIBバンド（155 kHz〜403 kHz）、米国およびその他の地域ではFCC（155 kHz〜487 kHz）で動作します。使用される技術は、適応変調とトーンマッピングを備えた400 kHzでサンプリングされたOFDMです。エラー検出および訂正は、畳み込みコードとリード・ソロモン誤り訂正の両方によって行われます。必要なメディア アクセス制御は、無線規格のIEEE 802.15.4から取得されます。プロトコルでは、インターネット ネットワーク層IPv6 を電力線通信という制約のある環境に適応させるために6loWPAN が選択されました。6loWPANは、メッシュ ネットワークLOADngに基づくルーティング、ヘッダー圧縮、フラグメンテーション、およびセキュリティを統合します。G3-PLC は、中電圧から低電圧への変圧器の交差を含む、デバイス間の信頼性が高く高度に保護された接続に基づく、非常に堅牢な通信用に設計されています。IPv6 を使用することで、G3-PLC はメーター、グリッド アクチュエータ、およびスマート オブジェクト間の通信を可能にします。2011 年 12 月、G3 PLC テクノロジはジュネーブのITUで国際標準として承認され、G.9903、[21] G3-PLC ネットワーク用の狭帯域直交周波数分割多重電力線通信トランシーバーとして参照されています。
ラジオ番組の送信
PLC は、電力線を介してラジオ番組を送信するために使用されることがありました。AM ラジオ帯域で動作する場合、搬送電流システムとして知られています。
高周波（≥ 1 MHz）
高周波通信では、技術に応じて、無線スペクトルの大部分を通信に（再）使用したり、選択した（狭い）帯域を使用したりすることがあります。
ホームネットワーク（LAN）
電力線通信は、家庭内で家庭用コンピュータや周辺機器、およびイーサネットポートを備えた家庭用エンターテイメント デバイスを相互接続するためにも使用できます。電力線アダプタ セットを電源コンセントに差し込むと、家庭内の既存の電気配線を使用してイーサネット接続が確立されます (フィルタ付きの電源タップは電力線信号を吸収する場合があります)。これにより、専用のネットワーク ケーブルを配線する手間をかけずに、デバイス間でデータを共有できます。
広く導入されている電力線ネットワーク規格は、Nessum AllianceとHomePlug Powerline Allianceによるものです。HomePlug Powerline Alliance は、2016 年 10 月に活動を縮小することを発表し、Alliance の Web サイト (homeplug.org) は閉鎖されました。Nessum (旧称HD-PLC ) と、HomePlug 仕様の最新版である HomePlug AV は、IEEE 1901グループによって、2010 年 12 月 30 日に公開された規格のベースライン技術として採用されました。HomePlug は、世界中で 4,500 万台を超える HomePlug デバイスが導入されていると推定しています。他の企業や組織も、電力線ホーム ネットワークのさまざまな仕様を支持しており、Universal Powerline Association、SiConnect、Xsilon、ITU-TのG.hn (HomeGrid) 仕様などがあります。
非ホームネットワーク（LAN）
IoTアプリケーションの多様化に伴い、スマートビルディング、スマートファクトリー、スマートシティなどの分野では、高解像度のビデオデータや高頻度のセンサーデータの伝送など、高速データ通信の需要が高まっています。このようなユースケースでは、電力線通信技術も使用でき、既存のケーブルを再利用できるという同じ利点が得られます。
Nessumは、大規模ネットワークの構築に活用できるマルチホップ技術を開発しました。また、最新のNessum技術（第4世代HD-PLC技術）は複数のチャネルを提供し、最適なチャネルを選択することで高速かつ長距離の通信を可能にします。
電力線ブロードバンド
ブロードバンド オーバー パワー ライン (BPL) は、変圧器間の既存の AC MV (中電圧) 配電配線、および変圧器と顧客のコンセント間の AC LV (低電圧) 配線 (通常 100 ～ 240 V) を介して双方向データを送信するシステムです。これにより、データ通信用の専用配線ネットワークの費用や、ワイヤレス ネットワーク内のアンテナ、無線、ルーターの専用ネットワークの維持費用が不要になります。
BPL は、無線システムで使用されるものと同じ無線周波数の一部を使用します。最新の BPL では、実際に使用されている周波数の使用を避けるために、Wavelet-OFDM、FFT-OFDM、または周波数ホッピング拡散スペクトルを採用していますが、2010 年以前の初期の BPL 標準では採用されていませんでした。この観点からの BPL に対する批判は、OPERA 以前、1905 年以前の標準に対するものです。
BPL OPERA 規格は、主にヨーロッパの ISP で使用されています。北米では、一部の場所 (たとえば、ウィスコンシン州ワシントン島) で使用されていますが、より一般的には、スマートメーターや負荷管理のために電力配電会社で使用されています。
IEEE 1901 (Nessum、HomePlug) LAN 標準が承認され、主流のルーター チップセットに広く実装されて以来、古い BPL 標準は、建物内の AC コンセント間の通信や、MV ラインと LV ラインが交わる建物と変圧器間の通信には適していません。
超高周波（≥ 100 MHz）
電力線を介したさらに高速な情報伝送では、単一の導体のみを必要とする横方向モード表面波伝搬メカニズムを介して送信されるRFからマイクロ波周波数が使用されます。この技術の実装はE-Lineとして販売されています。これらは、2〜20GHzまでの低周波数帯域の代わりにマイクロ波を使用します。これらは屋外で使用すると電波天文学に干渉する可能性がありますが[22] 、新しい配線なしで光ファイバーケーブルと競合する速度の利点はそれを上回る可能性があります。
これらのシステムは、各方向で1 Gbit/sを超える対称型全二重通信を主張しています。 [23] 2.4 GHz および 5.0 GHz の無認可帯域でアナログテレビを同時に受信する複数の Wi-Fi チャネルが、単一の中電圧線導体で動作することが実証されています。基礎となる伝播モードは極めて広帯域であるため(技術的な意味で)、20 MHz ～ 20 GHz の領域であればどこでも動作できます。また、高周波 BPL の場合のように 80 MHz 未満に制限されないため、これらのシステムは、他の認可または無認可サービスとの共有スペクトルの使用に関連する干渉の問題を回避できます。[24]
標準
2010 年初頭現在、電力線ネットワークには 2 つの明確に異なる標準セットが適用されます。
家庭内では、IEEE 1901規格は、既存の AC 線をデータ用途にどのように使用するかを世界的に規定しています。IEEE 1901 には、ベースライン技術として Nessum と HomePlug AV が含まれています。IEEE 1901 製品は共存可能で、同じ技術を使用する製品間で完全に相互運用可能です。一方、中周波のホーム コントロール デバイスは、X10 が主流である傾向はあるものの、依然として分かれています。電力網での使用については、IEEE は 2013 年に IEEE 1901.2 と呼ばれる低周波 (≤ 500 kHz) 規格を承認しました。[25]
標準化団体
HomePlug Powerline Alliance（解散）、Universal Powerline Association（解散）、Nessum Alliance（活動中）など、競合する複数の組織が仕様を策定している。2009年10月、ITU-Tは高速電力線、同軸、電話回線通信のネットワーク標準として勧告G.hn /G.9960を採用した。 [26] National Energy Marketers Association（米国の業界団体）も標準の推進に関与していた。[27]
2009 年 7 月、IEEE 電力線通信標準委員会は、電力線を介したブロードバンドの標準草案を承認しました。IEEE 1901最終標準は 2010 年 12 月 30 日に公開され、HomePlug と Nessum の機能が含まれていました。IEEE 1901 および IEEE 1905 準拠デバイスを介した電力線通信は、2013年にすべての主要デバイス ベンダーがコミットした nVoy 認証によって示されます 。NISTは、米国のスマート グリッドの「NIST によって特定された追加標準で、さらに検討が必要」としてIEEE 1901 (Nessum、HomePlug AV) とITU-T G.hn を含めました。[28] IEEE は、2013 年に長距離スマート グリッド用の低周波標準 IEEE 1901.2 も作成しました。[25]
アプリケーション
PLC技術は、ネットワーク構築コストを削減するソリューションとして、スマートビルディング、スマートファクトリー、スマートグリッド、スマートシティなどを実現する以下のシステムに広く使用されています。[29]
- 高度計測インフラストラクチャ (AMI) システム
- マイクロインバータ
- HVACシステム
- エレベーター
- 蓄電池
- スマート街灯
- 照明制御システム
- インターホンシステム
- 防犯カメラシステム
PLCの課題
これまでのPLCの主な課題は、シールドもねじれもない電力配線です。このタイプの配線は大量の無線エネルギーを放出し、同じ周波数帯域を使用している他の機器に悪影響を及ぼす可能性があります。さらに、BPL（電力線経由ブロードバンド）システムは、PLC配線によって生成される無線信号による干渉を受ける可能性があります。[3]
参照
参考文献
- ^ Sagar, Nishant (2011). 電力線通信システム: 概要と分析。ラトガース大学図書館(論文). doi :10.7282/T3RR1XJ7. 2024年4月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「ARRL が BPL ノッチング義務化のケースを強化」。ニュースリリース。アメリカアマチュア無線連盟。2010 年 12 月 2 日。2011年11 月 24 日閲覧。
- ^ ab Pandit、Abhimanyu (2019)。「電力線通信 (PLC) とは何か、どのように機能するか」。Circuit Digest。
- ^ スタンレー・H・ホロウィッツ、アラン・G・ファドケ（2008年）。『電力システムリレー第3版』ジョン・ワイリー・アンド・サンズ。64～65ページ。ISBN 978-0-470-05712-4。
- ^ Edward B.Driscoll Jr. 「X10の歴史」。2011年7月22日閲覧。
- ^ 「Univeral (sic) Powerline Bus とは何か?」Powerline Control Systems, Inc. 2011 年 7 月 18 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年7 月 22 日閲覧。
- ^ 「Echelon が LonWorks® 制御ネットワークの ISO/IEC 標準化を発表」。ニュースリリース。Echelon Corporation。2008 年 12 月 3 日。2012 年 4 月 7 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年7 月 22 日閲覧。
- ^ Dostert, K (1997). 「電力配電網を介した通信 - 可能性と限界」(PDF) . Proc 1997 International. Symp. 電力線通信とその応用: 1–9.
- ^ Broadridge, R. (1989). 電力線モデムとネットワーク。第2回IEE全国電気通信会議。ロンドン、イギリス。pp. 294–296。
- ^ 細野 正之 (1982年10月26日～28日)。「自動メーター読み取り・負荷制御システムの改良とその運用実績」第4回国際電力供給の計測・装置・料金会議。IEE。pp.90～94。
- ^ Cooper, D .; Jeans, T. (2002 年 7 月 1 日)。「CENELEC 周波数の低電圧電源での狭帯域、低データ レート通信。I. ノイズと減衰」IEEE Transactions on Power Delivery。17 ( 3): 718–723。doi : 10.1109 /TPWRD.2002.1022794。
- ^ Newbury, J. (1998 年 1 月). 「低電圧電源信号の通信要件と標準」. IEEE Transactions on Power Delivery . 13 (1): 46–52. doi :10.1109/61.660847.
- ^ Sheppard, TJ (1992 年 11 月 17 ～ 19 日)。主電源通信 - 実用的な計測システム。第 7 回電力供給の計測アプリケーションと料金に関する国際会議。ロンドン、英国: IEE。pp. 223 ～ 227。
- ^ 「ETSI TS 103 908 V1.1.1」（PDF）。ETSI配信。ETSI 。 2021年8月16日閲覧。
- ^ Duval, G. 「Electricite de France における電力線搬送の応用」Proc 1997 International. Symp. On Power Line Comms and Its Applications : 76–80。
- ^ 「配電線搬送システム」。Power-Q Sendirian Bhd. 2009年5月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年7月22日閲覧。
- ^ 「電力線とインターネットによるリアルタイムエネルギー管理」。公式ウェブサイト。2009年2月14日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011年7月22日閲覧。
- ^ 「PRIME Allianceへようこそ」。公式ウェブサイト。 2011年7月22日閲覧。
- ^ Hoch, Martin (2011). 「PLC G3 と PRIME の比較」(PDF) . 2011 IEEE 国際電力線通信とその応用シンポジウム. pp. 165–169. doi :10.1109/ISPLC.2011.5764384. ISBN 978-1-4244-7751-7. S2CID 13741019. 2017年8月10日時点の オリジナル（PDF）からアーカイブ。2012年5月16日閲覧。
- ^ 「G3-PLC 公式 Web サイト」。公式 Web サイト。2013年3 月 6 日閲覧。
- ^ 「G.9903 ITU-T Web ページ」。公式 Web サイト。2013 年3 月 6 日閲覧。
- ^ “Broadband over Power Lines (BPL)”。2019年2月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年9月2日閲覧。
- ^ Glenn Elmore (2006 年 8 月)。「BPL とその他のラストマイル パイプの情報レートを理解する」。Computing Unplugged 誌。2011 年 7 月 22 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2011 年7 月 22 日閲覧。
- ^ Glenn Elmore (2009 年 7 月 27 日)。「単一導体上の TM 波の伝播の概要」(PDF)。Corridor Systems。2011年7 月 22 日閲覧。
- ^ ab 「IEEE 1901.2-2013 - スマートグリッドアプリケーション向け低周波（500kHz未満）狭帯域電力線通信のIEEE標準」。IEEE SA。2018年12月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年12月23日閲覧。
- ^ 「完全にネットワーク化された家庭向けの新しいグローバル標準」。ITU-T Newslog。2008年12月12日。2009年2月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年10月11日閲覧。
- ^ 「NEM: National Energy Marketers Association」www.energymarketers.com 。 2019年10月14日閲覧。
- ^ 「NIST スマートグリッド相互運用性標準のフレームワークとロードマップ、リリース 1.0」(PDF)。Nist.gov 。2012年5 月 8 日閲覧。
- ^ 「電力線通信とは何か」Nessum . 2021年。
さらに読む
- 電力線通信: 潜在的かつ重要なシステム、既存の技術、将来の開発の見通し http://www.tesionline.it/default/tesi.asp?idt=34078
- Blackburn, JL 編 (1976)。応用保護リレー。ニューアーク、ニュージャージー州: Westinghouse Electric Corp.、リレー機器部門。ISBN 9781118701515. LCCN 76008060. OCLC 2423329.
- カルセル、ザビエル (2006)。Réseaux CPL par la pratique (フランス語)。パリ: エロール。ISBN 978-2-212-11930-5. OCLC 421746698.
外部リンク
- 「Nessum」。公式ウェブサイト。Nessum Alliance。
- OSGPアライアンス
- 欧州電気通信標準化機構