Tecnologia das correntes portadoras em linha (CPL)

Maio 2017

Canal de Transmissão

A rede eléctrica não foi estudado para transportar sinais de Elevada frequência (HF). Por conseguinte, é necessário ter em conta os constrangimentos deste suporte para assegurar uma boa transmissão destes sinais HF sem, no entanto, perturbar os aparelhos circundantes, nem as frequências da banda 1-30 Mhz por radiação. Certas frequências desta banda estão reservadas ao exército ou aos radioamadores.
Tudo isto deve ser estudado para dar um débito suficiente ao utilizador na extremidade da linha.

O problema consiste assim em limitar a potência de funcionamento das correntes portadoras, assegurando ao mesmo tempo um débito suficiente, e limitar os efeitos do barulho e a distorção sobre a linha. A solução: combinar um tratamento do sinal o mais eficiente possível e efectuar um acoplamento óptimo da rede CPL à rede eléctrica.

Existem dois métodos de acoplamento: acoplamento capacitivo em paralelo sobre a rede eléctrica ou acoplamento indutivo através de um anel de ferrite. No que diz respeito às instalações em interiores (indoor), o acoplamento capacitivo é feito por defeito quando se liga o equipamento CPL à tomada eléctrica, o problema põe-se por conseguinte apenas para as instalações em exterior (outdoor), muito mais complexas de realizar.

Técnicas de modulação de dados

O desafio dos CPL é “manter” um débito com um nível de emissão fraco, e daí uma limitação da potência de funcionamento das correntes portadoras, ou um tratamento do sinal o mais eficiente possível para contornar este constrangimento de nível de emissão.

Nas soluções actuais, dois tipos de modulação surgem: OFDM (Ortogonal Frequency Division Multiplexing) e Spread Spectrum (ou modulação estendimento de espectro).

OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing

A técnica de transmissão OFDM é baseada na emissão simultânea em n bandas de frequência (situadas entre 2 e 30 MHz) de N portadoras sobre cada banda. O sinal é repartido sobre as portadoras. As frequências de trabalho são escolhidas em função dos regulamentos, as outras “são apagadas” de maneira lógica. O sinal é emitido a um nível bastante elevado para poder subir em débito, e injectado em várias frequências ao mesmo tempo. Se uma delas for atenuada o sinal passará mesmo assim, graças à emissão simultânea. O espectro do sinal OFDM apresenta uma ocupação óptima da banda atribuída, graças à ortogonalidade sub-portadora.

N.B.: Esta modulação foi escolhida pelo Comité Homeplug, por conseguinte todos os equipamentos que respeitam a norma Homeplug estão em modulação OFDM. É esta a modulação que é utilizada para as transmissões sem fios WiFi (802.11a).

SS Spread Spectrum : Modulação estendimento de espectro

O princípio da modulação estendimento de espectro (Spread Spectrum) consiste e "estender" a informação sobre uma banda de frequências muito mais larga que a banda necessária, com o objectivo de combater os sinais de interferência e as distorções ligadas à propagação: o sinal confunde-se com o barulho. O sinal é codificado à partida, um código é atribuído cada um dos utentes a fim de permitir a descodificação à chegada. A extensão é assegurada por um sinal pseudo-aleatório chamado código de estendimento. Aquando da recepção, o sinal é entendido como um barulho se o receptor não tiver um código. Como o sinal é emitido a um nível mais baixo do que o do barulho, o débito permanece fraco. A modulação com estendimento de espetro é assim optimizada para lutar contra o barulho, do qual limita melhor os efeitos.

A modulação CDMA (Code Division Multiple Access) é uma modulação estendimento de espetro utilizada para certas soluções CPL.
Quando se faz o ponto da situação das diferentes soluções existentes até agora, nota-se que as soluções que utilizam estendimento de espetro permanecem a baixo débito, só as soluções que utilizam OFDM podem aumentar em débito até agora.

Ligação de dados

Qualquer solução CPL deve incluir uma camada física robusta mas também um protocolo de acesso à camada rede eficaz. Este protocolo controla a partilha do meio de transmissão entre numerosos clientes, enquanto a camada física especifica a modulação, a codificação e o formato dos pacotes.

O método de acesso utilizado pelas máquinas que utilizam as correntes portadoras em linha é o CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance), quer dizer, o mesmo método utilizado para as redes sem fios WiFi.

Artigo escrito por [mailto:fc-cpl-sud@voila.fr Françoise Cacciaguerra] – Novembre 2003

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Última modificação: 8 de julho de 2009 às 15:21 por owliance.pt_004.
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