Tổng quan về công nghệ PLC

Khái niệm

Công nghệ PLC(Power Line Communication - truyền thông qua đường dây điện )là công nghệ sử dụng đường dây điện như một đường dây truyền thông dựa vào nguyên lý chồng lấn những tín hiệu truyền thông cao tần với sóng có tần số thấp sẵn có trên đường dây diện. Hiện nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ trong ngành công nghiệp phần cứng , đã có những thiết bị PLC hỗ trợ tốc độ lên đến 1200Mbps.

H.1 Sơ đồ hệ thống truyền thông qua đường dây điện

Ưu điểm của công nghệ PLC

Ưu điểm nổi bật của PLC là tính kinh tế do sử dụng mạng lưới điện sẵn có làm dây truyền thông. Các modem PLC cho phép nhận và gởi thông tin tại các ổ cắm điện trên tường nhà ,như vậy toàn bộ mạng điện sẽ trong toàn nhà sẽ trở thành một mạng Lan nội bộ.Chỉ cần một đường truyền internet băng thông rộng nối tới trạm biến áp thì cả một khu vực dân cư lớn sẽ có khả năng truy cập Internet tốc độ cao mà không cần phải lắp đặt hệ thống cáp internet đến từng gia đình.

Nguyên lý của PLC

PLC sử dụng chung đường dây điện để truyền tải điện năng và truyền thông. Điện năng xoay chiều là các sóng sin tuần hoàn có tần số 50/60Hz, trên các sóng này chúng ta sẽ tiến hành chồng lấn lên những sóng mang tín hiệu dữ liệu ở tần số cao từ 2-30MHz, thực thi việc truyền nhận những tín hiệu dữ liệu ở tốc độ cao.

H.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động PLC

Theo như sơ đồ H2 ở trên , những tín hiệu dữ liệu tần số cao trên đường cáp quang sẽ được tiến hành chồng lấn với sóng sin điện năng xoay chiều trên cùng một đường dây điện nối từ trạm biến áp.Tín hiệu sau khi được chồng lấn này sẽ theo hệ thống phân phối điện đi đến khắp các ổ cắm điện trong nhà.Tín hiệu này sẽ được giải mã bằng các PLC modem, thông qua bộ lọc các tín hiệu ,dữ liệu sẽ được lấy ra theo một đường riêng biệt và kết nối đến các thiết bị trong nhà.

Công nghệ trải phổ nhảy tần FHSS sử dụng trong PLC

Trải phổ nhảy tần (Frequency hopping Spread Spectrum ) là công nghệ sử dụng sóng mang (carrier signal) băng thông hẹp thay đổi tần số theo một mẫu được biết bởi bên truyền lẫn bên nhận.

H3 Sơ đồ trải phổ nhảy tần FHSS sử dụng trong PLC

・Dữ liệu người dùng được tiến hành nhảy tần lần 1 để tạo ra tín hiệu gởi đi.Tiếp đó tín hiệu này sẽ dựa vào chuỗi giả ngẫu nhiên(Pseudorandom) để tiến hành nhảy tần lần thứ hai,lần thứ hai này tín hiệu sẽ được thay đổi tần số sao cho vùng trải phổ nằm trong khoàng từ 4Mhz～20MHz. Nếu như có một tín hiệu nhiễu ở tần số cao diễn ra thì cũng không gây ảnh hưởng đến tín hiệu gởi đi do tín hiệu này đã được trải phổ xuống tần số thấp.Khi kết thúc quá trình truyền dẫn thì tín hiệu trải phổ sẽ được khôi phục lại như lúc ban đầu.

・Trên đường dây truyền tải điện sẽ nếu sử dụng kỹ thuật trải phổ trong nhảy tần thì ta có thể khống chế được mức điện năng đỉnh, do đó có khả năng giảm thiểu được rò rỉ điện do mức điện năng đỉnh ở mức cao gây ra.

Những khó khăn khi phát triển công nghệ PLC

・ Đa số những hệ thống PLC được phân loại theo hiệu điện thế của mạng điện dùng để truyền dẫn.

・ Khi truyền dẫn tín hiệu theo đường dây điện bình thường, hay xuất hiện sự suy giảm trong hàm truyền ở những tần số nhất định, dẫn đến mất tín hiệu. Công nghệ PLC sử dụng phương pháp đặc biệt để giải quyết vấn đề đó – luân phiên bật và tắt truyền tín hiệu (dynamically turning off and on data-carrying signals). Bản chất của phương pháp này là : thiết bị thực hiện việc theo dõi liên tục kênh truyền để phát hiện đoạn phổ nào bị suy giảm quá mức cho phép. Khi phát hiện lỗi, tần số bị suy giảm sẽ tạm thời dừng sử dụng đến khi nào đường truyền trở lại bình thường.

・ Ngoài ra, còn xuất hiện nhiễu xung (khoảng 1 micro giây) , gây ra từ các nguồn như : đèn halogen, bật và tắt các thiết bị điện công suất lớn…

・ Đường dây điện không theo chuẩn cũng gây sự suy giảm mạnh tín hiệu.

・ Nhân tố chính cản trở sự phát triển hệ thống PLC vận tốc cao là chưa có chuẩn dành cho hệ thống PLC dải phổ rộng, dẫn đến khó khăn tương thích có dịch vụ sử dụng những vùng tần số gần nhau.

・ Năm 2001, tập đoàn quốc tế HomePlug Powerline Alliance đưa ra chuẩn dành cho xây dựng mạng gia đình bằng đường dây điện – gọi là HomePlug 1.0 . Đó chỉ là chuẩn để xây dựng mạng gia đình, còn chuẩn đầy đủ của kỹ thuật PLC dải phổ rộng tạm thời vẫn chưa có.

Tham khảo

高速PLCの概要(武蔵工業大学)

Các công nghệ trải phổ(Khoa CNTT-ĐH Công Nghiệp TP HCM)