پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
دانشکده مهندسی برق، کامپیوتر و فناوری اطلاعات
گزارش سمینار کارشناسی ارشد در رشته مهندسی فناوری اطلاعات
انتقال اطلاعات از طریق شبکه برق
چکیده
فناوری انتقال اطلاعات از طریق خطوط برق به مصرف کننده نهایی، یکی از فناوریهای رو به رشد در بسیاری از کشورهای پیشرفتهی جهان است. بسیاری از کشورهای در حال توسعه نیز، برای استفاده و بکارگیری این فناوری در سطح شبکهی برق مطالعاتی انجام داده و برخی از آنها به نصب آن پرداختهاند. از اینرو در این پروژه ابتدا به معرفی و کلیات فنی این فناوری پرداخته میشود و سپس مزایا، کاربردها و مشکلات آن ذکر میشود. در نهایت، طول عمر این فناوری و زمان استفاده موثر از آن بررسی خواهد شد.
PLC[1] از سالها قبل در خطوط فشار قوی (400KV, 230KV, 132KV, 63KV) برای اهداف کنترلی وحفاظتی بین نیروگاهها وپستهای فشار قوی ومراکز کنترلی (دیسپاچینگ) استفاده میشود. برای مثال میتوان به کنترل تنظیم تولید نیروگاهها از راه دور(تنظیم نقطه مرجع نیروگاه)، ارتباط تلفنی بین پستهای فشار قوی و نیروگاهها، ارسال مقدار توان، انرژی، ولتاژ و جریان کل شبکه به مرکز دیسپاچینگ، فرامین حفاظتی و… نام برد. در واقع PLC انتقال دادههای مخابراتی را در خطوط فشار قوی بر عهده دارد و این اطلاعات از طریق هادیهای فشارقوی انتقال مییابد(هادیهای فشار قوی معمولا از نوع ACSR[2] هستند). انتقال اطلاعات از طریق PLC معمولا به صورت آنالوگ صورت میگیرد که برای مدولاسیون سیگنالهای ارسالی از روشهای مختلفی استفاده میشود. این سیگنالها معمولا در محدوده فرکانسی کیلوهرتز ( فرکانسهای پائین که در ایران بین 40KHz تا 500KHz ) کار میکنند و به همین دلیل ظرفیت انتقال نسبتاً کمی را ارائه میدهند که البته با توجه به این که اطلاعات کنترلی و حفاظتی شبکه قدرت خیلی حجیم نیست تا کنون PLC در شبکه قدرت جایگاه خود را حفظ کرده است.
کاربرد PLC بهتدریج به خاطر سادگی آن در سیستم توزیع برق (33KV به پایین) در بعضی از کشورهای پیشرفته مانند ژاپن و بعد از آن در اروپا و آمریکا شروع شد. علت اصلی استفاده از این سیستم در بخش توزیع، اتوماسیون شبکه توزیع بود. اتوماسیون توزیع به معنی نظارت (Monitoring ) و کنترل سیستم توزیع از یک مرکز اصلی مانند شرکت توزیع یا برق منطقه ای است. یعنی کلیه فرامین به کلیدهای قدرت، خازنها، راکتورها و یا فرامین حفاظتی از راه دور صورت گیرد. چنین بستری در صنعت برق نیازمند کانال های مخابراتی است. همان طور که می دانیم امروزه کانال های مخابراتی بسیار زیادی که هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند در دسترس است. در این شرایط برای طراحان، PLC (در سیستمهای توزیع به [3]DLC نیز معروف است) به خاطر وجود هادی های الکتریکی در سطح توزیع سادهترین گزینه بود.
امروزه سعی بر این است که اتصال به اینترنت از طریق اتصال به خروجیهای برق به آسانی میسر شود. ارسال اطلاعات از طریق خطوط قدرت یا PLT[4] از خطوط الکتریکی موجود به منظور انتقال پهنای باند مخابراتی به درون شبکه خانگی و ارائه سرویسهای مخابراتی درون خانهها و شرکتها استفاده میکند و مهمترین مزیت آن استفاده از شبکه برق موجود بدون نیاز به ایجاد کانال های مخابراتی جدید میباشد [1].
با وجود مزایایی که PLC میتواند ارائه دهد تنها مواردی که توسعه این تکنولوژی را به عقب انداخته است، اموری همچون چگونگی استانداردسازی و مشکلات اقتصادی میباشد. بدون تکامل و توسعه در ایجاد استانداردهای مناسب به صورت جهانی، نمی توان PLT را به عنوان یک تکنولوژی درخور و بدون خطر مورد استفاده قرار داد. همچنین این تکنولوژی قادر است به عنوان یک جایگزین برای شبکههای مخابرات بینالمللی موجود مورد استفاده قرار گیرد و همه نوع خدمات از جمله سرویسهای صوتی، سرویسهای دیتا و خصوصاً فاکس و دسترسی به اینترنت پر سرعت و کم هزینه برای تمامی منازل را فراهم کند. بنابراین هدف اصلی ارائه روشی برای بهرهبرداری از خطوط قدرت داخلی به عنوان شبکههای گسترده محلّی پر سرعت است که بتوانند اطلاعات صوتی و تصویری دیجیتال را در کنار دیگر اطلاعات حمل کنند.
مطالعات بیشمار و آزمایشات بسیار زیاد نشان داده است که امکان استفاده از فرکانسهای بالا و پهنای باند بیشتر برای انتقال از طریق شبکه برق وجود دارد و با فرکانسهای حدود 6/1 تا 30 مگاهرتز میتوان به نرخ انتقال اطلاعات تا حداکثر چند صد مگابیت بر ثانیه با استفاده از ظرفیت شبکههای توزیع در مراحل ولتاژ فشار ضعیف[5] و ولتاژ فشار متوسط[6] دست یافت [2].
[1]-Power Line Carrier
[2]-Aluminum Conductor Steel Reinforced
[3]– Distributed Line Carrier
4-Power Line Telecommunication
[5]-Low Voltage (LV)
[6]– Medium Voltage (MV)
فهرست
چکیده 8
فصل اول:مقدمه………………………..9
1-1-مقدمه. 10
فصل دوم: معرفی فناوری در حد شناخت کلی.. 12
2-1- مقدمه. 13
2-2- ساختار شبکه PLC.. 15
2-2-1- شبکه دسترسی.. 20
2-2-2- شبکه توزیع. 22
2-2-3- اتصال به شبکه های ارائه دهنده خدمات (اینترنت و شبکه PSTN ) 23
2-3- تجهیزات PLC در سطح توزیع. 24
2-3-1- تجهیزات مورد نیاز مشترکین.. 25
2-3-2- تکرار کننده 26
2-3-3- ترانسفورماتور. 27
2-3-4- Couplers. 28
2-3-5- نصب تجهیزات… 29
2-4- باندهای فرکانسی و روشهای مدولاسیون. 30
2-4-1- DSSS. 31
2-4-2- OFDM… 32
2-4-3- GMSK.. 32
2-5- PLC های نسل بعد. 33
2-6- مقایسه PLC با دیگر فناوریهای انتقال اطلاعات… 33
2-6-1- شبکه مخابرات نوری.. 34
2-6-2- شبکه مخابراتی ماهواره 34
2-6-3- xDSL.. 36
فصل سوم: مروری بر کارهای گذشته همرا به مزایا و مشکلات استفاده از فناوری.. 38
3-1- مقدمه. 39
3-2- مروری بر کارهای گذشته 39
3-2-1- مقدمه. 39
3-2-2- تکنولوژی PLC.. 40
3-2-3- تکنولوژی مدولاسیون اطلاعات… 41
3-2-4- مدل کانال. 44
3-3- بررسی مزایا و معایب سیستم مخابراتی PLC.. 44
3-3-1- مزایای سیستم PLC.. 44
3-3-2- معایب سیستم PLC.. 45
3-4- کاربردهای مختلف سیستم PLC.. 46
3-4-1- کنترل تجهیزات خانگی.. 46
3-4- 2- شبکه سازی خانگی.. 46
3-4-3- دسترسی به اینترنت… 47
3-4-4- پخش برنامه‌های رادیویی.. 49
3-4-5- تلفن.. 49
3-4-6- کاربردهای دیگر PLC.. 50
3-5- مشکلات موجود در به کارگیری فناوری PLC.. 52
3-5-1- مشکلات فنی موجود در به کارگیری فناوری PLC.. 50
3-5-2- ظرفیت سیستم های PLC.. 53
3-5-3- فاصله. 54
3-5-4- ساختار شبکه. 55
3-5-5- تداخل.. 57
3-6- مشکلات دیگر موجود در به کارگیری فناوری PLC.. 58
فصل چهارم: نتیجهگیری.. 59
پیوست… 61
الف- فهرست نمادهای به کار رفته. 61
ب- واژه نامه. 62
مراجع. 64
فهرست جداول
جدول(2-1):مشخصات فنی کابلهای شکل 1-11
15
جدول (2-2): مقایسهای کمی بین PLC و دیگر تکنولوژیها
29
فهرست اشکال
شکل(2-1): RTU
5
شکل(2-2): بلوک دیاگرام PLC در خطوط انتقال
6
شکل(2-3): نمودار تک خطی خط انتقال قدرت با وجود PLC
6
شکل(2-4): اصول کلی PLC
8
شکل(2-5): نمایش کلی یک سیستم PLC
10
شکل(2-6): نمایش کلی یک سیستم PLC با پهنای باند کم
10
شکل (2-7): ساختار کلی شبکه PLC و خانواده های آن در شبکه توزیع
11
شکل (2-8): ساختار PLT با پهنای باند وسیع در شبکه توزیع
12
شکل(2-9 ):نحوه ی اتصال شبکه خانگی و دسترسی
13
شکل(2-10): سیستم معمول ولتاژ پایین در آلمان
14
شکل (2-11) کابلهایی که اغلب در سیستمهای دسترسی و خانگی استفاده میشود
14
شکل (2-12) نحوه اتصال ایستگاههای HV/MV به یکدیگر
16
شکل (2-13) نحوه اتصال اینترنت و PSTN به شبکه PLC
17
شکل(2-14): تجهیزات PLC در شبکههای توزیع و دسترسی
18
شکل(2-15): نمونهای از یک مودم CPE
19
شکل(2-16): چند نمونهای از یک مودمهای تجاری موجود در بازار به همراه اسم شرکتهای سازنده
19
شکل (2-17): نمونهای از دو تکرار کننده در اتاق کنتور و کابینت خیابان
20
شکل (2-18): نمونههایی از چند TE
21
شکل (2-19): نمونههایی از واحدهای متصل کننده
22
شکل (2-20) سه روش متداول مدولاسیون مورد استفاده در PLC
24
شکل (3-1): نحوه ایجاد تداخل توسط خطوط قدرت
36
شکل (3-2): نحوه تخصیص فرکانس برای کاربردهای همزمان از خط تلفن
38
شکل (3-3): نمونه ای از شبکه شدن تجهیزات اداری و خانگی
38
شکل (3-4): برخی از کاربردها و مزایای فناوری PLC
40
فرمت فایل: Word (قابل ویرایش)
تعداد صفحات: 69
حجم: 964 کیلوبایت