Introduzione
Introduzione
Questo lavoro si pone l’obiettivo di analizzare la tecnologia di
trasmissione di segnali basata sulle onde convogliate o powerline
communications (PLC), che sfrutta le linee elettriche come mezzo
trasmissivo, sovrapponendo al trasporto di potenza elettrica in bassa
frequenza, segnali a frequenza più elevata nei quali vengono
codificate le informazione da trasmettere.
Per poter comprendere a pieno i vantaggi derivanti dalle PLC, è
bene delineare fin da ora i due possibili servizi fruibili da tale
tecnologia: trasmissione a banda stretta, per controllo a distanza di
dispositivi o di sistemi domestici; trasmissione a banda larga, per
l’accesso alle reti di telecomunicazione o per la creazione di reti
locali.
La possibilità di sfruttare un mezzo già cablato per altri scopi è
sicuramente, dal punto di vista economico, l’aspetto più rilevante
che caratterizza il contesto PLC; inoltre, l’offerta di servizi ad alto
valore tecnologico, come internet ad alta velocità, anche in zone
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Introduzione
isolate raggiunte solamente grazie alla capillarità della rete elettrica
o a maggior ragione, nei Paesi in via di sviluppo, dove gli operatori
di telecomunicazioni poco o nulla investono per lo scarso ritorno in
termini economici, rendono socialmente rilevante l’impiego di
questa tecnologia.
D’altra parte, le notevoli problematiche tecniche relative
all’utilizzo di un mezzo non concepito originariamente per la
trasmissione di segnali in alta frequenza, quali ad esempio,
l’elevata attenuazione introdotta o l’interferenza indotta in altri
dispositivi elettronici, unite alla mancanza di comuni riferimenti
normativi, hanno fatto sì che il sistema PLC si sviluppasse molto al
di sotto delle sue effettive possibilità.
Soltanto negli ultimi anni, il crescente sviluppo tecnol ogico nel
campo delle telecomunicazioni, che ha portato all’utilizzo di più
efficaci tecniche trasmissive, ha rivalutato il ruolo delle powerline
nelle già citate applicazione a banda larga.
Partendo dalle origini del sistema PLC e soffermandoci sulle tappe
più significative che hanno segnato la sua evoluzione, si
delineeranno le caratteristiche fondamentali e i punti critici del
sistema, per poi passare all’analisi delle tecniche trasmissive
impiegate e degli standard attualmente disponibili sul mercato .
Cercando infine di mettere in luce le prospettive di sviluppo future,
si valuterà la possibilità di estendere l’applicazione delle powerline
su reti in corrente continua per poter realizzare anche per queste
efficaci sistemi di trasmissione di informazioni caratterizzati da
basso costo e notevole semplicità.
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Capitolo
1
Storia del sistema
Storia del sistema
1.0 Premessa
1.0 Premessa
A l gio r no d ‟o ggi l ‟ aum ent o d ell ‟ ef fi ci enza, l ‟ ott imizz azi on e e
i l ris p armi o en er get ico su u n i mpi anto i nd ust ri al e o i n am bito
ci vil e s on o l e ri chi est e m aggi or m ente r i cer cate, all e qu ali è
p os si bil e gi un ger e t r am it e app ro p ri at e so luzi on i di ges tion e.
In q u es t ‟ ot ti ca si i ns eris ce l a co nt in ua ri cer ca di n u ove
t e cnol o gi e di comu ni cazi on e e dis t ri buzi on e ch e rid ucan o i
c o sti e gli s p rechi , o r mai no n pi ù sos ten ibi li .
A tt u alm ent e, ci r ca i l 97 % d ell e abi tazi oni di t utt o i l m on do
s on o al lacci at e a d u n a r et e el ett ri ca, co nt ro il s ol o 43 % di
q u ell e col l egat e ad u n a r et e t el efo ni ca f iss a. D a q u es te
p e r cen tu al i em er ge l a p ot enzi ali tà d el la t ecn ol o gi a Po wer li n e
C omm un icatio n ( PLC ) , it al i anizz at a i n on d e con vo gli ate , che
p erm ett e di t r asmett er e d ati o la v o ce att r av er so la r ete
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Capitolo 1 Storia del sistema
el et tr i ca.
U ti lizz at a d a d ecen ni p er si st em i i nter f o ni ci cas al in gh i e p er
l a t rasmi ss io ne dati i n p art i co l ari am bi ti ( gest or i l in ee
el et tr i ch e, app li cazi oni in am bi to f er r o vi ario ) h a con os ciuto
s ol o n egli ult imi an ni un con sid er ev ol e svi lu pp o, gr az ie agl i
i mp or t ant i i nv estim enti s ost enut i. P ar ti col arm en t e i nt eres s anti
e al l e q u ali bi so gn er à gu ar dar e n el p r os s im o fu tu ro so n o l e
s ol uzio ni s vil up p ate p er l ‟ut ilizz o d ell a t ecn ol o gia P LC co me
alt er n ati v a ai t r adizi on al i sis temi b asati s ull ‟ us o d el dop pi no
t el ef oni co com e l ‟A D S L p er l ‟ acces so a int er n et a b anda l ar ga .
Figura 1.1 La tecnologia PLC
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Capitolo 1 Storia del sistema
1.1 Le tappe fondamentali
1.1 Le tappe fondamentali
Ri t eni amo m olt o u til e, so p r att utt o p er capi r e il p er co r so e
l ‟ ev ol uzio n e lo gi ca con ti nu a ch e st a di etr o ai v ari p ro gett i,
r i per cor r er e v elo cem ent e l e t ap p e f o nd am ent al i ch e h ann o
ca r att erizz ato l a sto r ia d ell e P LC .
11..11..11 AAnnnnii ‘‘2200
L‟ i d ea di s f ru tt ar e la r et e di d is t rib uzio n e d ell ‟ en er gia
el et tr i ca p er s cop i di ver si d a quell i p er cu i er a s t at a
p r o get t at a, con ind u bbi v an t aggi eco n omi ci p er l ‟ util izzo di
m ezzo gi à cab l ato e du nq u e di sp oni bil e, ri s al e agli an ni „ 2 0.
A q uel t emp o i cav i d el l ‟ alt a t en sio ne er ano co ns id er ati come
u n a p oss ibi l e alter n at iv a all ‟i nst all azi on e d i cost osi cavi
p il ot a, sp eci alm en te n ell e ar ee pi ù rem ot e d ov e di st anz e di
al cun e cen ti n ai a di chil om et r i er an o tu tt ‟ alt r o che r ar e.
La p r i m a esi genz a f u q u ell a d i so dd is f ar e il b iso gn o d i un
co nt ro ll o e di u n m on ito r aggi o remot o d el l a r et e, m a gi à si
i nizi av a a p en s ar e all a p os sib ili t à di tr asm ett ere an ch e l a v oce.
E s cl us e r ar e eccezi on i, l e comu ni cazi on i s u li nee el ettr i ch e
er an o l imi tat e a l la p art e d i r et e so p r a agl i 11 k V ch e co r rev a d a
p u nto a pu nt o t r a le so tto st azi oni .
In gen er e v en iv ano us at e f r eq u enz e s ott o i 1 50 k Hz ( com e
s t abi lit o po i d al C E NE LE C nell ‟E N5 0 06 5 -1) ma, l ‟in ten sit à
d ei s egn ali ir r adi ati , cost itu iv a un gr o ss o p ro bl em a. La s cel ta
d ell e f r eq u enz e di l avo ro è s emp r e s tat a f at ta cer cand o d i non
i nt er fer ir e co n alt ri ser v izi gi à esis ten ti com e qu el li d ‟ aiu to
all a n avi gazio n e aer ea o di r ad io di f fu sio n e: s olo alle
ap pli cazi on i ch e rich i ed ev ano b r evis si mi sl ot t emp o r ali er ano
co ns enti ti l iv el li di p ot enz a e f r equ enz e p ro ibi t e ai si stemi di
t el em et ri a o di t r aff i co v o ce.
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Capitolo 1 Storia del sistema
11..11..22 AAnnnnii ‘‘5500
L‟ u s o d i si st em i in b as s a fr equ enza s u l in ee d i alt a t en si on e,
s op r at tut to p er l a t r asm iss io n e d i segn ali l egati al
m on ito r aggi o, al co nt r o ll o r em oto e all a vo ce, vid er o u na
cr es cen te di f fu sio ne n egli anni „ 50 non os t ant e gli al ti cos ti p er
i di sp osi ti vi di acco pp i am en to co n l e li n ee el et tr i ch e.
P ri n cip alm en te n ell e z on e pi ù r em ote q u est a s ol uzio ne er a
u til izzata per ch é co mu nq u e di gr an lu n ga p iù con v en i ent e
r i sp ett o all‟u tilizz o di cavi p ilo t a.
Il co s t o d ei si st emi di acco pp iam ent o d ip end ev a d al f at to che
d o vev an o ess er e is t all at i si a in s erie ch e in p ar all elo co n i
ci r cu iti di alt a t ensi on e: l e bo bin e di b lo cco i n s er i e do vev ano
t r as f eri r e i l car ico s ul l e li n ee el ett rich e e so st en er e i l l iv el lo
d i cor r ent e, m entr e gl i accop pi at or i cap acit ivi d ovev ano
s os t en er e l e t en si on i.
E si st ev ano du e d i ff er en ti t ecn i che di tr asmi ssi one, con
v ant aggi , p ro bl em at ich e e co sti di f f er ent i: l a sol uzi on e f as e -
f as e e q u ell a f as e - t er ra. La t r asmi ssi on e f as e - f as e garan tiv a
u n a min o r e at tenuazi on e, m i gl io ri rap po rt i s egnal e rum o re,
m in or i v ari azi on i d el l iv el lo di att enu azi on e d ov ut e alle
co nd izio ni atm os f er i ch e e un m in or liv ello di s egn ali i r rad i ati ;
i no lt r e l a p er dit a d i u n co nd ut to r e d i f as e, ch e n el si st em a
f as e -t er ra com po rtav a an ch e la p erd it a di s egnal e, p rov o cav a
s ol o un legge r o au m ent o d ell ‟ at tenuazi on e. Q u es to tip o di
s ist ema av ev a p erò un cos to m aggio r e p er ch é ri ch i edev a il
d o ppi o d egl i acc o pp i ato r i i n alt a t ens io n e d ell ‟ al tr o.
Le r et i in alt a ten si on e es am in at e, con po ch e o nes su na
d is cont in uit à, f o rniv ano l a più st ab il e s t rut tu r a p oss ibi l e p er l e
co mu ni cazio ni su li n ee elett rich e; n on ost ant e ciò
l ‟i nt er f er enz a d ovu t a al r um or e, p r in cip al m ent e gen erat o d a
ar chi elett ri ci , era n ot evo le su tut to l o s p ett r o so p r attu tt o in
t erm ini di ri duzi one d el r app o rto s egnal e ru mo r e, e fo r tem ent e
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Capitolo 1 Storia del sistema
i n flu enz at a d all e catt iv e co ndiz io ni atm os f eri ch e.
U n a t ecni ca, d i d is cr et o s u ccess o , alt ern ativ a a q u e ll a d egli
11kV n acqu e d al lo s vil up po d el Ri pp l e Co ntr ol ch e in vi ava
t on i ad aud io f requ enz a ( A F) s ul s egn al e el ett r ico i n b ass a
t e nsi on e p er tr asmett er e d ei s em pli ci co m an di d i ti po on /o f f.
In p r at ica q u est a tecn ica, n at a a Davo s in Sv izzer a n el 1 92 9,
m od ul av a l a f r eq u enz a p ri n cip al e co n b u rs t d i s egn ale ad au d io
f r eq uenz a, o gn u no du r ava di v er si ci cli d ell a f r eq u enza
p r in ci p al e. U n certo n um ero di q u est i b u r st i n A F v en iva p oi
u ni to p er f o rm ar e un segn al e codi ce ch e pot ev a ess er e ricev uto
e d eci f r at o lu n go v ari pu nti d ell a ret e. Q uest o si st ema er a
u til izzato p er accen d e r e o s p en ger e u n gr an nu m er o di u n ità
s imi li, com e l amp io ni per l ‟ ill umi n azio n e p ub bli ca o di
att iv it à comm er ci ali , ri s cald ament i e co nt at o ri mu lti -t ari ff a.
D i ver s e au dio f req u enz e er an o ut ili zz at e p er di f fer enti
ap pli cazi on i co ns en t en do così di aver e u n cert o n umer o di
s er vizi s ull o st esso sis t em a. Op po rtu ni ci r cuiti acco r dati n el
r i cev ito r e r il ev avan o sol o i s egn ali r el ativ i all e l o ro
ap pli cazi on i. Bench é m od ul ar e il s egn al e p ri n cip al e co n
segn al i A F ri chi edes s e un eq ui p aggi am ento m ol to co stos o che
n ecessi tav a di m an ut enzio n e cont inu a , i dis po sit ivi Ri p ple
C on tr ol er ano an co r a in p r od u zio n e v er s o l a f in e d egl i an ni
„ 6 0 al l a Lan d i s & G yr .
V er so l a fi ne d egl i an ni „ 50 f ur on o p r od otti sis tem i più
eco no mi ci , di dim ensi on e e m an utenz io ne più ri dot ta. Ad
es em pi o, P ea k D epr essi on anzi ch é m od ul ar e il s egnal e a 50 –
60Hz i n m ani er a co nt in ua, “segn av a” u n n um ero di scr et o di
ci cl i m edi an te b r ev i e pr ecisi co rtoci r cu iti . P r ati cam en t e i n
co r ri sp on d enz a di p u nti b en p r ecis i s ull ‟ on d a di t ensio n e si
av ev an o p er po chi m icr os eco nd i d ei pi cchi di co r r en t e (2 0 0 –
3 0 0A ) mol to app un tit i. U n a s eri e di q u esti v e n iv a ut ilizz at a
p er fo rm ar e u n “t el egr amm a” . Qu es to t ip o di m od ulazi on e
l imit at a a u n a pi cco l a z on a in to r no a 0 V ri su ltò m olt o m eno
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Capitolo 1 Storia del sistema
s ens ibi le ai di st ur b i e all e i nt erfer enz e p r ov o cat e d alle
v a ri az io ni d ei carich i s ull a li n ea, e ri du ss e l ‟ att en u azion e s ul
s egn al e ad un li vell o mol to b as so m i gl io r an do n e quin di l a
r i cev ibi lit à. U n ‟altr a t ecni ca co no s ciu t a com e C ycl ocon tr ol,
au m ent ò l a com pl es sit à di co di fi ca p er migl i or ar e
l ‟i nd ir izzam ent o: in 34 ci cl i er ano d is po ni bili 16 5 ind i rizzi
d is cr eti co n qu at t ro p oss ibi li ist r uzio ni .
N el 19 36 Bell T el eph on e Lab o r ato ri es i nizi ò a st ud iar e l a
p os si bil it à di s f r ut tar e l e l i n ee el ett ri ch e p er su pp o rtar e il
s er vizi o t el ef oni co ai cli enti s par si nell e zo ne p iù r u rali d egli
St ati U niti .
L‟ i d ea di l av o r ar e in b and a b as e fu su bi to s cart at a per ch é
s ov r ast are i l r um ore r i chi ed ev a u n a po t enz a t ro pp o el evat a. S i
s cel s e co sì d i l avo r a r e co n fr equ enz e t r a i 15 0 e i 4 5 0kHz
p er ché , so tto i 1 50 k Hz si av ev ano p ro bl em i di accop pi am ento
m ent r e, s op r a i 455 k Hz l ‟ at t en u azio ne e l ‟i nt er f er enza d o vut a
all e s taz io ni r adio d iv ent av a el ev ata.
Il s i st em a er a p ro gett ato p er l avo rar e su ll a ti pi ca ret e di
d ist r ib uzio n e r u r ale am eri can a, comp os t a d a u n co ndu tt or e
m on o fas e a 7k V e 6 0 Hz, con u n filo n eut ro in b as so ch e di
t a nto i n t ant o er a in t er r at o. Il si st em a, ch e er a in grad o di
co p ri r e di st anz e d el l ‟o rd in e d i 2 0 mi gli a (3 2k m ), fu
ab b an do n ato n el 19 4 1 c o n l ‟i n gr esso d egl i S tati U niti n ell a
s econ d a gu er r a mon di al e e rip r es o po i n el 1 94 5. D all ‟o tt ob r e
d el 19 46 l a Bell pas sò all o svi lu pp o d i un si st em a t el efo ni co
s u lin ee elett ri che co n os ci ut o co me M 1 C arr i er T el ep h on e
S yst em p ro dot to d al la W est er n El ect ric Com p an y.
1.1.3 Anni ‘70
1.1.3 Anni ‘70
D all ‟i nizi o d egl i an ni „ 70 il l av o ro d i svi lu pp o, con d otto
p r in ci p alm ent e dall e v ari e comp agn i e el et tr i ch e i n
co ll ab o r azio n e con al cu n e u niv er sit à, s ull e band e di fr eq u enz a
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Capitolo 1 Storia del sistema
s t abi lit e d al CE NE LE C ( C omi t é Eur o p éen d e N or m ali s ati on
E l ect ro techn iq u e) , si co n cent r ò s ull ‟ au tom azi one d ell e
f u nzio ni di d ist ri buzi on e, com e l et tu r a auto m ati ca d el
co nt at o r e, co nt ro llo s el ett iv o d el cari co e gest io n e a dis t anza
d ell a r ete. Lo s co po di q u est i l av or i er a qu el lo di sv il up p are
u n s ist em a cap ace d i aiut ar e gli ut en ti a cambi ar e l a f o rm a
d ell a l or o cu r va di as so rb im en to . St ab ilizz and o t al e cu rv a su
t utt o l ‟ ar co d ell e 2 4 o r e i p ro dutt o ri di en er gi a elett r ica
av r ebb ero po tu to r i du r r e i cost i di p r od uzi on e: pi cch i d i
r i ch i est a, com e av vi en e ad es em pio n elle or e dei p asti,
r i ch i ed on o l ‟u so d i im pi anti velo ci n el coll egar si all a r et e ma
i n gen er e cost os i d a avv iar e , come p er l e cent r al i a gas.
R end er e d un qu e la r i ch i est a di ener gi a i l pi ù pos si bil e cos t ant e
e d i ff us a su t utt o l ‟ ar co d el gio r no co ns ent en d o l ‟ut ilizzo di
impi anti p iù econo mi ci d a ges ti re; i n q uest ‟o tti ca q u es ti
s ist emi di gest io ne d ell a r et e, ch e p erm ett ev ano alt r es ì u na
f a cil e im pl em ent azi on e d i ser vizi aggi un tiv i al t rim en ti co stosi
d a r ealizz are s in go l ar m ent e, av r eb ber o d ov ut o i mp o rs i sul
mer cat o. P u rt ro pp o qu esti st udi , ch e co ns enti ron o di
ap p ro f on di r e l a co n os cenz a d el com po rt ament o d ell a r ete e
d ell e su e car at t er is ti ch e, s alv o r ar e eccez io ni , s f o ci aron o in
p r od ott i o s er vizi di amp i a comm er ci alizz azi on e.
11..11..33..11 BBrreevvee ppaannoorraammiiccaa ttrraa ii pprrooggeettttii ppiiùù ssiiggnniiffiiccaattiivvii
V er so l a m et à d egl i anni „ 70 l a co mp agni a elett ri ca d el
Wi scon si n ( US A ) in iziò a st ud i ar e l a p oss ib ilit à d i r ealizz ar e
u n s ist ema su ll e s ue li n ee di dis t rib uzi on e ch e con sent isse u n a
co mpl et a gesti on e d ei cari ch i e u n a l ettu r a r em ota d ei
co nt at o ri di l u ce, acqu a e gas . U n ap po sit o tr asp o nd er
d om esti co p ro vv edev a all a gesti on e di 4 d iv ers i tip i di car i co e
d i 3 cont ato ri , co n an ch e f unz io ni d i m em or izzaz ion e d ei
p i cchi e d egl i and am enti d ei v ari co nsu mi .
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