Power Line Communication
Power Line Communication (PLC) atau komunikasi melalui kabel listrik, juga dikenal sebagai Power Line Digital Subscriber Line (PDSL), mains communication, Power Line Telecom (PLT), Power Line Networking (PLN), atau Broadband over Power Lines (BPL) adalah sistem untuk membawa data pada konduktor yang juga digunakan untuk transmisi tenaga listrik. Sehingga jaringan listrik selain berfungsi sebagai sumber listrik juga menjadi media penghantar komunikasi.
Daya listrik ditransmisikan melalui jalur transmisi tegangan tinggi, yang didistribusikan melalui tegangan menengah, dan digunakan di dalam gedung pada tegangan rendah. PLC dapat diterapkan pada setiap tahap. Kebanyakan teknologi PLC membatasi diri untuk satu set kabel (misalnya, kabel tempat), tetapi beberapa dapat silang antara dua tingkat (misalnya, baik jaringan distribusi dan kabel tempat).Biasanya trafo mencegah menyebarkan sinyal yang memungkinkan beberapa teknologi PLC dijembatani untuk membentuk jaringan yang sangat besar.
Pengetahuan Dasar
Semua jalur komunikasi melalui kabel beroperasi dengan menyesuaikan sinyal carrier termodulasi pada sistem kabel. Berbagai jenis komunikasi melalui kabel menggunakan pita frekuensi yang berbeda, tergantung pada karakteristik sinyal transmisi kabel daya yang digunakan. Karena sistem kabel listrik awalnya ditujukan untuk transmisi listrik AC, digunakan konvensional, sirkuit listrik kawat hanya memiliki kemampuan terbatas untuk membawa frekuensi yang lebih tinggi. Masalah propagasi adalah faktor pembatas untuk setiap jenis komunikasi melalui kabel. Sebuah penemuan baru yang disebut E-Line yang memungkinkan sebuah konduktor listrik tunggal pada saluran daya overhead untuk beroperasi sebagai Waveguide untuk memberikan redaman propagasi RF rendah melalui jalur energi gelombang mikro sambil memberikan informasi laju beberapa Gbps merupakan pengecualian terhadap pembatasan ini.
Tingkat data melalui sistem komunikasi kabel listrik sangat bervariasi. Pengangkut frekuensi rendah (sekitar 100-200 kHz) di jalur transmisi tegangan tinggi dapat membawa satu atau dua sirkuit suara analog, atau sirkuit telemetri dan kontrol dengan tingkat data setara dengan beberapa ratus bit per detik; bagaimanapun sirkuit ini mungkin bermil panjangnya. Kecepatan data yang lebih tinggi umumnya menyiratkan rentang pendek, sebuah operasi jaringan area lokal di jutaan bit per instalasi hanya dapat mencakup satu lantai gedung kantor, tapi menghilangkan pemasangan kabel jaringan khusus.
Komunikasi Frekuensi Tinggi (≥ MHz)
Komunikasi frekuensi tinggi dapat (kembali) menggunakan sebagian besar spektrum radio untuk komunikasi, atau dapat menggunakan memilih jalur sedang, tergantung pada teknologi.
Jaringan di Rumah (LAN)
Komunikasi melalui kabel juga dapat digunakan di rumah untuk interkoneksi komputer rumah (dan peripheral jaringan), serta semua perangkat hiburan rumah (termasuk TV, player Blu-ray, konsol game dan Internet video kotak seperti Apple TV, Roku, KodakTeater, dll) yang memiliki port Ethernet. Konsumen dapat membeli satu set adaptor powerline di toko elektronik yang membuat sambungan kabel dengan menggunakan kabel listrik yang ada di rumah. Adaptor powerline tinggal dicolokkan ke stopkontak dinding (atau ke kabel sambungan atau strip daya, namun tidak ke setiap unit dengan surge suppression dan penyaringan, karena hal ini dapat mengalahkan sinyal) dan kemudian terhubung melalui CAT5 ke router rumah itu. Kemudian, adaptor kedua (atau ketiga, keempat, kelima) dapat terpasang di setiap outlet lain untuk memberikan jaringan instant dan akses Internet ke Blu-ray player Ethernet-lengkap, game konsol (PS3, Xbox 382, dll) laptop atau TV Internet (juga disebut OTT untuk video over-the-Top) yang dapat mengakses dan melakukan streaming konten video ke TV.
Standar jaringan yang paling mapan dan banyak digunakan untuk produk ini, adaptor powerline, adalah dari HomePlug Powerline Alliance. HomePlug AV adalah yang paling saat ini spesifikasi HomePlug (HomePlug 1.0, HomePlug AV dan HomePlug baru Green PHY untuk grid pintar terdiri dari set spesifikasi dan telah diadopsi oleh kelompok IEEE P1901 sebagai teknologi dasar untuk standar mereka, karena akan diterbitkan dan disahkan pada bulan September atau Oktober 2010. HomePlug memperkirakan bahwa lebih dari 45 juta HomePlug perangkat telah dikerahkan di seluruh dunia.
Akses Internet (Broadband over Power Lines)
Broadband Over Powerline (BPL) atau Broadband melalui kabel listrik merupakan jaringan lastmile untuk layanan multimedia (suara, data, dan video) dengan media transmisi kabel listrik. Secara teknis, layanan Internet lewat kabel listrik ini dinamakan Broadband Melalui kabel yaitu transfer data dilakukan melalui jaringan kabel listrik dengan teknologi PLC.
BPL terdiri atas gateway yang ditempatkan di dekat trafo yang disambungkan di kabel sebagai interface dari jaringan BPL ke jaringan IP (Internet). Repeater ditempatkan di tiang listrik sebagai penguat sinyal yang berjarak antara 350 – 500 meter bergantung dari kondisi jaringan listrik yang ada. CPE merupakan modem BPL di sisi pelanggan. Perangkat BPL menumpangkan frekuensi carrier antara 2 – 30 MHz pada jaringan listrik PLN yang bekerja pada 50 Hz untuk meneruskan informasi multimedia dari dan ke pelanggan yang menggunakan BPL. Dengan terpasangnya BPL gateway dan BPL repeater maka semua soket listrik di rumah telah memungkinkan untuk layanan multimedia atau internet.
Komunikasi Frekuensi Sedang (kHz)
Home Control (Jalur Sempit)
Teknologi komunikasi melalui kabel bisa menggunakan daya kabel listrik rumah sebagai media transmisi. Biasanya rumah-mengontrol perangkat komunikasi melalui kabel yang beroperasi dengan modulasi dalam gelombang pembawa antara 20 dan 200 kHz ke kabel rumah tangga di pemancar. Pembawa dimodulasi oleh sinyal digital. Setiap penerima dalam sistem memiliki alamat dan dapat secara individual diperintahkan oleh sinyal dikirim melalui kabel rumah tangga dan didecode di penerima. Perangkat ini dapat dicolokkan ke outlet listrik biasa, atau kabel secara permanen di tempat. Karena sinyal pembawa dapat merambat ke rumah terdekat (atau apartemen) pada sistem distribusi yang sama, skema ini kontrol memiliki "alamat rumah" yang menunjuk pemiliknya.
Komunikasi Jalur Listrik di Jalur-Sempit dengan Kecepatan Rendah
Komunikasi Narrowband atau komunikasi jalur sempit melalui saluran listrik tersebar segera setelah catu daya listrik tersebar luas. Sekitar tahun 1922 sistem frekuensi operator pertama mulai bekerja pada kabel tegangan tinggi dengan frekuensi 15 sampai 500 kHz untuk keperluan telemetri. [1]
Pada 1930, sinyal pembawa riak diperkenalkan pada sistem distribusi tegangan menengah (10-20 kV) dan rendah (240/415V). Selama bertahun-tahun pencarian dilanjutkan untuk teknologi bi-directional murah dan cocok untuk aplikasi seperti pembaca remote meter. Sebagai contoh, Tokyo Electric Power Co menjalankan eksperimen di tahun 1970 yang melaporkan operasi bi-directional sukses dengan beberapa ratus unit [2] Sejak pertengahan 1980-an, telah terjadi lonjakan kepentingan dalam menggunakan potensi teknik komunikasi digital dan pemrosesan sinyal digital. Drive digunakan untuk menghasilkan sistem yang handal yang cukup murah untuk diinstal secara luas dan mampu menghemat biaya secara efektif dengan solusi nirkabel. Tetapi kanal komunikasi jalur sempit menyajikan banyak tantangan teknis, model saluran matematis dan survei pekerjaan yang tersedia [3]
Aplikasi komunikasi listrik sangat beragam, seperti yang diharapkan pada media yang tersedia secara luas. Salah satu aplikasi alami dari komunikasi pada jalur listrik sempit adalah kontrol dan telemetri dari perlengkapan elektrik seperti meter, switch, pemanas dan peralatan rumah tangga. Sejumlah perkembangan aktif sedang mempertimbangkan aplikasi dari sudut pandang sistem, seperti manajemen sisi permintaan. [4] Dalam hal ini, alat rumah tangga domestik cerdas akan mengkoordinasikan penggunaan sumber daya, misalnya membatasi beban puncak.
Kontrol dan aplikasi telemetri termasuk kedua aplikasi 'utilitas sisi', yang melibatkan peralatan milik perusahaan utilitas (yakni antara gardu trafo penyediaan sampai ke meter domestik), dan aplikasi 'konsumen-side' yang melibatkan peralatan di tempat konsumen. Kemungkinan utilitas aplikasi sisi termasuk Automatic Meter Reading (AMR), kontrol tarif dinamis, manajemen beban, perekaman profil beban, pengendalian kredit, pra-pembayaran, koneksi remote, pendeteksian penipuan dan manajemen jaringan, dan bisa diperluas untuk termasuk gas dan air.
Komunikasi Jalur Listrik di Jalur-Sempit dengan Kecepatan Tinggi - Distribution Line Carrier (DLC)
DLC menggunakan jaringan distribusi listrik yang ada di tegangan menengah (MV) - yaitu, 11 kV, Tegangan Rendah (LV) serta tegangan bangunan. Hal ini sangat mirip dengan pengangkut melalui jalur listrik. DLC menggunakan komunikasi jalur sempit melalui kabeldengan frekuensi dari 9 sampai 500 kHz dengan tingkat data sampai dengan 382 kbit / detik. DLC cocok (bahkan dalam jaringan yang sangat besar) untuk aplikasi manajemen energi realtime ganda.
Tidak Ada masalah interferensi dengan pengguna radio atau radiasi elektromagnetik. Jarak lebih dari 15 kilometer dapat dicapai melalui jaringan tegangan menengah dengan kopling induktif atau kapasitif eksternal,. Pada jaringan tegangan rendah, suatu koneksi langsung dapat dibuat karena DLC memiliki built-in coupler kapasitif.Hal ini memungkinkan komunikasi end-end dari gardu ke bangunan pelanggan tanpa repeater.
Komunikasi Frekuensi rendah (<kHz)
Manfaaat
Sistem pembawa saluran listrik telah lama menjadi favorit di banyak utilitas karena memungkinkan mereka untuk dapat memindahkan data melalui infrastruktur yang mereka kontrol. Banyak teknologi mampu menjalankan beberapa aplikasi.
- PLC merupakan salah satu teknologi yang digunakan dalam industri membaca meter otomatis. Keduanya, sistem satu arah dan sistem dua-arah, telah berhasil digunakan selama beberapa dekade. Ketertarikan dalam aplikasi ini meningkat dengan pesat dalam sejarah baru-baru ini -- tidak begitu banyak karena ada ketertarikan dalam mengotomatisasi proses manual, tetapi karena ada ketertarikan dalam memperoleh data baru dari semua titik meteran dalam rangka untuk kontrol yang lebih baik dan mengoperasikan sistem. PLC adalah salah satu teknologi yang digunakan di sistem Advanced Metering Infrastructure (AMI).
- Dengan cara satu-(inbound saja) sistem, pembacaan "meluap" dari perangkat akhir (meter yaitu), melalui infrastruktur komunikasi, ke sebuah "master station" yang menerbitkan bacaan. Sistem satu arah mungkin dengan biaya lebih rendah daripada sistem dua arah, tetapi juga sulit untuk mengkonfigurasi ulang harus perubahan lingkungan operasi.
- Dalam sistem dua arah (mendukung kedua outbound dan inbound), perintah dapat siaran dari stasiun master untuk mengakhiri perangkat (meter) - memungkinkan untuk rekonfigurasi jaringan, atau untuk memperoleh bacaan, atau untuk menyampaikan pesan. Perangkat pada akhir jaringan kemudian dapat merespon (inbound) dengan pesan yang membawa nilai yang diinginkan. pesan Outbound disuntikkan pada gardu utilitas akan merambat ke semua titik hilir. Jenis siaran memungkinkan sistem komunikasi untuk secara bersamaan mencapai ribuan alat-semua yang dikenal untuk memiliki kekuatan, dan telah sebelumnya diidentifikasi sebagai kandidat untuk beban gudang. PLC juga dapat menjadi komponen dari suatu jaringan listrik pintar.
Broadband over Power Lines (BPL)
Pentingnya BPL
Broadband over Power Lines (BPL) merupakan salah satu perkembangan teknologi yang tentunya membantu kehidupan manusia. Seperti yang diungkapkan oleh McLuhan tentang teknologi, "Teknologi adalah perpanjangan indra manusia (extensions of man), sehingga dikenal pula istilah media sebagai pemuasan diri (medium is the message). Dalam proses komunikasi manusia, dikenal istilah channel atau medium penyampaian pesan. BPL disini adalah teknologi yang memperpanjang (ekstensi) channel/medium komunikasi, sehingga jarak bukan lagi halangan untuk berkomunikasi. Apalagi teknologi BPL ini dapat membawa broadband melalui jaringan listrik yang sudah banyak di sekitar kita. Perpanjangan fungsi medium ini akan merombak lingkungan hidup yang lama sehingga menciptakan lingkungan hidup baru, yaitu dunia tanpa batas.
Transfer data dalam berbagai format seperti suara, video, dan data; yang mudah, cepat, tersedia di mana saja dan dapat diandalkan di daerah hunian dan binis saat ini sudah menjadi kebutuhan daripada sekedar pilihan. Kebutuhan akses informasi kini sudah menjadi kebutuhan bagi masyarakat urban, terutama internet dengan kecepatan tinggi sehingga pertukaran data dapat berlangsung cepat dimana saja. Perusahaan besar maupun kecil, mengandalkan, mengharapkan dan memerlukan akses Internet berkecepatan dan kemudahan pemasangan untuk kantor yang baru. Seiring dengan berkembangnya waktu dan merebaknya tren hidup di apartemen, maka penghuni apartemen mengharapkan akses broadband yang mudah dan nyaman. Merupakan keunggulan kompetitif bagi pengelola gedung untuk menyediakan layanan tersebut sehingga memudahkan mereka dalam berinteraksi.
Sebuah teknologi yang patut dipertimbangkan dan dimanfaatkan adalah BPL. Broadband over Powerline (BPL) adalah teknologi komunikasi yang memanfaatkan jaringan listrik untuk menyalurkan sinyal data. Sebagai padannya adalah ADSL, tetapi BPL menggunakan kabel listrik dan bukan kabel telepon. Gambar berikut ini memberikan ilustrasi mengenai berbagai layanan komunikasi yang dapat disalurkan melalui jaringan listrik dengan teknologi BPL.
Cara Kerja
Implementasi distribusi layanan Internet ke Apartemen, Hotel atau Gedung Bertingkat lainnya yang biasa dikenal sebagai MTU secara umum dapat digambarkan seperti ilustrasi berikut ini:
Sinyal Internet sampai ke gedung bisa dialirkan melalui jaringan serat optik, xDSL, nirkabel atau sarana lainnya yang diusung oleh penyedia jasa Internet. Kemudian sinyal didistribukan melalui jala-jala listrik atau kabel coaxial sesuai dengan kebutuhan dan jarak yang ingin dijangkau. Setelah dari outlet (colokan) listrik kita gunakan adapter dan kabel eternet untuk menyalurkan sinyal data ke komputer. Dengan konfigurasi seperti ini seluruh bangunan utama dan yang terkait sudah mendapatkan distribusi data atau siap untuk melakukan koneksi Internet.
Pengembangan jaringan data dengan memanfaatkan jala-jala listrik kegunaannya tidak terbatas pada penyediaan layanan Internet saja. Infrastruktur ini dapat juga digunakan untuk jaringan pengawasan (CCTV), jasa telefon, video dan lain-lain.
Kelebihan
Keuntungan pengembangan jaringan dengan memanfaatkan teknologi BPL adalah:
- Teknologi BPL sangat mudah untuk diimplementasikan dengan cepat pada berbagai kondisi dan situasi.
- Instalasinya mudah
- Pengembangan struktur jaringan mudah
- Mempunyai bandwidth yang memadai dan bisa dikembangkan
- Mendukung keamanan jaringan
- Tidak memerlukan pengkabelan baru (ekonomis)
- Sinyal dapat menempuh jarak yang jauh
- Kompatibilitas dan Interoperabilitas; standar teknologi yang digunakan produk dipasaran memungkinkan interaksi antar jenis, tipe dan merk yang berbeda
- Resource Sharing, konsep implementasi teknologi ini berbagi pakai sumber daya yang sama semaksimal mungkin.
- Penyediaan infrastruktur komunikasi terbuka untuk Gedung Multihuni (Multi Tenant Unit – MTU)
Sebuah konsep dimana membuat gudung siap internet, yang juga sering dikenal sebagai Internet Ready Building (IRB). IRB menyediakan model akses komunikasi kecepatan tinggi dengan sasaran utama gedung komersial dan residensial. Dengan diimplementasikannya sistem BPL (Broadband over Powerline) ini maka layanan-layanan telekomunikasi dapat diseberluaskan dengan cepat dan tanpa memerlukan pembangunan prasarana baru.
Kekurangan
- Saluran listrik secara inheren merupakan lingkungan yang penuh dengan noise; setiap kali perangkat dinyalakan atau dimatikan, sebuah pop atau klik akan muncul ke dalam baris.
- Alat hemat energi sering memperkenalkan harmonisasi noise ke dalam baris.
Sehingga sistem tersebut harus dirancang untuk menangani gangguan ini. BPL harus dapat menangkap ini sebagai isyarat alam dan bekerja di sekitar mereka. Untuk alasan ini BPL dapat dianggap sebagai pertengahan antara transmisi nirkabel (di mana juga ada sedikit kontrol media melalui sinyal yang merambat) dan kabel transmisi (tapi tidak membutuhkan semua kabel baru).
Skenario Kegagalan
Ada beberapa bentuk sinyal komunikasi yang mungkin mengalami kesalahan saat dihantarkan. Interferensi, obrolan lintas, beberapa perangkat aktif, dan beberapa perangkat pasif semua memproduksi noise atau atenuasi ke sinyal. Ketika kesalahan menjadi signifikan, perangkat yang dikontrol oleh sinyal tersebut mungkin gagal, menjadi tidak dapat diakses, atau beroperasi dalam mode yang tidak diinginkan.
- Interferensi : Interferensi dari sistem terdekat dapat menyebabkan degradasi sinyal sehingga modem mungkin tidak dapat menentukan frekuensi tertentu di antara banyak sinyal dalam bandwidth yang sama.
- Sinyal Atenuasi oleh Perangkat Aktif: Perangkat seperti relay, transistor, dan rectifier membuat kebisingan (noise) dalam sistem masing-masing, meningkatkan kemungkinan degradasi sinyal. Perangkat Arc-fault circuit interrupter (AFCI), yang diperlukan oleh beberapa kode listrik baru-baru ini untuk ruang tamu, juga berpotensi menipiskan sinyal. [5]
- Sinyal Atenuasi oleh Perangkat Pasif : Transformers dan konverter DC-DC meredam frekuensi sinyal input hampir sepenuhnya. "Bypass" menjadi perangkat yang diperlukan untuk sinyal yang akan diteruskan ke node penerima. Perangkat bypass dapat terdiri dari tiga tahap, filter secara seri dengan tahap perlindungan dan koupler, ditempatkan di paralel dengan perangkat pasif.
Catatan Kaki
- ^ K Dostert, 1997, Telecommunications over the Power Distribution Grid- Possibilities and Limitations Proc 1997 Internat. Symp. on Power Line Comms and its Applications pp1-9
- ^ M Hosono et al., Improved Automatic meter reading and load control system and its operational achievement, 4th international conference on metering, apparatus and tariffs for electricity supply pp 90-94, 26-28 October 1982, IEE
- ^ D Cooper, T Jeans, Narrowband, Low Data Rate Communications on the Low-Voltage Mains in the CENELEC Frequencies- Part I: Noise and Attenuation, IEEE Trans on Power Delivery, vol 17 no 3 July 2002 pp 718-723
- ^ J Newbury, Communication requirements and standards for low voltage mains signalling, IEEE trans. on Power Delivery, Vol 13 no 1, Jan 1998, pp 46-49
- ^ A Work in Progress: Belkin Gigabit Powerline HD available at http://www.smallnetbuilder.com/lanwan/lanwan-reviews/30888-a-work-in-progress-belkin-gigabit-powerline-hd-starter-kit-reviewed?start=4
Referensi
Blackburn, J. L., 11th ed. 1982. Applied Protective Relaying. Newark, N.J.: Westinghouse Electric Corp., Relay-Instrument Division.
McLuhan, Marshall, & Khairani, Quentin. 1997. Global War and Peace in the Village. California, CA: Hardwired.