Power Line Communication, dati e voce tramite la rete elettrica

Renesas Electronics presenta oggi una nuova soluzione per la comunicazione della voce sulla rete di alimentazione elettrica (PLC: Power Line Communication / voice over power line) che consente la comunicazione sia dei dati che della voce sulla rete di alimentazione elettrica già esistente. La comunicazione PLC può ridurre la quantità di cablaggi necessari in un edificio riducendo allo stesso tempo anche i costi di manutenzione per i sistemi di indirizzamento pubblico (PA) e per i sistemi di sicurezza.

La nuova soluzione è composta da due componenti principali, entrambi forniti da Renesas: Il modem power line R9A06G037 che si occupa della comunicazione PLC ed il microcontrollore (MCU) RX651 che si occupa di gestire il processo di codifica e di decodifica audio (Audio CODEC). La nuova soluzione consente ai produttori di sistemi di aumentare il livello di sicurezza incorporando la trasmissione della voce all’interno di installazioni già esistenti riducendo allo stesso tempo i costi di installazione. Per una nuova installazione che include sia vari sensori sia la comunicazione della voce i costi di cablaggio dell’impianto possono essere ridotti approssimativamente del 60 percento e i costi di manutenzione possono essere ridotti approssimativamente del 40 percento.

Le strutture quali gli edifici di uffici ospitano una grande varietà di sistemi di controllo quali il controllo della climatizzazione, dell’illuminazione, sensori di vario genere, sistemi di indirizzamento e sistemi di sicurezza. In passato ognuno di questi sistemi richiedeva un cablaggio personalizzato e separato da quello degli altri. Di recente la tendenza è quella di utilizzare le linee di alimentazione esistenti in modo da condividere la comunicazione dei dati con la fornitura di alimentazione.

I primi tentativi di condividere la richiesta di comunicazione digitale con la richiesta di alimentazione condividendo le stesse linee di cablaggio hanno fornito risultati scadenti dal punto di vista della qualità audio a causa delle variazioni indesiderate nei tempi di risposta. Per risolvere questi problemi la nuova soluzione voice over PLC utilizza la tecnica del controllo delle priorità durante la trasmissione dei dati audio in modo da eliminare le variazioni dei tempi di risposta nella comunicazione della voce anche nel caso in cui i dati scambiati sulla rete contengano sia informazioni digitali di vario genere sia dati audio che viaggiano contemporaneamente sulla stessa linea di alimentazione. Questo consente di assicurare una qualità del segnale audio costante in ogni situazione. Inoltre la combinazione tra la gestione della priorità per la comunicazione audio combinata con la banda di comunicazione power line ridotta consente di percorrere distanze superiori al chilometro senza l’utilizzo di ripetitori. La possibilità di combinare la comunicazione della voce con quella dei dati utilizzando come mezzo trasmissivo le linee di alimentazione già esistenti consente di ridurre in modo significativo sia i costi di installazione dell’impianto sia i costi di manutenzione del sistema.

Principali caratteristiche della soluzione di comunicazione della voce PLC:

• Ottenimento di un livello della qualità della voce stabile eliminando le variazioni del tempo di risposta grazie ad una gestione intelligente delle priorità durante la trasmissione dei dati. In un sistema PLC, dove molti dispositivi utilizzano la stessa linea di alimentazione come mezzo di comunicazione, diventa essenziale assicurare l’eliminazione delle collisioni. Questa tecnica è simile a quella utilizzata nelle comunicazioni wireless in cui il dato viene trasmesso solamente quando si riceve la conferma che nessun altro dispositivo sta trasmettendo nello stesso periodo di tempo. La soluzione voice over PLC di Renesas utilizza una versione ottimizzata del sistema di anti-collisione che consente di associare la corretta priorità ai dispositivi dedicati alla trasmissione della voce. Questa tecnica consente di minimizzare la variazione dei tempi di risposta della comunicazione assicurando un livello costante della qualità della trasmissione della voce.
• Supporto per la comunicazione della voce a lunga distanza che può superare la lunghezza di un chilometro per potersi adattare alla maggior parte delle installazioni già esistenti. I sistemi di comunicazione PLC includono normalmente dei meccanismi di ripetizione (hopping) allo scopo di aumentare la distanza che il segnale può percorrere. Questa tecnica purtroppo introduce delle variazioni nei tempi di risposta del sistema. Il dispositivo di comunicazione PLC R9A06G037 integra un front end analogico con una ampia gamma dinamica costituito da amplificatori a guadagno variabile sia per lo stadio di trasmissione sia per lo stadio di ricezione e da periferiche ADC e DAC. Oltre a questo Renesas ha aumentato la frequenza operativa della sezione DSP che gestisce il livello fisico (PHY layer) e ha arricchito la capacità di elaborazione aggiungendo nuove istruzioni dedicate alla gestione dei segnali PLC. Queste nuove caratteristiche hanno migliorato le prestazioni del sistema che è ora in grado di gestire correttamente livelli di segnale più bassi e di incrementare l’immunità al rumore generato dalle linee di alimentazione in modo da assicurare la comunicazione su distanze ancora più lunghe. La nuova soluzione voice over PLC è stata testata ed è certificata per lavorare correttamente su linee di alimentazione con lunghezze superiori al chilometro e con più di 128 nodi connessi senza la necessità di utilizzare alcun ripetitore.
• Disponibilità di stack software di facile utilizzo per semplificare lo sviluppo e per ridurre i tempi di progettazione. La nuova soluzione è corredata da uno stack software flessibile e configurabile sviluppato per essere utilizzato con la famiglia di microcontrollori Renesas RX651. Questo stack software consente al progettista di selezionare e di implementare in modo semplice il codec audio più adatto per la propria applicazione in modo da ridurre in modo significativo il tempo necessario per lo sviluppo del sistema finale.

La soluzione voice over PLC sarà disponibile a partire da ottobre del 2017.

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