Transcript PowerPoint 프레젠테이션

2000. 7. 13(목) ~ 14(금)
High Speed Power Line Communication
Technology
Public
Networks
Dr. KIM YOHEE
Power Telecom Research Group
KERI(Korea Electrotechnology Research Institute)
Homepage : Http://potel.keri.re.kr/plc/
E-mail
: [email protected]
KERI
차례
- Introduction, Background
- PLC High Speed Services
- Power Line Characteristics
- PLC Development Status
- PLC Standard Status
- Regulation
- Summary
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KERI
Introduction
(단위:천원)
과제명
총괄
책임자
소속
개발
사업비
당해단
계
(1단계)
10Mbps 고속 전력선 통신 망 기술 개발
한국전기연구소
정부
출연
4,302,008
성명
김 요희
참여기업
부담
대학, 국 공
립
연구소
현금 : 965,406
현물 : 1,708,441
총액
현물 :
234,720
총 연구 개발기간
1999년 12월 – 2004년 9월(5년)
당해 단계(1단계) 개발기간
1999년 12월 – 2001년 9월(2년)
주관기관
참여기업 및 위탁기관
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E-mail
: [email protected]
7,228,575
연구소
한국전기연구소, 한국전력 전력연구원
중소기업
기인텔레콤
대학
서울대학교
중소기업 : 5개, 대기업 : 2개, 대학 : 5개
KERI
Introduction(Background)
앞으로 가정을 중심으로 한 새로운 정보와 지식이 확산•발전
가정주도 지식•경제 사회 전환
정보가전기기의 Network
가전과 정보의 융합(convergence)
급증하는 수요에 따른 기존 망의 한계성
새로운 정보 전송망 구축 요구
따라서 댁 내외 원활한 초고속 정보통신망이 필요
전력선을 이용한 댁 내외 초고속 정보통신망 달성
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KERI
Why Power line Technology, Why Now
PLC High Speed Services
Home Networking 요구 증대
Home Automation 요구 증대
Multiple PC
SOHO Network
Internet
Electrical Meter(AMR)
Internet Appliance
기존 댁내망의 한계 및 제한성
디지털가전, 네트워크가전
정보가전, 인터넷트가전
Home Entertainment 요구 증대
개발 도상국의 통신 인프라 구축
Game
Powerline Telephony 서비스 시급
Music(CD-Quality), Video(DVD)
동남아, 중국 등 후진 개발 도상국 겨냥
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KERI
Home Network Need (1)
Home Network 이란?
가정 내의 컴퓨터, 통신기기, 가전기기 등을 연결하는
네트워크
외부망과는 Access Network으로 연결
Home Network 등장 배경
2대 이상 PC 보유 가정 증가
1998년 15.1백만
2004년 36.1백만(미국, 출처:ABI)
초고속 인터넷 접속 가정 증가
광대역 접속 기술의 발전
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Home Network Need (2)
In-Home Data Network
Multiple PC
Internet Access
File, Peripheral Sharing
In-Home A/V Network
Digital consumer electronics
Connectivity for A/V devices
In-Home Control Network
Security
HVAC
“Next Battlefield”
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* HVAC : Heating, Ventilation and Air Conditioning
KERI
The Market Opportunity
Source: Frost & Sullivan, Sep. 1999
70.0
Homes On Line
Multi PC Homes
Home Networks
Units in Millions
60.0
50.0
40.0
30.0
20.0
10.0
0.0
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
The availability of powerline infrastructure make it
the ideal candidate to support home networks
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High Speed Internet Subscriber
TOTAL
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ports
(단위 : 천)
PLC-Ports
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
market Europe
2000
2001
2002
2003
2004
2005
year
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Power Line Characteristics
PLC-merits
Why PLC
•Coverage
- Most extensive “wire” network
•Mordernity
- Modern and better maintained
•Cost effective
–Using the existing power lines
•Easy-to-adopt by consumer
–Easy to install
•Ubiquitousness
–Multiple outlets in almost every room
•Available worldwide
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PLC-demerits
Power lines are designed for delivering power not data
It takes a sophisticated modem to communicate reliably
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KERI
Power Line characteristics(1)
Varing characteristics
- Time-varying characteristics
Time varying gain
Time varying impedance
- Inter-symbol interference due to multimath
Attenuation
- Depend on propagation length (10~50dB/Km)
- Low impedance electric appliances (sink)
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Power Line characteristics(2)
Noise
– Background white noise
• Generated by universal motors (drill, mixer, …)
– Noise synchronous to 50/60Hz
• Silicon controlled rectifier of light dimmer
– Periodic noise
• Screen scanning of TVs and PC monitors
– Random impulse noise
• Load switching in power line networks
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KERI
Time varying gain at different frequencies I
Load : Lamp
CW probing
Recieved Power Related to Reference (dBm)
0
-5
20MHz
-10
load connected
-15
load turned on
-20
7MHz
-25
-30
0
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: [email protected]
20
40
60
80
100
120
Excess Delay (ns)
140
160
180
200
KERI
Time varying gain at different frequencies II
Load : Rectifier
CW probing
0
Recieved Power Related to Reference (dBm)
20MHz
-5
load connected
-10
-15
-20
7MHz
load turned on
-25
-30
0
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: [email protected]
20
40
60
80
100
120
Excess Delay (ns)
140
160
180
200
KERI
Time varying impedance
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KERI
Variation of noise in time
• Mean of noise level at day and
night
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• Standard deviation of noise at
day and night
KERI
Background noise
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KERI
Channel Frequency Response (small number of taps)
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Channel Frequency Response (high number of taps)
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KERI
Measured Attenuation at different distances in the Access Network
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KERI
전력선 통신의 문제점
부하의 임피던스
정합 문제
통신 채널의
시변 특성
가전기기에 의한
잡음 문제
주파수 대역의
제한적 사용
High Speed PLC Problems
통신속도의
고속화 문제
공중선 전파방사에
따른 문제
고압선로에서의
적용 문제
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광대역신호 전송에
따른 문제
KERI
PLC Development Status I
– 저속 전력선 통신 기술
제어용 : 수십bps - 10Kbps
– 응용분야
• 조명제어(Dimming), 배전선 제어용(1200bps), 홈 오토메이션,
수용가 전력제어 등
– 주요업체
• 국외 : X10, ITRAN, Echelon
• 국내 : PLANET
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KERI
PLC Development Status II
– 고속 전력선 통신 기술
데이터통신용 : 10Kbps - 1Mbps
– 응용분야
• 무인자동검침, 정보가전, 인터넷 통신 등
– 주요업체
• 국외 : Echelon,Intellon, ITRAN, Alcatel, Intellogis,
Phonex-Borad Band, PolyTRAX, PowerTec,
NAMS, ASCOM
• 국내 : Keyin
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KERI
전력선통신 방식 비교
국내
구분
X10
CEBus
Lonworks
통신속도
60bps
1Mbps
2 Kbps1.25Mbps
제어기기수
256
64 node
32258
(127X254)
통신방법
단방향
양방향
양방향
양방향
양방향
소비전류
30mA 이하
300mA 이상
300mA 이상
50mA
30mA 이하
가격
저가
고가
고가
저가
저가
MAC
없음
CSMA/CDCR
LonTalk
(CSMD/CA)
MAC-chip
IEEE 802.3
CDMA/CDCR
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KEYIN
PLANet
1~2Mbps
360bps/
9.6Kbps/
65536
KERI
협대역 전송방식
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KERI
전송방식 - X10
•
•
전원 주파수 동기식 PLC(Power Line Carrier) 방식
Carrier frequency : 120KHz
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KERI
전송방식 - CEBus
–
–
–
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SS(Spread Spectrum) 방식
Carrier 신호 : Chirp (100-400KHz)
두가지 변조방식
1) Preample Encoding
ASK(Amplitude Shift Keying)
superior state : presence of the chirp
inferior state : absence of the chirp
2) Packet Body Encoding
PRK(Phase Reversal Keying)
superior 01 phase state : phase 1
superior 02 phase state : phase2
KERI
Preample Encoding
1) superior state “1” 인 경우
114us = 100us(symbol time) + 14us(quite time)
2) superior state “0” 인 경우
228us = 200us(symbol time) + 28us(quite time)
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Packet Body Encoding
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전송방식 - Lonworks
–
–
BPSK 방식 (Echelon : PLT20)
BPSK + DSSS(Direct Sequence SS) 방식
(Echelon : PLT10, PLT30)
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전송방식 - Z256
•
•
전원 동기식 PLC(Power Line Carrier) 방식
Carrier frequency : 120KHz
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KERI
PLC Standard Status
Home Network Standards
종류
Wire
표준
최대전송거리
HomePNA
HomePNA v2.0
1~2/10Mbps
150m
USB
USB v1.1
10Mbps
30m
Ethernet
IEEE 802.3
10/100Mbps,
1Gbps
100m(UTP)
HAVi(IEEE 1394)
IEEE 1394
100~400Mbps
72m
X-10.CEBus
Lonwork 등
~ 수 10Kbps
100m
저속
Powerline
고속
Wireless
전송속도
- 10Mbps
Bluetooth
Bluetooth v1.0
720Kbps
10m
HomeRF
SWAP v1.2
1~2Mbps
50m
IrDA
IrDA v1.3
Max 4Mbps
1m
Wireless LAN
IEEE 802.11
5.5~11Mbps
50m
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KERI
Power Line Forum Setup
PLC-Forum (Europe,2000. 3. 23)
Alcatel Microelectronics
ENICA INC
Phonex Broadband Europe
Analog Device
Eutelis Consult GmbH
PolyTrax Information Techn. AG
Ascom Powerline Com. AG
EWE TEL GmbH
PowerTEC AG
Bmp Telecommunication Consultants
INARI INC
Power Trunk Corp.
CETECOM/CT Services GmbH
Intellon Corporation
RWE Energy AG
Cisco Systems
ITRAN Communications, Ltd.
S.Siedle & Sohne Stiftung & Co
Contactica Ltd.
Jyvaskylan Energia OY
Sydkraft
DS2 Design of Systems on Silicon, S. L
KURTOSIS Ingenierie S.A
Telebel GmbH
EDF
Mainnet Ltd
Tesion Telekommnikation
EICHHOFF GmbH
Morgan Stanley Dean Witter
Texas Instrument Deutschland GmbH
EnBW AG
NESA A/S
VEW EUROtest GmbH
Endesa Services S. L
Oneline AG
Vikan Energinett AS
Enel.it Spa
ONI Telecom
White Box Solutions Ltd.
EnerSearch AB
Philips GmbH
CES
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KERI
Power Forum Setup
The Homeplug Power Line Alliance (U. S. A, 2000. 4. 11)
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KERI
HomePlug Roadmap
Selection of
1st Generation
Baseline
Technology
HomePlug
Formed
Mar
Apr
HomePlug
Announced
Open to New
Members
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: [email protected]
May
Establish
Certification
Lab
June
July
Aug
Sept
Completion of the
HomePlug v1.0
Specifications
First
Products
to Market
KERI
전체 시스템 구성도(1)
옥내 전력선 망의 구성도
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전체 시스템 구성도(2)
옥외 전력선 망의 구성도
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저압 3상 4선식(220/380V)-아파트 및 빌딩
A
B
C
B
수전변압기
C
A
선간결합 및 Router
b
a
380V
c
220
콘센트
220V
외부
N
외부
또는 아파트내
수용가
A형
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B형
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Regulation
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FCC
(Federal Communications Commission’s Rule)
Part 15 :
f : below 490KHZ
JAPAN
- 전파법
제 8장 잡칙, 제100조 고주파 이용설비
- 전파법 시공규칙 44조
- 주파수대역 : 최대450KHZ
- 출격전력 : 최대 10mw
- 통신속도 : 9600bps
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KOREA
- 전파법 시행령
- 제9장 고주파 이용설비
f : 10KHZ – 450KHZ
P: 10watt이하
- 제8장 무선국
 미약전파 : 10mw이하의 경우는 구내 전대역
허가. 신고없이 사용가능
 f : 322MHZ미만의 경우 3m법으로 500v/m
이하일것
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ETSL. CENELEC
Radiation Measurement
-
Distance : 10m
- Measurement Bandwidth : 9KHz
- Maximum Allowed Radiation : 50dBµv/m
- Signal Allocation : 1.6 ~ 30MHz
Power Spectral Density Measurement
-
PSD
Frequency Range
PSD(dBm/Hz)
Lower than 1.6 MHz and
higher than 30 MHz
-80
1.6 MHz to 30MHz
-40
Power Spectral Density Mask with amateur radio notches
Maximum
voltage
broad band signals
134dB(V)
class 134
devices
narrow band
signals
class 122
devices
122dB(V)
120dB(V)
f/[kHz)
3
9
95
148.5
Regularity limits for maximum transmit-voltages (CENELC)
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: [email protected]
KERI
voltage
Peak
89dB(V)
89 Db(
Quasi-peak
60dB(V)
56dB(V)
50dB(V)
46dB(V)
Average
f/[MHz]
0,003
0,009
0,15
0,5
5
30
Conduction-bound regularity limits for
radio-disturbance levels.(CENELEC, IEC-CISPER22)
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: [email protected]
KERI
field strength
80dB(V)
40dB(V)
27dB(V)
f/[Hz]
9k
1M
30M
1G
3G
Maximum field strength in a distance of 3 m (RegTP)
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KERI
Frequency management
Access
1,6MHz
Inhouse
10MHz
30MHz
f
Exclusive frequency range for access PLC systems:
1,6MHz≤faccess<10MHz
Exclusive frequency range for access PLC systems:
10MHz<finhouse<30MHz
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KERI
기술개발 체계도
총괄기관(한국전기연구소)
저압 전력선망을
이용한 고속 전력선
통신 시스템 개발
(기인 텔레콤)
 2Mbps급 옥내외용
전력선 데이터 통신
용 모뎀, 단말기,
라우터 개발
 2Mbps급 홈 커플러
개발
 Telephony용 전력선
모뎀 및 시스템 개발
 10Mbps급 옥내용
전력선 통신 모뎀
알고리즘 개발 및
시뮬레이션
고압 배전 선로를
이용한 고속 전력선
통신망 개발
(한국전기연구소)
 2Mbps급 고압 배전
선용 통신장치
개발 및 전력선
통신망 구축
• 고압 배전선용 커플링
유닛개발
• 고압 배전선용 허브
개발 및 적용 시험
• 관련법규정연구
고속 전력선 통신을
이용한 정보 서비스
구현 및 개발
(한국전기연구소)
 인입 전력선의 주파
수별 잡음 특성 시험
 전력선 모뎀과 전자
식 계량기의 인터페
이스 설계
 전력선 모뎀(master
modem) 과 네트웍
인터페이스 설계
 전력선 통신을 이용
한 부가 사업 조사
 시험 시스템 설계
 컨텐츠 분야: 양방
향 커뮤니케이션
이 가능한 지역친
화 CUG개발 및
전력선망 연동시험
 자동화응용: 공장
참여기업 :
한국전력, 기인시스템
위탁연구 :
국민대학교, 아주대학교
위탁연구 :
서울대학교, 경남대학교,
인제대학교
전력선 통신망에 기반한
디지털 가전기기용
홈 네트워크 망 개발
(서울대학교)
 가전기기용 Web
Browser 접속규격
개발
 국내 홈 네트워크 용에
적합한 표준제시
가전기기 접속장치
제인
 테스트베드 구축
자동화용 전력선
LAN 단말 설계
및 구성시험
참여기업 :
한국전력, 두루넷,
기인 텔레콤
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고속 전력선 통신망을
이용한 원격 자동화
기술 개발
(전력연구원)
참여기업 :
한국전력
참여기업 :
LG전자
참여기업 :
심플렉스, 리트로닉스
KERI
Summary
PLC Channel Characteristics
-Time, Interference, Frequency, Impedance, Load, etc.
Need many Kinds of Test
-Multi Network
-Power Line Surge(impluse)
-Error bit rate
Create Specification
- Working Together with Leaders Forum(USA, Europe)
- Home Network Spec.
- Products(Modem, Chipset) Spec. etc.
Regulatory Considerations
- Measurement Procedure
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감사합니다.
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