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14 août 2016 7 14 /08 /août /2016 19:11

14 Août 2016
Citation:
"L'une des principales limitations liées à la technologie CPL est le rayonnement non intentionnel de signaux électromagnétiques.
Ce phénomène est principalement dû à la nature asymétrique du réseau électrique.
La variation d'impédance des charges connectées au réseau, ainsi que les longueurs inégales des fils de phase et de neutre contribuent à la conversion du signal différentiel CPL en courant de mode commun traversant le réseau.
Dès lors, les fils de cuivre utilisés pour la transmission du signal utile réagissent comme une antenne et une partie de la puissance transmise est rayonnée.
Cela entraîne non seulement une forte atténuation du signal au niveau des récepteurs, mais génère également des problèmes de compatibilité électromagnétique (CEM).
Le signal rayonné peut interférer avec d'autres services existants tels que les communications Radio amateurs et/ou la Radiodiffusion ondes courtes".
Tout est dit dans cet en-tête de la thèse de Amilcar Mesco, présentée en 2013 sous le N° 2013 telb 0288 à l'Université de Bretagne, et portant sur l'étude des émissions électromagnétiques des CPL et des moyens de mitigation.
Travaux réalisés dans le cadre du Lab. RESA/DEAN, "Elecromagnetic Compatibility", ORANGE Labs (ex France Télécom R&D) à Lannion.
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Les CPL (Courants Porteurs en Ligne) sont utilisés depuis la nuit des temps ( Enfin, presque…) pour acheminer des communications de services à très bas débit binaire sur le réseau de distribution de l'énergie électrique, Haute et basse tension, sans créer de souci majeur au sein des populations, branchées ou pas.
Mais les progrès considérables réalisés dans les domaines des communications numériques ont donné des idées pour l'ouverture d'un marché des communications hautes fréquences sur le réseau domestique de distribution d'énergie.
En effet, les systèmes de codage et de modulation développés pour l'acheminement de la TV numérique, et pour la mise en œuvre du réseau téléphonique cellulaire, se sont révélés tellement performants qu'ils permettent de créer un réseau numérique de communication pratiquement avec n'importe quel support, même de très médiocre qualité.
Et justement, le réseau domestique électrique de distribution d'énergie, c'est bien n'importe quoi du point de vue réseau numérique.
Les travaux lancés dans les années 90 en Amérique, en Europe et au Japon, ont permis de mettre sur le marché des produits CPL permettant des débits binaires de plus en plus élevés.
De 10 Mbps au début, les meilleurs produits d'aujourd'hui affichent jusqu'à 1 200 Mbps, débit nominal théorique, est-il besoin de préciser.
On peut désormais transmettre sur les fils électriques des signaux numériques de la TVHD, de l'Internet, et du Multimédia, et réaliser ainsi un HAN , Home Area Network, dans lequel chaque prise électrique devient potentiellement un "Port" de communication à très haut débit.
Les applications visées étant évidemment le Multimédia incluant la TVHD, l'Internet, le son, la vidéo, et toutes les applications domotiques.
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Les CPL de Grand'Papa, qui ne transmettaient que du très bas débit, se contentaient de fréquences porteuses de quelques dizaines de Kilohertz.
Mais pour transmettre 1 200 Mbps, il faut travailler en VHF.
Aujourd'hui on utilise la gamme 1,6 à 30 Mhz, qui permet de faire passer quelques dizaines de Mégabits par seconde, débit limité par la mauvaise qualité du support et la nécessité de partager la ressource.
(C'est tout ce que permet un réseau électrique domestique moyen, même avec des adaptateurs CPL affichant 200 Mbps et plus).
Pour faire mieux il faut monter en fréquences porteuses, on pense aller vers 80 Mhz, et probablement travailler non plus sur deux fils (Phase et Neutre) mais sur trois fils en mobilisant le fil de Terre pour compenser en partie les déséquilibres du réseau.
Comme indiqué dans la citation en en-tête, le réseau domestique devient un émetteur VHF dont le rayonnement est source de perturbations pour les autres usagers de ces gammes de fréquences:
Radiodiffusion, Radioamateurs, Aéronautique, Police, Armée, etc…
La chasse aux perturbations électromagnétiques devient donc un sport collectif avec ses règles et ses sanctions.
Le maître mot est CEM , Compatibilité Electro Magnétique.
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La "bronca" soulevée au sein des milieux des radioamateurs et des utilisateurs de la Radiodiffusion à ondes courtes ne sera pas apaisée par des bonnes paroles, même provenant des organismes comme l'UIT ou l'UER. Des résultats concrets devront être constatés.
Les personnes électro sensibles ne sont pas en reste et n'ont pas tardé à se faire entendre afin que leur cause ne soit pas glissée sous le tapis.
Leur ire est médiatiquement dirigée vers le nouveau compteur LINKY, mais celui-ci ne représente qu'une des sources possibles de perturbations, les principales étant les rayonnements haute fréquences émis par les installations domestiques elles-mêmes, qui trafiquent sur le réseau électrique dans la bande VHF (Bonjour les adaptateurs CPL @ 1,2 Gbps !!!).
Nous devons donc nous attendre à voir pleuvoir des normes imposant des limites drastiques aux rayonnements, limites qui ne pourront être respectées qu'en apportant au câblage électrique et aux matériels connectés des modifications sensibles susceptibles d'impacter la norme NF-C 1500.
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Les CPL haute fréquence se trouvent alors à la charnière de deux domaines: l'Electrotechnique et les Télécommunications, qui sont régis par des normes et des réglementations spécifiques.
Désormais toute norme émise pour l'un des domaines devra être compatible et complémentaire des normes de l'autre domaine.
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Les réseaux domestiques CPL sont par nature de la classe des réseaux privés "Indoor" ( Réseaux résidentiels) utilisant des signaux à faible puissance dont le rayonnement est "censé" être de faible portée.
A ce titre il n'est pas exigé d'autorisation préalable à la mise en service, par contre il est impératif de respecter les normes concernant les rayonnements électromagnétiques.
Une installation ne respectant pas les normes CEM sera purement et simplement démontée, sans préjudice des suites juridiques.
Les perturbations apportées ou subies par les CPL sont du ressort de la CEI ( Commission Electrotechnique Internationale) et plus particulièrement du CISPR ( Comité International Spécial des Perturbations Radioélectriques), créé en 1934 et actif dans tous les domaines concernés par la CEM ( Compatibilité Electro Magnétique).
Les CPL sont concernés par les normes CISPR 22 et 24 principalement.
D'autres normes existent concernant des domaines présentant des recouvrements, issues de la CEI, de la FCC (Federal Communication Commission), de l' ISO, et des normes européennes diverses.
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La dernière norme Européenne concernant spécifiquement les perturbations électromagnétiques des CPL indoor hautes fréquence est la EN 50 561-1 publiée au JO du 25/02/2014.
Norme issue des travaux du CENELEC et approuvée par l'UER.
Cette norme spécifie les limites et les méthodes de mesure des perturbations électromagnétiques des appareils utilisant l'installation domestique basse tension comme réseau de transmission dans la gamme de fréquences de 1,6 à 30 Mhz.
Les détails sont disponibles sur le Net.
Il reste maintenant à confronter cette norme aux applications de terrain, et en particulier concernant les nuisances vis-à-vis des autres applications comme la radiodiffusion et les communications des radio amateurs, et à statuer sur le traitement à appliquer aux installations CPL déjà existantes.
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Le réseau domestique est donc appelé à devenir multi services. On peut définir deux grandes catégories d'applications:
- D'une part les applications relatives au "Smart Grid", qui ne nécessitent pas un débit très élevé mais exigent une fiabilité et une qualité de service maximales. Il s'agit par exemple de la gestion des consommations énergétiques de puissance, et particulièrement les installations de charge des batteries de VE, et les installations individuelles de production d'énergie solaire ou éolienne.
- D'autre part les applications multimédia numériques comme la TVHD et Internet, qui ont besoin de très hauts débits binaires, et doivent faire appel à des procédés de codage et modulation très robustes et adaptatifs pour gérer "à minima" les perturbations électromagnétiques dans la bande VHF déjà occupée.
Les deux types d'applications doivent évidemment coexister sur le même réseau, ce qui implique une convergence au niveau des standards, au moins pour les couches basses du modèle de l'ISO.
En particulier au niveau de la cohabitation, de l'interopérabilité, de la rétrocompatibilité, de la gestion des collisions et des priorités, et bien sûr des CEM.
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On imagine sans peine que la coexistence, sur un même réseau physique imparfait, d'une multitude d'applications domestiques incluant la TVHD et Internet, auxquelles viendront s'ajouter les communications CPL du fournisseur d'énergie dans le cadre du "Smart Grid", n'ira pas sans poser de nombreux problèmes de cohabitation et d'interopérabilité, aggravés par la diversité des technologies utilisées par les différents fournisseurs de matériel ( Adaptateurs CPL) ayant choisi des protocoles pas toujours en accord entre eux.
Le protocole le plus populaire est aujourd'hui HPP, Home Plug & Play, supporté par la HomePlug Alliance, créée en 2 000, par association de constructeurs, de distributeurs d'énergie électrique, d'instituts et d'universités (Plus de 80 membres ) pour le développement d'un standard CPL à vocation internationale.
Une première version ( HomePlug 1.0) est sortie en 2001 et depuis, différentes versions sont venues enrichir les possibilités, jusqu'à la version HomePlug AV2 qui affiche un débit théorique de 600 Mbps.
On parle maintenant de débits binaires dépassant 1 200 Mbps, débits théoriques évidemment, avec un réseau non plus à deux fils (Phase et Neutre ) mais à trois fils , le fil de Terre étant utilisé pour la compensation des modes communs.
Le débit pratique dépend de la qualité du réseau et des contraintes de partage de la ressource.
Il existe d'autres protocoles, notamment DHS, Digital Home Standard, issu à l'origine de l'UPA (Universal Powerline Association), créée en 2004, qui est implémenté sur un "Chipset" pas compatible avec certaines versions de Home Plug.
Il existe donc un certain flou au niveau des normes et la nécessité d'harmoniser ce domaine n'a pas échappé aux industriels.
Ces problèmes sont pris en charge par deux projets européens:
Projet OMEGA ( hOME Gigabits Access), lancé en 2008, avec 24 partenaires (Industriels, Opérateurs Télécom, Instituts, Universités). L'objectifs est d'établir les bases d'un réseau très haute fréquence intégrant des technologies multiples: CPL, Radio, Fibre optique.
Ce projet est relayé par un autre projet européen: "Acemind", 2013-2016,
"Advanced Convergent and Easily Manageable Innovative Desing"
basé sur les acquis du projet OMEGA, et dont l'objectif est l'intégration des applications d'usages multimédias et le contrôle des objets connectés.
Y participent: Orange, SAGECOM, Devolo, IHP Microelectronics.
On comprend alors que, dans l'avenir, le réseau électrique domestique devra tenir compte de cette nouvelle fonction de communication hautes fréquences. On ne pourra plus "tirer des fils" n'importe comment, il faudra respecter certaines règles, et peut-être blinder certaines parties du réseau. Les appareils connectés devront respecter le signal CPL afin d'une part de limiter les perturbations électromagnétiques créées, et d'autre part de ne pas introduire de ruptures d'impédance HF excessives, pour préserver les débits binaires.
La norme NF-C 1500 devra comporter un volet relatif à la compatibilité CPL.
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La situation actuelle des CPL n'est donc pas "gravée dans le marbre", une certaine harmonisation des normes et des protocoles n'interviendra pas avant plusieurs années, notamment pour ce qui concerne les applications "Smart grid" et la convergence vers le concept multisupports (Radio, CPL, Fibre optique, paire torsadée) pour les objets connectés.
En attendant, il nous faudra porter attention à la compatibilité des divers appareils achetés ici et là, et se souvenir que le réseau Ethernet, ce n'est pas mal non plus, de même qu'un bon WiFi.
Comme disait feu ma grand-mère,
c'est dans les vieux pots qu'on fait la meilleure soupe…

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