Application de la compatibilité électromagnétique cognitive dans un Courant Porteur en Ligne

Application of cognitive electromagnetic Compatibility in Power Line Communications

• Auteur / Autrice : Brice Praho
• Direction : Fabienne Uzel-Nouvel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique et télécommunications
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Rennes, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, télécommunications, informatique, signal, systèmes, électronique (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Télévision numérique

Télécommunications

Internet à haut débit

Compatibilité électromagnétique

Résumé

Avec le développement considérable des technologies d’accès DSL et fibre optique, les opérateurs de télécommunications sont capables de proposer des services et applications temps réel tels que : l’Internet haut débit, la télévision numérique haute définition, la vidéo à la demande ou la téléphonie sur IP. Dans le réseau domestique, la technologie CPL (courant porteur en ligne) permet de transférer des données haut débit sur le réseau électrique de l’utilisateur résidentiel ou industriel sans une modification de l’installation existante. Avec l’augmentation des débits offerts par les technologies d’accès, il est devenu nécessaire d’augmenter la capacité des liens CPL. Des études ont montré que pour remplir cet objectif, une augmentation de la bande de fréquence CPL était nécessaire. Cependant, les câbles électriques ne sont pas adaptés à la transmission de signaux hautes fréquences et peuvent rayonner. Ces rayonnements peuvent engendrer des perturbations électromagnétiques pour les autres systèmes de communication présents dans le voisinage. Les contraintes de CEM pourront donc représenter un frein important à la montée en débit des systèmes CPL. Ces travaux de thèse sont principalement orientés à l’analyse de la problématique CEM de la technologie CPL dans le contexte du réseau domestique. Les principaux objectifs de la thèse sont de : Proposer et définir des solutions de mitigation innovantes de CEM cognitive assurant la coexistence des systèmes CPL avec les systèmes partageant la même bande de fréquence et présents dans le réseau domestique. Evaluer le gain potentiel de ces solutions en termes de débit et de qualité de service. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la coexistence des transmissions CPL et de la réception radio dans le réseau domestique. Un algorithme de détection des fréquences « radio » basé sur un critère dynamique et sur la coopération entre équipements CPL a été proposé. Dans un second temps, nous avons analysé le couplage entre les supports de transmission CPL et VDSL2, tout d’abord à partir de la modélisation de ce couplage, puis ensuite à partir de mesures effectuées dans des habitations. Enfin, deux solutions innovantes permettant d’assurer la coexistence des transmissions CPL et VDSL2 ont été proposées. La première solution est basée sur la détection du préambule CPL dans le bruit présent sur le support VDSL2. La seconde solution est basée sur l’injection d’un bruit blanc sur le support CPL pendant la procédure d’initialisation de la transmission VDSL2.

With the emergence of broadband access technologies DSL and optical fiber, the telecommunication service providers are able to offer services and real-time applications such as broadband Internet, high definition digital video, video on demand or telephony over IP. In the home network, the PLC technology (power line communications) allows to transfer high speed data on the electrical network of residential or industrial customer without a change in the existing installation. With increasing data rates offered by access technologies, it became necessary to increase the capacity of CPL links. Studied have shown that to meet this objective, an increase of the PLC frequency band was required. However, the electrical cables are not suitable for transmitting high frequency signals and can radiate. This radiation can cause electromagnetic interference with other communications systems present in the vicinity. EMC constraints may therefore represent a major obstacle to the increase of PLC data rates. This thesis is mainly oriented to the analysis of the EMC problem of PLC technology in the home network context. The main objectives are: Propose and identify new mitigation solutions based on cognitive EMC ensuring coexistence of PLC systems and other communication systems sharing the same frequency band and present in the vicinity of PLC transmission. Assess the potential gain of these solutions in terms of throughput and quality of service. Initially, we focused on the coexistence of PLC transmissions and radio reception in the home network. A detection algorithm of radio frequencies based on a dynamic threshold and cooperation between PLC equipments was proposed. In a second step, we analyzed the coupling between the PLC and VDSL2 transmission mediums, first of all from the modeling of this coupling, and then from measurements in dwellings. Finally, two new solutions to ensure the coexistence of PLC and VDSL2 transmissions have been proposed. The first solution is based on the PLC preamble detection in the noise measured on the VDSL2 transmission medium. The second solution is based on the white noise injection on the PLC transmission medium during the initialization process of the VDSL2 transmission.