IEEE 1901 powerline a 500 Mbps: interferenze in FM?

La IEEE ha annunciato la approvazione di un nuovo standard, orientato ad applicazioni di smart grid (rete elettrica intelligente, contatori avanzati ecc.) e LAN nelle case. Si chiama IEEE 1901 ed è in grado di supportare connessioni fino a 500 Mbps sui cavi elettrici. Anni fa la lega dei radioamatori americani, ARRL, ha aperto un aspro fronte di lotta legale contro la tecnologia "powerline", che utilizza i cavi elettrici per applicazioni di rete locale (come forse sapete esiste anche uno standard, HomePlug, che permette di sfruttare l'alimentazione elettrica dei dispositivi informatici per collegarli insieme via Ethernet). Il fatto è che il BPL irradia forti rumori proprio nei segmenti di frequenza assegnati ai radioamatori e la ARRL sostiene - ragionevolmente mi pare - che questi rumori non interferiscono solo con le comunicazioni ma anche con il diritto costituzionale alla libertà di espressione.

Nel 2008 in una sentenza rimasta storica la ARRL è riuscita - facendo appello al Freedom of Information Act - a ottenere dal tribunale la piena divulgazione dei risultati delle prove interferenziali utilizzate dalla FCC, il regolatore americano, per i suoi certificati di compatibilità elettromagnetica. Grazie all'intervento del tribunale è stato possibile dimostrare che la FCC aveva ignorato a suo vantaggio risultati che mettevano in evidenza i problemi di interferenza del BPL. Si legga per esempio questa storia apparsa su Ars Technica o questo commento del DSLreports O ancora questi dettagli sugli ulteriori passi che la ARRL stava cercando di intraprendere per imporre controlli più severi sulle interferenze elettriche. Su Youtube c'è un filmato che mette chiaramente in risalto la censura di fatto che la FCC ha esercitato nel prendere le sue controverse decisioni.

Il powerline non è riuscito a ottenere un grande successo commerciale come tecnologia di accesso a Internet, ma nelle abitazioni i dispositivi digitali che comunicano attraverso le prese di corrente cominciano a essere abbastanza diffusi, l'altro giorno in aeroporto a Ginevra ho visto uno scaffale pieno di interfacce HomePlug da inserire nella presa per trasformarla in un punto-rete. Gli apparecchi come questi hanno distrutto l'hobby dell'ascolto delle onde corte nelle aree urbane e rappresentano un serio problema per la normale ricezione delle onde medie, per quanto possano essere obsolete.

Ora la situazione rischia di peggiorare ulteriormente perché il sistema IEEE 1901 lavora su bande di frequenza ancora più estese.

IEEE 1901 Broadband Power Line Standard for 500 Mbps Communications Approved

New standard is enabling technology for Smart Grid, transportation and LAN applications

PISCATAWAY, N.J., USA, 18 October 2010 -- IEEE, the world’s leading professional association for the advancement of technology, today announced the ratification of the IEEE 1901™ Broadband over Power Line (BPL) standard. Sponsored by the IEEE Communications Society, this globally recognized BPL standard will be a key enabling technology for a wide range of applications including smart energy, transportation and Local Area Networks (LANs) in both the home and the enterprise.

Networking products that fully comply with IEEE 1901 will deliver data rates in excess of 500 Mbps in LAN applications. In first-mile/last-mile applications, IEEE 1901-compliant devices will achieve ranges of up to 1500 m. The technology specified by IEEE 1901 uses sophisticated modulation techniques to transmit data over standard AC power lines of any voltage at transmission frequencies of less than 100 MHz.

“More than 94 corporations, trade associations and universities contributed to the standard’s evolution through the IEEE 1901 Working Group,” said Jean-Philippe Faure, Chair, IEEE 1901 Working Group, “to create the world’s most innovative, mature and unified BPL standard.”

Although IEEE 1901 has been widely recognized as the standard that will enable universal communications in Smart Grid applications, it will also have significant impact in other applications.

In the transportation sector, for example, the standard’s data rates and range make it possible to deliver A/V entertainment to the seats of airplanes, trains and other mass transit vehicles. Electric vehicles can download a new entertainment playlist to the A/V system while the car in charging overnight.

In the home, PLC will complement wireless LANs by providing a link through walls and other RF impediments as well as over distances beyond the normal range of wireless networks. It will complement wireless networks in hotels and other multistory buildings by carrying multimedia data over the longer distances and allowing wireless to complete the communication link over the last few meters.

IEEE 1901 will also benefit utilities, service providers, and consumer electronics companies – anyone with a stake in smart grid technologies – as well as smart-meter providers and home appliance manufacturers

“The IEEE 1901 standard will have a significant impact on communications technology in the home, the enterprise and on the factory floor, because it brings power-line networking into parity with wireless networks in terms of speed, and offers the considerable advantage of penetrating walls and other structures that obstruct RF radiation, said Judy Gorman, Managing Director, IEEE Standards Association. “Hybrid wireless/power-line networks successfully address all the remaining problems of wireless LANs and – unlike wired LANs – do not require a dedicated wired infrastructure.”

La maggiore capacità di trasporto di questa nuova tipologia di powerline è ovviamente dovuta a un aumento dell'ampiezza dello spettro di frequenze impegnate sottoforma di onda convogliata sul filo elettrico. Se il sistema che la ARRL combatte utilizza uno spettro che va da 2 a 30 MHz, il nuovo standard IEEE 1901 arriva e supera i 50 MHz. Per esempio un chipset annunciato da Atheros può arrivare a 75 MHz:

Features of the AR7400 Chipset

The Atheros Powerline chipset consists of the AR7400 MAC/PHY transceiver and the AR1500 AFE / line driver. The AR7400 chipset is the world's first solution designed to comply to the IEEE 1901 draft 2.0 standard (now elevated to Sponsor Letter Ballot status), a global, open powerline standard. Just as the IEEE 802.11 standard unified and accelerated the growth of the wireless LAN industry, the IEEE 1901 standard will help to unify and drive the expansion of the powerline networking industry. The 1901 standard utilises a wider operating frequency band (2 MHz to 50 MHz) than the current HomePlug AV standard (2MHz to 30 MHz), thereby increasing PHY performance in IEEE 1901 operation. The AR7400 chipset will comply with the FFT-OFDM provision of 1901 and incorporates the inter-PHY protocol (IPP) co-existence mechanism.

The chipset also supports operation up to 75 MHz, utilising all of the practically available spectrum defined in the 100 MHz IEEE 1901 charter, and avoiding the global, high-power FM radio broadcast bands from 76 to 108MHz. This extended frequency range coupled with high density modulation to 4096 QAM, allow AR7400-based powerline products to communicate at more than 500Mbps PHY rates. In coaxial cable applications, the PHY rates can exceed 600Mbps, while providing extended coverage due to the AR1500's lower noise floor and greater output dynamic range.

Una banda operativa fino a 75 MHz è molto estesa. Se non si limitano in modo molto efficace le armoniche generate dai circuiti che producono effettivamente queste oscillazioni, il rischio è di andare a interferire anche la banda dell'FM (specie se gli organi di controllo decidono di truccare i risultati dei test di compatibilità). Ci rendiamo conto che una tecnologia come questa può essere davvero dannosa nei confronti della radiofonia? Non sarebbe più opportuno e semplice costruire case cablate per Ethernet? Va detto che la IEEE sta lavorando in contemporanea agli standard che dovrebbero garantire l'armonizzazione tra IEEE 1901 e i sistemi di misura e protezione della compatibilità EMC (IEEE P1775), ma il radioamatore che fa parte del relativo gruppo di lavoro, Ed Hare W1RFI, ha dichiarato nel 2009 che tutte le sue proposte mirate a tutelare gli interessi della comunità erano state cassate. Ecco una pagina sulla questione.