Broadband over Power Line Communications

Jaringan-jaringan akses mengimplementasikan interkoneksi antara pelanggan kepada jaringan komunikasi dengan cakupan area yang luas. Namun, biaya untuk merealisasikannya, instalasi dan perawatan dari jaringan-jaringan akses sangatlah tinggi, seringkali melebihi 50% dari investasi jaringan.

Teknologi Power Line Communication (PLC) adalah sebuah teknologi yang memungkinkan transmisi data melalui jaringan distribusi listrik. Keunggulan utama sistem PLC adalah fleksibilitasnya karena tidak perlu menyediakan infrastruktur media komunikasi secara terpisah dan khusus. Ketersediaan infrastruktur jaringan listrik sampai ke pelosok wilayah dan fleksibilitas operasional serta nilai ekonomisnya, menyebabkan teknologi PLC tersebut sangat layak untuk dipertimbangkan pemanfaatannya. Karena pemanfaatannya langsung dengan user, maka sering jaringan PLC diistilahkan sebagai last-mile communications networks.

Secara umum kita bisa membagi sistem PLC menjadi dua bagian ; Narrowband PLC dengan data rate rendah ( sampai dengan 100 kbps) dan Broadband PLC dengan data rate lebih dari 2 Mbps.

Ketika pertama kali dikembangkan, PLC hanya mampu memberikan kecepatan data sebesar 60 bit per second, karena masih menggunakan teknik modulasi seperti modulasi linear AM, double-sideband AM, single side band AM (SSB-AM), dan FSK. Akibatnya, teknologi ini tidak dapat mengakomodasi komunikasi kapasitas besar sehingga hanya digunakan untuk komunikasi kecepatan rendah, seperti pemonitoran dan pengontrolan.

Dengan menerapkan metode modulasi penerobosan (breakthrough) seperti Wide Bandwidth Spectrum Spread Method, Multi-Carrier Method, dan metode Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) ke PLC, maka didapatkan kecepatan tinggi dan komunikasi dengan kapasitas besar. Kini Gateway PLC mampu memberikan kecepatan data lebih dari 200 Mbps, berlipat-lipat kali lebih cepat daripada koneksi melalui modem.

1. Konsep Dasar PLC

Konsep dasar PLC adalah menumpangkan sinyal data pada jaringan listrik dengan teknik modulasi. Jaringan listrik di Indonesia menggunakan frekuensi 50 Hz, sedangkan sinyal data yang dimasukkan ke dalam jaringan listrik tersebut memiliki frekuensi sepuluh juta kali lebih besar, yaitu 500 MHz, sehingga tidak terjadi kondisi saling melemahkan. Hal ini dilakukan di gardu listrik distribusi (distribution substation) yang bertegangan rendah 220 volt. Listrik yang masuk ke konsumen, kemudian akan dipisahkan kembali antara sinyal listrik dengan sinyal data.

Pada gardu distribusi, tegangan tinggi diturunkan tegangannya dan terhubung dengan infrastruktur komunikasi, baik berupa fiber, kabel coax, jaringan nirkabel, maupun jaringan satelit. Repeater dipasang setiap jarak sekitar 300 meter, untuk memperkuat dan meng-generate kembali sinyal yang ditransmisikan.

Gambar 1. Skema Jaringan

Gambar 1 menunjukkan tipikal skema jaringan untuk jaringan komunikasi data menggunakan jaringan distribusi listrik yang telah ada. Pada sisi pelanggan akhir dari jaringan, CAU (Customer Acces Units) menghubungkan peralatan pengguna apakah itu telpon, komputer atau yang lainnya, ke jaringan kabel listrik utama. CAU ini juga sebagai unit-unit pengkondisi yang berfungsi untuk mengisolasi secara elektrik peralatan-peralatan pengguna dari kabel listrik utama, juga untuk mengekstraksi sinyal data dari arus listrik.

CAU ini dihubungkan ke infrastruktur komunikasi yang merupakan tegangan rendah induk (240-415 volt). Pada substasiun listrik dimana jaringan distribusi tegangan rendah berasal, sinyal-sinyal diinjeksikan ke dalam jaringan tegangan rendah dari jaringan data konvensional eksternal (kabel tembaga koaksial, kabel optik fiber, jaringan nirkabel, atau bahkan jaringan satelit). Jadi meskipun komunikasi data dapat dipropagasi melalui kabel listrik, beberapa jaringan konvensional harus tetap ada atau diinstal ke substasiun. Sampai saat ini belum ada metoda yang ditemukan untuk melakukan propagasi sinyal-sinyal data melalui jaringan tegangan tinggi (> 415 volt).

Secara khusus, frekuensi sinyal daya listrik adalah dalam range 50/60Hz. Dengan pengkondisian, sinyal-sinyal data ini dinaikkan ke frekuensi ultra tinggi dalam range 500/600MHz, sehingga data dapat dilapiskan ke atas kabel utama listrik tanpa terjadi kondisi saling melemahkan. Interferensi diminimalkan dengan memecah arus data ke bentuk paket-paket sebelum diinjeksikan ke dalam jaringan listrik. Sistem komersial dapat menawarkan laju data digital dalam kecepatan kelipatan lebih dari 32 kbps ke maksimum arus yang diperkirakan mencapai 1 Mbps. Laju data ini relatif sangat stabil, bebas dari noise dan menawarkan spektrum-spektrum yang dapat digunaan dalam range 6 dan 10 MHz ke para pelanggan akhir dari jaringan distribusi dan kira-kira spektrum 20 MHz ke para pelanggan yang lebih dekat dengan substasiun.

Nilai tambah bagi perusahaan-perusahaan listrik adalah bahwa sekali teknologi ini diimplementasikan akan memungkinkan mereka untuk memperoleh nilai tambah ke jaringan mereka sendiri dengan berkemampuan untuk membaca meteran listrik pintar dan mampu menyediakan peranti pengelolaan demand/supply cerdas yang memberi kemampuan pada perusahaan dalam mengimplementasikan sistem tarif yang inovatif ataupun sistem reward energi yang lain.

2. Arsitektur Jaringan

Secara umum, PLC dikembangkan menjadi dua macam aplikasi yaitu outdoor-PLC yaitu PLC untuk menghantarkan Internet melalui jaringan listrik dan indoor-PLC, yaitu PLC untuk jaringan lokal dalam sebuah Local Area Network (LAN). Banyak sekali istilah yang digunakan untuk kedua aplikasi ini. Outdoor-PLC dikenal dengan Access Broadband Power Line (BPL), PLC Access Network atau Digital PowerLine (DPL 1000), sedangkan indoor-PLC dikenal juga dengan PLC Home Networking atau in-house PLC.

• Outdoor PLC

Outdoor-PLC adalah bagian yang berhubungan langsung dengan backbone jaringan telekomunikasi. Beberapa sistem telekomunikasi yang dapat difungsikan sebagai backbone ini seperti Fiber Optik, xDSL, dan Wireless Local Loop (WLL). Sehingga sinyal yang berasal dari backbone telekomunikasi ini akan dikonversi menjadi sinyal yang dimengerti oleh PLC.

Gambar 2. Outdoor PLC

Perangkat PLC ini biasa disebut main unit atau base unit. PLC menggunakan bagian tegangan rendah dari infrastruktur distribusi listrik yang telah ada guna menyediakan pelayanan data ke pelanggan di rumah-rumah.

Gambar 2 menunjukkan arsitektur PLC atau BPL (Broadband over Powerline) yang diterapkan oleh Ambient Corporation. Ambient Corporation adalah perusahaan pengembangan teknologi publik yang berpusat di Newton, Massachusetts.

• Indoor PLC

Teknologi lain yang menggunakan jaringan listrik sebagai media untuk komunikasi data adalah indoor-PLC atau PLC Home Networking, sebuah teknologi yang menggunakan saluran-saluran tegangan rendah internal (dan kabel yang menghubungkannya) dalam gedung sebagai media untuk Local Area Network (LAN) yang dikembangkan secara plug and play sehingga mudah untuk dipindah-pindahkan.Indoor-PLC merupakan teknologi yang jauh lebih sederhana dan dibahas di sini sebagai pelengkap teknologi outdoor-PLC yang berskala besar. Indoor-PLC benar-benar merupakan solusi internal dimana di sini tidak melampaui batas-batas tempat pelanggan. Pastinya, indoor-PLC lebih sederhana daripada outdoor-PLC karena jaringan listrik dalam gedung/rumah biasanya sudah merupakan jaringan yang rapih dan terencana. Dalam sistem ini tidak ada peranti yang harus disisipkan ke dalam rangkaian tegangan rendah tidak diperlukan modifikasi pada titik oulet listrik. Faktanya, indoor-PLC sangat sederhana tinggal mencolokkan modem seperti suatu peranti ke bagian belakang komputer personal dan outlet listrik 220 volt konvensional. Tidak seperti outdoor-PLC, indoor-PLC merupakan teknologi yang telah banyak digunakan diseluruh dunia dan tidak membutuhkan pengkabelan khusus, tanpa lisensi, tanpa training khusus (bagian pengguna akhir maupun administratornya) dan tanpa protokol khusus. Kelemahan utama teknologi ini adalah bahwa kecepatannya terbatas sampai 56,6 Kbps, yaitu kecepatan dari modem tercepat. Sehingga sistem ini tidak berguna untuk aplikasi-aplikasi yang lebih dari sekedar transfer data.