réseau DOmotique sur LIgne d'Energie 

Mise en œuvre, dans le cadre d'applications domotiques haut-débit asymétriques, d'un modem pour les communications sur le réseau électrique, afin de déterminer les performances de l'emploi de l'étalement de spectre par séquence directe sur un tel support. 

Les résultats attendus de ce projet seront de deux types : scientifiques, concernant à la fois la modélisation du canal électrique et le traitement du signal adapté à la communication sur ce support de transmission, et opérationnels, quant à l'architecture des équipements concernés, ainsi que les qualités de service apportées par cette technologie. 

Partenaires du projet 

Identification 

Thème de l'appel 

Pour plus d'information 

 Mél : christophe.boulanger@sagem.com

Le projet vise à étudier l'apport de la technologie CDMA/étalement de spectre aux communications permettant de relier une passerelle d'accès (terminaisons chez l'abonné d'une boucle locale) à divers utilisateurs domestiques ou professionnels sur réseau électrique. Une maquette d'évaluation sera développée à cet effet. 

Le projet comprendra d'abord une phase de spécifications des débits à fournir en terme de transmission, qui fixera les enjeux à résoudre en terme de traitement de signal. Parallèlement, une phase de caractérisation et de modélisation du canal électrique se déroulera. Des techniques de traitement de signal adéquates seront alors proposées, puis simulées à l'aide du modèle précédent. Des composants de traitement du signal seront ensuite spécifiés, afin de compléter les traitements effectués par un ASIC préexistant. La maquette qui sera alors développée permettra de tester de manière réaliste les algorithmes issus de la phase d'étude. 

Cette expérimentation permettra d'affiner la connaissance du réseau électrique et de préciser les enjeux posés par les communications haut débit sur ce support physique. Le succès de cette étude pourrait alors entraîner le développement d'un produit industriel futur basé sur de telles technologies. 
 

Perspectives d'innovations :

En terme de marché, ce sont les communications avec les appareils domestiques qui sont visées, en particulier le partage de ressources des moyens informatiques, les applications audiovisuelles et l'Internet. Les modems ainsi développés dans le cadre de cette étude feraient alors partie de la passerelle d'accès, terminaison chez l'abonné d'une boucle locale. Le concept séduisant du "zéro génie civil" conduit ainsi à la proposition de modems à insérer directement dans les prises électriques alimentant les appareils domestiques, sans avoir à faire des modifications dans son habitation (installation de câbles ou de fibres plastique). Un tel réseau domestique est illustré figure suivante. 
 

La montée en débit du réseau résidentiel permettra un confort d'utilisation dans plusieurs cas de figure : 

• Liaisons de PC à PC ou de PC à différentes applications audiovisuelles à haut débit et simultanément ; 
• Liaisons de set top boxes xDSL ou satellites vers les différentes applications informatiques ou audiovisuelles situées dans toutes les pièces de la résidence. 

• Très peu d'études ont été consacrées dans le passé au problème de la transmission de hauts débits sur le réseau électrique ; 
• L'utilisation de la technologie CDMA est tout à fait naturelle dans le cadre d'applications de débits à la demande multiliaisons. Une telle démarche se heurte toutefois aux verrous techniques induits par le canal de transmission : son étalement temporel probablement long vis-à-vis de la bande des signaux transmis et son profil "non spéculaire" rendront sans doute médiocres les performances de récepteurs de type RAKE et nécessiteront la mise en œuvre de méthodes de "détection multi-utilisateurs" basés sur des égaliseurs longs. Ces problèmes seront compliqués par les variations au cours du temps du canal liées aux appareils reliés au secteur, par la présence de bruits impulsionnels et d'interféreurs bande étroite et par d'éventuels effets non linéaires.

De tels besoins en terme de communications ne sont pas couverts actuellement, si ce n'est à des débits faibles telles les applications de télérelevés. Néanmoins, un certain nombre de tests expérimentaux ont déjà été effectués en Allemagne ou au Japon ces dernières années, visant principalement à mettre en œuvre l'étalement de spectre par séquence directe ou la modulation de fréquence. 

Rappelons que la technologie CDMA proposée ici consiste à transformer chacun des signaux bande étroite à transmettre en signaux large bande via l'utilisation d'un code affecté à chaque utilisateur, puis à les émettre simultanément sans effectuer de partage temporel ou fréquentiel des ressources. Malgré l'augmentation de bande passante que l'étalement de spectre semble occasionner, ce type de stratégie peut se révéler plus efficace en terme de capacité dans le cas de systèmes convoyant des communications sporadiques vers divers utilisateurs du fait de l'absence de toute gestion des ressources. Par ailleurs, l'affectation possible de plusieurs codes à un utilisateur donné permet d'affecter simplement des débits variables. La synchronisation étant un point bloquant de ce genre de système, nous avons choisi d'étudier le CDMA synchrone qui induit un grand nombre de simplifications dans les traitements effectués classiquement. 

Le démonstrateur qui sera réalisé dans le cadre du projet validera la couche physique de la transmission, en particulier nous nous limiterons à la viabilité technique en terme de débits et de performance offerts sur le lien physique. Au niveau technologique, il sera réalisé en partie avec des composants du commerce et des modules développés spécifiquement, mais complétant le traitement offert par l'ASIC MUSYCA développé par le CEA-LETI dans le cadre du projet MEDEA ICFAN. Ainsi les fonctions CDMA seront prises en compte par l'ASIC préexistant et celles d'égalisation, de codage/décodage, de filtrage et de modulation/démodulation feront l'objet d'un développement additionnel spécifique. 

En ce qui concerne la méthodologie les partenaires impliqués adopteront le niveau de contrôle qualité qui correspond à celui du développement d'une maquette. 

Organisation du projet :

Le projet est décomposé en cinq étapes : 

• une spécification générale d'un tel système en terme de qualité et de services ; 
• la caractérisation du canal et sa modélisation ; 
• la proposition de schémas d'égalisation, de modulation, de filtrage et de codage, ainsi que leur simulation ; 
• le développement de composants spécifiques de traitement de signal ; 
• la réalisation d'un démonstrateur permettant la mise en œuvre des solutions techniques retenues, une expérimentation dans des configurations variées et une conclusion permettant la validation des algorithmes proposés et l'analyse de l'impact de cette technologie sur les performances potentielles des systèmes proposés. 

Démonstrateur : 
Il servira de plate-forme d'évaluation temps réel des méthodes et des algorithmes développés, en particulier de faisabilité - à un coût compatible avec les applications visées - de communications haut-débit sur le support électrique. 

Milieu industriel - proposition d'un produit : 
Conditionnée par le succès des expérimentations réalisées, la valorisation du projet pourra être effectuée en direction de deux domaines d'application : 

• Dans le marché domestique avec :
• les communications résidentielles, où de tels modems sont une partie de la future passerelle d'accès : la boucle locale domestique et la possibilité de télétravail seront ainsi offertes au particulier ; 
• les communications extérieures, où l'aspect multi-utilisateurs permettrait la concurrence avec les réseaux câblés ou téléphoniques pour transmettre des données à la passerelle précédente ;
• Dans le marché professionnel, avec les réseaux locaux pour les PME.

Publications : 
Pour les universitaires LSS-SUPELEC/CNRS, ENST et Université de Marne-La-Vallée, un des objectifs visés sera la publication de résultats théoriques sur ce nouveau support de télécommunications encore très mal connu dans la communauté scientifique. De même, la SACET, en tant que centre de recherches privé, a comme objectif de participer à des publications de résultats expérimentaux en collaboration avec les laboratoires publics 

Normalisations : 
Ces développements seront largement défendus par les partenaires dans les comités de normalisation émergeants sur les applications des télécommunications au réseau électrique.