GENİŞ BAND PLC PROTOKOLLERİ ( BROADBAND PLC PROTOCOLS)

IEEE 1901 ve ITU-T G.hn

IEEE 1901 2 ile 50 MHz arasında çalışmaktadır. Bu bant içerisinde 30 MHz üzerindeki haberleşme frekanslarının kullanıldığı hizmetler opsiyoneldir. ITU-T G.hn 2 ile 100 MHz arasında çalışmaktadır. İki protokolün mimari yapıları birbirlerine çok yakın olmakla birlikte terminolojide farklılıklar bulunmaktadır [3]. İki protokol genel olarak benzer olsa da G.hn tüm kablolu ortamlarda kullanılabilecek tek bir fiziksel katman (PHY) ve veri bağlantı katmanı (DLL) tanımlarken IEEE 1901 protokolü iki farklı fiziksel (PHY) ve ortam erişim denetimi katmanı (MAC) tanımlar.  IEEE 1901 protokolü ile tanımlanan  bu iki farklı fiziksel ve ortam erişim denetim katmanları HomePlug AV ve HD-PLC teknolojilerini temel almaktadır.

Geniş bant PLC haberleşme teknolojilerinin birbirleri ile haberleşebilmeleri için NIST SGIP (US National Institute of Standarts and Technology  SmartGrid Interoperability Panel) tarafından sistemlerde ITU-T G.9972 (G.cx) ya da ISP (Inter System Protocol) standartlarının uygulanması önerilmektedir.

ISP ve G.cx mevcut hat üzerinde bulunan sistemler arasında zamanı eşit aralıklara bölerek bu sistemlerin birlikte çalışabilmelerini sağlar. Aynı teknolojiye sahip sistemlerin birbirlerine yakın alanlarda kullanılmasından kaynaklanabilecek sinyal girişimlerinin engellenebilmesi için G.hn haberleşme hattı üzerindeki her ağ için farklı başlangıç sembolleri tanımlar. Bu özelliğinden dolayı aynı hat üzerinde bulunan G.hn sistemleri zaman bölümleme olmadan bir arada çalışabilirler. Diğer taraftan IEEE 1901 protokolü aynı durum için CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) ortam erişim stratejisini kullanır.

ITU-T G.hn Düşük Karmaşıklık Profili (Low Complexity Profile - LCP)

G.hn destekli sistemlerin önümüzdeki yıllarda akıllı şebeke ev (SmartGrid Home - SGH) ağı cihazlarının içerisinde yer alması beklenmektedir.  Bu sistemlerin 2 - 25 MHz frekans bandında haberleşen G.hn LCP destekli sistemler olması beklenmektedir. Bu sistemlerin seçiliş sebebi belirtilen haberleşme bandı için güç tüketimi ve devre elemanı maliyetlerinin düşük olmasıdır. Örnek SGH sistemleri olarak ısıtma, soğutma, havalandırma cihazları, elektrikli ev eşyaları,  elektrikli araçlar gösterilebilir.

SGH sistemleri ile köprü/çevirici elemanları kullanılarak akıllı sayaç okuma sistemleri ile etkileşime girilebilir.  Bu sayede SGH içerisinde bulunan akıllı ev gereçlerinin ve akıllı sayaçların aynı ya da farklı merkezi sunucular ile kontrol edilebilmesi sağlanabilir.

HomePlug Green PHY (HPGP)

ITU G.hn LCP'ye benzer şekilde HomePlug Green PHY özellikleri HomePlug Birliği (HomePlug PowerLine Alliance) tarafından yayınlanmıştır.  HPGP, akıllı şebeke sistemlerinde kullanılmak üzere geliştirilmiş HomePlug AV protokolünün bir alt kümesidir ayrıca HomePlug Av2, IEEE 1901 protokolleri ile uyumludur. HPGP, düşük güçlü ve düşük maliyetli uygulama gereksinimleri göz önüne alınarak tasarlanmıştır.

OFDM TABANLI DAR BAND PLC PROTOKOLLERİ ( OFDM BASED NARROWBAND PLC PROTOCOLS)

PRIME (Powerline-Related Intelligent Metering Evolution)

PRIME protokolü PRIME Birliği (Alliance) tarafından geliştirilmiş ve 1.3.6 versiyonu 2012 yılında ITU-TG.9904 adı ile uluslararası bir standart halini almıştır.

PRIME protokolü ile ilgili genel özelliklere bakacak olursak;

• 42 – 89kHz bandında çalışmaktadır,
• Belirtilen frekans bandında toplam 96 OFDM alt taşıyıcı kullanmaktadır,
• DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying), DQPSK (Differential Quater-nary Phase Shift Keying), D8PSK (Differential Eight Phase Shift Keying) opsiyonel olarak kullanılabilir,
• Fiziksel katman için veri hızı en fazla 128 kbit/s olabilir (CENELEC-A bandında D8PSK için geçerlidir ),
• Opsiyonel hata düzeltme kodu kullanılabilir (½ Convolutional Code),
• IPv4 paket yapısını destekler.

PRIME ağ mimarisi ağaç (TREE) topolojisini kullanmaktadır. Kurulum yapılan bölgede kök düğüm (base node) ve servis düğümleri (service node) oluşturulur. Ağ kaynaklarının yönetiminden, kanal seçiminden kök düğüm sorumludur.

G3-PLC

G3-PLC protokolü PRIME'a benzer şekilde G3-PLC Birliği tarafından geliştirilmiş ve 2012 yılında ITU-TG.9903 adı ile uluslararası bir standart halini almıştır. Yapısı ve uygulaması PRIME'a göre daha maliyetli ve karmaşık olmasına rağmen şebekede bulunan yüklerden kaynaklı elektriksel gürültülere karşı daha dayanıklıdır.

• G3-PLC ile ilgili genel özelliklere bakılacak olursa;
• CENELEC, ARIB, FCC bantlarında çalışmak üzere ayarlanabilir (10 – 490 kHz),
• DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying), DQPSK (Differential Quater-nary Phase Shift Keying), D8PSK (Differential Eight Phase Shift Keying) opsiyonel olarak kullanılabilir,
• İleri doğru hata düzeltme (FEC) yöntemi kullanılmaktadır (Reed - Solomon Kodları),
• Fiziksel katman veri hızı en fazla 300 kbit/s'a çıkabilmektedir,
• IPv6 paket yapısını destekler.

Şu an için G3-PLC protokolü ile PRIME'dan daha az sayıda saha kurulumu yapılsa da bünyesinde barındırdığı özellikler ile önümüzdeki günlerde en çok tercih edilen PLC protokolü olması beklenmektedir.

IEEE 1901.2 ve ITU-T G.hnem

IEEE 1901.2 protokolü OFDM tabanlı dar bant PLC teknolojilerinin hepsi ile uyumlu olarak çalışabilecek yeni bir haberleşme standardı oluşturulması amacı ile ortaya çıkartılmıştır. ITU-T G.hnem ise akıllı şebeke gereksinimleri doğrultusunda geliştirilmektedir. Örneğin fiyatlandırma bilinci, yük kontrolü ve talep yanıtları gibi akıllı sayaç okuma gereksinimlerinin yapının içerisinde tanımlı olması düşünülmektedir.

G3-PLC ve PRIME Protokollerinin Karşılaştırılması

G3 ve PRIME protokolleri temel olarak aynı modülasyon  tekniklerini kullanmakta ve aynı donanım üzerinde çalışabilmektedir. Bununla birlikte kullandıkları haberleşme bantları, sinyal örnekleme sayıları, kullanılan hata düzeltme kodları gibi birçok alanda farklılıklar göstermektedirler.

Yapılan testler ışığında bu iki protokol ile ilgili ilk aşamada aşağıdaki sonuçlara erişilebilmektedir.

• G3-PLC, PRIME protokolüne göre daha fazla gürültü bağışıklığına sahiptir ve daha uzun haberleşme mesafelerini desteklemektedir.
• PRIME, G3-PLC protokolüne göre daha kolay ve hızlı bir uygulama süreci sağlamaktadır.
• G3-PLC protokolünün desteklediği örgüsel ağ (Mesh Network) özelliği ile genişlemeye ve düzensiz şebeke alanları için kuruluma daha uygun olduğu görülmektedir.
• PRIME protokolü yapısı gereği düzenli ve düşük gürültülü şebeke alanlarında kullanılabilir.

Bu test çıktıları ışığında genel kullanımlar için G3-PLC protokolonün tercih edilmesinin daha başarılı sonuçlar ortaya çıkaracağı sonucuna varılmıştır. Fakat bu iki protokolün de kendine has özelliklerinden dolayı birlikte çalışabilecekleri bir yapı kurulması sistem performansını artırabilir. Bunun gerçekleştirilebilmesi için geliştirilmesine devam edilen IEEE 1901.2 ve ITU-T G.hnem protokolleri yakından takip edilmelidir. Bu iki protokolün birlikte çalışması gerçekleştirilebilir ise aynı donanımda çalışabilme özelliklerinden faydalanılarak dinamik olarak protokoller arasında geçiş yapılabilir ve ortam şartlarına en uygun yapı tercih edilerek sistemin daha başarılı bir performans ortaya koyması sağlanabilir.

PLC ( POWER LINE COMMUNICATION )

PLC teknolojisi, mevcut enerji dağıtım hatlarının kullanılması ile alıcı ve verici sistemler arasında veri transferinin sağlanabilmesini amaçlamaktadır. Haberleşme için ayrı kablo kullanılması gereksiniminin olmaması, enerji dağıtım hatları üzerinden mevcut sistemin güç gereksiniminin sağlanabilmesi, elektrik dağıtımının yapıldığı her noktaya ulaşabilme imkanı ve kablosuz haberleşme cihazlarından yayılan elektromanyetik dalgalardan korunma isteği gibi sebeplerden ötürü PLC'nin önümüzdeki yıllarda yüksek oranda tercih edilen bir haberleşme teknolojisi olması beklenmektedir.

PLC teknolojisi günümüzde enerji hatları üzerinden ses ve veri iletimi, otomatik veri toplama sistemleri, ev otomasyon sistemleri, sistemlerin uzaktan kontrolü ve İnternet dağıtımı gibi alanlarda kullanılmaktadır.

Haberleşme altyapısı olarak PLC kullanımı gerçekleştirilecek uygulama tipine, kullanılan bölgeye, haberleşme sinyallerinin işleme tekniklerine ve haberleşme bantlarına göre farklı standartlar altına alınarak düzenlenmiştir.

Ultra Dar Band PLC ( Ultra Narrowband PLC )

Bu bant içerisinde kullanılan PLC haberleşme teknolojileri oldukça düşük haberleşme hızlarına sahiptir. Ultra Dar Bant, otomatik sayaç okuma sistemlerinde uzun haberleşme mesafelerine ulaşabilmeleri ve haberleşme sinyallerinin düşük gerilim / orta gerilim trafolarından geçebilmesi sebebi ile tercih edilir. Sistem için gerekli veri toplayıcı ünite ve sinyal kuvvetlendirici sayısı oldukça düşük olmasına rağmen çok düşük veri iletim hızlarına sahip olmaları nedeniyle günümüzde tercih edilmemektedir. Bu sistemlerin bir diğer dezavantajı da genellikle çift yönlü iletişimi desteklememeleridir.

Dar Band PLC ( Narrowband PLC )

Dar bant PLC sistemleri 3 ile 500 kHz frekans bandı aralığında çalışmakta olup, bu frekans bandı bölgesel olarak farklı alt bantlara bölünmüştür. CENELEC tarafından Avrupa bölgesinde kullanılan haberleşme bandı kullanım alanlarına göre çeşitli alt bantlara bölünmüştür. Avrupa bölgesinde CENELEC-A bandı enerji dağıtım şirketlerinin kontrolüne bırakılmıştır. CENELEC belirtilen bantlar için haberleşme limitlerini ve ölçüm metotlarını belirlemiştir.  B, C ve D bantları son kullanıcı uygulamalarına açık olmasına karşın C bandı için CSMA/CA (carrier sense medium access/collision avoidance) protokol kullanımı zorunlu tutulmuştur. Dar bant PLC teknolojileri veri hızları göz önüne alınarak düşük ve yüksek veri hızına sahip sistemler olarak ayrılabilmektedir.

Düşük Veri Hızına Sahip Sistemler

Bu sistemler genellikle 1 - 2 kbit/s haberleşme hızı kapasitesine sahiptirler. Haberleşme hızı kapasitelerinin düşük olmasının sebebi olarak kullanılan modülasyon tiplerinin büyük bant genişliklerine gereksinim duyması ya da taşıyıcı sinyallerin tek olması gösterilebilir. Günümüzde akıllı şebekeler için en yaygın şekilde kullanılan PLC teknolojisi IEC 61334-5-1 standardı ile çerçevesi çizilmiş S-FSK (Ayrık Frekans Kaydırmalı Anahtarlama) tabanlı protokoldür. Fiziksel katmandan uygulama katmanına kadar bütün aşamaları çok iyi şekilde belirlenmiş ve standartlar ile kontrol altına alınmıştır. Veri iletim hızının düşük kalması (2.4kbit/s'ın ve altı) sebebiyle mevcut haberleşme ihtiyaçlarına karşı yetersiz kaldığı için yüksek veri hızına sahip sistemlere olan ilgi gün geçtikçe artmaktadır.

Yüksek Veri Hızına Sahip Sistemler

Bu sistemlerde taşıyıcı sinyal sayısı artırılarak haberleşme hızı artırılmıştır. Haberleşme hızları yaklaşık 10 kbit/s'den 500 kbit/s'a kadar çıkabilmektedir. Taşıyıcı sinyal sayısını artırma işlemi OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing - Dikgen Frekans Bölüşümlü Çoğullama) yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmektedir.

Yüksek veri hızına sahip dar bant haberleşme protokollerine örnek olarak PRIME ve G3-PLC protokolleri verilebilir. Bu protokollerin özellikleri öncelikle oluşturulan endüstri toplulukları tarafından ortaya konulmuş ve günümüzde ITU-T (International Tele-communications Union - Telecommunication Standardization Sector) tarafından yayınlanan standartlar ile uluslararası standartlar halini almışlardır.

Yüksek veri hızına sahip sistemler için gerekli algoritmalar ve bu algoritmaların koşturulacağı işlemci özelliklerinin düşük veri hızına sahip sistemlere göre yüksek olması sistem maliyetlerini arttırmaktadır. Fakat işlemci kapasitelerinin yüksek olması sebebiyle aynı donanım üzerinde birden fazla protokolü sadece yazılım değişikliği ile desteklemek mümkündür. Örnek olarak birçok üretici PRIME ve G3-PLC özelliklerini aynı donanım üzerinde desteklemekte ve dinamik olarak değişiklik yapılmasına izin vermektedir. Bu şekilde kurulum yapılacak saha şartlarına göre protokoller arasında geçiş yapılabilme imkanı sunulmaktadır. Ayrıca akıllı şebekeler için önemli bir unsur olan sahada kullanılan sistemlerin yazılımlarının güncellenebilmesi yüksek veri hızına sahip sistemler tarafından sağlanabilmektedir.

İleriki zamanlarda oluşabilecek ve farklı protokole sahip sistemlerin birbirleri ile haberleşememe durumuna önlem alabilmek amacı ile NIST-PAP15 (US National Institute of Standarts and Technology Priority Action Plan 15) çalışma grubu tarafından OFDM tabanlı bütün sistemler ile haberleşebilecek ortak bir protokol oluşturma zorunluluğu ortaya konulmuştur. Bu konuda yapılan çalışmalar sonucu IEEE-P1901.2 protokolü ortaya çıkartılmıştır.

Geniş Band PLC ( Broadband PLC )

Geniş bant PLC teknolojileri 1.8 ile 250 MHz frekans bandı arasında çalışmaktadır. Fiziksel katman veri iletim hızları bir kaç Mbit/s'dan bir kaç yüz Mbit/s'a kadar çıkabilmektedir. Genellikle enerji hattı üzerinden ses, görüntü taşıma ve internet dağıtımı gibi işlemlerde tercih edilmektedir. Mevcut geniş bant PLC sistemleri arasında henüz birlikte çalışabilirlik durumu olmamasına karşın ITU (ITU-T G.hn) ve IEEE (IEEE 1901) tarafından birlikte çalışabilirliğin sağlanması ve standardizasyon çalışmaları yürütülmektedir. Özellikle ITU-T G.hn adı altında yürütülen çalışmalarda ortaya çıkartılacak standartların sadece enerji hatları üzerinden haberleşme protokolleri üzerinde değil telefon hatlarında ve koaksiyel kablo üzerindeki haberleşme protokollerinde de uygulanabilmesi düşünülmektedir.

AKILLI ŞEBEKE YAPISI (SMART GRID STRUCTURE)

Akıllı şebeke, bir dağıtım bölgesindeki kullanıcı davranışlarının bilinmesini, bölgenin enerji ihtiyacının toplanan veriler ışığında analiz edilmesini ve bu bölgedeki dağıtım işlemlerinin analiz sonuçlarına göre yönetilmesini amaçlamaktadır. Bu tanımdan yola çıkılarak akıllı şebeke yapılarının işletilebilmesi için  3 ana sistem gereksiniminden bahsedebiliriz;

• Veri Toplama Sistemleri
• Analiz Sistemleri
• Yönetim Sistemleri

Veri toplama sistemleri, akıllı şebekelerin alt yapısını oluşturmakta ve diğer basamaklar için gerekli olan verileri otonom olarak sahadan toplamaktadır. Veri toplama sistemleri içerisinde akıllı sayaçlar, veri toplayıcı üniteler(data concentrator), alt dağıtım trafo merkezi yönetim elemanları, aydınlatma sistemleri kontrol elemanları vb. bulunmaktadır. Bu sistemler birbirleri ile GSM/GPRS, PLC(Powerline Communication), RF, Ethernet, PSTN, RS-485, RS-232 vb. gibi fiziksel arayüzler ile haberleşmekte ve sahadan toplanan verileri merkezi kontrol sistemlerine iletmektedir. Kullanılan haberleşme arayüzleri saha şartlarına göre değişiklik göstermektedir.

Analiz Sistemleri, veri toplama sistemi tarafından toplanan verilerin analiz edilmesi, gereksinimlerin ortaya çıkarılması ve şebeke ile ilgili bilgilerin elde edilmesi işlemlerini yerine getirmektedir. Kayıp/kaçak bilgilerinin ortaya çıkartılması, anlık enerji gereksinimlerinin belirlenmesi, ileriye dönük enerji ihtiyacının belirlenmesi, arıza ve önleyici bakım alanlarının belirlenmesi, tarife yönetimi vb. işlemler bu sistemeler tarafından yapılmaktadır.

Yönetim Sistemleri, elde edilen veriler ve analizler sonucu şebekenin yönetimi ile ilgili öngörülerin belirlenmesi ve talebe göre arzın kontrol edilmesi işlemlerini yürütmektedir. Şebeke planlama, faturalandırma, analiz verilerine göre arz/talep yönetimi, bakım ve onarım ile ilgili iş emirleri, kullanıcı geri dönüşleri kapsamında iyileştirme stratejileri gibi işlemler bu sistemler tarafından yerine getirilmektedir. 

Bir akıllı şebeke alt yapısnın kontrol edilebilmesi için yukarıda belirttiğimiz üç sistemin birbirlerine entegrasyonunun çok iyi yapılması ve gerçek zamana yakın bir biçimde çalışması sağlanmalıdır. Bu sistemlerden herhangi biri beklenen performans ile çalıştırılamadığında veri ve ekonomik kayba uğramanın dışında son kullanıcıya verilen hizmet kalitesi de düşecektir. 

Yenilebilir enerji kaynaklarının devreye girmesi ile oluşacak enerji dağıtım şebekesi eskiye oranla daha karmaşık bir hal alacaktır. Eskiden genellikle fosil yakıtlardan üretilerek tek yönlü olarak kullanıcıya enerjiyi ileten şebekeler yerini kullanıcıların da enerji üretip satmasına imkan veren, yenilenebilir enerji kaynaklarının daha aktif kullanıldığı çift yönlü şebekelere bırakacaktır. Bu da şebekenin karmaşıklığını ve kontrolünü güçleştirecektir. Enerji üretiminde merkezi bir yapı yerine yerel enerji üretim tesislerinin, yenilenebilir enerji kaynaklarının ve enerji depolama sistemlerinin şebekeye dahil edilmesi aşağıdaki problemleri ortaya çıkartmaktadır;

• İki yönlü enerji akışından dolayı reaktif gücün kontrolünün zorlaşması,
• Değişen aktif ve reaktif güçten dolayı şebekede istenmeyen gerilim değişimlerinin olması,
• Şebeke üzerindeki transformatörlerin bağlantı gruplarına göre kısa devre akımlarının etkilerinin artması ve röle seçim kriterlerinin sürekli değişmesi,
• Mevcut şebeke elemanlarının kısa devre akım limitleri ile ısıl dayanım kapasitelerinin zorlanması,
• Fliker ve harmonik üretiminin kabul edilebilir sınırlar içinde olmaması,
• Anahtarlama ve anlık devreye girme olayları gibi geçici durumlarda şebeke kararlılığının limit değerler dışına çıkması.

Bu problemleri ortadan kaldırmak amacıyla akıllı şebeke alt yapısı için kullanılacak şebekelerin yenilenmesi ve bu yapıya uygun hale getirilmesi gerekmektedir.

Bu şekilde bir şebekenin yönetilebilmesi için dağıtık bir kontrol mekanizmasına ihtiyaç duyulacaktır. Bu kontrol mekanizmasının verimli bir şekilde çalışması için yukarıda belirttiğimiz veri toplama, analiz ve yönetim sistemlerinin görevlerini tam olarak yerine getirmeleri gerekmektedir.

Akıllı Şebekeler İçin Haberleşme Sistemleri

Günümüz kablolu ve kablosuz haberleşme teknolojilerinde kaydedilen gelişmeler, akıllı şebekelerin haberleşme katmanının inşasına ivme kazandırmıştır. Akıllı şebekelerin mimarilerinde haberleşme ihtiyacı yakın-alan (bina ve tesis içi) ve uzak-alan (şehir içi ve şehirlerarası) haberleşmelerinin her ikisini de kapsamaktadır. Milyonlarca kullanıcıya hizmet veren bir akıllı güç dağıtım altyapısının kendi içinde uyumlu çalışabilmesi ve haberleşebilmesi için yüksek bant-genişliklerine sahip yüksek hızlı veri iletim altyapılarına ihtiyaç duyacaktır. Bu altyapı günümüzde gerek fiber teknolojisi ile gerekse kablosuz iletişim imkanları ile mümkün olmaktadır. IEEE tarafından akıllı şebeke uygulamaları için önerilmiş başlıca haberleşme teknolojileri ZigBee, WiMAX ve Kablosuz LAN (Wi-Fi) teknolojileri, GSM/GPRS, DASH 7 ve güç hatları üzerinden haberleşme ( PLC)’dir.

Akıllı şebekelerin gerçek zamanlı haberleşme yeteneği kazanması, elektrik şebekelerinin modernizasyonu için bir dönüm noktası teşkil edecektir. Bu durumda veri merkezleri, üretici/tüketici tabanlı yazılımlar, dağıtık kontrol birimleri, geniş alan yönetim uygulamaları bu altyapı üzerinden haberleşebileceklerdir. Bu haberleşme altyapısı; bugün için fiber optik kablo, güç hattı üzerinden geniş bant iletim ve kablosuz teknolojiler içeren çeşitli iletişim yollarını barındıracak şekilde inşa edilebilmektedir.

GSM/GPRS teknolojisi sabit hat telefon ağından sonra dünyanın en yaygın haberleşme teknolojisi olarak akıllı şebeke uygulamalarında avantajlı bir konuma sahiptir. Fakat aylık ve yıllık haberleşme maliyetleri sebebiyle şebeke içerisinde bulunan tüm elemanlara eklenmesi pek mümkün görülmemektedir. Genellikle alt dağıtım trafo merkezlerinin izlenmesinde ve veri toplayıcı ünitelerin sahadan topladığı verileri merkez yönetim sistemine aktarmasında tercih edilmektedir. Hollanda da tüm elektirik sayaçlarının GSM/GPRS teknolojisi üzerinden haberleşme teknolojisine sahip olması ve gaz sayaçlarını da okuyarak toplanan verileri merkeze iletebilmesi üzerine çalışmalar yapılmaktadır.

Kablosuz ağ teknolojilerindeki gelişmelerle birlikte cihazlar arası kablolu haberleşme, yerini kablosuz haberleşmeye bırakmıştır. Genel olarak kablosuz sinyaller, iletim zayıflamasına ve gürültüye önemli ölçüde maruz kalmaktadır. Bu nedenle, kablosuz ağlar genellikle nispeten düşük veri hızları ile kısa mesafe bağlantıları sağlar. Akıllı şebekeler için IEEE 802.11 (Wi-Fi) ve IEEE 802.16 (WiMAX) gibi standartlar getirilmiş olup bu standartların geliştirilmesi ve olgunlaştırılması yolunda çalışmalar devam etmektedir. IEEE 802.11 (Wi-Fi) ağlarında haberleşme için maksimum veri hızı 150 Mbps ve maksimum haberleşme mesafesi 250 m olarak belirlenmiştir. IEEE 802.16 standardında ise 50 km mesafede 100 Mbps hızında veri transferi sağlanabilmektedir. Wi-Fi ve WiMAX kullanımı için yeterli kapsama alanı ve alt yapı yetersizliğinden dolayı akıllı şebekelerde kullanımları sınırlıdır.

Elektrik hattı üzerinden haberleşme teknolojisi, çift yönlü iletişim için mevcut güç hattı kablo altyapısı üzerinden modüle edilmiş taşıyıcı bir sinyalin bilgisini içerir. PLC, dar bant PLC ve geniş bant PLC olmak üzere iki ana kategoriye ayrılır. Dar bant PLC, (3-500) kHz band genişliğine sahip olan bir haberleşme aralığına sahiptir. Geniş bant PLC teknolojisi, birkaç yüz Mbps veri hızı ile (2-250) MHz bant genişliğinde çalışma potansiyeline sahiptir. Dar bant PLC teknolojisi, yakın-alanda ölçümleme ve kontrol uygulamaları için daha uygundur. Geniş bant PLC ise, akıllı şebeke uygulamalarına ek olarak son kullanıcı multimedya ve internet hizmetleri için iletişim imkanı sunar. Geniş bant PLC kullanımı haberleşme mesafesinin düşük olmasından ötürü akıllı şebeke uygulamalarında pek kullanılmamaktadır. Dar bant PLC için kıtasal ve ülkesel olarak haberleşme bantları belirlenmiştir. Amerika Birleşik Devletlerinde 3-500kHz arasında olan dar bandın tamamının kullanımı serbet iken Avrupa akıllı şebeke yapısı için sadece 3-95kHz arasında olan CENELEC-A bandının kullanılmasına izin verilmektedir. Bant genişliğinin azlığı ve kullanılan bandın gürültü oranlarının daha yüksek olması sebebiyle Avrupa ülkelerinde PLC kullanımı istenilen performansı genellikle sağlayamamaktadır.

IEEE 802.15.4, fiziksel katman ve ortam erişim denetimi için tanımlı, düşük hızlı, kablosuz ve kişisel alan ağları için belirlenmiş bir standarttır. ZigBee, düşük güç tüketimi ile birlikte haberleşmede düşük veri hızı gerektiren kablosuz cihazlar için geliştirilmiştir. ZigBee için potansiyel kullanım alanları; ev otomasyonu, bina otomasyon, enerji yönetimi ve verimlilik, endüstriyel kontrol, tüketici elektroniği ve haberleşme servisidir. 

Akıllı şebeke haberleşme sistemlerinde devam eden çalışmaların çoğu tüketici bölgesi üzerine yoğunlaşmıştır. PLC, IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.15.4 (ZigBee) ve GSM/GPRS tabanlı geliştirilen çözümler, ev otomasyonu ve otomatik sayaç okuma (Automatic Meter Reading- AMR) gibi amaçlar için kullanılabilmektedir. Önümüzdeki yıllarda önemli bir elektrik tüketicisi olarak karşımıza çıkacak olan hibrit elektrikli araçlar için GSM/GPRS tabanlı çözümler geliştirilmiş olup, diğer teknolojilerin uygulanabilmesi için çalışmalar sürdürülmektedir. IEEE 802.16 (WiMAX), araştırmacılar arasında fazla ilgi görmediğinden sadece AMR tabanlı uygulamalarda yer edinmiştir.

DASH7, yeni ve ticari amaçlar için geliştirilmiş bir teknolojidir. İlk aşamada askeri haberleşme sistemlerinde kullanılmış ve oldukça başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Bu nedenle tüketici ölçekli akıllı şebeke haberleşme sistemi için ideal teknolojiler arasındaki yerini almıştır.

Toplanan Verilerin Anlamlandırılması ve Yönetimi

Günümüzde enerji dağıtım şirketleri tarafından kullanılan akıllı şebeke yönetim yazılımlarının genel özelliklerine bakacak olursak;

• Arıza ve Bakım Yönetimi,
• Karar Destek ve Analitik Hizmetlerin Yönetimi,
• Varlık ve Envanter Yönetimi,
• Ticaret Yönetimi,
• Dağıtım Hizmeti Müşteri İlişkileri Yönetimi,
• Saha Operasyonları Yönetimi,
• Faturalama ve Tahsilat Yönetimi,
• Perakande Satış Yönetimi,
• Ticari Risk Yönetimi 

gibi iş süreçleri akıllı şebeke yönetim sistemleri tarafından gerçekleştirilebilmektedir. Bu tür iş süreçlerinin sağlıklı olarak yürütülebilmesi için bu yapıyı kaldırabilecek bir bilişim teknolojisi (BT) alt yapısına sahip olunmalıdır. Özellikle akıllı şebeke yapılarının dünya genelinde yaygınlaşması ile enerji üretim ve dağıtım sektöründe bilişim teknolojilerinin önemi artmıştır. Üretim, dağıtım ve şebeke yönetimi işlemlerinin belirli yazılımlar ile kontrol edilmesi insan faktörünü devreden çıkartarak hata ihtimalini düşürmektedir. Özellikle IBM, Google ve Microsoft gibi büyük yazılım firmaları bu alanda çalışmalarını hızlandırmış ve Pazar paylarını arttırabilmek için rekabete girmişlerdir. 

Özellikle sahadan toplanan verilerin analiz edilmesi ile önleyici bakım, otonom arıza giderme, yüklerin dengeli dağılımı, aydınlatma sistemlerinin verimliliğin arttırılması, kayıp/kaçak oranlarının tesbit edilerek önlemlerin alınması, arz/talep kestirimlerinin yapılması gibi konularda yapılan çalışmalar enerji dağıtım şirketlerinin maliyetlerinde önemli düşüşlere sebep olmuşlardır.