PLC

1. Universidad de la FronteraDepartamento de Ingeniería EléctricaRedes de Banda Ancha PLC Alumno: José Luis Delgado Q. Profesor: Renato González 1er Semestre 2009

2. Esquema a ver: • Descripción general del PLC • El sistema eléctrico • Modo de funcionamiento • Casos prácticos • Canal de Transmisión y técnicas de modulación • Equipos de PLC • Coexistencia con otras tecnologías • Ventajas y Desventajas del PLC • Conclusiones

3. Descripción general Las "comunicaciones a través de la red eléctrica" abarcan cualquier tecnología que permita la transferencia de datos con velocidades de banda estrecha o banda ancha a través de líneas eléctricas convencionales mediante el uso de tecnología avanzada de modulación para propósitos de comunicación. PLC es una tecnología de banda ancha que utiliza la red eléctrica de baja tensión para la transmisión de datos, es decir, la convierte en una línea digital de alta velocidad de transmisión de datos, permitiendo, entre otras cosas, el acceso a Internet mediante banda ancha.

4. Descripción general La tecnología de punta PLC permite ofrecer servicios de telecomunicaciones hasta el usuario final a través de la red eléctrica, utilizando la red de distribución de baja tensión existente, entre el centro de transformación y la terminal de red como medio de transmisión de voz y datos. Por lo tanto, la señal PLC comparte la línea eléctrica, aunque hay que destacar que utiliza un rango de frecuencias de bajo tráfico. Este rango espectral se encuentra comprendido entre los 1.6 y los 30 MHZ, hallándose en la banda de HF (high frequency), también llamada “onda corta”.

5. Tipos de PLC: • PLOC (Power Line Outdoors Communications) Comunicación entre la subestación eléctrica y la red doméstica (electro-modem). EXTRA HOGAREÑAS El estándar es ETSI – Inst. Estándares de Telec. Europeos • PLIC (Power Line Indoors Communications) Usa la red eléctrica interior de la casa, para establecer comunicaciones internas. INTRA HOGAREÑAS Ejemplo: PLIC es una de las vías utilizadas en domótica, (junto con la comunicación vía radio).

6. EL SISTEMA ELECTRICO Características: • Frecuencia: 50Hz en Chile y Europa. • Intensidad: depende de la cantidad de energía. • Tensión: Varia en función de motivos técnicos, económicos y de seguridad. Elementos: • Centros de generación. • Líneas de alta tensión (AT). 220 – 400 KV. • Estaciones transformadoras. • Líneas de distribución en media tensión (MT). 20 – 132 KV • Centros de transformación MT/BT. • Líneas de distribución en baja tensión (BT). 220 – 380 V.

7. Esquema del sistema eléctrico.

8. Desde la estación de transformación hasta el usuario final se utiliza la red eléctrica y a partir de la estación de transformación se conecta con la red de telecomunicaciones convencional. Esto supone que se podrá tener acceso a Internet en cualquier punto de la geografía donde llegue la red eléctrica no siendo necesario acceso a la red telefónica, lo que posibilita el acceso a internet en puntos donde la red telefónica no llega y por lo tanto no se tiene acceso a ADSL y en cambio la red eléctrica si lo hace. La señal utilizada para transmitir datos a través de la red eléctrica suele ser de 1,6 a 30 Mhz, la cual difiere mucho de la frecuencia de la red eléctrica convencional (50 - 60 Hz) esto supone que la posibilidad de interferencias entre ambas señales es prácticamente nula. MODO DE FUNCIONAMIENTO DEL PLC

9. Transmisión hasta nuestros hogares

10. Chips PLC = • DS2 es una compañía española situada en Valencia y dedicada al diseño de chips PLC, siendo líder en este campo. Esto se debe a que es la empresa cuyos chips consiguen mayores velocidades de transmisión y la única que cuenta con tecnología PLC para redes de Media Tensión. • Básicamente el proceso es el siguiente: • DS2diseña los chips PLC. • La empresa 'A' fabrica modems basados en dichos chips. • La compañía eléctrica 'B' contrata a Tecnocom que planifica, diseña y implementa servicios PLC sobre la red eléctrica de la empresa 'B'. Para ello, Tecnocom utiliza modems con chips de DS2. Los competidores de DS2 son principalmente Ascom y Main.net.

11. CASOS PRÁCTICOS • IBERDROLA – NEO SKY • Madrid y la Comunidad Valenciana • ENDESA • Barcelona, Zaragoza, Sevilla • UNIÓN FENOSA - AUNA • Madrid, Alcalá de Henares y Guadalajara

12. ENDESA Prueba piloto de Barcelona • Fecha de comienzo: • Octubre de 2000 • Duración: • 18 meses • Alcance: • 25 usuarios finales (particulares y profesionales) de Barcelona metropolitana. • Servicios probados: • Telefonía sobre protocolo de internet (IP) • Acceso a internet de alta velocidad. • Tecnología usada: • De la empresa suiza ASCOM, cuyos equipos han alcanzado velocidades de 2 a 3 Mb/s.

13. Prueba piloto de Sevilla • Fecha de comienzo: • Enero de 2001 • Duración: • 12 meses • Alcance: • 25 usuarios finales (particulares y profesionales) de Sevilla metropolitana. • Servicios probados: • Telefonía sobre protocolo de internet (IP) • Acceso a internet de alta velocidad. • Tecnología usada: • De la empresa valenciana DS2, cuyos equipos han alcanzado velocidades de 6 a 12 Mb/s.

14. Prueba Tecnológica Masiva(Zaragoza) • Fecha de comienzo: • Septiembre 2001 • Duración: • 24 meses • Alcance: • 2100 usuarios de Zaragoza • Servicios probados: • Telefonía sobre protcolo de internet (IP) • Acceso a internet de alta velocidad (aprox. 20 Mb/s). En cinco meses se desplegó una red de telecomunicaciones PLC con una cobertura de 20000 hogares, ofreciendo sus servicios a más de 2100 usuarios. Se conectaron 140 centros de transformación, 85 a través de enlaces PLC de media tensión, y 330 cuartos de contadores.

15. Prueba piloto de S. de Chile Tras el éxito de las pruebas realizadas en Barcelona y Sevilla, Grupo Enersis (filial de Endesa en Latinoamérica) realizó la siguiente prueba: • Duración: • 2 años. • Alcance: • 50 usuarios finales en la ciudad de Santiago de Chile. Concretamente en la comuna de Las Condes, más una sala de demostración y experimentación ubicada en Isidora Goyonechea 2905, en la misma comuna. • Servicios probados: • Telefonía sobre protocolo de internet (IP) • Acceso a internet de alta velocidad. • Tecnología usada: • Se han utilizado a la vez las tecnologías de DS2 y ASCOM

16. Canal de Transmisión. • El canal de transmisión es La red de suministro eléctrico, la cual tiene limitaciones. • La solución: combinar una señal con las mejores prestaciones posibles y un acoplamiento óptimo de la red PLC a la red de suministro eléctrico. • Existen dos métodos de acoplamiento: acoplamiento capacitativo en paralelo a la red eléctrica o acoplamiento inductivo mediante el uso de un núcleo magnético. Para instalaciones de interiores, el acoplamiento capacitativo es el predeterminado cuando se conecta el equipo PLC al enchufe eléctrico. El problema surge únicamente en las instalaciones de exteriores ya que son mucho más difíciles de instalar.

17. Técnicas de modulación de datos • OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing (Multiplexación de división de frecuencia ortogonal) La técnica de transmisión OFDM se basa en una transmisión simultánea en n bandas de frecuencia (entre 2 y 30 MHz) con N cantidad de portadoras por banda. La señal se comparte entre las portadoras. Las frecuencias de trabajo se eligen de acuerdo con las normas de regulación; las otras se "apagan" con el uso de software. La señal se emite a un nivel de ancho de banda suficientemente alto para poder aumentar el flujo y luego se aplica a varias frecuencias de forma simultánea. Si una de estas frecuencias es atenuada, la señal se transmitirá en todo caso gracias a la transmisión simultánea. El espectro de la señal OFDM presenta un uso óptimo de la banda asignada debido a la ortogonalidad de las subportadoras. Importante: El comité de Homeplug eligió esta modulación OFMD para todos los equipos del estándar Homeplug. Esta modulación también se usa para transmisiones WiFi (802.11a) inalámbricas

18. EQUIPOS DE PLC BAJA TENSION • CPE (Customer Premises Equipment): Equipo para el usuario final. Diseñado para una fácil y rápida instalación. Se conecta a un ordenador personal o impresora vía interfaz Ethernet o USB. Compacto y autónomo, realiza las funciones de unidad acopladora de bajo ruido a la línea eléctrica. Opcionalmente, la funcionalidad de VoIP (Voz sobre IP) también está disponible.

19. EQUIPOS DE PLC BAJA TENSION • Head End (Equipo de cabecera): Conversor de datos instalado en las subestaciones transformadoras de media y baja tensión. Convierte los datos entre la red PLC de baja tensión y el estándar de Internet (Ethernet, USB). Velocidad 45 Mbps. Distancia máxima de 300. • HomeGateway (Repetidor): Trasmite los datos entre el HeadEnd y el CPE. Se instala en el cuarto de contadores. Su instalación es sencilla y es resistente a las condiciones climáticas adversas. Incluye una fuente de alimentación de bajo nivel de ruido.

20. EQUIPOS DE PLC MEDIA TENSION • Nodo de Media Tensión: Se instala en las subestaciones transformadores de media y baja tensión. Velocidad 135 Mbps. Distancia máxima de 800 m  Tipo 1: Convierte los datos entre la red PLC de medio voltaje y el de Internet (Gigabit Ethernet). Transmite datos entre redes PLC de medio voltaje o entre redes PLC de medio voltaje y redes PLC de bajo voltaje. Incluye un conmutador Gigabit Ethernet de Capa 2. Funcionalidad opcional de UPS también disponible.  Tipo 2: Transmite datos entre redes PLC de medio voltaje, o entre redes PLC de medio voltaje y redes PLC de bajo voltaje. Funcionalidad opcional de UPS también disponible.

21. Coexistencia con otras tecnologías • PLC como red de acceso • PLC-ADSL: Instalaciones en edificios, hogares, oficinas, hoteles etc. • PLC-Wifi: Red de distribución con enlaces punto-punto, punto - multipunto, zonas rurales. • PLC-HFC: Sustituyendo el último tramo de cable coaxial por PLC (no soporta vídeo). • PLC-Satélite: Conexión con Internet en zonas de difícil acceso, zonas rurales.

22. VENTAJAS Y DESVENTAJAS Ventajas del PLC: • Movilidad • Flexibilidad • Fácil de instalar para configuraciones en interiores • Estabilidad • Complementa a las soluciones de cable e inalámbricas • Despliegue sobre la red de baja tensión. Sencillo, rápido y económico. Instalación da acceso a 150-200 usuarios • Acceso al usuario final (“última milla”). Bucle de abonado. • Coste de implantación reducido en comparación cable/ADSL.

23. Ventajas del PLC: • Red de voz y datos • Velocidades de hasta 10 Mbps. • Implementación de redes de área local (LAN). • Control de seguridad remoto (televigilancia) • Gestión y control remoto de electrodomésticos (domótica) • Coexistencia con otras tecnologías

24. Desventajas del PLC: • La instalación y el alto rendimiento dependen de la arquitectura de la red eléctrica • Falta de estándares y pautas. No hay regulación unificada. Ninguna norma sobre PLC • Problemas de interoperabilidad con distintos tipos de equipamiento. • Puede haber “ruido” en las transmisiones. Frecuencias de radioaficionados. Se irá regulando según se vaya implantando

25. Conclusiones El PLC ofrece: • Simplicidad. Ubicuidad de la red eléctrica • Progresividad. Se instalan sólo los equipos necesarios • Movilidad. • Ausencia de obras • Ahorro y rapidez del despliegue • Coexistencia con otras tecnologías

26. Por otro lado: • El sistema tiene un número de problemas complejos, siendo el primero que las líneas de energía intrínsecamente constituyen ambientes muy ruidosos. Cada vez que un dispositivo se enciende o apaga, introduce voltajes transitorios en la línea. Los dispositivos ahorradores de energía introducen a menudo armónicos ruidosos en la línea. El sistema se debe diseñar para ocuparse de estas interrupciones naturales de las señales y de trabajar con ellas. • El segundo problema principal del PLC tiene que ver con la intensidad de la señal junto con la frecuencia de operación. Se espera que el sistema utilice frecuencias en la banda de 10 a 30 MHz, que es utilizada por los radio aficionados, así como por emisoras radiales internacionales en onda corta y por diversos sistemas de comunicaciones (militar, aeronáutico, etc.). Las líneas de energía carecen de blindaje y pueden actuar como antenas para las señales que transportan, y tienen el potencial de eliminar la utilidad de la banda de 10 a 30 MHz para los propósitos de las comunicaciones en onda corta.

27. Las variaciones en las características físicas de la red eléctrica y la carencia actual de estándares por parte de IEEE significan que el suministro del servicio está lejos de ser un proceso estandardizado y repetible. • Las diferencias en los sistemas de distribución de energía eléctrica en América y Europa afectan la puesta en práctica de la tecnología PLC. • La línea eléctrica es un medio muy ruidoso y que además cambia con el tiempo lo que implica que si se quieren transmitir señales de alta velocidad se tienen que utilizar señales de gran ancho de banda. • La señal se modula en la banda de frecuencias de 1,6 a 30 MHz con el fin de que esté suficientemente separada de la frecuencia de la red eléctrica (50 Hz). Este espectro de frecuencias coincide con la banda de Onda Corta por lo que aparecen problemas de interferencias y por tanto de "convivencia pacífica" entre ambos servicios. Sin embargo, esta tecnología solamente se usará en el tramo que va desde la subestación al hogar, ya que tienen problemas de distancia (hasta 1000 m).

28. El PLC no ha triunfado desde el punto de vista, por cuestión de oportunidad / conciencia tecnológica, es decir, la tecnología ADSL se a superado bastante en el ultimo tiempo, referido a lo que esta puede ofrecer, además tiene mucha publicidad y es bien conocido por la gente, en cambio el PLC no. • No se debe confundir el PLC In-House, con el PLC access que es la tecnología que intentaron implementar las compañías eléctricas. La diferencia esta en que, la in-house usa el cableado eléctrico de baja tensión de cualquier edificio y lo transforma en una red de datos normal y corriente, mientras el PLC de las eléctricas es usar la red de media tensión para hacer lo mismo. El problema de las eléctricas reside precisamente allí, la red de media tensión complica el uso del PLC debido a los altos niveles de interferencias que se generan en la media tensión, mientras ese problema es inexistente en la baja tensión. • Recomendar a los internautas el cable o la ADSL para una conexión a Internet en banda ancha y sin problemas para nadie

29. REFERENCIAS • Introducción a las comunicaciones a través de la red eléctrica. Françoise Cacciaguerra. Noviembre de 2003. • Tecnologías PLC. Françoise Cacciaguerra. Noviembre de 2003. • Arquitectura de dispositivos de comunicaciones de red eléctrica. Françoise Cacciaguerra. Noviembre de 2003. • Unión de Radioaficionados Españoles • Ponencia Tecnología PLC. III Jornadas de telecomunicaciones avanzadas y tecnologías IP Cáceres 12/12/2003. • PLC. Una tecnología nueva, pero… con futuro? Antonio García Celda • www.wikipedia.org