Comunicaciones por Lnea Elctrica1. TEMA: DISEO DE UNA RED PLC 2.
INTRODUCCION En la actualidad la tecnologa PLC es una de las
soluciones ms rpidas para el acceso a Internet y otras aplicaciones
relacionadas a la transmisin de datos en el tramo de la ltima
milla. PLC consiste en utilizar las redes elctricas de media y baja
tensin ya existentes para transmitir datos. Lo que significa que no
requiere infraestructura adicional. De esta forma, todos los
tomacorrientes de una oficina se podrn utilizar como nodos. Esto
otorga movilidad a los usuarios, sobre todo al cambiar de ubicacin,
solo tienen que desconectar sus MODEMs PLC y llevarlos a su nueva
ubicacin. 3. FUNCIONAMIENTO
Acondicionando adecuadamente la infraestructura elctrica, se
puede transmitir seales de baja frecuencia y otras por encima de la
banda de 1 MHz. Las seales de baja frecuencia (50 Hz 60 Hz) son las
encargadas de la transmisin de la energa, mientras que las seales
de ms alta frecuencia se utilizan para la transmisin de datos,
circulando ambas simultneamente a travs del hilo de cobre.
El lugar de integracin del sistema elctrico y de comunicacin se
da en el transformador o en la subestacin de distribucin. Aqu se
produce el acoplamiento de la red elctrica con equipos 1
Comunicaciones por Lnea Elctricacomplementarios que en un
extremo se enlazan a una conexin de alta velocidad proporcionada
por un ISP. 4. FRECUENCIA Y VELOCIDAD FRECUENCIA Sistemas PLC de
Acceso ocupan la banda de frecuencia entre 1,6 MHz a 10 MHz.
Sistemas PLC Domsticos ocupan la banda de frecuencia entre 10 MHz a
30 MHz.
VELOCIDAD La capacidad vara en funcin del fabricante, de la
tecnologa empleada y del estado de las lneas elctricas, pero suele
establecerse en los 45 Mbps 27 Mbps en el sentido de bajada, y 18
Mbps en el sentido subida. La velocidad que actualmente puede
alcanzar la tecnologa PLC con los equipos de usuario oscila en un
rango de 2 Mbps y 10 Mbps, cuyo ancho de banda es suficiente para
dar Internet, telefona IP, transmitir voz, o servicios multimedia.
5. DISEO DE TOPOLOGIA La topologa del sistema PLC es realmente la
topologa de la red de provisin de energa elctrica, usada como medio
de transmisin, y depender de algunos factores como son: Ubicacin.-
El campo que podra abarcar un sistema PLC depende del tipo de
sector ya sea comercial, residencial o industrial. Esto tendr
relacin con el tipo de usuarios y sus requerimientos. Densidad de
uso.- Se refiere al nmero de usuarios de la red. La cantidad de
usuarios sern de baja densidad, en casas unifamiliares y de muy
alta densidad en apartamentos, torres comerciales u oficinas de
varios edificios. Longitud.- Distancia entre usuario y
transformador, que depende de la clase de red o si es zona urbana o
rural. 2
Comunicaciones por Lnea ElctricaTOPOLOGIA FISICA La topologa de
la red elctrica es tipo rbol y una red PLC tambin se estructura de
esa forma, sea que los equipos PLC se ubiquen en lugares centrales,
en las cercanas del usuario PLC o en cualquier lugar de la red. La
consideracin que se debe tomar en cuenta es la distancia entre los
equipos Un nodo troncal, denominado Unidad de Acondicionamiento,
desde el se ramifican los dems nodos, que seran las Unidades de
Usuario si la distancia es corta, o Unidades Repetidoras a
distancias mayores de 300 m para la red de MT y 150 m para la red
de BT. La comunicacin entre los UA y las UU o las UR se establece
mediante una configuracin full-duplex punto a multipunto. MEDIOS DE
TRANSMISION La red de datos elctrica no ha sido diseada para llevar
datos a gran velocidad y altas frecuencias. Estas frecuencias
pueden emitir interferencia en otros sistemas de radiofrecuencia y
presentar varios tipos de prdida o atenuacin de la seal al cubrir
largas distancias. Las prdidas de la lnea de tensin aumentan en
funcin de la frecuencia y la energa que se transmite por lo que no
es recibida por el receptor. Los tipos de prdidas que se pueden
presentar son los siguientes: Prdidas resistivas en los
conductores. Prdidas en el dielctrico. Prdidas por radiacin.
Prdidas por acoplamiento.
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Comunicaciones por Lnea ElctricaTOPOLOGIA LOGICA La topologa
lgica se refiere a como la informacin viaja por los medios del
cableado elctrico. En el sistema PLC se considera dos tipos de
transmisiones: La informacin que viaja de la estacin maestra a los
usuarios. La informacin que viaja de los usuarios a la estacin
maestra. Estos dos tipos de transmisiones son consideradas como
tipo bus lgico; es decir, conectando las estaciones de red con una
estacin maestra, la cual provee la comunicacin a toda la red de
distribucin elctrica. Cada nodo supervisa la actividad de la
lnea.
La informacin que va de la estacin maestra es detectada por
todos los nodos aunque solamente es aceptada por el nodo o los
nodos hacia los que va dirigido. Como una red en bus se basa en una
"autopista" de datos comn, un nodo averiado sencillamente deja de
comunicarse; esto no interrumpe la operacin. PROTOCOLOS Para la
conectividad de los usuarios se debe utilizar el protocolo IP para
as asignar una direccin a cada uno de los clientes que se va a
tener en la RED. El principal servicio que se brinda es el internet
es por esto que se va a considerar como protocolo, el HTTP el mismo
que va a dar la posibilidad de tener conexin con el Internet.
6. SISTEMAS PLC Dependiendo del segmento de la red elctrica en
que se aplique la tecnologa PLC se pueden crear diferentes sistemas
o redes PLC. Sistema de distribucin. Sistema de acceso. Sistema
domstico. Sistema de gestin.
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Comunicaciones por Lnea ElctricaSISTEMA DE DISTRIBUCION Esta
seccin conecta los equipos PLC instalados en diferentes
subestaciones con los transformadores de la red elctrica de
distribucin. Esta interconexin se puede realizar mediante
conexiones PLC de media tensin, enlaces de fibra ptica u otras
tecnologas como xDSL o LMDS (Local Multipoint Distribution Service,
enlaces de micro-ondas).
En algn nodo de la red de distribucin, hay un enlace a la red
del proveedor de servicios, permitiendo el acceso a los contenidos
y servicios de banda ancha. SISTEMA DE ACCESO La Red de Acceso
Outdoor utiliza el tendido elctrico de baja tensin y comprende
desde el transformador de distribucin hasta el contador de energa
elctrica. En telecomunicaciones se conoce a este tramo como "ltima
milla".
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Comunicaciones por Lnea ElctricaComplejas tcnicas de transmisin
digital permiten aprovechar estos cables para llevar las seales de
los servicios de telecomunicacin. SISTEMA DOMESTICO Tambin conocido
como Red In-Home o Red Domstica, comprende el tramo que va desde el
contador de energa hasta los toma corrientes al interior de los
hogares. Utiliza la red elctrica interior del hogar, permitiendo
comunicaciones internas y la creacin de redes de reas locales.
En este tramo se utiliza el rango de frecuencia de 13 MHz a 30
MHz debido a que es ms susceptible a la distancia. Permite
velocidades de transmisin de 2 Mbps compartido entre los usuarios
que acceden a la red. SISTEMA DE GESTION La administracin de la red
juega un rol vital ya que se debe garantizar la mejor utilizacin
del medio de transmisin compartido y a la vez proveer una calidad
de servicio satisfactoria. Los sistemas PLC presentan normalmente
interfaces de gestin como el Protocolo de administracin simple de
la red SNMP, navegador de red (http) o Telnet que permiten el
monitoreo del estado de la red para recoger las estadsticas que
proporcionan los datos, diagnsticos, configuracin y
actualizaciones. LA GESTION PERMITE Interoperabilidad (tanto a
nivel de dispositivos como del sistema o servicio) Mayor
flexibilidad y la funcionalidad del sistema Una plataforma robusta
que permita la instalacin, configuracin, vigilancia y el control de
las redes elctricas que llevan las seales de datos. Perfecta
integracin con las redes IP
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Comunicaciones por Lnea Elctrica Verdadera conectividad de
extremo a extremo entre personas y dispositivos usando las redes
elctricas. Infraestructura y herramientas de apoyo 7. CONFIGURACION
DE LA RED PLC
Tanto las UA (Unidades de Acondicionamiento HE)como las UU
(Unidad de Usuario modem plc) poseen un equipamiento que contiene
filtros para las seales de electricidad y de los datos, lo que
facilita el acoplamiento entre los clientes y una subestacin
elctrica.
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Comunicaciones por Lnea ElctricaPDE: Puerto de distribucin
elctrica. PCD: Puerto de distribucin de comunicacin. 8.
ACOPLAMIENTOS DE LAS LINEAS ELECTRICAS Las unidades de acoplamiento
son elementos que permiten fsicamente, adaptar e inyectar la seal
digital PLC a la red elctrica de media o baja tensin en niveles de
hasta 24kV. Los circuitos de acople deben ser cuidadosamente
diseados para as entregar la seal especfica de transmisin con el
apropiado ancho de banda y el nivel de seguridad requerido. Los
transformadores de distribucin atenan significativamente la mayora
del espectro de RF utilizado por PLC ya que acta como circuito
abierto. Una solucin es crear un camino para el paso de la seal de
alta frecuencia en la que viajen los datos este camino se denomina
bypass. El bypass, como se muestra en la figura, est compuesto de
un acoplador inductivo de MT, una UA y un acoplador BT. El
acoplador de BT puede ser inductivo o capacitivo.
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Comunicaciones por Lnea ElctricaTIPOS DE ACOPLAMIENTO Uno de los
retos de los sistemas PLC es el mtodo a utilizar para acoplar la
seal. En el receptor se desea un fuerte rechazo de banda para
bloquear la seal de 110 V, 60 Hz, pero sin atenuar las seales de
alta frecuencia. En el lado del transmisor se desea tener
propiedades de paso amplio a la seal de comunicaciones para que no
sea atenuada. Existen dos mtodos de acoplamiento: acoplamiento
capacitivo paralelo a la red elctrica o acoplamiento inductivo
mediante el uso de un ncleo magntico. ACOPLAMIENTO CAPACITIVO Este
acoplamiento inyecta la seal en las lneas elctricas por contacto
directo permitiendo el acoplamiento mediante tensin a travs del
ncleo. Estos dispositivos maximizan el ancho de banda, optimizando
la adaptacin de impedancias entre la lnea de media baja tensin y el
equipo de comunicaciones PLC. Este tipo de acoplamiento es muy
utilizado para lneas areas y en instalaciones de interiores.
Presenta una mnima atenuacin de la seal, y se conecta entre fase y
neutro. ACOPLAMIENTO INDUCTIVO Inyectan la seal sin contacto
directo, mediante la induccin de un campo magntico. Permite
acoplarse a diversos niveles de corriente (50 A - 150A) sin
necesidad de intervenir en el circuito no interrumpiendo as el
servicio del suministro de energa elctrica. Mediante el acoplador
inductivo se permite que la seal PLC no se pierda por la presencia
de transformadores en redes de MT a BT continuando as el camino
hasta el domicilio del usuario. Adems se emplean: Cajas de
distribucin: se emplean cuando debe acoplarse ms de un cable en
modo capacitivo, o dos en modo inductivo. Filtros de Coexistencia:
Dado que secciones contiguas de la red de distribucin utilizan
diferentes frecuencias portadoras para transmitir la seal PLC, se
utilizan filtros de coexistencia antes de inyectar en la red la
seal que viene de las tarjetas de media o baja tensin de los
equipos PLC. Filtros de Bloque y Unidades de Adaptacin de
Impedancias: Es necesario colocar filtros de bloque para eliminar
las interferencias que se pueden inducir a otros usuarios. 9
Comunicaciones por Lnea Elctrica9. REQUERIMIENTOS SEGURIDAD El
hardware para la implementacin fsica de la tecnologa PLC incluye
mecanismos de encriptacin, de tal manera que todos y cada uno de
los paquetes son encriptados antes de su transmisin a la red
elctrica. La encriptacin de datos para impedir la intercepcin del
trfico de datos, denominado Data Encryption Standard (DES) es un
algoritmo de cifrado, que cifra informacin para dar seguridad y el
Triple DES (TDES o 3DES) es el algoritmo que hace triple cifrado
del DES. CALIDAD DE SERVICIO La QoS a partir de configuraciones
definidas por la red elctrica, debe ser analizada por el desempeo
en la variacin de los siguientes parmetros: Cantidad de usuarios
conectados simultneos. Tipos de aplicacin. Protocolo de transporte
Tamao del paquete IP(Internet Protocol). Direccin del trfico
(upload y download). Los parmetros mnimos recomendables son: Tasa
de prdidas de paquetes Prueba de latencia (pertinente para
aplicaciones real equipo) Jitter (variacin del atraso) verificacin
de la priorizacin del trfico de servicios Anlisis de priorizacin de
trfico. 10. CONCLUCIONES Y RECOMENDACIONES PLC da la facilidad de
que se pueda implementar en sitios remotos geogrficamente ya que si
tienen luz elctrica pueden tener una red de comunicacin. Es
importante realizar pruebas de continuidad y de voltaje en las
instalaciones dentro de la vivienda para descartar cualquier
problema interno de tendido elctrico. Es de mucha importancia
considerar la creacin de subredes en el diseo de la red ya que con
esto se va a tener un mejor control y distribucin de las
direcciones.
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Comunicaciones por Lnea Elctrica Se recomienda que al momento de
contratar un plan con un ISP, la velocidad que se asigne a la red
sea de 512Kbps para que pueda abastecer la demanda y el ancho de
banda no sea saturado.
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