PLCPower Line Communications

Renan Ribeiro de Vasconcelos

Sumário•Histórico•Padronização•Tecnologia•Topologias•Equipamentos•Vantagens x Desvantagens•Aplicações•Perspectivas•Considerações Finais

Histórico•Década de 1920

▫Companhias distribuidoras▫Banda estreita: telemetria, controle remoto

etc.

•Manchester, 1991▫Norweb: testes em banda larga

•1997▫Norweb e Nortel: acesso à Internet

Padronização•Organizações

▫HomePlug Powerline Alliance▫High-Definition Power Line Communication▫Universal Powerline Association▫PLCForum▫PLC Utilities Alliance

Tecnologia•Transmissão

▫Energia elétrica x Sinais de dados▫Sinais de rádio▫Redes de baixa e média tensão

•Sobreposição de sinais▫Eletricidade: 50 e 60 Hz▫PLC Banda Estreita: 3 e 148,5 kHz▫PLC Banda Larga: 1,6 e 30 MHz

Modulação

•Spread Spectrum – Espalhamento Espectral

▫Distribuição de potência através de uma grande faixa de frequências

Modulação• OFDM - Multiplexação por Divisão de Frequência

Ortogonal▫Múltiplo acesso▫Largura de banda dividida em N subcanais

paralelos▫À cada subcanal são destinados bits e recursos▫Carregamento de acordo com a relação sinal/ruído

ou atenuação do enlace

• ROBO – ROBust OFDM▫Situações de muito ruído▫Maior redundância

Modulação•GMSK - Chaveamento por Deslocamento

Mínimo Gaussiano

▫Modulação de faixa estreita

▫Transmissão na fase da portadora

▫Uso simplificado de amplificadores

Padrões•PLIC - Power Line Indoor Communication

▫Rede de dados x Rede elétrica interna▫Tomadas: pontos de acesso

•PLOC - Power Line Outdoor Communication▫Interligado à distribuição elétrica▫Repetição e controle▫Permite estipular taxas de transmissão

HomePlug•HomePlug 1.0

▫HomePlug Powerline Alliance

▫Camada física: OFDM

Acesso ao Meio•CSMA/CA - Carrier Sense Multiple Access

with Collision Avoidance

▫Redes elétricas: muito ruído e atenuação

•Prioridades de acesso

▫Níveis: CA0, CA1, CA2, CA3

Acesso ao Meio•Transmissão

▫Meio ocupado?▫Canal livre: estação determina a prioridade▫Maior prioridade? Inicializar um contador▫Transmitir▫Aguardar resposta (ACK, NACK ou FAIL)

Formato de Quadro•Quadro longo

•Quadro curto

Topologia•Sistema Elétrico

Topologia•Rede PLC

EquipamentosModem

Equipamento Transformador

EquipamentosRepetidores

Acopladores

EquipamentosCaixa de Distribuição

Isolador de Ruídos

Vantagens•Infraestrutura

▫Alcance da malha elétrica▫Redução de custos▫Instalação

•Segurança▫Interceptar transmissão▫Solução: DES

Desvantagens•Impedância

▫Proporcional à tensão▫Varia com a frequência e o tempo

•Atenuação▫Grandes distâncias e altas frequências▫Descontinuidades na fiação

•Ruído▫Aparelhos eletroeletrônicos: interferência

Aplicações• Internet Banda Larga

▫ Baseado em TCP/IP▫ Taxa: 45 Mbps

• Telefonia▫ Transmissão: prioriza VoIP

• Transmissão de Vídeo▫ Videoconferência, TV digital etc.

• Automação▫ Casa inteligente▫ Controle de temperatura, ar condicionado, lâmpadas etc.

Perspectivas•No mundo

▫HomePlug AV: até 200 Mbps▫Rede domiciliar

G.hn

•No Brasil▫“Luz para todos” x “Internet para todos”▫Aneel: Regulamentação▫Fiscalização

Considerações Finais•Inclusão digital

•Serviços de telecomunicação▫Maior concorrência no mercado

•Redes domiciliares▫Casa inteligente▫Novo rumo para uma padronização global

Obrigado!

Perguntas•Questão 1

•Em uma rede PLC, como são transmitidos juntos o sinal de energia elétrica e o sinal de comunicação no mesmo canal, sem interferências?

Perguntas•Questão 1

• Resposta: Os sinais de telecomunicação usam intervalos de frequência entre 3 e 148,5 kHz para banda estreita e entre 1,6 e 30 MHz para aplicações de banda larga, bem distantes da frequência utilizada pelo sinal de energia elétrica, que é de 50 Hz em diversos países e 60 Hz nas Américas, incluindo o Brasil.

Perguntas•Questão 2

•Em termos de níveis da topologia do sistema PLC, quais são as quatros categorias de rede existentes? Em qual delas é realizada a conexão com os provedores de serviço?

Perguntas•Questão 2

• Resposta:  A organização da rede que incorpora a tecnologia PLC distingue quatro níveis principais: Rede Interna, Rede de Acesso, Rede de Distribuição e Rede de Transporte. A Rede de Transporte representa a conexão da rede PLC com as redes dos provedores de serviço, onde são estabelecidas ligações com pontos de acesso à Internet e serviços de telefonia.

Perguntas•Questão 3

•No que diz respeito à segurança, qual a grande questão posta sobre uma rede PLC interna? Qual o método utilizado como solução?

Perguntas•Questão 3

•Resposta: Ao compartilhar o canal com todos os ambientes de acesso interligados ao mesmo transformador, seria possível interceptar transmissões de outros pontos de acesso. O método utilizado para evitar esse problema é o algoritmo criptográfico DES (Data Encryption Standard).

Perguntas•Questão 4

•Como a utilização de alguns equipamentos eletroeletrônicos pode prejudicar a transmissão de sinais numa rede PLC?

Perguntas•Questão 4

• Resposta: A interferência causada por aparelhos eletroeletrônicos insere ruídos no canal de transmissão, reduzindo a qualidade da transferência de dados. Equipamentos conectados nas tomadas também contribuem no sentido de provocar atenuação do sinal, pois utilizam filtros capacitivos que impõem limites para sinais com frequência baixa, causando diferença de impedância entre esses aparelhos, o que gera perda do sinal, que acaba sendo refletido.

Perguntas•Questão 5

•Explique o conceito de automação em termos de possíveis aplicações para a tecnologia PLC?

Perguntas•Questão 5

• Resposta: As aplicações de automação seguem a ideia de casa inteligente, com a implementação de uma única rede doméstica, o que possibilitaria tarefas como: automatização do funcionamento de aparelhos de ar condicionado, controle de temperatura, acendimento de lâmpadas, entre outros.

Obrigado!