ÚLTIMAS TÉCNICAS DE ACCESO A BANDA ANCHA EN EL BUCLE DE ABONADO Ing. Farewell B. Hernández G. Caracas – Venezuela E-mail: [email protected] RESUMEN Gracias a la convergencia de tecnológica de las aplicaciones de datos, voz, video por Internet cada día la demanda de ancho de banda en el bucle de abonado o usuario final se ha incrementado, por ende los Ingenieros y científicos están en una continua búsqueda de crear y mejorar las técnicas existentes para el acceso a la red de datos aprovechando la infraestructura de tendido de cobre existente. En el presente trabajo se presenta la tecnología de PLC o BPL no sin antes mencionar algunos conceptos básicos antes como lo son: Banda Ancha, Bucle Abonado y seguidamente Conceptos de PLC o BPL, arquitectura, componentes, normalización, ventajas, desventajas y finalmente algunas ofertas del mercado donde se esta implementando esta tecnología. ABSTRACT Due to the technological convergence of the applications of data, voice and video via Internet the everyday bandwidth requirements of the subscribers loop or final user has increased, and Engineers and Scientist are in continual searching to create and improve the current access techniques to the data web, taking advantage of the existent copper layout infrastructure. In the present paper we are introducing you to PLC or BPL technologies, including some of the principal definitions, like Broadband, Local Loop, PLC or BPL concepts, architecture, components, normalization, advantages, and finally the market offers in which this technologies are actually in its implementation process. ÚLTIMAS TÉCNICAS DE ACCESO A BANDA ANCHA EN EL BUCLE DE ABONADO La UIT (Unión Internacional de Telecomunicaciones) indica que el concepto de banda ancha es tan dinámico como lo la tecnología sobre la cual se fundamenta; si se quisiera disponer de una definición podría decirse que hoy en día el término banda ancha normalmente describe a las conexiones a Internet que funcionan entre 5 y 2000 veces más rápido que las anteriores tecnologías dial-up. En las telecomunicaciones el bucle de abonado o bucle local es el tendido o cableado que típicamente consta de un par trenzado de cobre que va desde la central telefónica (o conmutador) al local o vivienda del usuario. El término "bucle de abonado" se utiliza también como sinónimo de una conexión de la "última milla" al local del usuario, independientemente de la tecnología. Por ende, si este último tramo no es un par físico sino un enlace vía radio es llamado "bucle local inalámbrico". En nuestros tiempos existe una creciente convergencia tecnológica: aplicaciones de datos, voz, video (incluyendo TV digital) sobre Internet, por tanto cada vez es mayor la demanda de ancho de banda de los abonados. La tendencia mundial es de migración de usuarios por marcación telefónica (dial up) a tecnologías de banda ancha: uso del par de cobre, tecnología xDSL; tecnologías de radiocomunicaciones, WiFi – WiMáx; uso de la red eléctrica, PLC; Cables, cable coaxial y cables de fibra óptica. Aquí solo nos centraremos en tocar las tecnologías banda ancha que usan el par de cobre como medio de transmisión. Los sistemas de comunicaciones por onda portadora sobre cables de transmisión de energía eléctrica han sido utilizados por las empresas eléctricas desde hace alrededor de 50 años. Originalmente fueron empleados por las mismas empresas para la transmisión de señales de comunicaciones relacionadas con sus propias necesidades, especialmente en la protección de las líneas de transmisión de alta tensión; sistemas simples de telemetría, supervisión y control del sistema; y canales especiales de voz relacionados con la operación del mismo. BPL (Broadband over Power Line, Banda Ancha sobre las líneas de energía) es una tecnología que permite que los datos de la Internet se puedan transmitir sobre las redes de energía. También es conocida como PLC (Power Line Communications, Comunicación sobre las líneas de energía) o PLT (Power Line Telecommunications, Telecomunicaciones por líneas de energía). Para poder utilizar BPL, los suscriptores no requieren conexiones de teléfono, cable o satélite, sino que se instala un Modem que se conecta a la toma de corriente actual y paga una tarifa de suscripción similar a las que cancela por otros tipos de transmisión de Internet. Esta tecnología funciona modulando ondas de radio de alta frecuencia con señales digitales de Internet. Las ondas se alimentan en la red de energía en puntos específicos. Las señales viajan por los cables y pasan por los transformadores hacia los usuarios. No se requiere modificación mayor a la red eléctrica para permitir transmisiones de BPL. Algunos opinan que BPL representa una solución ideal para personas en áreas rurales, pero muchos ingenieros temen que BPL interferirá con otros sistemas de radio. Aunque esta tecnología no es tan reciente como puede suponerse, PLC ha sido objeto de gran atención en los últimos años, y el hecho de que en la actualidad se estén desarrollando pruebas y despliegues más o menos extensos en cerca de ochenta países es un síntoma claro de su potencial y del interés que despierta. Como ya se mencionó la idea esencial consiste en utilizar la línea eléctrica para la transmisión de datos, de forma que se puedan ofrecer servicios de telecomunicación basados en tecnología IP. La ventaja de este enfoque es evidente, al plantear la utilización de una infraestructura ya existente y de muy extensa cobertura, como es la red eléctrica, para la prestación de servicios de telecomunicaciones. Existe cierta similitud con el caso de las tecnologías ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Loop), y en general xDSL, las cuales aprovechan el par de cobre, inicialmente ideado para prestar el servicio de telefonía básica en banda vocal, como medio de transporte de Internet de alta velocidad. Así pues, tanto PLC como ADSL utilizan infraestructuras ya desplegadas y muy extendidas, aunque originalmente no pensadas para transmitir datos. Al introducir conceptos relativos de PLC conviene describir brevemente lo que se conoce por redes eléctricas, las cuales se dividen en redes de alta, media y baja tensión. La red de alta tensión es una red de transporte que hace llegar la energía desde los centros de producción hasta los de consumo (núcleos de población e industrias). La mayoría de los tendidos de alta tensión son aéreos, y los valores de tensión eléctrica que se manejan en estos tramos son del orden de los cientos de kilovoltios, al permitir estas elevadas tensiones un transporte de la energía más eficiente. En los puntos de consumo, como las ciudades, suele haber grandes centros de transformación que convierten esta energía eléctrica a unos valores de tensión inferiores, de forma que se origina una segunda red, generalmente enterrada, con valores entre 15 y 20 kilovoltios. Ésta es la red eléctrica de media tensión. Por último, se produce una nueva transformación para poder suministrar electricidad a los domicilios. En las ciudades existen instalaciones incorporadas a los edificios o bajo tierra que se conocen como centros de transformación, y en ellos tiene lugar la transformación a los 220 voltios que se manejan habitualmente en los hogares. Esto es lo que se conoce como baja tensión. Distribución de tensión. La línea eléctrica es un medio muy ruidoso, cambiante y utilizado habitualmente para transmitir energía. La señal PLC comparte la línea eléctrica, si bien utiliza un rango de frecuencias que normalmente no se emplea o tiene un uso muy restringido. Este rango espectral se encuentra comprendido entre los 1,6 y los 30 MHz, hallándose por tanto en la banda de HF (high frequency). La arquitectura de una red PLC consta de dos sistemas formados por tres elementos: El primer sistema denominado “de Outdoor o de Acceso”, cubre el tramo de lo que en telecomunicaciones se conoce “última milla”, y que para el caso de la red PLC comprende la red eléctrica que va desde el lado de baja tensión del transformador de distribución hasta el medidor de la energía eléctrica. Este primer sistema es administrado por un equipo cabecera (primer elemento de la red PLC) que conecta a esta red con la de transporte de telecomunicaciones o backbone. De esta manera este equipo cabecera inyecta a la red eléctrica la señal de datos que proviene de la red de transporte. El segundo sistema se denomina “de Indoor”, y cubre el tramo que va desde el medidor del usuario hasta todos los toma corrientes o enchufes ubicados al interior de los hogares. Para ello, este sistema utiliza como medio de transmisión el cableado eléctrico interno. El tercer y último elemento de la red PLC lo constituye el módem terminal o módem cliente, que recoge la señal directamente de la red eléctrica a través del enchufe. De esta manera tanto la energía eléctrica como las señales de datos que permiten la transmisión de información, comparten el mismo medio de transmisión, es decir el conductor eléctrico. El componente principal en la topología de una red PLC es el HE (Head End), que se suele denominar también TPE (Transformer Premises Equipment) o módem de cabecera. Este equipo actúa como maestro y autentica, coordina la frecuencia y actividad del resto de equipos que conforman la red PLC de forma que se mantenga constante en todo momento el flujo de datos a través de la red eléctrica. Además permite conectar al sistema con la red externa (WAN, internet, etc.) por lo que es el interfaz adecuado entre la red de datos y la red eléctrica. La elección de su ubicación es un aspecto clave de la arquitectura de una red PLC, ya que es esencial que la inyección de datos se produzca de forma ventajosa y permita proporcionar la máxima cobertura posible dentro de la red. regeneradores. Para los casos en los que el tendido eléctrico supera esas distancias se utilizan repetidores (IR, Intermediate Repeater), extendiendo así el alcance de la red. Estos dispositivos regeneran la señal, altamente degradada por la atenuación provocada por los cables eléctricos, asegurando la calidad en el enlace PLC. Por tanto, el repetidor aumenta la cobertura del servicio ofrecido y consigue unos elevados valores de throughput en lugares alejados del HE. Head End El CPE (Customer Premises Equipment), también conocido como adaptador o módem de usuario permite conectar un equipo a la red de datos establecida gracias al HE. Su misión es convertir cada toma eléctrica en un punto de red al cual poder conectar un equipo informático. Adaptador Modem BPL Repetidor Para comunicar estos dos sistemas, se utiliza un equipo repetidor, segundo elemento de la red PLC. Este equipo, que normalmente se instala en el entorno del medidor de energía eléctrica, está compuesto de un módem terminal y equipo cabecera. El primer componente de este repetidor recoge la señal proveniente del equipo cabecera del sistema outdoor y el segundo componente se comunica con la parte terminal del repetidor e inyecta la señal en el tramo indoor. Tanto el HE como el CPE poseen una serie de elementos encargados de filtrar y separar la corriente alterna eléctrica (50 - 60 Hz de frecuencia) de las señales de alta frecuencia, que son las que soportan los servicios de vídeo, datos, voz, etc. En función de la solución PLC empleada, así como de la calidad y nivel de ruido de la instalación eléctrica de baja tensión, la distancia entre equipos oscila entre los 150 metros y los 400 metros sin necesidad de dispositivos intermedios Componentes básicos Normalización Es importante destacar que al día de hoy no hay estándares que seguir de la UIT ó de IEEE, aunque sí hay un grupo de sistemas (incompatibles entre ellos) caracterizados por la modulación de señal empleada. Modulación Esencialmente se utilizan tres tipos de modulación: el máximo suele establecerse en los 45 Mbit/s (27 Mbit/s en el sentido red-usuario, y 18 Mbit/s en el sentido usuario de red). Sin embargo los chipsets de segunda generación de desarrollo reciente han elevado el límite por encima de los 200 Mbit/s, lo que permite al PLC competir con ventaja con otros sistemas de comunicación de banda ancha, cabe destacar que cada día aumentan la capacidad para transmitir. Ventajas o DSSSM (Direct Sequence Spread Spectrum Modulation), que se caracteriza porque puede operar con baja densidad espectral de potencia. o OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex), que utiliza un gran número de portadoras con anchos de banda muy estrechos. o GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying), que optimiza el uso del ancho de banda. De todos ellos, el sistema de modulación más extendido es OFDM, utilizado también en estándares IEEE para redes de área metropolitana inalámbricas, e incluido dentro de las especificaciones para la radiodifusión de televisión digital terrestre. Este sistema multiportadora es eficiente y flexible para trabajar en un medio como la red eléctrica, ya que el rango espectral queda dividido en slots, cuyo ajuste permite que los equipos se adapten dinámicamente a las condiciones del medio, potenciando aquellas frecuencias donde el ruido es menor y anulando el uso de frecuencias donde el ruido es elevado. Además la flexibilidad de este sistema facilita la posibilidad de reajustar el margen espectral de trabajo de los equipos para no interferir en otros servicios. La capacidad de transmisión del PLC también varía en función del fabricante, pero o Se emplea la infraestructura existente. o Los servicios ofertados son competitivos en calidad y en precio. o Alternativa válida a las conexiones, ADSL y CATV. o Permite un despliegue masivo de la tecnología, ya que la red ya está implantada. o Se puede integrar una gran variedad de servicios sobre un mismo medio como la Internet, telefonía IP, videoconferencia, mensajería, etc. Desventajas o Dependiendo de las frecuencias utilizadas y de la tecnología elegida, produce radiación en bandas HF, interfiriendo en frecuencias correspondientes a las fuerzas de seguridad, frecuencias de emergencia de la aviación civil y bandas de radioaficionados. Al no tener licencia para emitir ondas en esas frecuencias, ha forzado a algunas autoridades civiles en Estados Unidos y Austria a clausurar servicios de PLC. Por esas mismas razones, la tecnología PLC fue formalmente prohibida por el gobierno japonés. Pese a que las nuevas generaciones de dispositivos PLC permiten la atenuación selectiva de radiación ilegal en algunas frecuencias (técnica llamada en inglés ''notching''), no todas las frecuencias se ven libres de interferencia. o La rentabilidad de tales servicios no siempre está asegurada. de difícil acceso alámbrico y zonas rurales son las primeras beneficiadas. BIBLIOGRAFÍA Ofertas Comerciales En España se ofrece el servicio PLC a través de Endesa, Iberdrola y Epresa (Puerto Real). Iberdrola lo ofrece en las provincias de Madrid, Valencia y Murcia. Además se han hecho pruebas piloto en Zaragoza que han resulto ser un éxito, y también se han realizado otras pruebas en Barcelona, Madrid y Torrelavega. Asimismo, la compañía DS2, situada en Valencia, es la empresa desarrolladora de los únicos chips PLC de 200 Mbps. En México, La Comisión Federal de Electricidad CFE esta probando el uso de Internet por medio del cableado eléctrico en Monterrey en 350 casas de empleados de la CFE. En Brasil existen varias distribuidoras de energía eléctrica que están invirtiendo y desarrollando esta tecnología con miras a satisfacer la demanda de las zonas rurales. Desde diciembre de 2006 se implemento BPL en barrio de Restinga Puerto Alegre de manera gratuita como valor agregado beneficiando a más de 100 mil habitantes pero especialmente al sector de la salud gracias a la telemedicina. Por otro lado en el estado de São Paulo, Eletropaulo esta haciendo grandes inversiones con la meta de llegar a una transferencias de 200Mbps. En Venezuela, el servicio está en pruebas en el Oriente a través de '''CADAFE''' en Puerto la Cruz y en Caracas con la '''Electricidad de Caracas (EDC)''', teniendo ya varias zonas del centro-oeste de la ciudad cubierta con el servicio. Las zonas http://www.cpqd.com.br/site/ContentView.p hp?cd=746 http://computerworld.uol.com.br/comunicac oes/2007/03/30/idgnoticia.2007-0330.6915991598 http://es.wikipedia.org/wiki/BPL http://es.wikipedia.org/wiki/Bucle_de_abona do http://fenix8014.wordpress.com/2007/03/14/ redes-en-la-electricidad-%C2%BF/ http://informatica.terra.com.br/interna/0,,OI4 29609-EI553,00.html http://telecomysociedad.blogspot.com/2007/ 01/red-elctrica-es-el-futuro.html