ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA DISEÑO DE UNA RED MULTIMEDIA INTERUNIVERSITARIA E IMPLEMENTACIÓN DE AULAS INTELIGENTES USANDO TECNOLOGÍA BROADBAND OVER POWER LINE (BPL) PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES ALFONSO PATRICIO MENA TRUJILLO [email protected] DIRECTOR: ING. PATRICIO PROAÑO [email protected] Quito, Mayo 2009 D E CL A R A CI ÓN Yo, Alfonso Patricio Mena Trujillo, declaro bajo juramento que el trabajo aquí escrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; referencias bibliográficas y, que que se he consultado incluyen en las este documento. A través de la presente declaración cedo mis derechos de propiedad intelectual correspondientes a este trabajo a la Escuela Politécnica Nacional, según lo establecido por la ley de propiedad intelectual, por su Reglamento y por la normativa institucional vigente. Alfonso Patricio Mena Trujillo C ERT IF I C AC IÓ N Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por el Sr. Alfonso Patricio Mena Trujillo, bajo mi supervisión. Ing. Patricio Proaño DIRECTOR DEL PROYECTO A GR A D E CI MI E N T O S En primer lugar mi agradecimiento es a Dios quien a cada instante y momentos difíciles confortó mi mente y corazón. A mi madre que desde el primer día que ingrese a estudiar en la infancia hasta estos instantes ha estado apoyándome infatigablemente con su dedicación. A mi jefe Pablo Zapater, mi tocayo Patricio y mis segundos padres Doña Ceci y Don Héctor por su apoyo moral. Al Ing. Patricio Proaño quien con su acertada dirección ayudo a hacer de este proyecto un muy buen trabajo. Al Ing. Pablo Echeverría e Ing. Ernesto Zea quienes facilitaron la información necesaria para el desarrollo de este proyecto. D EDI CA T O RIA Este trabajo esta dedicado a los tres amores de mi vida, Mi Negrita Dazy, mi princesita Naomi y mi reysito Héctor Patricio. CONTENIDO RESUMEN ........................................................................................................................ I PRESENTACIÓN ...........................................................................................................III GLOSARIO .................................................................................................................... IV ACRÓNIMOS ................................................................................................................ XI ABREVIATURAS ........................................................................................................ XV EQUIVALENCIA ......................................................................................................... XV CAPITULO 1 ESTADO ACTUAL DEL ARTE DE BPL 1.1 Descripción de la Tecnologia BPL .......................................................................... 2 1.1.1 Introduccion ............................................................................................................. 2 1.1.2 Breve Reseña Histórica ........................................................................................... 2 1.1.3 Descripción General ................................................................................................ 3 1.2 Estandarización de BPL........................................................................................... 5 1.2.1 Organismos y grupos especiales de estandarización ............................................... 5 1.2.2 Proceso de estandarización de la tecnologia BPL ................................................... 8 1.3 Componentes básicos de una red BPL.................................................................. 11 1.3.1 Termminal de cabecera (HE) ................................................................................. 11 1.3.2 Repetidor (REP) .................................................................................................... 11 1.3.3 Equipo local de cliente (CPE) ............................................................................... 11 1.4 Red de Acceso BPL ................................................................................................. 12 1.4.1 Descripción ............................................................................................................ 12 1.4.2 Red de Acceso BPL Indoor ................................................................................... 13 1.4.2.1 Descripción para ambientes unifamiliares................................................ 14 1.4.2.2 Descripción para ambientes multifamiliares o de oficina ........................ 15 1.4.3 Red de Acceso BLL Outdoor ................................................................................ 16 1.5 Red de Distribución BPL ....................................................................................... 17 1.5.1 Descripción ............................................................................................................ 17 1.6 Arquitectura de BPL .............................................................................................. 21 1.6.1 Introduccion ........................................................................................................... 21 1.6.2 Capa fisica ............................................................................................................. 22 1.6.2.1 Características del medio de transmisión ................................................. 22 1.6.2.1.1 Segmento de media tensión ......................................................... 22 1.6.2.1.2 Segmento de baja tensión ............................................................ 24 1.6.2.2 Tratamiento de la señal ............................................................................. 25 1.6.2.2.1 Unidad de Filtrado ....................................................................... 25 1.6.2.2.2 Acoplamiento .............................................................................. 26 1.6.2.3 Conexión a tierra ...................................................................................... 28 1.6.2.4 Topología Física ....................................................................................... 29 1.6.2.4.1 Topología en una Red de Acceso ................................................ 29 1.6.2.4.2 Topología en una Red de Distribución ........................................ 32 1.6.2.5 Modulación ............................................................................................... 36 1.6.2.6 Frecuencias de operación.......................................................................... 39 1.6.2.7 Niveles de radiación y potencia de la señal .............................................. 41 1.6.2.8 Características físicas y eléctricas de los equipos .................................... 41 1.6.3 Capa Enlace ........................................................................................................... 44 1.6.3.1 Subcapa de Control de Acceso al Medio (MAC) ..................................... 45 1.6.3.1.1 Acceso al Medio .......................................................................... 45 1.6.3.1.2 Comunicación entre nodos .......................................................... 46 1.6.3.1.3 Trama BPL .................................................................................. 48 1.6.3.2 Subcapa de Control de Enlace Lógico (LLC) .......................................... 50 1.6.4 Capa Red ............................................................................................................... 51 1.6.5 Capa Transporte..................................................................................................... 52 1.6.6 Capas de Aplicación .............................................................................................. 52 1.6.7 Conclusión sobre la Arquitectura BPL .................................................................. 52 1.7 Aplicaciones y servicios .......................................................................................... 53 1.7.1 Introduccion ........................................................................................................... 53 1.7.2 Educación multimedia ........................................................................................... 53 1.7.3 Hogares inteligentes .............................................................................................. 54 1.7.4 Redes LAN ............................................................................................................ 55 1.7.5 Acceso a Internet ................................................................................................... 55 1.7.6 Telefonía ................................................................................................................ 56 1.8 Comercializacion de BPL en el Ecuador .............................................................. 56 CAPITULO 2 DISEÑO DE LA RED DE COMUNICACIONES INTERUNIVERSITARIA 2.1 Descripción de las Universidades participantes....................................................60 2.1.1 Datos generales ...................................................................................................... 60 2.1.2 Red de Datos.......................................................................................................... 64 2.1.2.1 Escuela Politécnica Nacional ................................................................... 64 2.1.2.1.1 Equipos ........................................................................................ 64 2.1.2.1.2 Estructura de la POLIRED .......................................................... 64 2.1.2.1.3 Servicios ...................................................................................... 66 2.1.2.1.4 Conexión a Redes Internacionales............................................... 66 2.1.2.2 Universidad Politécnica Salesiana ............................................................ 66 2.1.2.2.1 Equipos ........................................................................................ 66 2.1.2.2.2 Estructura de la UPSNET ............................................................ 67 2.1.2.2.3 Servicios ...................................................................................... 68 2.1.2.2.4 Conexión a Redes Internacionales............................................... 69 2.1.2.3 Universidad Andina Simón Bolívar ......................................................... 69 2.1.2.3.1 Equipos ........................................................................................ 69 2.1.2.3.2 Estructura de la CHASQUIRED ................................................. 70 2.1.2.3.3 Servicios ...................................................................................... 70 2.1.2.3.4 Conexión a Redes Internacionales............................................... 71 2.1.2.4 Pontificia Universidad Católica del Ecuador ........................................... 71 2.1.2.4.1 Equipos ........................................................................................ 71 2.1.2.4.2 Estructura de la PUCENET ........................................................ 71 2.1.2.4.3 Servicios ...................................................................................... 72 2.1.2.4.4 Conexión a Redes Internacionales............................................... 72 2.1.3 Conexión a Internet ............................................................................................... 73 2.1.3.1 Ancho de Banda de Acceso a Internet ...................................................... 73 2.1.3.2 Estadisticas de Acceso a Internet.............................................................. 73 2.1.3.3 Conclusiones Sobre Las Intranets Universitarias ..................................... 80 2.2 Evaluación del Cableado Eléctrico ....................................................................... 81 2.2.1 Ubicación del Tendido Eléctrico de Media a usarse ............................................. 81 2.2.2 Características de la Red Electrica ........................................................................ 83 2.2.3 Comentarios sobre la Red Eléctrica ...................................................................... 86 2.3 Diseño de la Red...................................................................................................... 89 2.3.1 Alternativas de Diseño .......................................................................................... 89 2.3.2 Aplicaciones y Servicios ....................................................................................... 90 2.3.3 Requerimientos de la Red ...................................................................................... 92 2.3.3.1 Capacidad del Canal ................................................................................. 92 2.3.3.2 Topología y Tipo de Línea ....................................................................... 93 2.3.3.3 Interfaz y Conectores en los HE de MV ................................................... 94 2.3.4 Especificaciones de los equipos ............................................................................ 94 2.3.5 Equipamento adicional .......................................................................................... 96 2.3.5.1 Acopladores .............................................................................................. 96 2.3.5.2 Sistema de Alimentación y UPS............................................................... 97 2.3.5.3 Otros Dispositivos de Red ........................................................................ 97 2.3.6 Topología Física de la Red .................................................................................... 98 2.4 Planeamiento de la Red ........................................................................................ 100 2.4.1 Red de Interconectividad BPL............................................................................. 100 2.4.1.1 Alternativa 1 ........................................................................................... 100 2.4.1.2 Alternativa 2 ........................................................................................... 101 2.4.2 Servicios TI a implementar.................................................................................. 104 2.4.2.1 Alternativa 1 ........................................................................................... 104 2.4.2.2 Alternativa 2 ........................................................................................... 104 2.5 Instalación de la Red ............................................................................................ 106 2.5.1 Configuración física interna de los equipos ........................................................ 106 2.5.2 Instalación de los acopladores ............................................................................. 106 2.5.2.1 Disposición ............................................................................................. 106 2.5.2.2 Instalación............................................................................................... 107 2.6 Configuración de los equipos ............................................................................... 108 2.7 Consejos en la instalación .................................................................................... 109 CAPITULO 3 DISEÑO DE LA RED DE AULAS INTELIGENTES EN EL EDIFICIO DE ELECTRICA-QUIMICA DE LA E.P.N. 3.1 Aula Inteligente ..................................................................................................... 111 3.1.1 Introducción ......................................................................................................... 111 3.1.2 Definición ............................................................................................................ 112 3.1.3 Servicios .............................................................................................................. 112 3.1.4 Prototipo de Aula Inteligente............................................................................... 113 3.2 Evaluación del Cableado Eléctrico ..................................................................... 114 3.2.1 Ubicación del Proyecto........................................................................................ 114 3.2.2 Características de la Red Eléctrica ...................................................................... 115 3.2.3 Comentarios Sobre la Red Eléctrica .................................................................... 120 3.3 Diseño de la Red BPL ........................................................................................... 125 3.3.1 Aplicaciones y servicios ...................................................................................... 125 3.3.2 Requerimientos de la Red de Aulas Inteligentes ................................................. 126 3.3.2.1 Capacidad del canal ................................................................................ 126 3.3.2.2 Topología y tipo de línea ........................................................................ 129 3.3.2.3 Interfaz y conectores de los equipos BPL .............................................. 130 3.3.3 Especificaciones de los equipos BPL .................................................................. 130 3.3.4 Topología física de la red BPL ............................................................................ 132 3.3.5 Consideraciones importantes en el diseño de la red ............................................ 138 3.3.6 Detalles del entorno de red en el Aula Inteligente............................................... 141 3.3.6.1 Detalles de Hardware y Software adicional ........................................... 141 3.3.6.2 Esquema de conexión de los equipos en la red ...................................... 142 3.3.6.3 Direccionamiento de la red ..................................................................... 144 3.4 Implementación de un proyecto piloto ............................................................... 145 3.4.1 Justificación ......................................................................................................... 145 3.4.2 Objetivos.............................................................................................................. 145 3.4.3 Alcance ................................................................................................................ 146 3.4.4 Desarrollo práctico .............................................................................................. 146 3.4.5 Resultados............................................................................................................ 146 3.4.5.1 Comunicación entre dispositivos ............................................................ 146 3.4.5.2 Medición de la velocidad sobre Capa Física .......................................... 148 3.4.5.3 Medición de la tasa de bits errados en el canal....................................... 149 3.4.5.4 Medición del alcance máximo de los equipos CORINEX en el edificio 151 3.4.6 Visualización de los servicios implementados en la red ..................................... 152 3.4.6.1 Servicio de transferencia de archivos ..................................................... 152 3.4.6.2 Servicio de acceso a Internet .................................................................. 154 3.4.6.3 Servicio de VoIP..................................................................................... 155 3.4.6.4 Servicio de Video-conferencia ............................................................... 157 3.4.6.5 Servicio de Monitoreo ............................................................................ 158 CAPITULO 4 SEÑALAMIENTO DE RIESGOS Y PROBLEMAS POR EL USO DE LA TECNOLOGÍA BPL 4.1 Introducción .......................................................................................................... 161 4.2 Estándares de BPL en el Ecuador ....................................................................... 161 4.2.1 Frecuencias de operación..................................................................................... 162 4.2.2 Potencia de la señal de datos BPL ....................................................................... 163 4.2.3 Otras carácterísticas técnicas ............................................................................... 163 4.2.3.1 Interfaces ................................................................................................ 163 4.2.3.2 Atenuación vs. Velocidad sobre Capa Física (PHY) .............................. 164 4.2.3.3 Atenuación vs. Distancia ........................................................................ 165 4.3 Riesgos y problemas que pueden presentarse .................................................... 166 4.3.1 Ruido sobre comunicaciones BPL....................................................................... 166 4.3.1.1 Definición de ruido ................................................................................. 166 4.3.1.2 Ruido no correlacionado......................................................................... 167 4.3.1.2.1 Ruido atmosférico...................................................................... 167 4.3.1.2.2 Ruido causado por el hombre .................................................... 167 4.3.1.2.3 Ruido impulsivo ........................................................................ 168 4.3.1.3 Ruido correlacionado.............................................................................. 168 4.3.2 Interferencias por radiaciones de redes BPL LV/MV Outdoor ........................... 169 4.3.2.1 Descripción del problema ....................................................................... 169 4.3.2.2 Radiaciones de otros servicios................................................................ 169 4.3.2.3 Limitaciones en la comprobación de emisiones en la red BPL diseñada 172 4.3.2.4 Otras experiencias nacionales e internacionales..................................... 172 4.3.2.5 Conclusiones........................................................................................... 174 4.3.3 Riesgos en el ambiente Indoor ............................................................................ 176 4.3.3.1 Descripción de los riesgos ...................................................................... 176 4.3.3.2 Comprobaciones ..................................................................................... 177 4.3.3.2.1 Por riesgos de alimentación de equipos con voltajes BPL ........ 177 4.3.3.2.2 Por ruido impulsivo de equipos eléctricos sobre señales de datos BPL ........................................................................................................... 178 4.3.3.3 Conclusiones........................................................................................... 182 4.4 Aspectos regulatorios de BPL en Ecuador ......................................................... 184 4.4.1 Regulaciones de las Telecomunicaciones Ecuatorianas con respecto a BPL ...... 184 4.4.2 Normas existentes en América del Norte y Europa ............................................. 187 4.4.2.1 Introducción ............................................................................................ 187 4.4.2.2 Norma Americana .................................................................................. 187 4.4.2.2.1 Límites de Emisión .................................................................... 187 4.4.2.2.2 Directrices de Medición............................................................. 188 4.4.2.2.3 Reducción de la Interferencia, otras condiciones de operación de BPL ........................................................................................................... 188 4.4.2.3 Norma Europea ....................................................................................... 190 4.4.2.3.1 Límites de Emisión .................................................................... 191 4.4.2.3.2 Directrices de Medición............................................................. 191 4.4.2.3.3 Disposiciones para la protección de servicios de seguridad ..... 191 4.4.3 Breve comparación entre la Normativa Americana y Normativas Europeas ...... 191 4.4.4 Norma a aplicarse en el Ecuador (Indoor/Outdoor) ............................................ 193 4.4.4.1 Requerimientos técnicos para redes UPA Smart Grid o Outdoor .......... 194 4.4.4.1.1 Requerimientos de conectividad ................................................ 195 4.4.4.1.2 Calidad de Servicio, Fiabilidad y Seguridad ............................. 195 4.4.4.1.3 Interoperabilidad y Coexistencia con otras tecnologías ............ 196 4.4.4.2 Requerimientos técnicos para Redes Indoor .......................................... 197 4.4.4.2.1 Modos de Operación.................................................................. 197 4.4.4.2.2 Niveles de Potencia ................................................................... 197 4.4.4.2.3 Modulación ................................................................................ 198 4.4.4.2.4 Codificación y Monitoreo de la Calidad del Canal ................... 199 4.4.4.2.5 Tasa de Bit Errado (BER).......................................................... 200 4.4.4.2.6 Capacidad .................................................................................. 200 4.4.4.2.7 Adaptación del canal ................................................................. 201 4.4.4.2.8 Eficiencia Espectral ................................................................... 202 4.4.4.2.9 Niveles de EMC ........................................................................ 202 4.4.5 Conclusiones y recomendaciones ........................................................................ 203 CAPITULO 5 ANÁLISIS DE COSTOS PARA LOS DISEÑOS DE LA RED DE COMUNICACIONES INTERUNIVERSITARIA, RED DE AULAS INTELIGENTES Y DEL PROTOTIPO A IMPLEMENTAR 5.1 Introducción .......................................................................................................... 207 5.2 Definición del proveedor de equipos ................................................................... 207 5.3 Estimación de costos para la implementación de las redes............................... 208 5.3.1 Identificación de equipamiento y procesos ......................................................... 208 5.3.2 Valoración de costos de equipamiento ................................................................ 209 5.3.2.1 Costos unitarios de los equipos de Interconexión BPL .......................... 209 5.3.2.2 Costos unitarios de equipos complementarios a las redes ...................... 210 5.3.3 Costo de instalación ............................................................................................. 211 5.3.4 Costo de previsión ............................................................................................... 211 5.4 Costos totales de las redes .................................................................................... 212 5.4.1 Red Interuniversitaria .......................................................................................... 212 5.4.2 Red de Aulas Inteligentes .................................................................................... 214 CAPITULO 6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.1 CONCLUSIONES ................................................................................................ 217 6.2 RECOMENDACIONES ...................................................................................... 220 BIBLIOGRAFÍA .........................................................................................................223 ANEXOS ......................................................................................................................230 ÍNDICE DE FIGURAS CAPITULO 1 Figura 1.1 Estructura de la Red BPL dentro de la Red Eléctrica .................................................................. 4 Figura 1.2 Esquema jerárquico de nodos en una Red BPL ........................................................................ 12 Figura 1.3 Esquema de una Red de Acceso BPL ....................................................................................... 13 Figura 1.4 Esquema de una Red de Acceso BPL Indoor en un ambiente unifamiliar de una sola fase ...... 14 Figura 1.5 Esquema de una Red de Acceso BPL Indoor en un bloque de viviendas ................................. 16 Figura 1.6 Esquema de una Red de Acceso BPL Outdoor ......................................................................... 17 Figura 1.7 Red de Distribución BPL en combinación con Fibra Óptica .................................................... 18 Figura 1.8 Aplicaciones de un equipo de MV dentro de una Red de Distribución BPL ............................ 19 Figura 1.9 Red de Acceso y Distribución BPL........................................................................................... 20 Figura 1.10 Modelo de referencia ISO-OSI vs. BPL .................................................................................. 21 Figura 1.11 Diagrama de bloques de una unidad de filtrado en un CPE .................................................... 26 Figura 1.12 Ubicación del acoplador en una Red BPL de MV .................................................................. 26 Figura 1.13 Topología estrella de una Red de Acceso BPL ....................................................................... 29 Figura 1.14 Topología en árbol de una Red de Acceso BPL ...................................................................... 30 Figura 1.15 Topología de una Red de Acceso BPL en zonas de baja densidad de usuarios ...................... 31 Figura 1.16 Topología de una Red de Acceso BPL en zonas de alta densidad de usuarios ....................... 32 Figura 1.17 Topología estrella, para redes exclusivas de media tensión .................................................... 33 Figura 1.18 Topología estrella, en líneas de media tensión únicas ............................................................. 33 Figura 1.19 Topología Árbol, en líneas de media tensión en árbol ............................................................ 34 Figura 1.20 Topologías anillo típicas en líneas de media tensión .............................................................. 35 Figura 1.21 Topología Malla Completa .................................................................................................... 36 Figura 1.22 OFDM frente a FDM y ortogonalidad de sus portadoras ........................................................ 37 Figura 1.23 Modulación en N símbolos OFDM ......................................................................................... 38 Figura 1.24 Ejemplo de tres enlaces OFDM con filtros para evitar interferencias ..................................... 38 Figura 1.25 División de redes BPL por rango de Frecuencias ................................................................... 40 Figura 1.26 Equipos Locales de Cliente ASOKA y CORINEX ................................................................. 42 Figura 1.27 Repetidor BPL ILEVO ............................................................................................................ 42 Figura 1.28 Equipo Terminal de Cabecera LV-CORINEX ........................................................................ 42 Figura 1.29 Equipo de MV CORINEX ...................................................................................................... 43 Figura 1.30 Tipos de interfaces en equipos BPL ........................................................................................ 43 Figura 1.31 Acoplamiento capacitivo sobre poste para equipos de MV .................................................... 44 Figura 1.32 Tipos de Acceso al Medio (a) FDMA/OFDM y (b) TDMA/OFDM...................................... 46 Figura 1.33 Comunicación FDD en una red de media tensión ................................................................... 47 Figura 1.34 Formato de la Trama BPL ....................................................................................................... 48 Figura 1.35 Formato del campo Control de Trama BPL ............................................................................ 49 Figura 1.36 Trama LLC para BPL.............................................................................................................. 51 Figura 1.37 Pila de protocolos en una pasarela doméstica ......................................................................... 54 CAPITULO 2 Figura 2.1 Estructura de la POLIRED ........................................................................................................ 65 Figura 2.2 Estructura de la UPSNET.......................................................................................................... 68 Figura 2.3 Estructura de la CHASQUIRED ............................................................................................... 70 Figura 2.4 Ancho de Banda del Tráfico de Acceso a Internet con IPv4 de la POLIRED .......................... 76 Figura 2.5 Ancho de Banda del Tráfico a Redes Avanzadas con IPv6 de la POLIRED ............................ 77 Figura 2.6 Tráfico de PUCENET ............................................................................................................... 78 Figura 2.7 Tráfico UPSNET ....................................................................................................................... 79 Figura 2.8 Ubicación del sector donde se encuentran los campus de las universidades para el diseño de la Red Multimedia Interuniversitaria.............................................................................................................. 82 Figura 2.9 Ubicación y distancia de los conductores del tendido eléctrico de media que une los cuatro campus para el diseño de la red multimedia interuniversitaria ................................................................... 85 Figura 2.10 Rangos de atenuación conceptuales en líneas de media tensión ............................................. 86 Figura 2.11 Análisis de la atenuación de la señal por efecto multipath ...................................................... 87 Figura 2.12 MV-LV CORINEX GATEWAY NR ..................................................................................... 95 Figura 2.13 Acopladores capacitivos para líneas (a) aéreas y (b) subterráneas .......................................... 96 Figura 2.14 Router CISCO Modelo 1841 ................................................................................................... 97 Figura 2.15 Topología Física de la Red Multimedia Interuniversitaria para las dos alternativas planteadas .................................................................................................................................................................... 99 Figura 2.16 Diagrama de direccionamiento de la red de interconexión BPL para la ALTERNATIVA 1 101 Figura 2.17 Diagrama de direccionamiento de la red de interconexión BPL para la ALTERNATIVA 2 103 Figura 2.18 Estructura de la Red Interuniversitaria para la ALTERNATIVA 2 ...................................... 105 Figura 2.19 Configuración interna de un MV GATEWAY NR ............................................................... 106 Figura 2.20 Consideraciones en la disposición de los acopladores MV aéreos ........................................ 107 Figura 2.21 Instalación de Acopladores Capacitivos en líneas MV aéreas .............................................. 107 Figura 2.22 Instalación de Acopladores Inductivos en líneas MV subterráneas ...................................... 108 CAPITULO 3 Figura 3.1 Interacción entre Elementos en la Educación.......................................................................... 112 Figura 3.2 Ubicación del Edificio de Electrónica-Química ...................................................................... 114 Figura 3.3 Vista Frontal del Edificio de Eléctrica-Química y ubicación del diseño................................ 115 Figura 3.4 Diagrama Vertical General de Alimentadores en el edificio ................................................... 116 Figura 3.5 Diagrama Vertical y Horizontal de Alimentadores para el diseño de la red ........................... 118 Figura 3.6 Diagrama eléctrico de fuerza de TD-1 y Subtableros ............................................................. 119 Figura 3.7 Estudio de redes eléctricas indoor ........................................................................................... 121 Figura 3.8 Distribución de probabilidades calculadas para atenuación de señal y nivel de ruido ............ 122 Figura 3.9 Equipos para el diseño de la Red de Aulas Inteligentes .......................................................... 131 Figura 3.10 Topología Física del Backbone de la red BPL en el edificio ................................................ 133 Figura 3.11 Diseño de Red de Aulas Inteligentes ala Norte Edif. Eléctrica-Química .............................. 134 Figura 3.12 Forma de uso de cada módulo Powerline en los MDU Gateway de la red ........................... 138 Figura 3.13 Detalles de la conexión de los equipos en la red de aulas inteligentes .................................. 142 Figura 3.14 Modelo de Aula Inteligente en el Edificio de Eléctrica-Química de la E.P.N. ..................... 143 Figura 3.15 Detalles del direccionamiento en la red de Aulas Inteligentes .............................................. 144 Figura 3.16 Resultado de ping entre Host en aula QE-703 y Host en Lab. Control de Procesos en circuito de fuerza ................................................................................................................................................... 147 Figura 3.17 Velocidades censadas sobre capa física en la red .................................................................. 149 Figura 3.18 Conectividad entre dispositivos a distancia máxima en la red .............................................. 151 Figura 3.19 Proceso de instalación de software para servidor FTP .......................................................... 152 Figura 3.20 Configuraciones de usuarios, opciones de cliente y acceso a directorios en el servidor FTP153 Figura 3.21 Transferencia de archivos desde Servidor FTP al Cliente ..................................................... 153 Figura 3.22 Ejemplo de acceso a una página Web en Internet de un equipo en la red BPL ..................... 154 Figura 3.23 Instalación de paquete para servicio de VoIP ....................................................................... 155 Figura 3.24 Configuración de hardware del PC ....................................................................................... 155 Figura 3.25 Configuración de SJ-Phone para hacer ó recibir llamadas .................................................... 156 Figura 3.26 Comunicación entre PC´s mediante VoIP ............................................................................. 157 Figura 3.27 Instalación de software para servicio de videoconferencia ................................................... 157 Figura 3.28 Sesión de Videoconferencia .................................................................................................. 158 Figura 3.29 Instalación de Drivers para cámaras Web ............................................................................. 158 Figura 3.30 Verificación que las cámaras son detectadas por el equipo................................................... 159 Figura 3.31 Servicio de Monitoreo ........................................................................................................... 159 CAPITULO 4 Figura 4.1 Interfaces en un MDU CORINEX .......................................................................................... 164 Figura 4.2 Atenuación vs. Velocidad en PHY .......................................................................................... 165 Figura 4.3 Atenuación vs. Longitud del Conductor de MV ..................................................................... 166 Figura 4.4 Relación SNR para una red eléctrica indoor con condiciones normales de carga .................. 179 Figura 4.5 Tiempos de respuesta a “ping” entre módems sin considerable ruido eléctrico ...................... 180 Figura 4.6 Relación SNR para una red eléctrica indoor con cargas que generan ruido eléctrico ............. 181 Figura 4.7 Tiempos de respuesta a “ping” entre módems con ruido eléctrico en la red ........................... 182 Figura 4.8 Filtro supresor de ruido eléctrico ó impulsivo......................................................................... 183 Figura 4.9 Comparación de los niveles de radiación permitidos entre la FCC y estándares europeos ..... 192 Figura 4.10 Ejemplo de PSD con Notcheo arbitrario de frecuencias ....................................................... 198 Figura 4.11 Adaptación dinámica de la Modulación en función de la Calidad del canal ......................... 199 Figura 4.12 Capacidad del sistema en función de la Atenuación del Canal ............................................ 201 ÍNDICE DE TABLAS CAPITULO 1 Tabla 1.1 Normas HomePlug y UPA de Capa Física para la Estandarización de BPL ................................ 9 Tabla 1.2 Características de de las dos opciones tecnológicas principales en al actualidad ....................... 10 Tabla 1.3 Frecuencias BPL para equipos CORINEX ................................................................................. 40 CAPITULO 2 Tabla 2.1 Ancho de Banda y Proveedor de Internet para cada universidad de la Red Interuniversitaria ... 73 Tabla 2.2 Resumen Estadístico del Tráfico capturado de la POLIRED ..................................................... 74 Tabla 2.3 Resumen Estadístico de los Protocolos presentes en la POLIRED ............................................ 75 Tabla 2.4 Características de los conductores aéreos y subterráneos de la red de media ............................. 84 Tabla 2.5 Aplicaciones que ofrecerá cada alternativa de red...................................................................... 90 Tabla 2.6 Cuadro de servicios y velocidades de transmisión dentro de la red............................................ 92 Tabla 2.7 Especificaciones técnicas generales de un MV-LV CORINEX GATEWAY NR..................... 95 Tabla 2.8 Ubicación de los nodos de la Red Multimedia Interuniversitaria ............................................... 98 Tabla 2.9 Tabla de direccionamiento de cada subred BPL en cada Universidad ..................................... 102 Tabla 2.10 Asignación de direcciones privadas en cada universidad para proceso NAT ......................... 102 CAPITULO 3 Tabla 3.1 Resumen de instalaciones eléctricas desde TD-1 a subtableros .............................................. 117 Tabla 3.2 Características principales de los conductores eléctricos ......................................................... 120 Tabla 3.3 Estadística de los valores medidos en la red eléctrica de una vivienda .................................... 122 Tabla 3.4 Rango de parámetros primarios en líneas eléctricas indoor...................................................... 123 Tabla 3.5 Definición del circuito eléctrico a usarse para los servicios en la red ...................................... 125 Tabla 3.6 Velocidades mínimas y máximas de transmisión sobre Capa Física en las aulas de eléctrica con equipos CORINEX ................................................................................................................................... 127 Tabla 3.7 Ancho de banda necesario para cada servicio en la red de Aulas Inteligentes ......................... 129 Tabla 3.8 Tipo de equipos y desempeño dentro de la red BPL del edificio ............................................. 130 Tabla 3.9 Características del Terminal de Cabecera ó Repetidor ............................................................. 131 Tabla 3.10 Número y distancia de tomas a subtablero y a tablero de distribución TD-1 ......................... 132 Tabla 3.11 Entorno de hardware y software para cada servicio definido en el aula inteligente ............... 141 Tabla 3.12 Resultados de conectividad en los circuitos de fuerza ............................................................ 147 Tabla 3.13 Resultado de la cantidad de bits errados sobre los circuitos de iluminación y fuerza ............ 150 CAPITULO 4 Tabla 4.1 Frecuencias de operación para equipos CORINEX .................................................................. 162 Tabla 4.2 Nivel de potencia de la señal de datos en los equipos BPL CORINEX ................................... 163 Tabla 4.3 Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencia para servicios de radiocomunicación en el rango de 2 a 34 MHz........................................................................................................................ 170 Tabla 4.4 Registro del rango de niveles de voltaje para diferentes frecuencias ....................................... 177 Tabla 4.5 Instrumentos legales ecuatorianos del sector de telecomunicaciones en relación a BPL ......... 185 CAPITULO 5 Tabla 5.1 Identificación de los equipos y procesos para la ejecución del proyecto................................. 208 Tabla 5.2 Comparación de precios de Equipos BPL CORINEX en el Ecuador e ILEVO ...................... 209 Tabla 5.3 Precios de equipos complementarios para la redes BPL .......................................................... 210 Tabla 5.4 Costos de equipamiento, instalación y mantenimiento de la Red Interuniversitaria Alternativa 1 .................................................................................................................................................................. 212 Tabla 5.5 Costos de equipamiento, instalación y mantenimiento de la Red Interuniversitaria Alternativa 2 .................................................................................................................................................................. 213 Tabla 5.6 Costos de equipamiento por Aula............................................................................................. 214 Tabla 5.7 Costos de equipamiento, instalación y mantenimiento de la Red de Aulas Inteligentes .......... 215 I RESUMEN Siendo la EPN un centro de educación e investigación, se caracteriza por ser un espacio en el que se estudia y comprueba las diferentes tecnologías existentes y precisamente BPL es una de estas tecnologías, que actualmente está siendo utilizada en otras partes del mundo como alternativa de medio de comunicación. Es por tanto de gran interés técnico el evaluar y probar ésta tecnología en ambientes indoor mediante la implementación de un prototipo de Aula Inteligente en la EPN, considerando que existe la infraestructura de red eléctrica instalada en el edificio de Eléctrica-Química y que es posible reutilizar con esta tecnología, brindando una solución para la prestación de servicios multimedia en el proceso de enseñanza-aprendizaje en las aulas de clase. El uso de esta tecnología se puede extender a las redes eléctricas de baja tensión, con el objetivo de interconectar redes ubicadas en zonas urbanas, como es el caso de las redes locales de las universidades mencionadas anteriormente. El CAPÍTULO 1 describe las principales características de la tecnología BPL, aplicaciones, servicios, equipos, protocolos y topología, así como también la introducción comercial de los servicios BPL en el Ecuador. El CAPÍTULO 2 hace referencia al diseño del sistema de comunicaciones entre las universidades, aplicaciones, requerimientos básicos, así como una evaluación del cableado eléctrico de media tensión que será usado para el diseño de la Red Interuniversitaria. El CAPÍTULO 3 desarrollará el diseño del sistema de comunicaciones en cinco pisos superiores del ala norte del edificio de Eléctrica-Química donde se encuentran las aulas de la Facultad de Eléctrica, además de las aplicaciones a II ser soportadas, requerimientos básicos, así como una evaluación del cableado eléctrico del edificio para el diseño de la Red de Aulas Inteligentes. En este capítulo también se presentarán los resultados de la implementación de un proyecto piloto de un Aula Inteligente en el en el tercer piso del Edificio de Ingeniería Eléctrica-Química, en base al diseño de Red de Aulas Inteligentes planteado en un inicio. El CAPÍTULO 4 describe brevemente los aspectos regulatorios y el proceso de estandarización sobre la tecnología BPL a nivel mundial, además menciona los riesgos y problemas que BPL puede ocasionar sobre otras comunicaciones especialmente de banda corta y dentro de ambientes indoor para finalmente detallar la situación regulatoria de la tecnología en el país. En el CAPÍTULO 5 se desarrolla la estimación de los costos que significaría la implementación de la Red Interuniversitaria y de Aulas Inteligentes observando principalmente el número de equipos o nodos BPL necesarios para crear ambas redes. Por último se hace estimación de los costos de los equipos BPL para la implementación del proyecto piloto de Aula Inteligente considerando algunas de las aplicaciones en el diseño de la red. El CAPÍTULO 6 desarrolla especialmente conclusiones y recomendaciones sobre la experiencia que se obtenga de la implementación del prototipo de Aula Inteligente en el edificio de Eléctrica-Química. Además se presentarán conclusiones adicionales a las expuestas en los anteriores capítulos. III PRESENTACIÓN Hoy en día el proceso acelerado del desarrollo tecnológico a nivel mundial, exige nuevos modelos educativos para la formación de profesionales y especialistas técnicos a nivel superior. La tendencia global de incentivar áreas de conocimiento cada vez más especializadas ó nuevas áreas de conocimiento multidisciplinario como por ejemplo la mecatrónica, la bioingeniería, la biomedicina, hacen indispensable reducir paulatinamente en países del tercer mundo la brecha que existe entre educación y tecnología. Estrategia que permitirá a largo plazo convertir a estos países en actores de los avances y nuevos descubrimientos técnicos. Es así que, en las instituciones universitarias especialmente ecuatorianas lo que alguna vez fue la mejor y única manera de enseñar y aprender mediante la creación y/o transmisión de conocimiento a sus estudiantes a través de la exposición magistral y la realización de lecturas o prácticas de laboratorio, afronta ahora la necesidad de satisfacer nuevas demandas de aprendizaje. Precisamente, el aula de clases tradicional presenta ahora severas limitaciones que requieren sistemas mejores de aprendizaje que propicien la apropiación de nuevos conocimientos especialmente tecnológicos y que necesariamente obligan a crear una nueva infraestructura para el aprendizaje en el aula de clase, donde esté integrada la tecnología para potenciar la cultura tecnológica y se adapten las últimas técnicas en multimedia, animación, realidad virtual y domótica para la producción de materiales didácticos e interactivos para el apoyo de procesos de enseñanza-aprendizaje a nivel superior. En estas condiciones, se plantea que la EPN como centro de educación e investigación que debe caracterizarse por ser un espacio en el que se estudie y compruebe las diferentes tecnologías existentes, sea precisamente la que se encuentre a la vanguardia del estudio de tecnologías como BPL para el diseño e implementación de redes multimedia, animación, realidad virtual y domótica para ser incorporadas a procesos de enseñanza-aprendizaje en las universidades. IV GLOSARIO Acceso Acometida Desde el punto de vista de las telecomunicaciones, es la forma o método que usa cualquier dispositivo transmisor para acceder al medio. Instalación comprendida entre el punto de entrega de la electricidad al consumidor y la red pública de la empresa eléctrica distribuidora. Capacidad para transportar datos o velocidad de transmisión que posee un Ancho de Banda medio en particular medido en bits por segundo. También se le puede conocer como la diferencia en Hertzios entre la frecuencia más alta y la más baja de un canal de transmisión. Atenuación Backbone Pérdida de energía de una señal de comunicación conforme se propaga a su destino por un medio de transmisión. La parte de la red que actúa como la ruta principal para el tráfico que se origina en otras redes o que las tienen como destino y es de gran capacidad. Capacidad de transmisión con espacio de banda suficiente para ofrecer Banda ancha conjuntamente voz, datos y vídeo. Cualquier canal con capacidad mayor al de un canal telefónico (4 kHz). Tasa de bits errados que se produce durante la transmisión de una señal de BER datos y corresponde a la relación entre el número de bits con error y el total de bits transmitidos. Cable conformado por un núcleo de cobre, aislado por plástico de un Cable coaxial recubrimiento metálico y envuelto en otra capa de plástico. Es usado en radiocomunicaciones ó en conexiones de redes de área local. Cable módem Capacitancia Carrier Tecnología que permite acceso a Internet a través de las redes de televisión por cable. Propiedad de un sistema de conductores y dieléctricos que permite almacenar electricidad cuando existe una diferencia de potencial entre los conductores. Empresa que opera en el sector de las telecomunicaciones ofreciendo servicios de telefonía de larga distancia e internacional. Técnica de multiplexación que permite agrupar numerosa señales en el mismo CDMA canal. Para diferenciarla se le asigna a cada una un código que posibilite la separación en el receptor. Chip Pequeño circuito integrado que realiza numerosas funciones en ordenadores y dispositivos electrónicos. Codificación Proceso por el cual los bits se representan a través de voltajes. Conexión punto- Conexión unidireccional en la que el sistema de extremo de un solo origen multipunto (nodo raíz) se conecta a sistemas de extremo de múltiples destinos. V Conexión punto-punto Conexión unidireccional o bidireccional entre dos sistemas o dos dispositivos de extremo. Protocolo de acceso al medio mediante el que los dispositivos de una red CSMA / CD pueden transmitir mensajes detectando colisiones cuando ocurran. Fundamentalmente usado en redes Ethernet. Protocolo de red en el que un servidor provee los parámetros de configuración DHCP a los dispositivos conectados a la red informática que requieran de dirección IP, máscara, Gateway y otros. Dibujo de una red eléctrica que incluye todas las partes que la conforman, Diagrama Eléctrico considerando las conexiones que hay entre sus elementos para lograr una visualización completa del sistema en forma sencilla. Sustancia aislante en la cual puede existir un campo eléctrico en estado Dieléctrico estacionario. Esta sustancia tiene como principales características eléctricas su permitividad y su poder de aislamiento. Distorsión Deformación de una señal que origina una diferencia entre los parámetros de la señal transmitida y la recibida, tales como la amplitud, frecuencia, fase, etc. Tecnología basada en el uso del protocolo de comunicación X10, el cual Domótica permite controlar y automatizar electrodomésticos tradicionales (televisores, lavadoras, microondas) y otros artefactos eléctricos a distancia. Downlink Downstream Enlace de comunicación entre un servidor remoto y un host para llevar a cabo un proceso de downstream. Flujo de datos que es enviado desde un servidor a un computador remoto. La información binaria de la entrada esta compuesta en la diferencia entre las DPSK fases de dos elementos sucesivos de señalización, y no en la fase absoluta. Con la DPSK no es necesario recuperar la portadora de fase coherente. Es una técnica de transmisión de señales a través de fibra óptica usando la DWDM banda de 1550 nm, donde varias señales portadoras ópticas se transmiten por una única fibra óptica usando distintas longitudes de onda de un haz de láser. Cociente definido por velocidad binaria entre ancho de banda ocupado, da una Eficiencia Espectral idea del mejor o peor aprovechamiento que hace del espectro una modulación determinada. EMC Empresa Distribuidora Empresa Generadora Funcionamiento de un equipo electrónico sin que interfiera con otros próximos con su radiación ó sea afectado por la de ellos. Entidad que tiene la obligación de prestar el suministro de energía eléctrica a los consumidores finales ubicados dentro de un área asignada. Entidad que produce energía eléctrica, destinada al mercado libre o regulado. VI Estándar para redes de ordenadores muy utilizado por su aceptable velocidad Ethernet y de bajo costo. Admite distintas velocidades según el tipo de hardware utilizado, siendo las más comunes 10 Mbps (Ethernet) y 100 Mbps (Fast Ethernet) Se le conoce también como tecnología 100BASE-TX, permitiendo alcanzar Fast Ethernet velocidades de 100Mbps sobre par trenzado categoría 5UTP hasta máximo 100mts de distancia, permitiendo usar topologías tipo Estrella en modos halfdúplex y full-dúplex. FDMA FDR Fiabilidad Full Duplex Técnica en la cual la información de múltiples canales puede acceder a un medio común basándose en la frecuencia. El repetidor por división de frecuencia es una unidad BPL en combinación con un HE y un CPE ó un TDR. Probabilidad de que un dispositivo desarrolle una determinada función, bajo ciertas condiciones y durante un período de tiempo determinado. Característica de una comunicación que permite trasmitir información al mismo tiempo que la recibe. Red en la que los dispositivos están organizados en una topología de malla, en la que cada nodo de la red tiene un circuito físico o circuito virtual que lo Full Malla conecta a todos los otros nodos de la red. Una malla completa brinda una gran cantidad de redundancia pero, dado que su implementación puede resultar excesivamente cara, generalmente se la reserva para los backbones de la red. Gateway Half Duplex Homologación Indoor Inductancia Pasarela en redes de comunicaciones, que consiste de una combinación de software y hardware que comunica dos diferentes tipos de redes. Transmisión de información bidireccional sobre un medio común por donde la información sólo puede viajar en una sola dirección en un tiempo. Verificación del cumplimiento de las normas técnicas en un equipo terminal. Estructura de la red eléctrica que se encuentra al interior de la ubicación del usuario, desde la acometida hacia adentro. Propiedad de un circuito que establece la cantidad de flujo magnético que lo atraviesa, en función de la corriente que circula por él. Efecto de una energía no deseada debida a una o varias emisiones, Interferencia radiaciones, inducciones o sus combinaciones sobre la recepción en un sistema de radiocomunicación que se manifiesta como degradación de la calidad, falseamiento o pérdida de la información. Interferencia Electromagnética Interferencia producida por una señal electromagnética que causa una distorsión de la señal que afecta a su integridad dando errores o pérdida de datos. VII Red digital de conmutación de paquetes basada en los protocolos TCP/IP. Internet Interconecta entre sí redes de menor tamaño permitiendo la transmisión de datos entre computadoras conectadas a esta red subsidiaria. IP ISP LAN Línea Dialup Protocolo que describe los procedimientos para la transmisión de datos entre ordenadores de una red identificándolos mediante una dirección IP única. Organización que a través de un sistema informático remoto conecta cualquier dispositivo para acceso a Internet e intercambio de información en red. Red de comunicaciones de datos solamente confinada a un área geográficamente pequeña y con altas velocidades de transferencia. Circuito de comunicaciones que se establece mediante una conexión de circuito conmutada usando la red de la compañía telefónica. Línea Digital de Nombre genérico de la familia de tecnologías de acceso que ofrecen gran Abonado ancho de banda a través del par de cobre telefónico. En una red los terminales comparten un único medio de transmisión, esto provoca que sea necesario establecer un protocolo para asegurar que el medio MAC de transmisión sea utilizado de forma racional y equitativa. El protocolo de Control de Acceso al Medio distribuye los recursos del medio de transmisión para los usuarios que lo utilizan. Cualquiera de las varias técnicas para combinar la información del usuario con Modulación una señal portadora del transmisor. Es el proceso por el cual las características de las señales eléctricas se transforman para representar información. Monofásico M-QAM Sistema formado por una portadora de corriente alterna centrada en 60 Hertzios. Permite una modulación de Amplitud en Cuadratura de M símbolos, donde n cada símbolo podrá contener n bits de la relación M=2 . Paquetes individuales que la red copia y envía a un subconjunto específico de Multicast direcciones de red. Estas direcciones se especifican en el campo de dirección destino. Multiplexación NAT Esquema que permite que múltiples señales lógicas se transmitan simultáneamente a través de un solo canal físico. Mecanismo para traducir direcciones privadas en direcciones utilizables públicamente para ser usadas dentro de Internet pública. Modulación digital que divide la señal entre varios canales de banda estrecha. OFDM Es útil en entornos con mucha interferencia porque optimiza el ancho de banda disponible en el medio. Modelo de referencia para la transmisión de información entre dos puntos de OSI una red de telecomunicaciones. Define siete niveles que tienen lugar en los extremos del sistema. VIII Toda la instalación eléctrica que se encuentra desde la puerta de la vivienda Outdoor hacia el exterior, esto incluye las líneas eléctricas desde el medidor hacia el poste de energía eléctrica, el transformador de energía, las redes de baja, media y alta tensión. Es una herramienta buscadora de paquetes, que permite determinar si una PING dirección IP específica es accesible. Funciona enviando un paquete a la dirección especificada y esperando una respuesta. Esta herramienta se usa principalmente para diagnosticar las fallas de las conexiones de Internet. Plug & Play Portadora Primario eléctrico Tecnología que permite la auto detección de dispositivos, con objeto de facilitar su instalación y comunicación. Onda electromagnética o corriente alterna de una sola frecuencia, adecuada para modulación por parte de otra señal portadora de datos. Líneas de media tensión derivadas desde la subestación eléctrica hacia los centros de carga, desde este punto se distribuye la energía eléctrica. Conjunto de normas que definen cómo se realiza el intercambio de datos entre Protocolo de computadores o programas computacionales, organizando el desplazamiento comunicación de la información a través de la red e indicando cuál es el origen de los datos, el camino que deben recorrer y el destino final. Energía total de salida por unidad de ancho de banda de un pulso o secuencia PSD de pulsos para los cuales la potencia de transmisión está al máximo nivel dividida para la duración total de la señal de pulsos. PSTN Es el término internacional para designar un servicio telefónico público, encargado de transmitir señales analógicas de voz entre distintas conexiones. Dispositivo que conecta y transfiere paquetes entre dos segmentos de red que usan el mismo protocolo de comunicaciones. Estos dispositivos operan en la Puente capa enlace de datos (capa 2) del modelo de referencia OSI. En general, el puente filtra, reenvía o inunda una trama entrante basándose en la dirección MAC de esa trama. Puerto Unidad funcional de un nodo a través de la cual los datos pueden entrar ó salir de una red de datos. Modulación lineal que consiste en modular en doble banda lateral 2 portadoras QAM de igual frecuencia desfasadas 90º. Cada portadora es modulada por una de las dos señales, las dos modulaciones se suman y su resultante se transmite. QoS Calidad sobre la velocidad de conexión, tasa de error que puede ser medida, mejorada ó garantizada en un servicio determinado. Es una forma de modulación angular donde se tienen en cuenta los QPSK desplazamientos de fase de la portadora. A mayor número de posibles fases, mayor es la cantidad de información que se puede transmitir, en este caso 4 símbolos de dos bits cada uno. IX Radiocomunicación Toda telecomunicación transmitida por medio de ondas radioeléctricas. Conexiones realizadas por medio de líneas telefónicas ordinarias para RDSI transmitir señales digitales en lugar de analógicas, permitiendo que los datos sean transmitidos más rápidamente que con un módem tradicional. RF Repetidor RJ45 Término genérico que se refiere a las frecuencias que corresponden a las transmisiones de radio. Elemento que interconecta dos segmentos de una red y actúa como amplificador y regenerador de las señales. Conector de 8 contactos utilizado para interconectar redes de computadores basados en cable UTP o STP. Es un modo de operación de equipos BPL, donde una señal OFDM pasa a ser transmitida con mayor redundancia en un medio que presenta grandes ROBO dificultades para transmitir. Este modo de operación causando una caída significativa de la tasa de transmisión, pero garantiza la recepción de la información. Dispositivo de capa de red que usa una o más métricas para determinar la ruta Router óptima a través de la cual se debe enviar el tráfico de red. Los routers envían paquetes desde una red a otra basándose en la información de la capa de red. RS-232 Ruido Interfaz de capa física popular conocida también como EIA/TIA-232, que admite circuitos no balanceados a velocidades de señal de hasta 64 kbps. Señal extraña que interfiere con la señal presente en el mismo medio de comunicación. La jerarquía SDH (Synchronous Digital Hierarchy) se desarrolló en EE. UU. bajo el nombre de SONET y posteriormente el CCITT (Hoy UIT-T) en 1989 publicó una serie de recomendaciones donde quedaba definida con el nombre SDH de SDH. La primer jerarquía de velocidad sincrónica fue definida como STM-1 (Synchronous Transport Module, Módulo de Transporte Sincrónico) de 155.520 Mbps. Los siguientes niveles se obtienen como N x STM-1, habiendo definido el CCITT el 4 x STM-1 = 622.08 Mbps y 16 x STM-1 = 2488.32 Mb/s (§2.5 Gbps), encontrándose en discusión sistemas STM-8 , STM-12 y STM-64. Simplex Transmisión de información en un solo sentido a través de un medio. SNMP Protocolo para la administración simple de una red. Splitter Dispositivo pasivo empleado a un sistema de cableado para obtener dos ó más salidas de única entrada. Dispositivo de red que filtra, reenvía o inunda tramas basándose en la dirección Switch destino de cada trama. El switch opera en la capa de enlace de datos del modelo OSI. X TDMA Topología Tráfico Técnica en la cual la información de múltiples canales puede acceder a un medio común basándose en el tiempo. Arreglo lógico-físico de nodos y estaciones en una red. Existen diferentes topologías de red (bus, anillo, estrella, malla). Cantidad de información cursada por un canal de comunicación. Agrupación lógica de información que se envía como una unidad de capa de Trama enlace de datos a través de un medio de transmisión. A menudo, se refiere al encabezado y a la información final, que se usan para la sincronización y el control de errores, que rodean a los datos del usuario contenidos en la unidad. Sistema de tres corrientes eléctricas alternas iguales, procedentes del mismo Trifásico generador, y desplazadas en el tiempo, cada una respecto de las otras dos, en un tercio de periodo. Triple play Última milla Uplink Upstream Videoconferencia Servicios que incluyen aplicaciones de voz, datos y video. Tramo más cercano al abonado de un sistema, que comprende el enlace desde el terminal de usuario al de cabecera. Enlace de comunicación entre un host y un servidor remoto para llevar a cabo un proceso de upstream. Flujo de datos que es enviado desde un computador remoto a un servidor. Sistema que permite la transmisión en tiempo real de video sonido y texto a través de una red; ya sea de área local (LAN) o Internet. Tecnología que convierte los sonidos de una conversación en paquetes que VoIP son transportados por Internet. Procedimiento que permite transmitir la voz por la red, posibilitando la realización de llamadas telefónicas mediante el protocolo de Internet. Red de área extendida que abarca una gran cobertura geográfica y que WAN contiene una colección de computadores que le permiten correr las aplicaciones de usuario. XI ACRÓNIMOS DEFINICIÓN ACRÓNIMO INGLÉS ESPAÑOL ACK Acknowledgment Acuse de recibo ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Línea de Abonado Digital Asimétrica ANSI American National Standards Institute AWG American Wire Gauge BER Bite Error Rate BPL Broadband over Power Line CDMA Code Division Multiple Access Acceso Múltiple por División de Código CPE Customer Premises Equipment Equipo de Cliente Local Carrier Sense Multiple Access / Collision Acceso Múltiple por Detección de Portadora Avoidance / con prevención de colisión Carrier Sense Multiple Access / Collision Acceso Múltiple por Detección de Portadora Detect / con detección de colisión CSMA/CA CSMA/CD DBPSK Differential Binary Phase Shift Keying DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DNS Domain Name Server DPSK Differential Phase Shift Keying DQPSK Differential Quadrature Phase Shift Keying DSL Digital Subscriber Line Instituto Nacional Americano de Estandarización Sistema de Calibración Americano para Medida de Conductores Tasa de Bits Errados Comunicaciones de banda ancha sobre la línea de poder Modulación por Desplazamiento Diferencial de Fase Binario Protocolo Dinámico de Configuración de Hosts Servidor de nombres de dominio Modulación por Desplazamiento Diferencial de Fase Modulación por Desplazamiento Diferencial de Fase en Cuadratura Línea de Abonado Digital XII Multiplexación por División en Longitudes DWDM Dense Wavelength Division Multiplexing EMC Electromagnetic Compatibility Compatibilidad Electromagnética EMI Electromagnetic Interference Interferencia Electromagnética FDR Frequency Division Repeater Repetidor por División de Frecuencia FDD Frequency Division Duplexing Duplexación por División de Frecuencia FTP Fie Transfer Protocol Protocolo de Transferencia de Archivos HE Head End Terminal de Cabecera HF High Frequency Alta Frecuencia HTML Hypertext Markup Language Lenguaje de Etiquetas por Hipertexto HTTP Hyper Text Transmisión Protocol Protocolo de Transmisión de Hipertexto IP Internet Protocol Protocolo de Internet ISDN Integrated Services Digital Network Red Digital de Servicios Integrados International Organization for Organización Internacional de Standardization Normalización ISP Internet Service Provider Proveedor de Servicios de Internet OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplex LAN Local Area Network Red de Área Local LLC Logical Link Control Control de Enlace Lógico LV Low Voltage Bajo Voltaje MAC Media Access Control Control de Acceso al Medio M-QAM M-Quadrature Amplitude Modulation M-Modulación de Amplitud en Cuadratura MV Medium Voltage Medio Voltaje OSI Open System Interconnection Interconexión de Sistemas Abiertos PHY Physical Layer Capa Física ISO de Onda Densas Multiplexación Ortogonal por División de Frecuencia XIII PING Packet Inter-Network Groper Buscador de Paquetes Inter Redes PLC Power Line Communications Comunicaciones por Líneas de Poder PSD Power Spectral Density Máscara Espectral de Potencia PSTN Public Switched Telephone Network Red Telefónica Pública Conmutada QAM Quadrature Amplitude Modulation Modulación de Amplitud en Cuadratura QoS Quality of Service Calidad de Servicio QPSK Quadrature Phase-Shift Keying REP Repeater Repetidor ROBO Robust OFDM OFDM Robusta SCADA Supervisory Control And Data Acquisition Supervisión Control y Adquisición de Datos SDH Synchronous Digital Hierarchy Jerarquía Digital Síncrona SNMP Simple Network Management Protocol Protocolo Simple de Gestión de Red SNR Signal to Noise Ratio Señal de Ruido SOHO Small Office / Home Office Pequeña Oficina / Oficina en Casa SQL Structured Query Language Lenguaje de Consulta Estructurado STP Spanning Tree Protocol Protocolo de Cruzamiento de Árbol TCP Transmission Control Protocol Protocolo de Control de Transmisión TC Transmission Control Protocol Protocolo de Control de Transmisión TDD Time Division Duplexing Duplexación por División de Tiempo TDR Time Division Repeater Repetidor por División de Tiempo TFTP Trivial File Transfer Protocol TI Information Technology Tecnologías de la Información UDP User Datagram Protocol Protocolo Datagrama de Usuario Modulación por Desplazamiento de Fase en Cuadratura Protocolo de Transferencia de Archivos Trivial XIV VAC Volts Alternate Current Voltios Corriente Alterna VLAN Virtual LAN LAN Virtual VoIP Voice Access Over Internet Protocol Acceso de Voz Sobre Protocolo Internet WAN Wide Area Network Red de Área Extensa WWW World Wide Web Gran Red de Servidores de Internet XV ABREVIATURAS ANSI Instituto Nacional de Estándares Americanos CEDIA Consorcio Ecuatoriano para el Desarrollo de Internet Avanzado CENELEC Comité Europeo de Normalización Electrónica CISPR Comité Internacional Especial sobre Perturbaciones Radioeléctricas CITEL Comité Interamericano de Telecomunicaciones CONATEL Consejo Nacional de Telecomunicaciones CONELEC Consejo Nacional de Electricidad DS2 Design of Systems on Silicon EEQ S.A. Empresa Eléctrica “Quito” S.A. EIA Asociación de Industrias Electrónicas EPN Escuela Politécnica Nacional ETSI Instituto Europeo de Estandarización de las Telecomunicaciones FCC Comisión Federal de Comunicaciones IEC Comisión Electrotécnica Internacional IEEE Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos OPERA Alianza para la Investigación Europea Abierta de PLC PUCE Pontificia Universidad Católica del Ecuador SENATEL Secretaría Nacional de Telecomunicaciones SUPTEL Superintendencia de Telecomunicaciones TGB Telconet-Gilauco-Brightcell TIA Asociación de Industrias de Telecomunicaciones UIT Unión Internacional de Telecomunicaciones UASB Universidad Andina “Simón Bolívar” UGI Unidad de Gestión Informática UPA Asociación Universal Powerline UPS Universidad Politécnica Salesiana EQUIVALENCIA Protocolo E1 Equivalencia 2.048 Mbps CAPITULO 1 ESTADO ACTUAL DEL ARTE DE BPL 2 1.1 DESCRIPCIÓN DE LA TECNOLOGIA BPL 1.1.1 INTRODUCCION Broadband Over Power Line (BPL)I ó Power Line Comunnication (PLC)II es una tecnología que permite ofrecer servicios de comunicaciones de banda ancha a través de la red eléctrica, aprovechando el tendido de cobre inicialmente ideado para prestar el servicio de transporte de energía y no pensado para transmitir datos, existiendo cierta similitud con el caso de las tecnologías xDSL. BPL ha sido objeto de gran atención en los últimos años, y el hecho de que en la actualidad se hayan desarrollado pruebas y despliegues más o menos extensos en diferentes países es una señal clara de su potencial y del interés que despierta en varios sectores, especialmente el eléctrico por ser el dueño de la infraestructura de red. 1.1.2 BREVE RESEÑA HISTÓRICA BPL como sistema de transmisión de señales con mensajes ya se ha utilizado desde principios del siglo XX, sobre las líneas aéreas de la red de transporte de alta tensión, con fines de teleoperación y telecontrol, en su forma de ondas analógicas de bajas frecuencias comprendidas entre los 3 y 148.5 kHz. En las redes de media y baja tensión, debido a las necesidades de automatización de la distribución y gestión de la demanda de energía eléctrica, se intensifican durante los años 80 la investigación y proyectos BPL de banda estrecha, orientados a la gestión de las funciones de lectura automática de contadores de energía eléctrica, control selectivo de cargas e incluso su uso en la redes eléctricas domésticas y edificios. I BPL es como se denomina a la tecnología en América del Norte. PLC es como se denomina a la tecnología en Europa y especialmente como se la conoce en el Ecuador. II 3 La tendencia a la utilización de nuevos y mejores servicios de banda ancha por parte del abonado y la necesidad de desarrollar tecnologías alternativas para la transmisión de datos por canales de comunicación no convencionales, dan nuevos y fuertes impulsos al desarrollo de la tecnología BPL como alternativa para llevar servicios de banda ancha directamente al domicilio del abonado y dan inicio a las telecomunicaciones por las líneas de suministro de energía eléctrica BPL. 1.1.3 DESCRIPCIÓN GENERAL De acuerdo a la estructura de las líneas de distribución eléctrica, se presentan tres segmentos para el uso de BPL: ? Como troncal de banda ancha, en el segmento de alta tensiónIII. ? Como distribución de última milla, en el segmento de media tensiónIV. ? Como redes LAN en edificios y viviendas, en el segmento de baja tensiónV. Es necesario aclarar que el segmento de alta tensión no se usa en la práctica como un canal de comunicaciones, puesto que existen tecnologías como la fibra óptica, que permite tener un mayor ancho de banda en comparación con otros medios de comunicación, de ahí que este medio sea preferido para el transporte masivo de información, por lo que el segmento de alta tensión es usado como medio de sujeción de la fibra óptica a través del cable de guarda de la red eléctrica. III Comprendido entre los 230 y 46 kV para el Sistema Eléctrico Ecuatoriano. Comprendido entre los 6.3 y 23kV para el Sistema Eléctrico Ecuatoriano. V Comprendido entre los 110 y 220 V para el Sistema Eléctrico Ecuatoriano. IV 4 Se debe entender que de líneas de alta tensión se pasa a líneas de media y de ésta a líneas de baja tensión vía transformador, pero un transformador de tensión centrado en 60Hz para el caso de nuestro país. Para el sistema eléctrico el transformador es un sistema conductor, pero para telecomunicaciones el transformador es un circuito abierto, lo cual se soluciona ubicando un filtro pasabanda del orden de los Megahertzios en paralelo con el transformador, creándose una sola red desde el punto de vista de las telecomunicaciones de la red eléctrica. De aquí que para la transmisión de señales BPL por la red eléctrica se utilizan frecuencias situadas en las bandas de 2-30 MHz muy superiores a las de uso industrial o doméstico de 50 - 60 Hz, para asegurarse que no se interfiera en absoluto con el suministro energético. En el transformador de media a baja tensión se encuentra situado el equipo de cabecera que es el que lleva a cabo la conexión con la red troncal de telecomunicaciones. El promedio de usuarios (viviendas o negocios) conectados a un centro de transformación es de 250 a 300 en el caso de Europa/Asia y de 6 a 10 en Norteamérica. Todos los usuarios de cada centro de transformación están conectados a un único equipo de cabecera, características descritas de la red BPL que se pueden visualizar en la Figura 1.1. Figura 1.1 Estructura de la Red BPL dentro de la Red Eléctrica 5 La distancia media entre los edificios y el centro de transformación es normalmente inferior a 1000 metros. Existe la posibilidad de usar repetidores en el caso de distancias largas, edificios de muchas viviendas o elevadas pérdidas por radiación. No se requiere cableado adicional en los hogares, negocios u oficinas. Se conecta el módem BPL directamente a cualquiera de los enchufes de la red eléctrica, formándose una red LAN entre estos, es decir, la ubicuidad está asegurada ya que cualquier lugar de la edificación con un enchufe es suficiente para estar conectado. El ancho de banda útil es compartido por todos los usuarios del mismo centro de transformación de manera dinámica. 1.2 ESTANDARIZACIÓN DE BPL 1.2.1 ORGANISMOS Y GRUPOS ESPECIALES DE ESTANDARIZACIÓN Los organismos y grupos especiales que han impulsando con fuerza la estandarización de BPL son: ETSI y OPERA en Europa; HomePlug en América del Norte; PLC Forum, UPA e IEEE a nivel internacional. ? ETSI (European Telecommunications Standars Institute), en 1999 aprobó la creación de un proyecto llamado EP PLT (European Project Powerline Telecommunications) con el objetivo fundamental de desarrollar estándares y especificaciones de alta calidad para proporcionar servicios de voz y datos a los usuarios finales a través de las redes eléctricas. ? OPERA es un proyecto que tiene como objetivo mejorar la actual tecnología Power Line Communication (PLC) que posibilita el acceso al usuario final a servicios de banda ancha (Internet, voz sobre IP, diferentes tipos de video y TV, etc.), basando sus objetivos científicos y tecnológicos en tres líneas: 6 o Mejorar los sistemas de comunicación por línea eléctrica y las condiciones del canal. o Nuevas soluciones para el backbone de la red. o Servicios sobre redes BPL. ? HomePlug, que es un estándar de facto que está desarrollándose en EEUU y Canadá es promovido por la HomePlug Powerline Alliance, organización compuesta actualmente por sesenta y cinco miembros proveedores de esta tecnología y en su mayoría estadounidenses, que han adquirido el compromiso de crear especificaciones que promuevan y aceleren la demanda de esta tecnología. Esta alianza definió una serie de estándares entre los que destacan: o HomePlug 1.0 - Especificación para la conexión de dispositivos vía líneas eléctricas dentro del hogar. o HomePlug AV - Diseñado para la transmisión de HDTV y VoIP dentro del hogar. Ofrece un enfoque integral para una estructura de red doméstica exhaustiva y realista. o HomePlug BPL - Define un grupo de trabajo para el desarrollo de especificaciones orientadas a la conexión dentro del hogar. En la actualidad la Asociación de Industrias en Telecomunicaciones (TIA) incorporó las especificaciones de HomePlug 1.0 a su nueva publicación del estándar internacional TIA -1113. El estándar se titula “Módems Power Line Communications a velocidades en el medio (sobre los 14 Mbps)” y define las características de las funciones, operación e interface de operación de los módems de usuarios sobre los cables eléctricos basado en una Modulación por División Ortogonal de Frecuencia (OFDM). Además el nuevo estándar de comunicaciones powerline sería el primero en el mundo aprobado por una organización acreditada, como lo es el Instituto de Estándares Nacionales Americanos (ANSI). 7 ? PLC Forum es una asociación internacional que representa los intereses de fabricantes y otros organismos activos en el campo de PLC en todas sus vertientes. Fue creado a comienzos de 2000 y desde entonces el número de miembros e invitados permanentes asciende a más de cincuenta. A través de grupos de trabajo y la celebración de asambleas tiene entre sus objetivos la creación de un marco normativo y regulatorio para PLC. ? La Universal Powerline Association (UPA) es una organización internacional sin fines de lucro que trabaja en la formulación de estándares globales y normativas regulatorias orientadas al mercado PLC. Está constituida por compañías líderes en tecnología PLC, cuyo objetivo es desarrollar productos certificados que sean compatibles con las especificaciones que se aprueben para situarlos en el mercado en el menor tiempo posible, garantizando de este modo altas prestaciones y maximizando el uso del espectro. ? El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE), que actualmente junto con muchas compañías y organizaciones de estandarización participan en el desarrollo de estándares para normalizar y regular la construcción, emisión de radiación y especificaciones de capa física que deben soportar los equipos BPL. Actualmente se están desarrollando tres estándares y se codifican como: o IEEE P1675 - Estándar para el desarrollo de hardware PLC de banda ancha (Standard for Broadband over Power Line Hardware). Se trata de un grupo de trabajo especializado en instalaciones (hardware) y asuntos de seguridad para el uso de la tecnología PLC. o IEEE P1775 - (Powerline Communication Equipment – Electromagnetic Compatibility Requirements-Testing and Measurement Methods). Es un grupo de trabajo centrado en los requerimientos de compatibilidad electromagnética del equipamiento PLC y en las metodologías de pruebas y medición. 8 o IEEE P1901 - (IEEE P1901 Draft Standard for Broadband over Power Line Networks: Medium Access Control and Physical Layer Specifications). El objetivo de este grupo de trabajo es la definición de los procedimientos de control de acceso al medio y las especificaciones de capa física para toda clase de dispositivos PLC. Dentro del grupo de trabajo para este estándar se encuentran organizaciones como OPERA, UPA y HomePlug Powerline Alliance 1.2.2 PROCESO DE ESTANDARIZACIÓN DE LA TECNOLOGIA BPL La urgencia de tener un estándar para BPL se mueve en la proporción que la homologación de equipos de diferentes fabricantes permite, y con ello habilitar el desarrollo masivo de comercialización de los equipos como se ha dado con otras tecnologías de acceso, ya que existen más de 18 millones de módems BPL que se encuentran actualmente en el mercado mundial. Los procesos de estandarización que han tomado más fuerza son los de HomePlug y UPA, siendo este último mayormente impulsado por el fabricante de chips BPL DS2, quien ha logrado en materia de fabricación de éstos considerables anchos de banda. Esta última y fundamental característica ha permitido que la compañía fabricante de chips DS2 sea elegida por grandes compañías para la fabricación de nuevos equipos BPL como es el caso de CORINEX e ILEVOVI. A continuación, en la Tabla 1.1 se presentan las generalidades más importantes de estandarización que promueven estas dos vertientes para la normalización de la tecnología BPL, especialmente sobre capa física que es donde se caracteriza esta tecnología de otras existentes. VI Compañías fabricantes de equipos BPL para redes de media y baja tensión. Tabla 1.1 Normas HomePlug y UPA de Capa Física para la Estandarización de BPL DSP ESPECIFICACION (dBm/Hz) FRECUENCIAS NUMERO ESPACIO DE DE ENTRE OPERACIÓN PORTADORAS PORTADORA (MHz) BITS POR CODIFICACIÓN MODULACIÓN PORTADORA Vtx (Mbps) NORMALIZADO 14-85 SI 200 NO 14 NO 200 NO (MHz) DBPSK HomePlug 1.0 -58 4.5-21 84 0.2 6.25 DQPSK ROBO 917 HomePlug AV -58 >-56 1 4-21 0.025 10 0.011 2 -58 OFDM 2-34 QAM ADPSK 1536 UPA 2 BPSK 2-28 1024 UPA 1 0.028 0.020 10 DSP: Densidad Espectral de Potencia Vtx: Velocidad de Transmisión 9 10 A continuación, la Tabla 1.2 presenta las características más relevantes de los equipos de cada una de las dos opciones tecnológicas principales existentes en el mercado mundial de BPL. Tabla 1.2 Características de de las dos opciones tecnológicas principales en al actualidad Logotipo x Chip de Intellon, con foco en USA x Chip de DS2, con espíritu universal x OFDM x OFDM x Frecuencia estática entre 2 y 21 MHz x Frecuencia dinámica entre 2 y 34 MHz x Hasta 85 Mbps en capa física (en mercado) x Hasta 200 Mbps en capa física (en Plataforma tecnológica Caracterización de la tecnología x Aplicaciones enfocadas a in-building/Home networking x Incompatibilidad con acceso mercado) x Aplicaciones tradicionalmente enfocadas a Acceso y recientemente inbuilding/Home networking x Compatibilidad entre acceso y homenetworking Productos Fabricantes x HomePlug 1.0 (14 Mbps; home-networking) x G1: 45 Mbps; aplicación para acceso x HomePlug Turbo (85 Mbps; home- x G2: 200 Mbps, frecuencia dinámica. Chips 9001, 9002, 9003 acceso, Chip networking) 9010 home-networking x AV BPL (200 Mbps; aun en desarrollo) x Corinex, Telkonet, Current x Corinex, Sumitomo, Toyocom/NEC, Schneider,Mitsubish, Ilevo. x UE, Asia, Latam, Africa x USA y Canadá Tecnología apropiada para soluciones Tecnología apropiada para soluciones de Área de influencia inhome/ in-building no compatible con distribución, acceso e in-home/in-building con altas exigencias acceso 11 1.3 COMPONENTES BÁSICOS DE UNA RED BPL 1.3.1 TERMMINAL DE CABECERA (HE) El terminal de cabecera es el equipo central que controla una red BPL y la conecta a un backbone que puede ser de fibra óptica, BPL u otra tecnología, además se encarga de asignar los recursos a los otros equipos presentes en la red y administra los parámetros necesarios para tener Calidad de Servicio (QoS) sobre el flujo de tráfico. El HE siempre será el equipo maestro sobre cualquier otro equipo que se encuentre conectado a él. Por lo general el Terminal de Cabecera se instala junto al transformador de media tensión. 1.3.2 REPETIDOR (REP) El repetidor es usado para incrementar la cobertura en áreas demasiado extensas donde se encuentre el HE. Uno o varios repetidores pueden ser conectados al HE o estos a su vez pueden estar conectados a otros repetidores que actúan como su equipo maestro. Los repetidores comparten el canal asignado a ellos por el equipo maestro y distribuyen entre sus nodos esclavos asignados el flujo de tráfico y las clases de servicio que estarán presentes en la red entre el destino y el origen. Los REPs pueden ser esclavos de un HE o de otro REP, es decir, poseen una doble configuración de maestro o esclavo. 1.3.3 EQUIPO LOCAL DE CLIENTE (CPE) Un equipo local de cliente es un módem BPL instalado dentro del hogar u oficina, el CPE no necesita validar su acceso al canal ya que siempre y cuando exista otro CPE simplemente se establecerá la comunicación entre estos, además siempre trabajará como esclavo bajo una red administrada por un HE, caso contrario el módem BPL se auto configurará para funcionar como nodo 12 maestro o esclavo. El proceso de auto configuración como nodo maestro se lleva a cabo en base al criterio de que el equipo local de cliente es el primero en conectarse a la red eléctrica, los restantes CPEs asumen el funcionamiento de nodos esclavos al primero que se conectó. En la Figura 1.2 se visualiza el esquema jerárquico de los nodos que presenta BPL para los segmentos de media y baja tensión. Figura 1.2 Esquema jerárquico de nodos en una Red BPL 1.4 RED DE ACCESO BPL 1.4.1 DESCRIPCIÓN La red de Acceso BPL se despliega usando el tendido eléctrico de Baja Tensión y cubre desde el transformador de distribución en el lado de baja tensión hasta el enchufe eléctrico del hogar. A su vez la red de acceso BPL se divide en dos segmentos: ? Segmento “INDOOR”, y cubre el tramo que va desde el medidor del usuario hasta todos los toma corrientes. 13 ? Segmento “OUTDOOR” que cubre el tramo de la red eléctrica que va desde el lado de baja tensión del transformador de distribución hasta el medidor de energía. Para unir los dos segmentos indoor y outdoor de la red de acceso se utiliza un nodo repetidor que normalmente se instala en el entorno del medidor de energía eléctrica, como se indica en la Figura 1.3. Figura 1.3 Esquema de una Red de Acceso BPL 1.4.2 RED DE ACCESO BPL INDOOR Este tipo de red se encuentra desde el medidor del usuario hacia el interior del hogar u oficinas, tal como se describió anteriormente. Es así que un modelo de utilización de BPL es en el campo de las redes de área local, como sustitutivo o complemento de las redes de cableado estructurado o, incluso de las redes inalámbricas dentro de ambientes unifamiliares, multifamiliares o de oficina. 14 1.4.2.1 Descripción para ambientes unifamiliares Su aplicación en casas unifamiliares en términos de cobertura no significa ningún problema dado que las distancias son habitualmente inferiores a los 100 metros y todas las estancias del hogar en la mayoría de las instalaciones eléctricas de viviendas son servidas con la misma fase de 110/220 VAC garantizándose la continuidad de la comunicación entre los nodos o diferentes bases de enchufes. En el caso de existir más de una fase para la red eléctrica, se debe superar este problema mediante el uso de acoplamientos que unan las dos fases como un solo canal de comunicación, estas características serán expuestas detalladamente más adelante en este capítulo en la Arquitectura de BPL. Es así que mediante el uso de la tecnología BPL se puede crear una red de área local (LAN) de alta velocidad en el hogar. Esta LAN se puede conectar hacia una conexión de Internet tal como un ADSL o un cable módem convencional ó mediante un repetidor BPL que transmita la señal de Internet, proporcionándose así una extensión de los servicios a la red, como muestra la Figura 1.4. Figura 1.4 Esquema de una Red de Acceso BPL Indoor en un ambiente unifamiliar de una sola fase 15 1.4.2.2 Descripción para ambientes multifamiliares o de oficina A diferencia de la aplicación de BPL en ambientes unifamiliares, el escenario de bloques de vivienda u oficinas plantea una serie de problemas como: ? Distancias a cubrir, nodos de la red que se encuentran a más de 100 m de distancia, haciéndose imprescindible la necesidad de instalar repetidores BPL en la red. ? Seguridad en las comunicaciones, ya que al ser un medio compartido a nivel físico exige la introducción de separación funcional de LANs con técnicas de manejo de etiquetas VLAN y más elementos adicionales de seguridad en capas altas. ? Continuidad del medio de comunicación en el caso de que no todas las viviendas u oficinas del bloque sean servidas con la misma fase, esto exigiría redes BPL para cada fase ó elementos adicionales como acopladores para formar una sola red. ? Reducción del acceso al ancho banda del canal de los equipos, debido a que el medio es compartido por todos los módems que son parte de la red LAN BPL. ? Tipo de acceso al medio por parte de los módems BPL al canal. Estos aspectos presentes en una red de acceso BPL indoor para casas multifamiliares o de oficina son la base para la descripción del protocolo de comunicación que debe emplear BPL para enfrentar estos problemas, el mismo que se analizará más adelante en este capítulo en la Arquitectura de BPL. La Figura 1.5 muestra los diversos problemas que enfrenta la tecnología, en un ambiente multifamiliar o de oficinas en un edificio. 16 Figura 1.5 Esquema de una Red de Acceso BPL Indoor en un bloque de viviendas 1.4.3 RED DE ACCESO BPL OUTDOOR Este tipo de red como se describió anteriormente va desde el lado de baja tensión del transformador de distribución hasta el medidor de energía eléctrica. Este es un sistema full dúplex que puede variar entre una configuración puntopunto ó punto-multipunto, que permite llevar tráfico de banda ancha desde el Internet a las líneas de bajo voltaje y en el que el ancho de banda del canal proporcionado por cada transformador, deba ser compartido por todos los usuarios que cuelguen de éste. En la Figura 1.6 se presenta una Red de Acceso BPL Outdoor típica para una conexión entre dispositivos punto-punto y punto-multipunto. 17 Figura 1.6 Esquema de una Red de Acceso BPL Outdoor 1.5 RED DE DISTRIBUCIÓN BPL 1.5.1 DESCRIPCIÓN La red de Distribución BPL se despliega utilizando el tendido eléctrico de media tensión para la transmisión de datos. Esto es ventajoso en lugares en los que por una baja densidad de clientes, no es rentable desplegar fibra óptica para llegar a los transformadores de distribución. La red de distribución es la encargada de interconectar múltiples redes o usuarios dispersos con la red de backbone. En el caso de las redes BPL, la red de distribución interconecta los Head End que dan servicio a las redes de baja tensión. El diseño de la red de distribución, normalmente será una combinación de tecnología BPL de Media Tensión y alguna de las tecnologías habitualmente 18 utilizadas en anillos metropolitanos, como SDH o DWDM tal como se observa en la Figura 1.7. Figura 1.7 Red de Distribución BPL en combinación con Fibra Óptica La tecnología utilizada en los equipos de Media Tensión es esencialmente la misma que los de baja, pero adaptados para mejorar su rendimiento, fiabilidad y latencia. Un equipo de media tensión puede actuar como cabecera de red, repetidor o de equipo final para la red de media tensión y tener o no derivaciones hacia la red de baja tensión, actuando como equipo Head End de la misma. En la Figura 1.8 se puede observar los diferentes empleos que puede tener un equipo de media tensión dentro de una Red de Distribución BPL. 19 Figura 1.8 Aplicaciones de un equipo de MV dentro de una Red de Distribución BPL En síntesis una red de acceso y una red de distribución BPL se pueden integrar para formar una sola red, y a la vez esta Red BPL puede combinarse con otro tipo de tecnologías para formar una red metropolitana que además se encuentre conectada con la red mundial. En la Figura 1.9 se puede apreciar en su totalidad el campo de acción en los diferentes segmentos de la red eléctrica de media y baja tensión que ofrece BPL, además en esta figura se puede visualizar como la tecnología BPL interactúa con otras tecnologías de comunicación como es el caso de la fibra óptica, xDSL, etc para comunicarse con usuarios de otras redes a nivel mundial. De aquí se puede avizorar que uno de los puntos nodales para el desarrollo y masificación de esta tecnología es la interconexión y operabilidad que tenga ésta con otro tipo de redes. 20 Figgura 1.9 Red de Acceso y Distribución BPL 21 1.6 ARQUITECTURA DE BPL 1.6.1 INTRODUCCION Para la descripción de la operación de los sistemas de telecomunicaciones, generalmente se utiliza el modelo de referencia OSI (Open Systems Interconection) promovido por la Organización de Estándares Internacionales (ISO) para definir la forma en que se comunican los sistemas abiertos de telecomunicaciones, es así que tomaremos este modelo de referencia para hacer una descripción de la arquitectura de BPL. Según el modelo de referencia ISO-OSI la tecnología BPL principalmente trabaja en las dos primeras capas, la física y la de enlace debido a sus características en cuanto al canal de comunicación que usa y la transmisión de los datos, pero con el objetivo de entender completamente el funcionamiento de un equipo dentro de una red BPL, se extenderá el análisis a la capa de transporte y capas de aplicación, de acuerdo al esquema de la Figura 1.10. Figura 1.10 Modelo de referencia ISO-OSI vs. BPL 22 1.6.2 CAPA FISICA La atenuación, el ruido, la distorsión y la relación de estos parámetros con la frecuencia de las señales, definen el comportamiento y desempeño de un canal de comunicación. La red eléctrica es un canal más y se debe conocer cada característica para implementar la tecnología BPL, es así que a continuación se describen una serie de aspectos que se deben considerar para desarrollar la capa física y que son: x Características del medio de transmisión. x Tratamiento de la señal. x Conexión a tierra de los equipos de comunicación. x Topología física de BPL. x Modulación. x Frecuencias de operación. x Niveles de radiación y potencia de la señal. x Características físicas y eléctricas de los equipos. 1.6.2.1 Características del medio de transmisión [24] 1.6.2.1.1 Segmento de media tensión Las líneas de media tensión se distinguen por múltiples interconexiones con diferentes coberturas y diversos tipos de conductoresVII, además se presentan en tres diferentes tipos: líneas convencionales, compactas y multiplexadas. VII Ver Anexo 1.A. 23 ? Línea Convencional Utiliza cables conductores no aislados de cobre o aluminio soportados por aislantes transversales montados en la parte superior de los postes. Los cables pueden estar situados en un mismo plano o en planos diferentes con una distancia entre cables de 30 a 100 cm. Consecuentemente, el valor de impedancia característica sufre variaciones en sus diferentes intervalos. ? Línea Compacta Esta línea emplea dispositivos separadores de cuatro cabos capaces de mantener una distancia constante de 10 a 20 cm entre los cables de media tensión aislados. Para estas líneas se esperan condiciones más favorables para la transmisión de señales de alta frecuencia, teniendo en cuenta que utilizan el aire como dieléctrico y presentan menores variaciones de distancia entre los conductores, lo que a su vez, reduce la variación de la impedancia característica de la línea, minimizando las distorsiones causadas por reflexiones. ? Líneas multiplexadas Están formadas por 3 cables de media tensión aislados y blindados, los cuales son enrollados en un cable de acero y fijados en la parte superior de los postes. Estos cables tienen una estructura similar a la de un cable coaxial, de ahí que presentan un comportamiento parecido a los cables coaxiales para comunicaciones, tal como inmunidad a la radiación y recepción de señales de interferencia e impedancia característica de valor similar. Estas semejanzas sugieren que para la transmisión de señales de frecuencias elevadas, estas líneas tienen un mejor desempeño comparadas con otro tipo de líneas. Sus posibles limitaciones se deben a pérdidas en el material dieléctrico. 24 1.6.2.1.2 Segmento de baja tensión Estas líneas se presentan en cuatro diferentes tipos: líneas convencionales, líneas compactas, líneas multiplexadas y líneas preformadas. ? Línea Convencional Es construida por cuatro cables conductores, correspondientes a tres fases y un neutro. Los conductores son de cobre o aluminio, siendo soportados por aislantes montados transversalmente a lo largo de los postes, los cuales son montados en un plano vertical, separados entre si 15 a 30 cm. Difieren de las líneas aéreas de media tensión debido a que las cargas dispuestas a lo largo de su extensión se repiten en intervalos más cortos y son representadas por cargas de baja impedancia para las señales transmitidas, más allá del efecto de desacoplamiento de la señal, estas cargas presentan pérdidas elevadas, aumentando la atenuación total resultante. Los aislantes en estas líneas no generan ruido, sin embargo, debe considerarse los ruidos producidos por aparatos eléctricos dotados de motores y señales de emisoras comerciales de radiodifusión. En algunos casos, la iluminación es alimentada directamente a partir de la red aérea de distribución, ello introduce capacitancias que atenúan y bloquean la transmisión de señales de frecuencias elevadas. La combinación de estos inconvenientes hace que las líneas de baja tensión, se constituyan en un ambiente que requiere de alta calidad de equipos para permitir la transmisión de señales de telecomunicaciones. ? Línea Compacta Presenta condiciones más favorables para la transmisión de señales, mejor desfasamiento entre conductores por ende menor irradiación y desfasamiento más constante entre cables, lo cual se traduce en menor reflexión. 25 ? Líneas Multiplexadas Tienen idénticas características constructivas con las líneas de media tensión, utilizando cables de baja tensión sin blindaje. Estas líneas presentan un comportamiento diferente a las líneas secundarias convencionales de baja tensión debido a la utilización de conductores bloqueados y bastante próximos. Esto confiere a estas líneas una menor posibilidad de radiación e irradiación, permitiendo su mejor utilización como medio de transmisión de señales de comunicación. ? Línea Preformada Está caracterizada por una impedancia característica más constante, debido a su construcción y al blindaje de los cables, que le otorgan características similares a los cables coaxiales, tales como baja irradiación e interferencia. 1.6.2.2 Tratamiento de la señal 1.6.2.2.1 Unidad de Filtrado Para la transmisión de los bits sobre la red eléctrica, dentro de Redes de Acceso Indoor, los módems BPL deben primero realizar un filtrado de la señal de energía y de datos. El filtrado separa las dos señales, permitiendo que las redes eléctricas transmitan señales regulares de energía de baja frecuencia en 50 o 60 Hz y señales mucho más altas sobre 1 MHz que llevan datos, sin que ambas frecuencias se molesten entre sí. Esta tarea se lleva a cabo con la ayuda de una unidad de filtrado que se encuentra incorporada al módem BPL de baja tensión. En la Figura 1.11 se puede apreciar el diagrama de bloques de una unidad de filtrado típica en un CPE BPL de baja tensión. 26 Figura 1.11 Diagrama de bloques de una unidad de filtrado en un CPE 1.6.2.2.2 AcoplamientoVIII Los acopladores son los accesorios necesarios para inyectar y recuperar la señal BPL a lo largo de las líneas eléctricas de media y baja tensión las cuales son el medio de transmisión de la tecnología BPL. La Figura 1.12 muestra el sitio de instalación de los acopladores en redes BPL de media a baja tensión. Figura 1.12 Ubicación del acoplador en una Red BPL de MV VIII Ver Anexo 1.B. 27 Los acopladores deben cumplir la normativa de seguridad eléctrica establecida por las compañías eléctricas para la instalación de equipos especialmente de media tensión, al mismo tiempo que las pérdidas de la inserción de la señal de comunicación deberán de ser las mínimas posibles. Existen acoplamientos BPL tanto para líneas subterráneas como para líneas aéreas de Media y Baja Tensión pudiendo ser estos inductivos o capacitivos. ? Acoplamiento Inductivo El principio de funcionamiento de los acopladores inductivos se basa en el de los transformadores, esto significa que no es necesario ningún tipo de conexión física entre el acoplador y el núcleo del cable de la línea. El núcleo magnético abraza el cable aislado de distribución y la señal BPL se acopla a la línea por medio de inducción magnética. Por lo general los acopladores inductivos están diseñados para ser instalados en líneas subterráneas aisladas y apantalladas de media tensión. Otra característica importante de este método de acoplamiento es la capacidad que presenta el núcleo magnético para soportar altas intensidades en el conductor sin provocar la saturación magnética en el propio núcleo. En líneas de baja tensión los acoplamientos inductivos en su mayoría basan su funcionamiento en una ferrita con núcleo de aire que se instala alrededor del cable, por lo general los acoplamientos inductivos son en su mayoría para acoplar la señal BPL entre una fase y neutro. ? Acoplamiento Capacitivo El acoplamiento capacitivo se consigue a través de la conexión de un condensador directamente en el cable de media tensión y de un circuito de sintonización. Básicamente, el sistema trabaja como un filtro, donde el principal objetivo es hacer coincidir la impedancia característica de la línea de distribución y la impedancia del terminal de comunicación. 28 Esta solución de acoplamiento requiere la conexión física con la línea eléctrica, de modo que el aislamiento y lo que ello conlleva son parámetros muy importantes. El acoplador capacitivo está diseñado para ser instalado en líneas de media tensión aisladas por aire y líneas subterráneas. Para líneas de baja tensión, los acopladores capacitivos se usan para acoplar la señal BPL entre fases ó una sola fase, de esta manera se mantiene la señal de datos por todos los puntos de una red eléctrica de baja tensión sin importar su fase. Generalmente los acopladores para inyectar y recuperar la señal de comunicación se usan en las Redes de Distribución y en el segmento Outdor de las Redes de Acceso BPL. 1.6.2.3 Conexión a tierra La conexión a tierra es un elemento muy importante que garantiza la seguridad de todos y cada uno de los equipos instalados en las líneas eléctricas. Por ello, uno de los principales elementos a considerar en la instalación de los acopladores es la conexión a tierra. Especialmente para los acopladores capacitivos de líneas de media tensión que se usan para la transmisión de la señal BPL en el rango de frecuencias entre 2 y 100 MHz, se tienen dos conexiones a tierra diferentes (la conexión a tierra y la malla de tierra del cable coaxial)IX, así la instalación de un acoplador involucra en algunos casos a estos sistemas de tierra que hay que tener en cuenta. En todo equipo conectado a una línea en tensión puede ocurrir que si la conexión a tierra es eliminada, las condiciones de funcionamiento y la seguridad de todo el sistema cambiarían y podría ocurrir un fallo significativo en la red. IX Ver Anexo 1.C. 29 1.6.2.4 Topología Física 1.6.2.4.1 Topología en una Red de Acceso Existen varios factores que influyen en la topología de una Red de Acceso BPL, como son la localización, densidad de usuarios, longitud y diseño de la red. Es así que se encuentran topologías en estrella, árbol, para zonas de edificaciones con alta densidad de usuarios y zonas con baja densidad de usuarios. ? Topología Estrella Normalmente en esta topología el HE está instalado junto al transformador de media tensión y los repetidores se instalan en el cuarto de los medidores, pero si en algunos casos la distancia del transformador al cuarto de medidores es demasiado grande se instala un repetidor adicional en un gabinete externo entre estos elementos, como lo indica la Figura 1.13 que presenta el esquema de una topología en estrella, con los equipos que la conforman y la ubicación de su instalación. Figura 1.13 Topología estrella de una Red de Acceso BPL 30 ? Topología en Árbol Es la topología más sencilla en BPL y es usada cuando ya no existe otra opción, la topología BPL en árbol tiene un HE instalado en el transformador y un REP en cada cuarto de medidores. La Figura 1.14 presenta el esquema de una topología en árbol dentro de una red BPL. Figura 1.14 Topología en árbol de una Red de Acceso BPL ? Topología para zonas de baja densidad Esta topología corresponde a zonas donde la distribución de energía es para casas unifamiliares, el HE es usualmente instalado en el transformador y para obtener el mejor rendimiento con esta topología, la distancia entre repetidores ó un repetidor y el terminal de cabecera, no debe exceder más de los 100 m. Esto normalmente significa que entre dos repetidores no deben existir más de dos gabinetes externos. 31 Otro requerimiento para este tipo de topología es la distancia que debe existir entre los REPs y los CPEs. En algunos sitios es necesario instalar repetidores adicionales intermedios a los gabinetes exteriores para incrementar el rendimiento de algunos usuarios de la red. Un ejemplo de implementación en base a esta topología es presentado en la Figura 1.15. Figura 1.15 Topología de una Red de Acceso BPL en zonas de baja densidad de usuarios ? Topología para zonas de alta densidad Esta topología corresponde a zonas donde existen edificios con elevado número de usuarios y medidores que están distribuidos en diferentes pisos del edificio. Por lo general el HE se instala en el transformador y normalmente el repetidor es instalado dentro de cada edificio, procurando que esté ubicado en el centro del mismo para garantizar una mayor cobertura. De ésta manera se evita tener que instalar más repetidores y se garantiza una distancia límite máxima entre REP y CPE, para que la señal no sufra atenuaciones o interferencias considerables y la comunicación no se interrumpa. Entre más cerca se instale el REP del nodo HE se incrementará su throughput pero se sacrificará cobertura de la señal en el edificio, 32 creándose la necesidad de instalar uno o varios más repetidores para que exista total cobertura dentro del edificio. En la Figura 1.16 se presenta un esquema de una topología para una Red de Acceso BPL de alta densidad de usuarios. Figura 1.16 Topología de una Red de Acceso BPL en zonas de alta densidad de usuarios 1.6.2.4.2 Topología en una Red de Distribución Existen tres tipos de topologías para una Red de Distribución, las mismas que se constituyen a partir de la configuración de la red eléctrica de media tensión y son: estrella, árbol, anillo y malla completa. ? Topología Estrella Con esta topología se junta la subestación eléctrica de medio voltaje con el transformador de MV/LV en una conexión de alimentación en estrella. Esta conexión puede ser exclusivamente para un solo transformador o varios 33 transformadores. La ventaja de esta topología es la de centralizar el control de todos los transformadores presentes en las líneas de medio voltaje. La Figura 1.17 a continuación presenta un ejemplo de topología en estrella para una Red de Distribución BPL. Figura 1.17 Topología estrella, para redes exclusivas de media tensión Existen ciertas estructuras de líneas de medio voltaje que alimentan a varios transformadores pero dispuesto uno tras otro. Estos sistemas necesitan tener dispositivos de control distribuidos, uno por cada transformador. A esta disposición de los nodos se la conoce como topología estrella, para líneas de medio voltaje únicas. En la Figura 1.18 se presenta un ejemplo de esta topología, para esta tipo de líneas de media tensión. Figura 1.18 Topología estrella, en líneas de media tensión únicas 34 ? Topología Árbol Existen otros esquemas de distribución de los nodos de media tensión, que implican simplificar el diseño de la red a una combinación de cualquiera de las otras dos topologías estudiadas, dando lugar a una topología en árbol. Las líneas de media tensión salen desde la subestación eléctrica y se dividen en ramas y más ramas hasta llegar al último transformador. Un ejemplo de esta topología árbol se puede visualizar en la Figura 1.19 que está a continuación. Figura 1.19 Topología Árbol, en líneas de media tensión en árbol ? Topología Anillo Una topología en anillo puede ser vista como una topología en estrella mejorada, que une los puntos de las líneas de media tensión que se encuentran abiertos, creando una sola red con redundancia. Estas líneas estarán operando radialmente, pero en el caso de ocurrir una falla en algún tramo y se pierda la comunicación, automática ó manualmente se establecerá rápidamente la conexión desde el otro lado en que se encuentra conectado el nodo al anillo ó desde la otra central eléctrica que 35 distribuye la señal a los nodos de media tensión. En la Figura 1.20 se visualizan los dos tipos de topologías en anillo que se pueden implementar. Figura 1.20 Topologías anillo típicas en líneas de media tensión ? Topología Malla Completa Una topología malla completa es una red de trabajo en donde las subestaciones eléctricas y los transformadores se encuentran interconectados por varias líneas de media tensión dispuestas en una configuración en malla. Este tipo de conexión de la red eléctrica permite que la comunicación entre nodos se lleve a cabo por varias rutas y si un nodo o un tramo de la línea es puesto fuera de servicio, la comunicación de los demás nodos persistirá, existiendo simplemente un nuevo enrutamiento de los datos por los nodos de la red. Esta red de trabajo es mucho más compleja que las dos anteriores, de aquí que esta topología requiera de un diseño en base a los requerimientos y aplicaciones que esta deba soportar. 36 La Figura 1.21 muestra un ejemplo de una topología malla completa para redes de distribución. Figura 1.21 Topología Malla Completa En general, las líneas eléctricas de media tensión presentan una topología malla completa y en ciertos casos para pequeños trechos se puede encontrar una topología en estrella. 1.6.2.5 Modulación Para garantizar que la solución de comunicaciones sea viable en un medio tan hostil como es la red eléctrica, se deben utilizar interfaces de capa física suficientemente robustos. Así que en esta capa se utiliza multiplexación por división en frecuencias ortogonales (OFDM), esta técnica es usada en modo ráfaga, en lugar de hacerlo de forma continua como por ejemplo en los sistemas de radiodifusión digital. OFDM distribuye las señales a transmitir sobre una gran cantidad de portadoras espaciadas y apartadas en frecuencias exactas. Este espaciamiento 37 provee la "ortogonalidad". La propiedad de ortogonalidad es el resultado de escoger al portador que está espaciado igual al inverso de la tasa de bits de cada portador. El espectro de cada portador individual tiene un valor nulo en el centro de la frecuencia de cada uno de los otros portadores en el sistema. En la Figura 1.22 se observa a OFDM frente a otros sistemas de modulación convencionales como FDM (multiplexación por división de frecuencia) y la ortogonalidad que existe entre sus portadoras. Figura 1.22 OFDM frente a FDM y ortogonalidad de sus portadoras El resultado obtenido es que cada señal modulada (QPSK o M-QAM)X se divide en N elementos paralelos que son espaciados un intervalo de tiempo: 't 1 fs [1.2] Donde fs es la tasa de símbolos (baudios) deseados, así pues N elementos seriales modulan N subportadoras que son multicanalizadas en frecuencia, tal como se muestra en la Figura 1.23. X Ver Anexo 1.D. 38 Figura 1.23 Modulación en N símbolos OFDM Así se tiene que el intervalo entre símbolos se incrementa a Nǻt, lo que hace que el sistema sea más robusto a los retardos introducidos por el canal, cada una de las subportadoras está espaciada de las demás a una distancia de frecuencia determinada por: 'f 1 N 't [1.2] Esto asegura que las frecuencias subportadoras estén separadas en múltiplos de 1/T, donde T es la duración de cada símbolo OFDM sin el tiempo de guarda (Tg) agregado aún, permitiendo la ortogonalidad entre las subportadoras. OFDM puede adaptarse fácilmente a los cambios en las condiciones de transmisión de la línea eléctrica, permitiéndose utilizar filtros para proteger los servicios que puedan resultar interferidos, tal como se presenta en la Figura 1.24. Figura 1.24 Ejemplo de tres enlaces OFDM con filtros para evitar interferencias 39 Al no existir un estándar para BPL la modulación OFDM varía según los fabricantes de esta nueva tecnología. Por ejemplo el estándar Homeplug 1.0 trabaja con 84 portadoras, una velocidad de transmisión máxima de 14Mbps y una velocidad efectiva de 6 - 7 Mbps. En la mayoría de equipos de cabecera y repetidores actualmente se trabaja con gran número de portadoras para OFDM, 1536 portadoras para un enlace de subida, lo que permite tener ciertas ventajas como: ? Sincronización más simple y robusta. ? Fácil adaptación a cortes. ? Mejor inmunidad a ruidos impulsivos e interferencias. ? Mejor robustez frente a distorsiones. También cabe señalar que se elimina la necesidad de receptores coherentes, mediante el empleo de modulación DQPSK. Se utilizan muy poco modulaciones más eficientes tipo QAM, para evitar la sobrecarga de estimación de canal, estimación de ganancia y de fase de la portadora. XI 1.6.2.6 Frecuencias de operación Actualmente, la posibilidad lógica útil para la coexistencia de un mecanismo de acceso indoor, es usar altas frecuencia (LV2) y las secciones MV y las bajas frecuencias para la primera sección de la red de baja tensión (LV1). Por ejemplo existen equipos que transmiten sobre un rango de frecuencia en cualquier lugar de 2 hasta 32 MHz, y cuando detectan un acceso a la red, sobre un rango de 13.3 hasta 33.3 MHz para poder funcionar sin interferir uno con otro. Este cambio de modalidad se hace automática ó manualmente por el usuario o administrador de la red; como se observa en la Figura 1.25. XI En el Anexo 1.E se incluye un estudio más detallado de OFDM así como su funcionamiento sobre BPL. 40 Figura 1.25 División de redes BPL por rango de Frecuencias La distribución de frecuencias para un enlace BPL depende también de cada diseñador tecnológico. Es así que para equipos CORINEX los rangos de frecuencia comúnmente usados se observan en la Tabla 1.3. Tabla 1.3 Frecuencias BPL para equipos CORINEX Los equipos BPL también permiten una opción de “notcheo”, función que permite restringir el funcionamiento de la tecnología en ciertas bandas de frecuencia que son usadas por otros servicios de comunicaciones. Para el continente americano se debe utilizar notcheo, por ejemplo, para poder eliminar interferencias con bandas de Radio Amateur especificadas por la IARU-R2 (Internacional Amateur Radio Union-Región 2)XII XII Ver Anexo 1.F. 41 Para el caso ecuatoriano, la opción de notcheoXIII debe ser una herramienta administrativa que deberían incorporar los equipos o módems BPL de media tensión, dado que este segmento podría causar interferencias con otros servicios de comunicación, ya que por lo general los conductores de media tensión aéreos en el país que serían el medio para transmitir la tecnología BPL son cables desnudos y tenderían a comportarse como antenas emisoras de interferencia. 1.6.2.7 Niveles de radiación y potencia de la señal Dentro de las especificaciones físicas de la tecnología BPL el equipo emisor debe radiar señales de baja potencia alrededor de los 60 dBµV/m como lo establece la FCC en Norte América y entre 20 y 40 dBµV/m como lo regulan algunos países de Europa. También se incluye la emisión de menos densidad espectral de potencia en las bandas de frecuencia donde estén operando otros servicios de comunicaciones y así minimizar el riesgo de energía radiada de la red eléctrica en esos sistemas. La potencia de transmisión máxima permitida de una señal BPL dependerá de lo impuesto por los organismos de regulación internacionales, y para las diferentes bandas de operación de BPL la potencia de la señal puede variar entre 20 y 50 dB para transmisión y entre -20 y 30 dB para recepción. 1.6.2.8 Características físicas y eléctricas de los equipos Un parámetro importante y que es necesario especificar para llevar a cabo una buena comunicación a nivel de la capa física, son las características eléctricas y físicas de los nodos, los mismos que deben cumplir los siguientes requerimientos: XIII Opción similar al peinado de frecuencias que poseen ciertos equipos para trasmitir datos. 42 ? Equipo Local de Cliente Conector AC, voltaje nominal 100 – 240 VAC y 50 – 60 Hz de operación, silencioso, cubierto para evitar interferencias tal como se puede apreciar en la Figura 1.26, y además que consuma energía igual que un módem ADSL. Figura 1.26 Equipos Locales de Cliente ASOKA y CORINEX ? Repetidor Conector AC, voltaje nominal 100 – 240 VAC entre fase y neutro ó 400 VAC entre fase y fase y 50 – 60 Hz de operación, protección contra sobre voltaje categoría IV (6kV), sellador para protegerse del polvo, acoplador interno ó externo y un consumo de potencia de 5 W. En la Figura 1.27 se presenta un equipo repetidor BPL de la marca ILEVO. Figura 1.27 Repetidor BPL ILEVO ? Terminal de Cabecera LV Conector AC, voltaje nominal 100 – 240 VAC entre fase y neutro ó 400 VAC entre fase y fase y 50 – 60 Hz de operación, protección contra sobre voltaje categoría IV (6kV), acoplador interno ó externo, interfaz que pueda filtrar altas frecuencias, empaque cubierto y un consumo de potencia de 10 W. Un equipo terminal de cabecera de bajo voltaje de la marca CORINEX se puede observar en la Figura 1.28. Figura 1.28 Equipo Terminal de Cabecera LV-CORINEX 43 ? Nodo de MV Estos nodos presentan una característica especial que los diferencian de los anteriores equipos, y es que en su mayoría poseen un conector de fibra óptica. En la Figura 1.29 se presenta un nodo de MV de la marca CORINEX, Figura 1.29 Equipo de MV CORINEX ? Interfaz Los equipos deben tener un interfaz para conectores RJ-45, USB, inalámbrico y que sean parte del equipo transceptor como se muestra en la Figura 1.30. Figura 1.30 Tipos de interfaces en equipos BPL 44 ? Acople Debe proveer el suficiente aislamiento galvánico al sistema BPL, separándolo de la línea eléctrica y cumpliendo con normas especiales de seguridad. El nodo de MV no debe estar directamente conectado a la línea eléctrica, se debe usar un dispositivo acoplador entre las líneas y el nodo, ya sea este inductivo capacitivo que el será o mismo conectado mediante un cable BNC como se muestra en la Figura 1.31.. Figura 1.31 Acoplamiento capacitivo sobre poste para equipos de MV 1.6.3 CAPA ENLACE La Capa de Enlace se divide en dos subcapas que tienen funciones independientes y claramente definidas, estas son la subcapa de Control de Acceso al Medio (MAC) en la cual se especifican los protocolos de acceso al canal y la subcapa de Control Lógico de Enlace (LLC) en la cual se consideran los servicios proporcionados a la Capa de Red, los mecanismos de detección y corrección de errores así como el control de flujo de los datos. 45 1.6.3.1 Subcapa de Control de Acceso al Medio (MAC) En esta subcapa se deben utilizar métodos de acceso al medio suficientemente robustos para garantizar la comunicación, además los protocolos de esta subcapa deben asegurar un reparto adecuado de los recursos del medio para permitir el reparto entre los nodos clientes de la red. 1.6.3.1.1 Acceso al Medio Para aplicaciones como redes LAN, BPL de Hogar (aplicaciones Indoor) es posible utilizar esquemas de acceso al medio no determinísticos ó probabilísticos como (CSMA/CD). Este tipo de esquemas es posible utilizar, debido a que no se necesita hacer procesos de modulación ni de multicanalización demasiado eficientes, sin embargo para un sistema más robusto como lo una red de acceso al servicio de Internet utilizando la infraestructura de baja y media tensión de las redes de suministro de energía eléctrica, estas técnicas de acceso al medio se vuelven inadecuadas. Es así que los métodos de acceso que han presentado los mejores resultados en redes de acceso BPL, es una combinación entre técnicas como TDMA y FDMA con OFDM como esquemas de acceso al medio preferidos para este tipo de redes. En las Figuras 1.32 (a) y 1.32 (b) se indica como se combinan las diferentes técnicas de modulación antes mencionadas para controlar el acceso al medio. 46 Figura 1.32 Tipos de Acceso al Medio (a) FDMA/OFDM y (b) TDMA/OFDM 1.6.3.1.2 Comunicación entre nodos ? Comunicación Full-Duplex Para llevar a cabo una comunicación full-duplex, BPL usa una duplexación por división de frecuencia (FDD)XIV, la cual hace que el ancho de banda de radio asignado a un canal es duplexado, es decir el único canal es dividido en dos canales independientes, uno para la transmisión desde un nodo A hacia B y el otro para recepción desde el nodo B hacia A. En la Figura 1.33 se detalla este proceso, además de los dispositivos adicionales externos como spliters, acopladores, y el número de módulos BPL que debe contener un nodo de media tensión. Dispositivos que permiten se lleve a cabo la comunicación full-duplex entre nodos en la red. XIV Ver Acrónimos. 47 Figura 1.333 Comunicacción FDD en una red de meedia tensión 48 ? Comunicación Half-Duplex A diferencia de la comunicación anterior, en esta comunicación entre nodos se utiliza una duplexación por división de tiempo (TDD)XV, la cual utiliza el mismo canal de radio para ambas direcciones de la comunicación, pero compartiendo el tiempo entre la transmisión y la recepción. 1.6.3.1.3 Trama BPL Las tramas BPL están formadas por secuencias de símbolos OFDM, y consisten en un delimitador de comienzo de trama, la carga útil y un delimitador de final de trama tal como se observa en la Figura 1.34. Figura 1.34 Formato de la Trama BPL El delimitador consiste en una secuencia de preámbulo seguida de un campo de control de trama codificado con turbo código. La secuencia de preámbulo está elegida por tener buenas propiedades de correlación, lo que permite a todos los receptores detectar el delimitador de manera bastante fiable, incluso en condiciones de mucho ruido y sin tener aún conocida la función de transferencia de canal. El campo de control de la trama contiene información de gestión de la capa MAC por ejemplo longitudes de los paquetes, y estado de las respuestas. La baja velocidad de la codificación con turbo código (TPC) y el interleaving utilizados, proporcionan al control de trama una buena inmunidad frente a las XV Ver Acrónimos. 49 imperfecciones en banda estrecha así como a las interferencias de banda ancha. Los tres delimitadores tienen la misma estructura, pero los datos que se transportan en el delimitador son diferentes dependiendo de la función. En la Figura 1.35 se presenta el formato que tiene el campo control de una trama BPL. Figura 1.35 Formato del campo Control de Trama BPL A diferencia de los delimitadores, la parte de carga útil del paquete está concebida sólo para la estación de destino. Los datos de la carga útil se transportan sólo en un conjunto de portadoras que han sido previamente acordadas entre el transmisor y el receptor durante la fase de adaptación del canal. Puesto que sólo se utilizan aquellas portadoras que están situadas en la parte favorable de la función de transferencia del canal, no es necesaria la utilización de técnicas de corrección de errores tan fuertes como las utilizadas en las partes de la trama que están destinadas a todos los receptores. Esta combinación de adaptación al canal y aligerado de la codificación para la parte de carga útil unicast, permiten conseguir, altas tasas de transferencia de datos a través de la red eléctrica. De igual manera se ha implementado la función de segmentación de las tramas, de tal manera que se segmentan aquellas tramas que excedan una determinada duración y que pudieran hacer que las tramas de alta prioridad se vieran obligadas a esperar en cola hasta que otras de menor importancia y elevada longitud se terminaran de transmitir, con lo que las tramas de alta prioridad pueden enviarse entre la transmisión de una trama segmentada de menor importancia. La adaptación tiene tres grados de libertad: 50 ? Exclusión de portadoras en cuyas frecuencias existan demasiadas imperfecciones. ? Selección de la modulación de portadores individuales DBPSK (Differential Binary Phase-Shift Keying) o DQPSK (Quadrature Binary Phase-Shift Keying). ? Selección de la tasa de codificación convolucional (1/2 o 3/4). Adicionalmente a estas opciones, la carga útil puede transportarse utilizando el modo ROBOXVI, que es un modo de alta robustez, que utiliza todas las portadoras en modulación DBPSK, protección fuerte frente a errores, repetición de bits e interleaving. El modo ROBO no utiliza de-selección de portadoras, con lo que en general puede ser recibido por cualquier estación de la red. Este modo se utiliza para comunicación inicial entre dispositivos que no han realizado adaptación del canal, en las transmisiones multicast, o en transmisiones unicast en los casos en los que el canal es tan pobre que el modo ROBO proporciona mayor capacidad que la de selección de canales con codificación aligerada. Además en transmisiones unicast, la estación de destino responde mediante la transmisión de un delimitador de respuesta que indica el estado de la recepción (ACK, NACK o Fallo). 1.6.3.2 Subcapa de Control de Enlace Lógico (LLC) La trama en esta subcapa contiene un delimitador de inicio y fin, un campo de control, un campo de direccionamiento lógico, un campo de datos y un campo de comprobación de errores. En la Figura 1.36 se presenta la trama de la subcapa de control de enlace lógico para BPL. XVI Ver Glosario y Acrónimos. 51 Figura 1.36 Trama LLC para BPL El campo “control” se usa para números de secuencia, acuses y otros propósitos. El campo de datos puede contener información arbitraria, puede ser de longitud fija o variable. El campo comprobación se usa para identificar el código que se utiliza. Además la trama está limitada por caracteres especiales que indican cuando comienza y cuando termina. Un campo delimitador puede ser usado también para enviar un acuse de recibo. ACK. NACK, FAIL. Para aumentar la robustez del sistema también se utiliza protección contra errores de tipo FEC (Viterbi y Reed Solomon concatenados) para la carga útil y Turbocódigos para las tramas de señalización más sensibles. 1.6.4 CAPA RED La topología típica de las redes en baja tensión tanto en ambientes Outdoor como Indoor es una estructura física en árbol partiendo desde el Head End, en la cual solamente existe una única ruta para llegar a cada Repetidor y desde allí también se tienen rutas únicas para llegar a cada Equipo Local de Cliente, luego no se necesita recurrir a tablas de rutas sino que simplemente cada dispositivo de una jerarquía superior debe conocer las direcciones de los dispositivos de jerarquía inferior para de esta manera direccionarlos adecuadamente. Los paquetes que llegan al Head End de una red BPL provienen directamente desde un enrutador ISP, es decir el Head End debe contar con una dirección IP, allí los paquetes son desencapsulados y se generan las tramas de capa enlace correspondientes, las cuales son enviadas a los Repetidores mediante direcciones físicas de los mismos (direcciones MAC) y a su vez estos reenvían estas tramas a los módems BPL según su MAC. 52 1.6.5 CAPA TRANSPORTE Los protocolos de transporte TCP y UDPXVII se utilizan en aplicaciones del servicio de Internet, por esta razón BPL no modifica en lo absoluto su utilización, es decir de la capa de red hacia abajo tiene que garantizarse el correcto encapsulamiento y desencapsulamiento de los segmentos TCP o UDP, es importante recordar que el enlace dedicado de comunicaciones que llega al Head End proviene desde un ISP, es decir que consta de paquetes IP de capa de red en los cuales ya viene encapsulado el protocolo de transporte, el cual se desencapsula únicamente en la máquina destino o computador. Por esta razón ninguno de los equipos BPL debe hacer modificaciones sobre los paquetes recibidos, es decir, basta con tener habilitados los protocolos TCP y UDP en los nodos BPL para que dejen pasar de manera transparente los segmentos de la capa de transporte. 1.6.6 CAPAS DE APLICACIÓN Para las capas de aplicación los equipos BPL presentan los mismos servicios y funciones que pueden prestar otros equipos con tecnología diferente como: Protocolo de transferencia de hipertexto (HTTP) para enlazar páginas WWW (World Wide Web), Protocolo de transferencia de archivos (FTP) para descargar archivos de una red, Protocolo de transferencia simple de correos (SMTP) para transmitir correo entre servidores de correo electrónico, Conexión con terminales virtuales (Telnet) para establecer comunicaciones remotas con otros dispositivos de red y otros. 1.6.7 CONCLUSIÓN SOBRE LA ARQUITECTURA BPL Se puede concluir que los módems BPL tienen la posibilidad de interactuar entre dos medios diferentes (Ethernet y PLC), de realizar funciones de encaminamiento (802.1) y enlace lógico (802.2) y enrutamiento IP. El control XVII Ver Acrónimos 53 del equipo se puede llevar a cabo mediante SMTP o mediante el protocolo de control de 802.1. Por lo tanto BPL es una tecnología que ha creado su arquitectura muy similar a la de TCP-IP, ya que usa una pila de protocolos muy similar, diferenciándose únicamente en el medio de transmisión. Los equipos BPL en definitiva son dispositivos de red de capa 2 con funcionalidades incorporadas de capa 3, según el modelo de referencia ISO/OSI. 1.7 APLICACIONES Y SERVICIOS 1.7.1 INTRODUCCION Como usuario de un sistema BPL se puede tener acceso a una múltiple gama de servicios tanto para redes de distribución, de los cuales podríamos citar: educación multimedia, creación de redes LAN, seguridad, multimedia, acceso a Internet, vigilancia, voz, video y datos. Estos servicios pueden ser soportados en base a las diferentes aplicaciones que brinda la tecnología BPL en la actualidad. 1.7.2 EDUCACIÓN MULTIMEDIA Los métodos multimedia y las aplicaciones de aprendizaje en línea son cada vez más usados. BPL apoya esta tendencia a través de la alta velocidad y facilidad de instalación de su servicio. Existen varios programas piloto de redes BPL que se están desarrollando en centros educativos, haciendo un uso indoor de la tecnología y evitando de esa manera el cableado de edificios muy extensos o protegidos, en los cuales la alternativa tradicional de cableado estructurado es muy costosa, o bien inviable por razones de preservación de edificios históricos por ejemplo. 54 1.7.3 HOGARES INTELIGENTES Permite el mantenimiento remoto y el control de aplicaciones básicas como sistemas de calefacción, alarmas contra incendios, tele vigilancia y seguridad, etc. El estándar más difundido es HomePlug AV que permite establecer redes a 200 Mbps, y está diseñado para las necesidades de redes digitales y aplicaciones multimedia en el hogar. Además ofrece la capacidad de comunicaciones robustas sobre el ruido de los canales de las líneas eléctricas y el control de la arquitectura de red, permitiendo el manejo de redes vecinas y recursos localizados de acuerdo a las necesidades, de aquí surge el concepto de pasarela doméstica que significa el poseer capacidades tecnológicas suficientes para permitir el control automático de dispositivos y sistemas domésticos con el exterior, en la Figura 1.37 se presenta la pila de protocolos que constituyen una pasarela doméstica. Figura 1.37 Pila de protocolos en una pasarela doméstica 55 1.7.4 REDES LAN BPL facilita el establecimiento de una red local o redes privadas virtuales. El esquema se ajusta a la configuración básica ya descrita, en la que un HE (Head End) se instala siempre de cabecera, con tantos módems CPE (Customer Premises Equipment) como usuarios existan en una red. En este caso el HE debe situarse en el cuadro eléctrico del edificio, en donde se encuentra la acometida principal y tras los contadores de la compañía eléctrica. Conviene inyectar la señal después del interruptor de potencia principal con el objeto de minimizar interferencias. El resto de la instalación BPL sigue los parámetros ya comentados, así se dispone de tantos módems de usuario como puntos de red se desean y se utilizan repetidores para mejorar la calidad de la señal en todos aquellos casos en que sean necesarios. 1.7.5 ACCESO A INTERNET El acceso a Internet mediante BPL utiliza las frecuencias comprendidas entre 3 y 12 MHz, que son, dentro del espectro BPL aquellas con mejor respuesta a la distancia. Para utilizar BPL como acceso, en los centros de transformación de media a baja tensión de las compañías eléctricas deben instalarse los dispositivos HE de BPL, comunicados a su vez con el proveedor de servicios de Internet generalmente a través de conexiones de fibra óptica. Estos terminales pueden ubicarse en la estación con una estructura típica de rack, y cada uno de ellos puede ofrecer servicio a unos 50 usuarios típicamente. Habitualmente la señal BPL que llega a los domicilios ha de ser amplificada mediante repetidores, los cuales suelen ubicarse en los cuadros de distribución de los edificios, justo después de los contadores. En el caso de edificios de 56 gran altura puede ocurrir que la señal llegue sin problemas hasta un cierto piso, pero que el nivel de degradación limite su empleo a partir de ahí. Circunstancias análogas pueden tener lugar en edificios de topología complicada y que por tanto impongan amplias distancias eléctricas. En ambos casos se requiere la instalación de un repetidor adicional, o bien la configuración del módem de alguno de los clientes como repetidor para el resto de usuarios. Para los usuarios de Internet el servicio de BPL ofrece: Voz IP como servicio de telefonía a bajo costo sobre la red, acceso up/down link a alta velocidad, velocidad de transmisión necesaria para la operación eficiente de aplicaciones multimedia, acceso alámbrico e inalámbrico a Internet, navegación en sitios WEB complejos, video de alta resolución, música en calidad de CD, software y juegos de alta resolución. 1.7.6 TELEFONÍA La posibilidad de emplear protocolos IP por medio de una red BPL permite que cada abonado tenga acceso a nuevos servicios, tal es el caso de la telefonía IP. Las ventajas del sistema son la posibilidad de conexión telefónica usando el Internet. Además se puede enviar y recibir mensajes de fax. 1.8 COMERCIALIZACION DE BPL EN EL ECUADOR Actualmente existe ya una apertura masiva de módems BPL CORINEX para soluciones INDOOR en el mercado ecuatoriano al igual que para soluciones OUTDOOR, pero este último más bien orientado a grandes empresas, carriers ó proveedores de servicios de telecomunicaciones. 57 Hoy por hoy, la empresa que posee la representación legal de la marca CORINEX en el Ecuador y es quien distribuye los equipos a nivel nacional es la empresa con su sede en Quito New Access, en este punto cabe recalcar que los equipos CORINEX trabajan bajo las normas dictadas por la UPAXVIII. Es necesario destacar que la Compañía CORINEX será quién provea de equipos a la Empresas Eléctricas de Quito y Cuenca (en su proyecto piloto) para la implementación del programa de Internet por la red eléctrica que están llevando a cabo ambas empresas. Se espera que con la introducción del programa de Internet por la red eléctrica, planteado y puesto en estudio y desarrollo por la Empresa Eléctrica Quito a través del consorcio TGB compuesto por las firmas Telconet, Gilauco y Brightcell, al igual que Centro Sur a través de New Access, exista una apertura mayor del mercado BPL en el Ecuador, especialmente en las ciudades de Quito y Cuenca. En el ámbito mundial podemos destacar que las compañías más reconocidas que comercializan productos HomePlug BPL válidos para el mercado europeo y el mercado americano son: CORINEX, ILEVO, Siemens, Netgear e Iogear entre las más importantes. En líneas generales, los dispositivos más comúnmente extendidos para aplicaciones indoor son los adaptadores Ethernet (RJ-45) y HomePlug-USB, los cuales pueden encontrarse en el mercado a precios que oscilan entre los 20€ y los 150€ dependiendo del fabricante y de las características del producto. Aunque en menor número, también hay fabricantes que ofrecen routers que incorporan la tecnología HomePlug BPL como Ilevo, Allnet, Asoka, CORINEX, Deneg, GigaFast Ethernet, Linksys; algunos de ellos también incorporan funcionalidades de modem DSL o cable como ILEVO, Allnet, Corinex, Deneg y XVIII Ver Abreviaturas 58 Asoka entre los más destacados, los precios de mercado para estos routers y/o módems se sitúan por encima de los 150€ actualmente. Otro tipo de dispositivo HomePlug que puede encontrase entre estos fabricantes es aquel que incorpora la funcionalidad WiFi (en la mayoría de los casos mediante la posibilidad de inserción de una tarjeta PCMCIA 802.11b. Tal es el caso de Allnet, Asoka, Corinex, Deneg, Devolo, Siemens. El precio de referencia de este tipo de dispositivos se sitúa por encima de los 130€. También existen dispositivos HomePlug para aplicaciones más específicas como por ejemplo, el modelo MicroLink dLAN Audio de Devolo, que permite el transporte de señales de audio a través de la red eléctrica (precio de referencia 150€), o el acoplador de fases Homeplug de Allnet (precio de referencia 65€). Para redes de distribución BPL, los dispositivos y sus precios dependen de la magnitud del proyecto que se vaya a implementar. De ahí que los fabricantes y proveedores de BPL suministran la información completa de sus equipos y costos de implementación para la creación de una red de distribución, solamente cuando exista cierto compromiso ó interés de alguna compañía eléctrica en usar la tecnología. CAPITULO 2 DISEÑO DE LA RED DE COMUNICACIONES INTERUNIVERSITARIA 60 2.1 DESCRIPCIÓN DE LAS UNIVERSIDADES PARTICIPANTES 2.1.1 DATOS GENERALES Institución: ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL Fecha de creación: 27/08/1869 Tipo de universidad: Pública Ciudad: QUITO Página Web : www.epn.edu.ec Dirección: QUITO: CAMPUS POLITECNICO RUBEN ORELLANA. LADRON DE GUEVARA E-11-253 Casilla: 17-01-2759 E-mail: [email protected] Teléfonos: 2507144 / 2508 959 TeleFax: 2567848 / 2567 847 Requisitos de PRUEBAS DE APTITUD Ingreso: Modalidad de PRESENCIAL Estudios: Calendario SEMESTRAL Académico: Horario: TIEMPO COMPLETO DE ESTUDIOS Y PROGRAMAS ESPECIALES PARA TECNOLOGOS EN LA TARDE DEPORTIVAS Y CULTURALES DE Becas: ACADEMICAS, ACUERDO AL NIVEL SOCIOECONOMICO DEL ALUMNO, CREDITOS CON IECE Servicios: MEDICO, DENTAL, PSICOLOGICO, COMEDOR, LIBRERÍA, TEATRO, AUDITORIO, AULA PARA EVENTOS CIENTIFICOS Y DIFUSION CULTURAL. Rector: ING.ALFONSO ESPINOSA RAMON Autoridades: ING. ADRIAN PEÑA No. Estudiantes: 9700 aproximadamente No. Docentes 700 aproximadamente No. 300 aproximadamente Administrativos 61 Institución: PONTIFICIA UNIVESIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR Fecha de creación: 04/11/1946 Tipo de universidad: Particular Cofinanciada Ciudad: QUITO Página Web : www.puce.edu.ec Dirección: 12 DE OCTUBRE ENTRE VEINTIMILLA Y LADRON DE GUEVARA Casilla: 17- 01- 2184 E-mail: [email protected] Teléfonos: ( 02) 2991700 TeleFax: 02-2509680 Requisitos de EXAMEN DE INGRESO. Ingreso: Modalidad de PRESENCIAL. Estudios: Calendario AÑO LECTIVO Académico: Horario: DE LUNES A VIERNES: DIURNO Y VESPERTINO TODAS LAS FACULTADES. NOCTURNO: FACULTAD DE ADMINISTRACION. Becas: LABORALES PARA LOS HIJOS DE LOS PROFESORES ACADEMICAS, DEPORTIVAS Y CULTURALES. Servicios: MEDICO, RESTAURANTES, CANCHAS DEPORTIVAS, BIBLIOTECA E INTERNET. SALA DE CÓMPUTO, DE CONFERENCIAS Y AUDITORIO. SEGURO DE ACCIDENTES. Rector: DR. MANUEL CORRALES PASCUAL S.J. Autoridades: No. Estudiantes: 7390 aproximadamente No. Docentes 1092 aproximadamente No. 671 aproximadamente Administrativos 62 Institución: UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA Fecha de creación: 05/08/1994 Tipo de universidad: Particular Cofinanciada Ciudad: CUENCA Página Web : www.ups.edu.ec Dirección: MATRIZ EN CUENCA: TURUHUAYCO 369 Y CALLE VIEJA. QUITO: AV 12 DE OCTUBRE 2422 Y WILSON. GUAYAQUIL: AV DOMINGO CARMIN 205 Y CALLEJON DAULE (COLEGIO DOMINGO CORNIN) Casilla: E-mail: [email protected] Teléfonos: (07) 2862 529 - 2868 303, (02) 2236 889 - 2237 159, (04) 2446 160 - 2580 325 - 2448 728 TeleFax: 07-2861750 Requisitos de EXAMEN DE INGRESO Ingreso: Modalidad de PRESENCIAL, SEMIPRESENCIAL Y DISTANCIA Estudios: LECTIVO: 2 SEMESTRES EN MODALIDAD Calendario AÑO Académico: PRESENCIAL EN LA MATRIZ DE CUENCA Y DE GUAYAQUIL. PARA LAS CARRERAS DE COMUNICACION SOCIAL Y PSICOLOGIA DEL TRABAJO, EL INICIO DE CLASES ES EN MARZO. A DISTANCIA EL INICIO DE CLASES ES EN MARZO Horario: DE 07H00 A 22H00, SEGUN LA CARRERA Becas: RESTAURANT, CANCHAS DEPORTIVAS, Servicios: MEDICO, BILIOTECA, INTERNET, SALA DE COMPUTO, SALA DE CONFERENCIAS Y AUDITORIO Rector: DR. LUCIANO BELLINI FEDOZI Autoridades: MSC. ARMANDO ROMERO VICERRECTOR No. Estudiantes: 7614 aproximadamente No. Docentes 447 aproximadamente No. 156 aproximadamente Administrativos 63 Institución: UNIVERSIDAD ANDINA “SIMÓN BOLÍVAR” Fecha decreación: 27/01/1992 Tipo de Pública universidad: Ciudad: QUITO Página Web : www.uasb.edu.ec Dirección: TOLEDO N22-80 Casilla: 17-12-69 E-mail: uasb@[email protected] Teléfonos: 02-2508150 TeleFax: 02-2508156 Modalidad de PRESENCIAL Estudios: Calendario NO DEFINIDO Académico: Horario: MATUTINO VESPERTINO NOCTURNO Servicios: CENTRO DE INFORMACIÓN Y BIBLIOTECA BIENESTAR UNIVERSITARIO SALAS DE ESTUDIO SALAS SOCIALES PARANINFO SERVICIO DE COMIDAS Y BAR CANCHAS GIMNASIO LAVANDERÍA ESTACIONAMIENTOS. Rector: DR. ENRIQUE AYALA MORA No. Estudiantes: 1069 aproximadamente No. Docentes 50 aproximadamente No. 60 aproximadamente Administrativos 64 2.1.2 RED DE DATOS 2.1.2.1 Escuela Politécnica Nacional I 2.1.2.1.1 Equipos La POLIRED tiene aproximadamente 1200 hosts entre equipos administrativos, de laboratorio y docentes y 10 equipos servidores que actualmente se encuentran conectados. El número de Hosts inalámbricos no se considera debido al acceso dinámico que tienen estos a la red. Las marcas de equipos que conforman la POLIRED son: ? CORE: Switch Catalyst 4507 ? DISTRIBUCIÓN: Switch Catalyst 3560 ? ACCESO: Switches Catalyst 2950, 2960 ? ROUTERS: Cisco modelos 4700 y 2611 ? SERVIDORES: Correo, DNS, Monitoreo, DHCP, Firewall, SAEW 2.1.2.1.2 Estructura de la POLIRED El esquema de la Figura 2.1 indica como se encuentra estructurada la POLIRED: tendido de backbone de fibra óptica por todo el campus; interconexión de las diferentes facultades que conforman la EPN; número y tipo de servidores existentes; interconexión con redes avanzadas mediante protocolo IPv6. I Infraestructura de la POLIRED en la EPN; Ing. Juan Carlos Proaño. Router Router Internet Redes Avanzadas Servidor de correo y DNS Servidor Web cquimica Servidor de SAEW cugi Servidor de Antivirus 328 m Servidor de DNS interno delectric afieprof2 afieest1 afieest2 afieest3 aicb aesfot aquimica dcivil Servidores EPN dugi 384m afieest4 300m afieprof1 dsistemas 306m 327m adecap aciencias augi 65 afielab dmecanica 138m 413m alabelect ageologia 312m 272m 76m 134m Figura 2.1 Estructura de la POLIRED Servidor de Monitoreo Servidor de Base de Datos 66 2.1.2.1.3 Servicios Los servicios que ofrece la POLIRED son: Aplicaciones Help Desk, Monitoreo de la Red, Aplicaciones sobre protocolo IPv6, Video Conferencia, Correo electrónico, Internet, Inscripciones vía Web, Portal Web, entre los más importantes. 2.1.2.1.4 Conexión a Redes Internacionales La EPN con el fin de proporcionar más y mejores servicios a los usuarios de la red ha invertido en infraestructura, alcanzando una capacidad del canal de 10 Gbps. La misma trabaja actualmente con una pila dual de protocolo de Internet IPv4 e IPv6, y donde uno de los proyectos en los que se trabaja sobre IPv6 es el uso de redes académicas avanzadas como CLARA, impulsando la colaboración entre investigadores y docentes con herramientas como Video Conferencia sobre entornos LINUX. 2.1.2.2 Universidad Politécnica Salesiana 2.1.2.2.1 Equipos La UPSNET tiene un total de 1034 hosts entre equipos administrativos, de laboratorio y docentes y 17 equipos servidores que actualmente se encuentran conectados, cabe destacar que estos datos pertenecen a los tres campus que posee la UPS en Quito. Exclusivamente la red del Campus Girón posee 444 Hosts entre equipos administrativos, de laboratorio y docentes y 10 equipos servidores. El número de Hosts inalámbricos de los dispositivos no se pueden dimensionar, dado el 67 acceso dinámico que tienen estos equipos a la red. Los equipos que actualmente conforman el backbone de la UPSNET son: ? CORE:Conmutador ASA 5520, Puente Packet Shaper 1700 ? DISTRIBUCIÓN: Cisco modelo 2801 ? ACCESO: Switch 4507R ? ROUTERS: Cisco modelo 3825 ? SERVIDORES: Active Directory; File Server; Squid Administrativo; Squid Estudiantes; Aplicaciones antiguas SAE, SIG; SGU Quito; Correo Electrónico; F-Secure; Websense; Spyral y ; Respaldos de usuarios. 2.1.2.2.2 Estructura de la UPSNET Básicamente la estructura física de la UPSNET responde a un diseño modular jerarquizado para entornos LAN extensos. Un módulo responde a la conexión con el exterior que posee la UPSNET, un segundo módulo para la conexión a la PSTN para el servicio de VoIP mediante dos E1II, un tercer módulo que permite tener la conectividad a Internet de la UPSNET y cuarto módulo que permite manejar las aplicaciones que requiere la universidad para realizar sus actividades administrativas y docentes. En el esquema de la Figura 2.2 se observa como se encuentra estructurada la UPSNET actualmente, su conexión a la PSTN y a Internet, al igual que el detalle de los modelos de los equipos que se usan para la red. II Ver tabla de Equivalencias. 68 Figura 2.2 Estructura E dee la UPSNET 2.1.2.2.3 Servicios S Los servicios que ofrecce la red son: Porrtal Web; Aulas Virrtuales; Videoconfferencia sólo para personal docente y adminisstrativo; V VoIP intern na y externa; Intern net; Correo o electrónicco entre los s más impo ortantes. 69 2.1.2.2.4 Conexión a Redes Internacionales Actualmente la red de la Universidad Politécnica Salesiana extensión Quito, no cuenta con una conexión a una red de carácter académico internacional, pero se tenia previsto para los meses de octubre ó noviembre del 2008 contar con una conexión de 4 Mbps a redes internacionales mediante el proyecto CEDIAIII usando protocolo IPv6. 2.1.2.3 Universidad Andina Simón Bolívar 2.1.2.3.1 Equipos La CHASQUIRED tiene un total de 400 hosts entre equipos administrativos, de laboratorio y docentes y 8 equipos servidores que actualmente se encuentran conectados, cabe destacar que en estos datos no se consideran los equipos que pueden estar conectados en la residencia de estudiantes, pero si están considerados el número de equipos con accesos inalámbricos. Las marcas de equipos que actualmente conforman la CHASQUIRED son: ? CORE: Switch 3COM 4950 ? ACCESO: Switch 3COM 3420G ? ROUTERS: CISCO ? SERVIDORES: Correo, Archivos, Web, DNS, Fireworks, Base de datos, Proxy, Biblioteca ISIS III Consorcio Ecuatoriano para el Desarrollo de Internet Avanzado 70 2.1.2.3.2 Estructura de la CHASQUIRED En el diagrama de la Figura 2.3 se presenta la estructura general de la red de la UASB, la misma que presenta las siguientes características: la red se encuentra dividida en tres VLAN´s una para el personal administrativo, otra para estudiantes y la última para los servidores; el enlace entre los switchs principales es de fibra óptica de 2 Gbps y uno recilente con cable UTP de igual capacidad; existen tres enlaces al exterior, dos de ellos son de fibra óptica y el otro es inalámbrico. PROXY LINUX INTERNET SWITCH PRINCIPALEDIFICIO “MANUELA SAENZ” INET SERVER BASES UASB DNS UASB CORREO UASB WEB UASB RESPALDOS DE ARCHIVOS CHASQUI UASB Figura 2.3 Estructura de la CHASQUIRED 2.1.2.3.3 Servicios Los servicios que ofrece la CHASQUIRED son: Correo UASB, Biblioteca, Foros UASB, Ingreso al directorio, Búsqueda Documental, Consulta de calificaciones, Mensajería interna, Pizarra Electrónica, Portal Web e Internet. 71 2.1.2.3.4 Conexión a Redes Internacionales Actualmente la CHASQUIRED de la Universidad Andina Simón Bolívar no cuenta con una conexión a una red de carácter académico internacional, pero se encuentra en una fase de estudio para la posibilidad de integrarse a redes internacionales utilizando protocolo IPv6. 2.1.2.4 Pontificia Universidad Católica del Ecuador 2.1.2.4.1 Equipos La PUCENET tiene un total de 1500 hosts fijos entre equipos administrativos, de laboratorio y docentes y 34 equipos servidores que actualmente se encuentran conectados, el número de Hosts inalámbricos no se considera debido al acceso dinámico que tienen estos a la red. Las marcas de equipos de la PUCENET son: ? CORE Y DISTRIBUCIÓN: 3COM ? ACCESO Y ROUTERS: CISCO ? SERVIDORES: Sistema RRHH-SQL, Correo, FTP, Web, ISA, Sistema Académico, Sistema Financiero, Archivos, Aplicaciones de fin Específico, Aulas Virtuales, Respaldos de Software y Pruebas. 2.1.2.4.2 Estructura de la PUCENET La red interna de la PUCE tiene una topología en estrella, con un backbone de fibra óptica, teniendo su centro de operaciones en el Centro de Informática, 72 desde donde se distribuye el servicio a cada una de las unidades académicas y administrativas. La PUCENET es una red Ethernet, con IPv4, que utiliza cableado UTP categoría 5 y 5e (logrando velocidades de 10/100 Mbps). Sus equipos son en su mayoría 3COM en la capa de distribución y CISCO en sus enlaces WAN, manteniendo las conexiones de banda ancha con Global Crossin. La dirección de informática, no solo brinda servicio a nivel interno, sino que también constituye un ISP (PUCENET) que brinda servicio de Internet dialup a los estudiantes y empleados de la Universidad. 2.1.2.4.3 Servicios Los servicios que ofrece la PUCENET son: Correo Electrónico, Transferencia de archivos, Aulas Virtuales, Internet, Red Inalámbrica, kioscos de impresión y consultas, Sala de Video-Conferencia. 2.1.2.4.4 Conexión a Redes Internacionales Actualmente la red de la Pontificia Universidad Católica del Ecuador matriz Quito, no cuenta con una conexión a una red de carácter académico internacional, pero se encuentra en una fase de estudio para la posibilidad de integrarse a redes internacionales mediante el proyecto CEDIA usando protocolo IPv6. 73 2.1.3 CONEXIÓN A INTERNET 2.1.3.1 ANCHO DE BANDA DE ACCESO A INTERNET A continuación, en la Tabla 2.1 se exhibe: ancho de banda, tipo y número de enlaces y proveedor de Internet que posee cada una de las universidades involucradas en el diseño de la Red Multimedia Interuniversitaria. Tabla 2.1 Ancho de Banda y Proveedor de Internet para cada universidad de la Red Interuniversitaria ENLACE UNIVERSIDAD EPN UPS UASB PUCE BW TIPO CANTIDAD (Mbps) Cableado-IPv4 1 40 Cableado-IPv6 1 3 Cableado-IPv4 1 3 1 4 ISP Telconet Telconet IV Andinatel V Telconet Cableado-IPv6 1 4 Cableado-IPv4 2 1.240 Paradai Inalámbrico-IPv4 1 0.512 Acces Cableado-IPv4 1 17 Global Crossing 2.1.3.2 ESTADISTICAS DE ACCESO A INTERNET Se presentarán únicamente los datos estadísticos de acceso a Internet de la POLIRED, PUCENET y UPSNET debido a que la UASB no posee software de administración para su red. Éstos modelos de tráfico permitirán tener una visión clara de cual sería el comportamiento del tráfico de acceso a Internet dentro de la red multimedia interuniversitaria a diseñar, además permitirá dimensionar el acho de banda del canal, dado que este servicio es el que más recursos consume dentro de las cuatro instituciones. La Tabla 2.2 indica un resumen IV Este enlace es la conexión a la PSTN que usa la UPS para el servicio de VoIP en sus campus. V Se considerará este enlace para el dimensionamiento del canal pese a que no este aún activo. 74 estadístico del trafico total capturado de la POLIRED en un día laborable mediante el software de monitoreo que posee la Unidad de Gestión Informática (UGI). Tabla 2.2 Resumen Estadístico del Tráfico capturado de la POLIRED Estadística Evaluación Captura Count Start Date 2008-06-16 Start Time 10:01:33 Duration 08:22:08 Traffic Bytes Packets Avg Utilization Avg bps Avg pps 151.295 GB 196,503,927 2.157% 43.137 Mbps 6,522.302 Broadcast Traffic Sent 2.319 MB 33,193 0.000% 645.766 bps 1.102 Multicast Traffic Sent 22.523 KB 204 0.000% 6.124 bps 0.007 Bytes Packets Avg Utilization Avg bps Avg pps TCP SYN Packets 197.016 MB 3,100,839 0.003% 54.856 Kbps 102.922 TCP FIN Packets 313.130 MB 2,279,489 0.004% 87.186 Kbps 75.660 33.528 MB 548,649 0.000% 9.335 Kbps 18.211 Total Traffic TCP Packets TCP Reset Packets TCP Connections Count TCP Connection Initiated 1,545,872 TCP Connection Established 1,463,142 SMTP Análisis Count SMTP Connections 465 SMTP Messages Sent 262 SMTP Messages with Attachment FTP Análisis FTP Control Connections 3 Count 521 FTP Data Connections Initiated 77 FTP Successful Data Connections 72 FTP Files Uploaded FTP Files Downloaded FTP Bytes Uploaded FTP Bytes Downloaded FTP Servers Seen HTTP Análisis HTTP Connections HTTP Requests HTTP Servers Seen 0 72 0B 817.581 KB 53 Count 815,730 1,891,345 19,053 75 De acuerdo a la Tabla 2.2, el tipo de conexión predominante a nivel de capa red es orientado a conexión (TCP), por lo que en esta tabla no se puede observar lo que sucede con protocolos no orientados a conexión como UDP debido a su muy bajo porcentaje de presencia en la red. La Tabla 2.3 presenta datos estadísticos de los protocolos más comunes presentes en la POLIRED. Tabla 2.3 Resumen Estadístico de los Protocolos presentes en la POLIRED Name Percentage Bytes Packets 99.998% 151.292 GB 196,453,300 99.993% 151.285 GB 196,371,287 99.744% 150.908 GB 194,240,718 81.478% 123.272 GB 158,950,384 9.315% 14.093 GB 17,441,487 3.708% 5.610 GB 6,354,713 0.026% 39.804 MB 67,577 Data 0.025% 38.017 MB 44,926 Control 0.001% 1.786 MB 22,651 H.225 0.001% 889.921 KB 2,068 H.323 0.000% 5.405 KB 76 TELNET 0.000% 2.012 KB 30 0.244% 378.242 MB 2,025,310 0.000% 14.661 KB 46 H.323 0.000% 14.499 KB 69 H.225 0.000% 6.872 KB 10 HTTPS 0.000% 3.667 KB 13 0.003% 4.549 MB 47,824 UDP 0.001% 1.998 MB 20,193 TCP 0.000% 76.465 KB 221 0.000% 10.953 KB 61 Ethernet 802.2 0.002% 2.753 MB 45,109 Ethernet SNAP 0.001% 922.295 KB 5,518 Ethernet II IP TCP HTTP HTTPS HTTP Proxy FTP UDP HTTP Proxy IPv6 http 76 De la Tabla 2.3 se concluye que existe un alto grado de visita a páginas en Internet de parte de la mayoría de usuarios de la POLIRED. La Figura 2.4 presenta un gráfico del consumo de ancho de banda de acceso a Internet de la POLIRED mediante IPv4 en un día laborable. Bandwidth Traffic IN Ancho de Banda 45.000,00 40.000,00 35.000,00 30.000,00 25.000,00 20.000,00 15.000,00 10.000,00 5.000,00 0,00 0:00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 2:24 Horas Figura 2.4 Ancho de Banda del Tráfico de Acceso a Internet con IPv4 de la POLIRED Cabe señalar, que el consumo del ancho de banda de acceso a Internet de acuerdo a información recabada en la UGI, presenta un comportamiento similar todos los días como al que se muestra en la Figura 2.4, donde los valores picos de consumo del ancho de banda a Internet se encuentra entre las 07:00 y 17:00 horas. Por último, la Figura 2.5 muestra el consumo de ancho de banda típico en redes avanzadas en la POLIRED mediante IPv6 en un día laborable en horas pico. Para este caso por lo general, según datos de la UGI existe un menor 77 consumo del ancho de banda, siendo pocas las veces en que exista utilización del canal a su máxima capacidad durante tiempos prolongados, lo que nos permite concluir que se deben impulsar la cooperación con universidades extranjeras para la realización y consecución de investigaciones científicas y se justifique el tener una conexión a redes avanzadas. Bandw idth Traffic IN Ancho de Banda 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0:00 2:24 4:48 7:12 9:36 12:00 14:24 16:48 19:12 21:36 0:00 2:24 Horas Figura 2.5 Ancho de Banda del Tráfico a Redes Avanzadas con IPv6 de la POLIRED Para el tráfico de la Pontificia Universidad Católica de Ecuador sede Quito se presentará únicamente el ancho de banda entrante y saliente del canal, debido a políticas de seguridad de la red las cuales no autorizan entregar cierta información a personas externas a la administración de la PUCENET. Las Figuras 2.6 (a), (b) y (c) muestran el tráfico de la PUCENET hacia la Internet entrante y saliente en un mes de consumo respectivamente, en la última figura se observa una comparación del tráfico entrante y saliente de la red. 78 (a) Ancho de Baanda del Tráffico de Acceso o a Internet de la PUCEN NET (b b) Ancho de Banda B del Trááfico Salientee a Internet de d la PUCENE ET C n del Ancho de d Banda del Tráfico Entrrante y Salien nte a Internett de la PUCEN NET (c) Comparación Figura 2.66 Tráfico de PUCENET P 79 Con respecto a la Universidad Politécnica Salesiana se presentará el tráfico entrante y saliente hacia Internet de toda la red, es decir, se consideran los tres campus universitarios en Quito, los mismos que están interconectados a través de la conexión a Internet que tienen con Telconet. Las Figuras 2.7 (a) y (b) presentan la utilización del canal de acceso a Internet entrante y saliente que tiene la UPS. (a) Tráfico entrante de la UPSNET a Internet (b) Tráfico saliente de la UPSNET a Internet Figura 2.7 Tráfico UPSNET 80 2.1.3.3 CONCLUSIONES SOBRE LAS INTRANETS UNIVERSITARIAS ? La red actual de cada una de las universidades presentes en el diseño, tienen un alto tráfico de acceso a Internet, por lo que la mayor cantidad de tráfico cursante en las intranets pertenecería a este servicio. ? Todas las universidades sin excepción, consumen en su totalidad el ancho de banda de su conexión a Internet, especialmente en las horas pico comprendidas entre 07:00 a 11:00 horas y de 15:00 a 19:00 horas. ? La red del Campus Girón de la UPS consume actualmente un acho de banda de 3 Mbps de conexión a Internet de los 6 Mbps que poseen, consideración que se debe tomar en cuenta para dimensionar el canal BPL. Interuniversitario. ? La universidad que implementa mejores políticas de control de acceso al Internet de sus dependencias es la UPS, debido a que utiliza un bridge que permite asignar anchos de banda de acceso a la web usando diferentes criterios de asignación de los recursos, ya sea por número de hosts, máximo consumo por host, etc. ? Únicamente la UPS posee un canal dedicado para brindar los servicios de voz sobre IP en sus campus. ? La utilización del canal para Redes Avanzadas que posee la EPN no es explotado al máximo, debido a que existen pocos proyectos de investigación que se desarrollen conjuntamente con universidades del exterior. 81 ? Se debe considerar para un redimensionamiento futuro del ancho de banda del canal BPL, las conexiones a Internet Avanzado que tendrían las Universidades que no poseen aún este servicio. ? Absolutamente todas las universidades utilizan su conexión a Internet, como salida para aplicaciones como Video-conferencia. Únicamente se crea una VPN para garantizar el ancho de banda que requiere esta aplicación y que por lo general es de 512 Kbps. 2.2 EVALUACIÓN DEL CABLEADO ELÉCTRICO 2.2.1 UBICACIÓN DEL TENDIDO ELÉCTRICO DE MEDIA A USARSE La red de comunicaciones que interconectará las universidades Escuela Politécnica Nacional, Pontificia Universidad Católica, Universidad Politécnica Salesiana y Universidad Andina “Simón Bolívar” será diseñada en base a una parte de la red de media tensión aérea y subterránea del sector de la Mariscal. El tendido eléctrico antes mencionado específicamente se encuentra en las calles: Mena Caamaño N-23, Andalucía E-12A, Toledo E-12B, Isabel la Católica E-12 y Madrid N24-B. La lámina de la Figura 2.8 indica un mapa de ubicación del sector de la MariscalVI donde se encuentran los campus de las universidades que se consideran para el diseño de la Red Multimedia Interuniversitaria. VI Información recopilada de la base de datos de los sectores de concesión de la EEQ S.A. 83 2.2.2 CARACTERÍSTICAS DE LA RED ELECTRICA ? El tendido eléctrico de media tensión a ser usado para la interconexión de la red interuniversitaria consta de líneas aéreas y subterráneas que, de acuerdo a la simbología eléctrica de la Empresa Eléctrica Quito S.A. pertenecen a las líneas codificadas como “12A”. ? Las líneas de media aéreas son del tipo convencional de 6.3 kV y existen tres tipos de conductores presentes en la red y que son de material AAAC, CU y ASC respectivamente. La extensión total del tendido eléctrico de MV aéreo por el cual se propagará la señal es de 1295.40 metros, con una distancia de poste a poste de entre 3.1 y 80.4 metros los más distantes. El número de transformadores aéreos en la red multimedia interuniversitaria es de uno, ubicado junto a la UPS y su carga es de 45 kVA. ? Las líneas de media subterráneas son del tipo multiplexadas de 6.3 kV y existen dos tipos de conductores presentes en la red y que son de material de papel tripolar y de polietileno unipolar respectivamente. La extensión total del tendido eléctrico de MV subterráneo por el cual se propagará la señal es de 273.80 metros, con una distancia máxima entre el poste y la cámara de transformación de 134.90 metros. Las cámaras de transformación presentes para esta red multimedia interuniversitaria son tres, ubicadas dentro de los campus de la EPN, UASB y PUCE y sus cargas son de 300, 160 y 150 kVA respectivamente. ? Los niveles de voltaje utilizados en las redes de baja tensión son de 240/120 V y 220/110 V y las acometidas para las cuatro universidades es trifásico, los mismos que se encuentran instalados desde el transformador en las líneas de media tensión aéreas o desde las cámaras de transformación. 84 ? La distancia total sumadas las líneas de media aéreas y subterráneas de acuerdo a los datos proporcionados anteriormente, es 1569.20 metros, en su mayoría conformada por líneas aéreas y un pequeño porcentaje formado por líneas subterráneas, tal como se indica en la Tabla 2.4. Tabla 2.4 Características de los conductores aéreos y subterráneos de la red de media No. ID PRIMARIO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 12A 12A 12A 12A 12A 12A 12A 12A 12A 12A 12A 12A 12A 12A 12A 12A 12A 12A 12A 12A 12A 12A 12A 12A 32A 32A 32A 32A 32A 32A 32A 32A 32A 32A 32A 32A CONDUCTORES AEREOS DE MEDIA TENSION CALIBRE TENSION LONGITUD FASES MATERIAL [KV] [m] FASES NEUTRO 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 6,3 72,50 27,90 4,60 4,80 48,90 39,60 3,90 40,60 80,40 94,20 37,10 28,50 50,60 119,10 27,50 6,60 27,50 3,60 31,80 37,80 28,60 36,60 45,00 20,00 84,80 23,90 49,40 33,80 39,20 36,40 3,10 30,50 3,40 31,50 3,00 38,70 TOTAL: 1295,40 UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV UWV AAAC CU CU CU CU CU CU CU CU CU CU CU CU CU CU AAAC CU AAAC AAAC AAAC AAAC AAAC AAAC CU CU CU CU CU CU AAAC AAAC AAAC AAAC CU CU CU 1/0 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 2/0 6 266 266 266 266 266 266 2 2 2 2 6 6 1/0 1/0 1/0 1/0 6 6 6 2 --------------------------------------------------------1/0 1/0 1/0 1/0 ------- FECHA INSTALACION 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 02/05/2000 02/05/2000 02/05/2000 02/05/2000 05/02/2000 --31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 31/12/1993 CONDUCTORES SUBTERRÁNEOS DE MEDIA TENSION No. ID PRIMARIO TENSION [KV] LONGITUD [m] FASES MATERIAL 1 2 3 4 12A 12A 12A 12A 6,3 6,3 6,3 6,3 77,90 57,00 36,50 102,40 UWV UWV UWV UWV PA-T PA-T PA-T PO-U TOTAL: TOTAL DEL TENDIDO: CALIBRE FASES NEUTRO 2 2 4 2 --------- FECHA INSTALACION 02/05/2000 05/02/2000 05/02/2000 01/01/2004 273,80 1569,20 PA-T: Papel Tripolar PO-U: Polietileno Unipolar La lámina de la Figura 2.9 indica la ubicación y distancia de cada conductor aéreo y subterráneo del tendido eléctrico de media del sector para el diseño de la red. 86 2.2.3 COMENTARIOS SOBRE LA RED ELÉCTRICA Para el transporte de la señal de telecomunicaciones de banda ancha por éste singular canal de comunicación, se debe considerar los factores más relevantes que influirán en la atenuación de la señal en la red multimedia interuniversitaria pero, sin dejar de considerar aquellos aspectos no tan relevantes pero que están presentes en este tipo de canal. ? Factores más relevantes Distancia entre equipos: para la red en cuestión la distancia máxima entre dispositivos es de 1401.40 metros (longitud de las líneas de media entre la EPN y UASB), considerándose a este factor como el problema más serio que podría afectar la comunicación, debido a la atenuación de la señal dada la longitud del canal. La Figura 2.10 presenta rangos de atenuación teóricos en Mbps que se podrían presentar por la distancia recorrida de una señal en líneas de media. Figura 2.10 Rangos de atenuación conceptuales en líneas de media tensión Tipo y calidad del aislamiento: los conductores de las líneas de media aérea de esta red eléctrica son cables desnudos, a diferencia de los conductores subterráneos que si poseen aislamiento. 87 Número de derivaciones en el canal: en el caso de las líneas subterráneas no existen derivaciones de la red. Para el caso de las líneas aéreas, existen seis derivaciones en la red de media donde cada una introduciría una atenuación aproximada de -3 dBmVII. La Figura 2.11 indica un análisis de la atenuación que sufrirá la señal de comunicación por efecto de las derivaciones en los conductores de las líneas de media aéreas en el diseño de la red, desde el punto donde se origina la señal (HE-EPN)VIII hasta el punto más lejano (CPEUASB)IX. Figura 2.11 Análisis de la atenuación de la señal por efecto multipath Tipo de línea (subterránea, aérea): la red eléctrica tomada en cuenta para el diseño, se encuentra en su mayoría conformada por líneas de media aéreas de conductor desnudo y un reducido porcentaje por líneas de media subterráneas con revestimiento del conductor. Se debe considerar este aspecto para elegir el tipo de acoplamiento que se usará para la red interuniversitaria. VII Datos de atenuación comunes por efecto multipath en conductores con longitudes menores a 500 metros en líneas de media tensión, siempre y cuando los empalmes entre los conductores estén bien realizados. VIII Head End ubicado en la EPN. IX Customer Permises Equipment ubicado en la UASB. 88 Tipo y calidad de la inyección de la señal de comunicación: el tipo de señal recomendada a ser inyectada en este canal es por medio de filtros capacitivos para las líneas aéreas y filtros inductivos para líneas subterráneas. La calidad de la inyección dependerá de los procedimientos de instalación de los acopladores de media y baja tensión. Se recomienda que sean técnicos de la empresa eléctrica quienes realicen la instalación de los acopladores en las líneas de media, por razones de seguridad y eficacia en la instalación. Tipo de comunicación: la comunicación para el diseño de la red será full-duplex, dado que comunicaciones como VoIP y Videoconferencia son aplicaciones sensibles a retardos. De no existir una comunicación simultánea entre los equipos BPL, estas aplicaciones se verán degradas en su calidad. En el caso de VoIP la señal sería entrecortada y la Videoconferencia sufriría grandes retardos en la exposición de los cuadros. Frecuencia de uso del chip: los chips deben permitir usar mecanismos administrativos de configuración de frecuencias de trabajo en los equipos, dado que el uso de líneas de media tensión aéreas en el diseño, implica que éstas en su mayoría tendrán un comportamiento de antenas emisoras de interferencia sobre otro tipo de comunicaciones a su alrededor. Este tema se aborda con mayor profundidad en el Capitulo 4. ? Factores menos relevantes Antigüedad del cable (oxidación del cobre y envejecimiento del plástico; idealmente < 10 años): aproximadamente un 80% de los conductores de las líneas aéreas tienen un tiempo de instalación de quince años, el resto de conductores se encuentra dentro de los 89 parámetros ideales de antigüedad o envejecimiento del cable. Con esto se concluye que el tendido eléctrico se encuentra en condiciones aceptables de envejecimiento y oxidación para el transporte de la señal de comunicación. Material del cable (cobre, aluminio): existe igual porcentaje de conductores tanto de cobre como de aluminio en la línea eléctrica en cuestión, factor que se debe considerar para establecer los efectos de atenuación que tendría la señal de comunicación por propagación en diferentes medios. Sección del cable: en su mayoría, el calibre de los conductores se encuentra entre 0 y 1 AWGX, factor que se debe considerar para predecir los efectos de atenuación debido a las secciones variables de los conductores que debe atravesar la señal. Configuración del tendido eléctrico del sector: el tendido eléctrico del sector es a tres hilos, lo que implica que los tres conductores se comportan como fases eléctricas simétricas y que la conexión a tierra de cada transformador de media a baja se obtenga de la puesta a tierra que dispone cada poste. 2.3 DISEÑO DE LA RED 2.3.1 ALTERNATIVAS DE DISEÑO El diseño de la red Multimedia Interuniversitaria BPL implica plantear dos alternativas de red: X El calibre o numeración que establece la norma AWG para conductores es inversamente proporcional a la sección de los mismos. 90 ? ALTERNATIVA 1: cada universidad tendría su propia conexión a Internet y la red interuniversitaria BPL serviría únicamente para cursar tráfico multimedia entre las universidades. ? ALTERNATIVA 2: una de las universidades será el punto de acceso a Internet de las otras tres. La red interuniversitaria BPL cursaría el tráfico de las conexiones a Internet de las otras universidades y además el tráfico de las aplicaciones multimedia y otros servicios de Tecnologías de la Información (TI) que se definirán más adelante. Para el diseño de la red multimedia interuniversitaria se optará por ambas alternativas, dado que la infraestructura eléctrica y de hardware BPL serán las mismas para ambos casos, variando únicamente en su direccionamiento lógico y en las aplicaciones que soportará el canal de comunicación para cada alternativa. 2.3.2 APLICACIONES Y SERVICIOS La Tabla 2.5 define las aplicaciones que ofrecerá cada alternativa de red propuesta. Tabla 2.5 Aplicaciones que ofrecerá cada alternativa de red APLICACIÓN ALTERNATIVA 1 ALTERNATIVA 2 Creación de LANs LV –BPL NO SI Acceso a Internet BPL mediante MV NO SI Voz sobre IP SI SI Videoconferencia SI SI Servicios básicos y de aplicación TI NO SI 91 En base a las prestaciones que deben brindar las dos alternativas de red, las características que deben incorporar los equipos son: ? Interoperabilidad con routers y otros dispositivos de red como servidores. ? Capacidades de control, con soporte del protocolo SNMP ? Soporte Bridging para 2048 direcciones MAC ? Filtración MAC ? 802.1Q VLAN & Optimización de VLANs ? Tecnología OFMD, con sistema de corrección de errores ? Niveles de colas de prioridad, con prioridad programable ? Clasificación de Prioridades de acuerdo a la etiqueta 802.1p, la codificación IP o el puerto Origen/Destino TCP ? Frecuencia configurable. ? Soportar comunicación Full-Duplex. Nota1.- El soporte bridging se refiere a la cantidad de direcciones MAC que puede reconocer un equipo BPL de media tensión. Nota2.- La mayoría de equipos BPL se consideran como bridges o puentes de comunicación, que a su vez incorporan funciones de simples repetidores de una señal ó de administradores de una red BPL como un HE. 92 2.3.3 REQUERIMIENTOS DE LA RED 2.3.3.1 Capacidad del Canal Para dimensionar el ancho de banda mínimo que debe poseer el canal de comunicación, se tomará como referencia la suma del ancho de banda de conexión a Internet de cada una de las universidades para ambas alternativas, dado que en cada una de estas conexiones se encuentran contemplados o embebidos todos los servicios ofrecidos por el Protocolo de Internet (IP) como son: FTP, HTTP, VoIP, Videoconferencia entre otros, mismos que están concebidos en el diseño de la red multimedia interuniversitaria. La Tabla 2.6 presenta el cálculo del ancho de banda del canal de comunicación, en base a la salida de conexión a Internet y otras aplicaciones que poseen actualmente cada una de las universidades en sus diferentes campus. Tabla 2.6 Cuadro de servicios y velocidades de transmisión dentro de la red ANCHO DE BANDA UNIVERSIDAD (Mbps) EPN 43 UPS 11 PUCE 17 UASB 1,536 ANCHO DE BANDA MÍNIMO: 72.536 La suma del ancho de banda de las conexiones a Internet de cada una de las universidades es de aproximadamente 73 Megabits, ancho de banda mínimo que deberá soportar el canal para garantizar la comunicación. Entonces los equipos BPL deben tener la capacidad de transmitir sobre el canal de comunicación a una velocidad igual o sobre los 73 Megabits para el correcto funcionamiento de la red. 93 En el caso de la ALTERNATIVA 1 si los equipos BPL proveen el ancho de banda dimensionado para el canal, no existirá problema de saturación en la red ya que únicamente se cursará tráfico multimedia sobre la misma. Para la ALTERNATIVA 2 se debe considerar que además de que cada universidad se conectará a Internet mediante BPL por las líneas de media, se trasmitirán aplicaciones de voz y video simultáneamente por el mismo canal además de servicios básicos y otras aplicaciones TI, lo que consumiría un gran ancho de banda y degradaría la calidad del canal por exceso de tráfico multimedia. El problema se solventaría usando QoS sobre el tráfico de voz y video que se curse por la red. En cualquiera de las dos alternativas, se podría plantear la posibilidad de implementarse entre las universidades aplicaciones como: correo electrónico, transferencia de archivos, compartición de bases de datos ó en otras palabras servicios TI, pero únicamente se lo planterá para la ALTERNATIVA 2. Se podría pensar además que estas aplicaciones vendrían a degradar las comunicaciones dentro de la red BPL, pero como se observó en la Sección 2.1.3.2 de éste capítulo este tipo de tráfico no representa ni siquiera el 1% de la información que cursa por una red, con lo que permitiría concluir que este tipo de aplicaciones no degradaría las comunicaciones en la red BPL. Se debe mencionar además, que cualquier ampliación futura del ancho de banda del canal para cualquiera de las dos alternativas, dependerá esencialmente del avance que tenga la tecnología BPL. 2.3.3.2 Topología y Tipo de Línea Dada la disposición de las líneas de media tensión consideradas para el diseño de la red multimedia interuniversitaria y en base al tipo de topologías existentes 94 para redes de distribución BPL estudiadas en el Capítulo 1, la topología física de la red interuniversitaria para las dos alternativas planteadas será en árbol. El tipo de línea de la red interuniversitaria multimedia que se requiere es fullduplex lo que permitirá transferir información en direcciones simultáneas (uplink–downlink) para cursar tráfico de tiempo real de voz y video. 2.3.3.3 Interfaz y Conectores en los HE de MV Estos equipos deben poseer interfaces Ethernet para permitir establecer conexión con otros dispositivos de red como routers, y poder establecer así diferentes subredes para cada universidad que es el caso de la ALTERNATIVA 2 y además poder acceder a la conexión de Internet. Es así que el tipo de conector para el interfaz Ethernet requerido podrá ser RJ-45. 2.3.4 ESPECIFICACIONES DE LOS EQUIPOS La elección de los equipos BPL para la red multimedia interuniversitaria se fundamentará en los criterios formulados en la Sección 2.3.2 de este Capítulo y además en la compatibilidad que debe existir entre equipos de redes de Distribución y de Acceso BPL. Los equipos que cumplen estas características, son los que han incorporado los estándares y especificaciones desarrolladas por la UPA y que son CORINEX e ILEVO. Para el diseño se elegirán equipos CORINEX, primero por cumplir con los requerimientos mínimos que deben tener los HE BPL de MV y segundo por compatibilidad tecnológica, dado que actualmente el proyecto desarrollado por la Empresa Eléctrica Quito S.A. también ha orientado el uso de estos equipos como solución técnica para su proyecto. La Tabla 2.7 presenta especificaciones técnicas generales de los equipos CORINEX MV-LV ACCESS GATEWAY NR. 95 Tabla 2.7 Especificaciones técnicas generales de un MV-LV CORINEX GATEWAY NRXI DESCRIPCIÓN ESPECIFICACIÓN Modulación y Chipset OFDM - DSS9002 Data Rate 200 Mbps sobre el puerto powerline Estándares IEEE 802.3d, 802.1p, 802.1Q, FCC Parte 15G Puertos y conectores Conector a backplane e Interfaz de acoplador (50ȍ) 2 conectores RJ-45 10/100 Ethernet Rango de Frecuencias 2 – 34 MHz Protocolos de Administración MIB, SNMP Comunicación FDD ó TDD Direcciones MAC soportadas 2048 Densidad espectral trasmitida -50 dBm/Hz La Figura 2.12 a continuación presenta el MV-LV CORINEX GATEWAY NR que oferta en el mercado ecuatoriano la compañía New Access. Figura 2.12 MV-LV CORINEX GATEWAY NR XI Para mayores especificaciones técnicas diríjase al Anexo 2.A. 96 2.3.5 EQUIPAMENTO ADICIONAL 2.3.5.1 Acopladores En el diseño de la red interuniversitaria se usarán acopladores ARTECHE ya que son los equipos que CORINEX distribuye junto con los suyos. El modo de acoplamiento de la red será fase-fase, considerándose que la configuración del tendido eléctrico del sector es a tres hilos. Del buen funcionamiento del acoplamiento, existirá una excelente comunicación entre los módems de media tensión en la red, caso contrario produciría que exista pérdidas de la señal y por consecuencia una reducción del ancho de banda del canal para la transmisión de la información. La instalación de los acopladores será fija sobre el posteXII y para el caso de las líneas de media subterráneas la posición del acoplador en la cámara de transformación respetará la distancia de seguridad establecida por la compañía eléctrica. La Figura 2.13 muestra los dos tipos de acopladores capacitivo e inductivo ARTECHE que se usarán en las redes aéreas y subterráneas. Figura 2.13 Acopladores capacitivos para líneas (a) aéreas y (b) subterráneas XII Ver Anexo 2.B. 97 2.3.5.2 Sistema de Alimentación y UPS. Junto a los nodos de la red interuniversitaria, se deben instalar fuentes de poder que provean de energía a los módems BPL de media y baja tensión, además debe incorporarse un sistema de backup de alimentación de energía que provea al menos de dos horas de consumo en el caso de existir alguna interrupción del suministro de energía eléctrica. Nota3.- Los equipos MV-LV CORINEX GATEWAY incorporan todas las características antes mencionadas en sus dispositivos. 2.3.5.3 Otros Dispositivos de Red Debido a que en el diseño de la red multimedia interuniversitaria se ha contemplado en la ALTERNATIVA 2 la necesidad de que cada universidad tenga su propia red, es necesario definir el equipo que permita realizar esta operación. Concretamente se elegirán ruteadores marca CISCO, específicamente el Modelo 1841, el mismo que contiene: dos puertos seriales; puertos de consola, AUX y puertos Ethernet, como lo indica la Figura 2.14. Figura 2.14 Router CISCO Modelo 1841 98 2.3.6 TOPOLOGÍA FÍSICA DE LA RED La ubicación de los módems BPL en las líneas MV se fundamentará en el alcance máximo que presentan los equipos CORINEX para redes de distribución BPL y que actualmente se encuentra en 2 kilómetros para señales sobre líneas de media. Se debe considerar que la topología física de los equipos BPL de MV será la misma para las dos alternativas propuestas. En la Tabla 2.8 presenta la ubicación, etiqueta y longitud del conductor entre los equipos de la red. Tabla 2.8 Ubicación de los nodos de la Red Multimedia Interuniversitaria CÓDIGO UBICACIÓN DE LOS EQUIPOS DE EN LA TRANSFORMADOR RED DE MEDIA TENSIÓN TIPO SIGUIENTE EQUIPO Y ETIQUETA DEL EQUIPO LONGITUD EQUIPO CONDUCTOR Cámara de Transformación Edif. Eléctrica19731– 300 Química entre Isabel la Católica (E12) y HE-EPN 458.10 CPE-UPS 167.80 CPE-PUCE 443.20 REP 167.80 CPE-UPS 443.20 CPE-UPS 500.10 CPE-UASB 500.10 REP Andalucía (E12A) 3900 – MNT8 – 45 Mena Caamaño (N-23) esquina e Isabel la Católica (E12) CPE-UPS Cámara de Transformación Edif. Nuevo 36145 – 150 PUCE en Mena Caamaño (N23) y Av. 12 CPE-PUCE de Octubre Sin transformador 32745 – 160 Madrid (N24B) esquina y Toledo (E12-B) Cámara de Transformación Edif. de estudiantes SB en Toledo (E12-B) REP CPE-UASB La lámina de la Figura 2.15, presenta la topología física de la red multimedia con los equipos BPL-MV. 100 2.4 PLANEAMIENTO DE LA RED 2.4.1 RED DE INTERCONECTIVIDAD BPL 2.4.1.1 Alternativa 1 En esta alternativa el direccionamiento de los equipos BPL que interconectan a las universidades mediante las líneas de media tensión no es un factor preponderante, dado que la Red BPL se usará exclusivamente para cursar tráfico multimedia entre los campus universitarios y será cada administrador de red en las universidades quien direccione la comunicación a la o las dependencias que requieran en ese instante de los servicios que ofrece la red. Pero, debido a razones de configuración y administración de los equipos BPL dentro de la red, se hace indispensable que cada uno posea una dirección IP, existen dos maneras de lograrlo, una mediante direccionamiento fijo y la segunda a través de un direccionamiento dinámico, se elegirá la segunda opción debido a su fácil implementación, para la cual únicamente se necesita un host que actué como un servidor DHCP y FTP para asignar las direcciones IP en los equipos y proveer del archivo de configuración básico a cada equipo BPL de la red. Se debe señalar que cada equipo NR-MVG-CORINEX posee tres módulos BPL, pero para esta alternativa se requiere que únicamente los módulos de media tensión sean quienes posean de una dirección IP, que en este caso será dinámica, puesto que éstos serán quienes se encarguen de interconectar físicamente a las universidades. Además, cada módulo de media tensión debe poseer su archivo respectivo de configuración de acuerdo a las funciones que éste desempeñe en la red, ya sea como Terminal de Cabecera, Repetidor ó Equipo Local de Cliente. La Figura 2.16 indica un diagrama de direccionamiento dinámico usando una dirección de red 172.20.0.0/26 para los 101 dos módulos de media tensión de los equipos de interconexión BPL para su administración en la ALTERNATIVA 1. Figura 2.16 Diagrama de direccionamiento de la red de interconexión BPL para la ALTERNATIVA 1 2.4.1.2 Alternativa 2 Para esta alternativa es primordial prever un esquema de direccionamiento para la óptima administración de los equipos de interconectividad BPL de la red interuniversitaria, debido a que cada universidad poseerá su respectivas LAN BPL y además gozará de direcciones IP públicas para prestar servicios básicos de red en la web. Así, el direccionamiento de los equipos de interconectividad en las líneas de media tensión para la red interuniversitaria será con IP´s fijas y usando la misma porción de red 172.20.0.0/26 de la Alternativa 1. En el direccionamiento de las LAN BPL-LV de cada universidad se usará la porción de red 172.30.0.0/18 que a su vez se dividirá en cuatro subredes más, una por cada universidad presente en el diseño. Con este direccionamiento se prevé abastecer con el suficiente número de direcciones para los CPE-BPL conectados a la red. 102 La Tabla 2.9 indica detalladamente el direccionamiento fijo de los equipos de interconectividad para las subredes BPL de cada universidad. Tabla 2.9 Tabla de direccionamiento de cada subred BPL en cada Universidad DIRECCIÓN DE RED: 172.30.0.0/18 MÁSCARA: 255.255.192.0 DIRECCIÓN DE BROADCAST UNIVERSIDAD DIRECCIÓN DE SUBRED RANGO DE HOSTS EPN 172.30.0.0/18 172.30.0.1 172.30.63.254 172.30.63.255 UPS 172.30.64.0/18 172.30.64.1 172.30.127.254 172.30..127.255 PUCE 172.30.128.0/18 172.30.128.1 172.30.191.254 172.30.191.255 UASB 172.30.192.0/18 172.30.192.1 172.30.255.254 172.30.255.255 Para el direccionamiento público de cada universidad, se tomará como referencia el que posee la EPN que es mediante un proceso NAT one-to-one de cada uno de los servidores en su red. En la Tabla 2.10 se especifican los rangos de direcciones para servidores asignadas a cada universidad. Tabla 2.10 Asignación de direcciones privadas en cada universidad para proceso NAT DIRECCIÓN DE RED: 172.50.0.0/16 UNIVERSIDAD RANGO DE DIRECCIONES PÚBLICAS CANTIDAD EPN 172.30.63.1/18 172.30.63.254/18 254 UPS 172.30.127.1/18 172.30.127.254/18 254 PUCE 172.30.191.1/18 172.30.191.254/18 254 UASB 172.30.255.1/18 172.30.255.254/18 254 La Figura 2.17 muestra el diagrama de direccionamiento de la red de interconexión interuniversitaria BPL planteada para la ALTERNATIVA 2. 103 Figura 2.17 Diagrama de direccionamiento de la red de interconexión BPL para la ALTERNATIVA 2 104 2.4.2 SERVICIOS TI A IMPLEMENTAR 2.4.2.1 Alternativa 1 Como se definió anteriormente, en ésta alternativa aparte del servidor DHCP y FTP para levantar la interconexión entre los equipos BPL de media tensión no se utilizarán otros servicios de TI, dado que la red de interconexión BPL interuniversitaria únicamente servirá para cursar tráfico de VoIP o Videoconferencia entre las universidades cuando lo requieran. 2.4.2.2 Alternativa 2 En esta alternativa para cada una de las universidades participantes se definirán servicios TI como: x Servicio de páginas Web x Servicio de correo electrónico (Mail) x Servicio de Lenguaje de Consulta Estructurado (SQL) x Servicio de Transferencia de archivos (FTP) En lo concerniente a los servicios de TI que se implementarán para la parte administrativa de la red interuniversitaria serán: x Servicio de Resolución de Nombres de Dominio (DNS) x Servicio de Monitoreo de Equipos de Interconectividad y Tráfico De acuerdo a los servicios TI definidos, la estructura completa de la red interuniversitaria para la ALTERNATIVA 2 se puede apreciar en la Figura 2.18. SERVIDOR PUCE-MAIL LV-BPL PUCE SERVIDOR UPS-MAIL UPS-ROUTER Figura 2.18 Estructura de la Red Interuniversitaria para la ALTERNATIVA 2 SWITCH SERVIDOR PUCE-WEB SERVIDOR UPS-WEB SERVIDOR PUCE-SQL PUCE-ROUTER SERVIDOR UPS-SQL LV-BPL UPS SERVIDOR PUCE-FTP SERVIDOR UPS-FTP RED DE INTERCONEXIÓN BPL DE MEDIA TENSIÓN LV-BPL EPN UASB-ROUTER SERVIDOR UASB-MAIL EPN-SWITCH SERVIDOR DE MONITOREO DE LA RED DE INTERCONECTIVIDAD BPL Y DE MONITOREO INTERNET SERVIDOR UASB-WEB EPN-ROUTER SWITCH SERVIDOR DNS LV-BPL UASB SERVIDOR EPN-MAIL SERVIDOR UASB-SQL SERVIDOR UASB-FTP SERVIDOR EPN-WEB SERVIDOR EPN-FTP 105 SERVIDOR EPN-SQL 106 2.5 INSTALACIÓN DE LA RED 2.5.1 CONFIGURACIÓN FÍSICA INTERNA DE LOS EQUIPOS En la Figura 2.19 se muestra el esquema interno de conexión de los módulos BPL de MV y LV de un MV GATEWAY NR CORINEX. Figura 2.19 Configuración interna de un MV GATEWAY NR 2.5.2 INSTALACIÓN DE LOS ACOPLADORES 2.5.2.1 Disposición 1.- Los dos acopladores deben estar alineados en línea perpendicular con respecto a las líneas de MV aéreas. 2.- Deben guardar su disposición en todo el trayecto de las líneas desde principio a fin. 3.- Considerar si los conductores de cada fase por donde se transmitirá la señal de comunicaciones poseen similar longitud o no. Si la conectividad entre los dispositivos es alta pese a esta diferencia de longitud de los conductores, esta diferencia es ignorable. Si la conectividad entre los dispositivos es baja, se debe tratar de compensar la longitud de los conductores añadiendo un trozo de conductor al segmento más corto. 107 La Figura 2.20 presenta las consideraciones mencionadas sobre la disposición de los acopladores en las líneas de MV aéreas. Figura 2.20 Consideraciones en la disposición de los acopladores MV aéreos 2.5.2.2 Instalación La Figura 2.21 indica las consideraciones de instalación de los acopladores capacitivos sobre las líneas aéreas de MV. Figura 2.21 Instalación de Acopladores Capacitivos en líneas MV aéreas 108 La Figura 2.22 indica las consideraciones de instalación de los acopladores inductivos sobre las líneas subterráneas de MV. Figura 2.22 Instalación de Acopladores Inductivos en líneas MV subterráneas 2.6 CONFIGURACIÓN DE LOS EQUIPOS A continuación se muestra una lista de comandos del software de administración ALMA que CORINEX es propietario y que permitirán configurar los equipos BPL para levantar la red interuniversitaria. GENERAL_USE_AUTOCONF = YES/NO (Usar autoconfiguración o no al arrancar el equipo) GENERAL_TYPE = HE/CPE/TDREPEATER (Elección del funcionamiento del equipo) GENERAL_FW_TYPE = MV/LV/EU (Elección del voltaje de operación) GENERAL_IP_USE_DHCP = YES (Elección de direccionamiento dinámico ó estático) GENERAL_STP = YES (Habilitación de publicaciones STP) GENERAL_AUTHENTICATION = RADIUS/AUTHLIST/NONE (Elección de la autenticación) GENERAL_SIGNAL_MODE = 1/2/3/6/10 (Elección del modo de transmisión del equipo) GENERAL_SIGNAL_REG_POWER_MASK_ENABLE = YES/NO (Habilitación o no máscara potencia) 109 GENERAL_SIGNAL_POWER_MASK = (permite usar máscaras de potencia para los modos1-2-3) GENERAL_SIGNAL_MODE_LIST.1 = 1 (Establece al modo 1 como primera alternativa de enganche) GENERAL_SIGNAL_MODE_LIST.2 = 2 (Establece al modo 2 como segunda alternativa de enganche) GENERAL_SIGNAL_MODE_LIST.3 = 3 (Establece al modo 3 como tercera alternativa de enganche) GENERAL_SIGNAL_MODE_LIST.4 = 6 (Establece al modo 6 como cuarta alternativa de enganche) GENERAL_SIGNAL_MODE_LIST.5 = 10 (Establece al modo 10 como quinta alternativa de enganche) 2.7 CONSEJOS EN LA INSTALACIÓN 1.- Cuando existe una gran separación o distancia entre NR-MVG, es recomendable usar las siguientes referencias: x Modo 1: 549 a 610 metros x Modo 2: 457 a 549 metros x Modo 3: 305 a 457 metros 2.- Cuando se use la configuración de esclavo y de censado en el modo 10 el módem permanecerá en estado silencioso, y si cualquier otro módem está configurado como maestro y en modo 10, el CPE o TDR deberá incluir en su lista de MACs al equipo maestro o HE de la red. 3.- Cuando se configure un TDR o el módulo de una subestación, setee el segundo módulo de servicio (M2 Module) en silencio, usando las sentencias slave y mode 10. CAPITULO 3 DISEÑO DE LA RED DE AULAS INTELIGENTES EN EL EDIFICIO DE ELECTRICA-QUIMICA DE LA E.P.N. 111 3.1 AULA INTELIGENTE 3.1.1 INTRODUCCIÓN Hoy en día el proceso acelerado del desarrollo tecnológico a nivel mundial, exige nuevos modelos educativos para la formación de profesionales y especialistas técnicos a nivel superior. La tendencia global de incentivar áreas de conocimiento cada vez más especializadas ó nuevas áreas de conocimiento multidisciplinario como por ejemplo la mecatrónica, la bioingeniería, la biomedicina, hacen indispensable reducir paulatinamente en países del tercer mundo la brecha que existe entre educación y tecnología. Estrategia que permitirá a largo plazo convertir a estos países en actores de los avances y nuevos descubrimientos técnicos. Es así que, en las instituciones universitarias especialmente ecuatorianas lo que alguna vez fue la mejor y única manera de enseñar y aprender mediante la creación y/o transmisión de conocimiento a sus estudiantes a través de la exposición magistral y la realización de lecturas o prácticas de laboratorio, afronta ahora la necesidad de satisfacer nuevas demandas de aprendizaje. Precisamente, el aula de clases tradicional presenta ahora severas limitaciones que requieren sistemas mejores de aprendizaje que propicien la apropiación de nuevos conocimientos especialmente tecnológicos y que necesariamente obligan a crear una nueva infraestructura para el aprendizaje en el aula de clase, donde esté integrada la tecnología para potenciar la cultura tecnológica y se adapten las últimas técnicas en: multimedia, animación, realidad virtual y domótica; para la producción de materiales didácticos e interactivos para el apoyo de procesos de enseñanza-aprendizaje a nivel superior y especialmente en la Escuela Politécnica Nacional por ser una universidad de carácter técnica. 112 3.1.2 DEFINICIÓN Considerando que no existe una definición normalizada o estándar sobre lo que es un aula inteligente y en base a los criterios expuestos en la introducción, se podría definir como “Aula Inteligente al ambiente sistémico donde se ha diseñado e implementado un entorno científico-tecnológico necesario para el soporte del proceso enseñanza-aprendizaje mediante el uso de Tecnologías de la Información y la Comunicación (TICs)”. El diagrama de la Figura 3.1 presenta la interacción profesor-alumno, Aula Inteligente-TIC´s y proceso enseñanza-aprendizaje. T I C ´s FACILITADOR Profesor AMBIENTE Aula Inteligente TRANSCEPTOR Alumno PROCESO ENSEÑANZA-APRENDIZAJE Figura 3.1 Interacción entre Elementos en la Educación 3.1.3 SERVICIOS Fundamentalmente el Aula Inteligente debe permitir el desarrollo de clases, talleres, cursos de capacitación con una modalidad presencial o a distancia, donde la exploración, construcción de esquemas, operación y reflexión serán fuertemente apoyadas por las TICs, ya sea mediante el uso de sistemas de audioconferencias, materiales educativos multimedia, pizarra electrónica, páginas Web, correo electrónico, videoconferencia, transferencia de archivos, documentos y actividades virtuales sobre Internet. 113 Adicionalmente el Aula Inteligente debe proporcionar al docente o alumno un interface que facilitará a la vez que permitirá auto gestionar sistemas de control sobre el ambiente donde se está desarrollando el proceso de enseñanza– aprendizaje como: controles de iluminación, controles de acceso y seguridad, control remoto sobre instrumentación o placas electrónicas didácticas. De esta manera los alumnos al mismo tiempo que adquieren los conocimientos teóricos de un área determinada de la ciencia irán adquiriendo capacidades y destrezas en el manejo inteligente de la tecnología para lograr sus propios aprendizajes. 3.1.4 PROTOTIPO DE AULA INTELIGENTE El prototipo o modelo de Aula Inteligente para el edificio de Eléctrica-Química se desarrollará sobre algunos de los servicios que se mencionó anteriormente, concretamente sobre una plataforma con tecnología Web que permita el desarrollo de audio conferencias mediante VoIP, videoconferencia, transferencia de archivos y acceso a páginas Web en las diferentes aulas del edificio, además se incorporará al diseño un sistema de monitoreo en cada aula por medio de cámaras IP que permitirá tener un control sobre la asistencia de los alumnos y los profesores a la institución. Además el diseño de esta red permite la ampliación a futuro de nuevos servicios que permitan contribuir al entorno científico-tecnológico del aula de clase para el soporte del proceso enseñanza-aprendizaje mediante el uso de Tecnologías de la Información y la Comunicación (TICs) La aplicación práctica de los servicios definidos en un inicio junto con la tecnología BPL permitirá establecer realmente la validez de esta solución tecnológica para procesos de enseñanza-aprendizaje dentro de la EPN y como modelo a seguir de cualquier centro de educación o formación. 114 3.2 EVALUACIÓN DEL CABLEADO ELÉCTRICO 3.2.1 UBICACIÓN DEL PROYECTO El edificio de Eléctrica-Química se encuentra ubicado entre las calles Isabel la Católica (E12) y Andalucía (E12A), tal como se puede verificar en la vista aérea del campus en la Figura 3.2. Figura 3.2 Ubicación del Edificio de Electrónica-Química La superficie de construcción del edificio es de 13087,8 m2 entre los siete pisos, planta baja y subsuelo que lo conforman. El diseño de la red de acceso indoor será orientada solo para una porción del edificio, específicamente para los pisos: 3, 4, 5 y 7 del ala norte ya que es ahí donde se encuentran las catorce aulas de clase de la facultad, como lo indica la Figura 3.3 a continuación. 115 Figura 3.3 Vista Frontal del Edificio de Eléctrica-Química y ubicación del diseño 3.2.2 CARACTERÍSTICAS DE LA RED ELÉCTRICAI El edificio es alimentado por un transformador con una carga de 300 KVA, ubicado en el subsuelo del edificio dentro de una cámara de transformación a 4.35 m por debajo del nivel del suelo. Los circuitos de iluminación y fuerza, son comandados por un Tablero Principal de Distribución (TPD) a donde llega la energía del transformador. EL TPD está ubicado en la planta baja del edificio, encerrado en ductos de cemento de 15 cm de diámetro y pozos de revisión. Este alimentador ha sido diseñado para transportar toda la potencia requerida para el normal funcionamiento del edificio, con una caída de tensión máxima del 1.5% de la tensión nominal. De acuerdo al diagrama vertical de alimentadores del edificio presentado en la Figura 3.4, se observa que el TPD alberga los interruptores termomagnéticos para tableros primarios de distribución, motores, montacargas y bombas de agua. I Ver Anexo 3.A. 116 PARA-RAYOS Nº + 39.00 J T-MT T-ASC T8-1 a SISTEMA DE PUESTA A TIERRA ASOTEA ASCENSORES MONT. T7-1 T7-5 T7-2 a TD-1 7 a TO-2 a TPD Nº + 31.00 T6-4 T6-3 T6-2 T6-1 a TD-1 6 T5-1 T5-2 a TD-1 5 T6-5 T6-7 a TO-2 T5-3 Nº + 35.25 T7-4 T7-3 T6-6 REV a TPD Nº + 26.75 T5-4 REV T5-5 T5-6 a TO-2 a TPD Nº + 22.55 T4-3 T4-1 a TO-2 a TPD T3-2 a TD-1 3 Nº + 18.25 T3-5 T3-4 T3-1 T4-4 T4-5 T4-2 a TD-1 4 REV T3-3 a TO-2 a TPD Nº + 14.00 T2-4 T2-2 T2-1 a TD-1 2 T1-1 T2-3 a TO-2 a TPD Nº + 9.75 T1-4 T1-2 TD-2 T1-3 a TD-1 1 a TO-2 a TPD Nº + 5.55 TO-1 TO-3 TE-1 TD-1 TO-4 TE-2 T.P.D. TO-2 P.B. a PARA-RAYOS Nº + 0.00 E.E.Q. CARGA 300 KVA a FLOTADOR CÁMARA DE TRANSFOR. 25 HP SISTEMA DE PUESTA A TIERRA 25 HP S.S. Nº - 4.35 Figura 3.4 Diagrama Vertical General de Alimentadores en el edificio 117 Los circuitos eléctricos que competen al diseño de la red de aulas inteligentes, y que serán el canal de comunicación por donde se propaguen las señales de información que inyecten los equipos BPL, son los pertenecientes a los subtablerosII de distribución de los pisos 3, 4, 5 y 7 del ala norte del edificio, alimentados por el tablero primario de distribución TD-1 que se encuentra ubicado en el Laboratorio de Control de Procesos en la planta baja del edificio. La Tabla 3.1 exhibe las características eléctricas más importantes de las instalaciones de fuerza de cada uno de los subtableros de distribución pertenecientes al TD-1 inherentes al diseño. Tabla 3.1 Resumen de instalaciones eléctricas desde TD-1 a subtableros Tablero Primario de distribución TD-1 Características del Subtablero Piso Calibre conductor Longitud conductor Subt. Tipo # Circ. # Circ. #Termo. a TD-1 a tomas a TD-1 a toma 3ro. T3-1 Monof. 4 5 4 #6 #12 35 [m] 53 [m] 4to. T4-1 Monof. 4 5 4 #6 #12 40 [m] 52 [m] 5to. T5-1 Monof. 4 5 4 #6 #12 45 [m] 52 [m] 7mo. T7-1 Monof. 9 6 6 #2 - #4 #12 65 [m] 45 [m] En la Figura 3.5 se puede observar con mayor detalle las características importantes de las instalaciones eléctricas de iluminación y fuerza que serán el canal de comunicación para todas las aulas de Eléctrica en los cuatro pisos del ala norte del edifico que vendrán a formar parte de la red BPL. II Se debe considerar que los subtableros de distribución contienen circuitos de fuerza y circuitos de iluminación, donde ambos se tomarán en cuenta para el diseño de la red de aulas inteligentes. 118 Figura 3.5 Diagrama Vertical y Horizontal de Alimentadores para el diseño de la red 119 En la Figura 3.6 se muestra el diagrama eléctrico de los circuitos de fuerza del transformador hacia el TD-1 y de éste hacia cada subtablero. Figura 3.6 Diagrama eléctrico de fuerza de TD-1 y Subtableros 120 3.2.3 COMENTARIOS SOBRE LA RED ELÉCTRICA ? Los conductores de los subtableros de distribución hacia las luminarias y los tomas en cada piso son calibre 12 AWG y absolutamente todas las tomas son dobles, con un voltaje entre bornes de 126 [V] monofásico. ? Los conductores desde TD-1 hasta los subtableros de cada piso es calibre #6 AWG, exceptuando el calibre de los conductores que van al subtablero del 7mo. piso que son #4 y #2 AWG, además la fase es igual para todos los circuitos de fuerza que contiene cada subtablero alimentado por TD-1. ? A continuación se presentan las principales características eléctricas de los diferentes conductores de la red eléctrica del edificio en la Tabla 3.2. Tabla 3.2 Características principales de los conductores eléctricos No. DIÁMETRO SECCIÓN 2 TIPO DE CAPACIDAD EN [mm] [mm ] CONDUCTOR AMPERIOS 2 6.54 33.63 SÓLIDO 263 4 5.18 21.15 SÓLIDO 165 6 4.11 13.30 SÓLIDO 103 12 2.05 3.30 SÓLIDO 25 AWG ? Si se analiza con detenimiento la Figura 3.6, se puede observar que la máxima longitud del conductor, ó en este caso del canal de comunicación si se desean comunicar dos CPE´s se daría en el escenario cuando estos equipos estén situados el uno en el 7mo. piso y el otro en el 5to. piso, ya que la longitud del canal que debería recorrer la señal sería desde la toma más lejana hasta T7-1 45 m, de T7-1 a TD-1 121 65 m, de TD-1 a T5-1 45 m y de T5-1 hacia la toma más lejana 52 m, lo que suma una longitud del canal de 207 m para que se comuniquen estos dos CPE´s. ? En lo referente a las líneas de potencia del edifico como canal de comunicación, se considerarán estudios sobre entornos de redes eléctricas interioresIII realizados por el Departamento de Ingeniería de Comunicaciones ETSI Telecomunicación de la Universidad de Málaga. En este estudio se realizaron múltiples medidas, tanto de funciones de transferencia de canales como se constata en la Figura 3.7 (a), como de espectro de ruido en la Figura 3.7 (b) para diversos puntos de conexión en la misma y distinta habitación y/o circuito eléctrico, y con varias condiciones de cargaIV, donde para las curvas representadas se extrajeron los datos del caso más favorable y del más adverso. (a) Respuesta de Amplitud (b) Espectro de Ruido Figura 3.7 Estudio de redes eléctricas indoor III Estimación de la Capacidad del Canal en Comunicaciones por la Red Eléctrica en Entorno Doméstico; Dpto. Ingeniería de Comunicaciones. E.T.S.I. Telecomunicación; Universidad de Málaga. IV Las distancias de transmisión nunca excedían los 35-40m. 122 En general se puede concluir que el comportamiento del canal será el mismo para frecuencias en el rango de 0 a 30 MHz, y es recomendable evitar la zona de baja frecuencia ya que en ella existe mayor ruido. Además, dentro del estudio realizado por el Dep. ETSI Telecomunicación, se presentan valores estadísticos generales de atenuación y ruido como se observa en la Tabla 3.3, y las distribuciones de probabilidad en la Figura 3.8 para la atenuación de señal y el nivel de ruido que podrían esperarse al intentar transmitir a cualquier frecuencia en el canal. Tabla 3.3 Estadística de los valores medidos en la red eléctrica de una vivienda PARÁMETRO MÍNIMO MEDIA ESTÁNDAR MÁXIMO Atenuación [dB] 0.04 20.7 12.5 61.9 Ruido [dBm/kH] -140.8 -102.5 -15.2 -40.6 Figura 3.8 Distribución de probabilidades calculadas para atenuación de señal y nivel de ruido 123 De las figuras de distribución de probabilidades se concluye que: x Para la primera, las atenuaciones en el canal no siguen ninguna distribución estadística, es decir los datos son muy dispersos, por lo que la atenuación es un factor dinámico en este tipo de canal dada su características variables en diámetro del canal, tipos de conductor, longitud e instalación. De ahí que se use OFDM como modulación para este tipo de canal. x Para el segundo gráfico, el ruido dentro del canal sigue una distribución estadística, es decir los datos tienden a la media, dado que los niveles de ruido aumentan debido a las variaciones de carga que experimentan las redes eléctricas al conectar dispositivos que necesiten de energía. ? En lo concerniente a valores característicos primarios para líneas eléctricas indoor como canal de comunicación, se muestran los presentados por Vienes R.M.: Impedance of the residencial power distribution circuit. IEEE Trans. On Electromagnetic Compatibility, Feb. 1985, pp. 6-13 en la Tabla 3.4. Tabla 3.4 Rango de parámetros primarios en líneas eléctricas indoor L` C` V ZL [mH/Km] [µF/Km] [Km/s] [] 0.9 – 1.57 7 – 13x10 -3 2.92 – 2.95x10 5 345 - 358 124 ? Como la línea de distribución eléctrica de fuerza para el diseño, es en esencia una línea bifilar o monofásica, esta se puede modelar como una línea de transmisión de dos hilos considerando algunas características que la hacen diferente de las líneas de transmisión tradicionales tales como: x Es muy probable que las longitudes físicas de los conductores del par bifilar, no sean iguales debido a los procesos de instalación que se efectúa de la red eléctrica, como si lo son los diseñados para transmisión de telecomunicaciones. x No existe uniformidad en el diámetro de los conductores del edificio pues este fue diseñado realizando consideraciones de distribución de corriente, por ejemplo para la instalación desde el TD-1 a los subtableros y de éstos a los diferentes tomas e iluminarias existen conductores desde calibre #2 AWG hasta otro calibre #12 AWG. Para solucionar este problema, los equipos que se elijan deben incorporar un sistema de auto configuración de potencia de transmisión y de uso de frecuencias. ? En general la red de potencia se considera en condiciones aceptables para la transmisión de datos, dado su diseño basado en criterios y normas para instalaciones eléctricas dictadas por la Empresa Eléctrica Quito S.A. hasta ahora vigentes. 125 3.3 DISEÑO DE LA RED BPL 3.3.1 APLICACIONES Y SERVICIOS La red será diseñada para la interconexión permanente y el transporte de datos en las aulas de Eléctrica, soportando los servicios definidos anteriormente en la Sección 3.1.4 de este Capítulo. La Tabla 3.5 muestra el circuito de iluminación/fuerza a usar para cada servicio planteado dentro de la red. Tabla 3.5 Definición del circuito eléctrico a usarse para los servicios en la red CIRCUITO SERVICIO FUERZA Acceso a Internet x Interconexión de Equipos x VoIP y Video-conferencia x Sistema de monitoreo para control de asistencia ILUMINACIÓN x De acuerdo a los servicios que debe brindar la red de aulas inteligentes, las aplicaciones que deben soportar los equipos que formaran parte del diseño son: ? Tecnología OFDM con sistema de corrección de errores y de repetición incorporado para ampliar la cobertura. ? Protocolos CSMA/CARP, 802.1D, 802.1Q VLAN, 802.1P, IP (IPv4 o IPv6) o puerto de origen/destino TCP. 126 ? Filtración MAC, descartando así estructuras Ethernet que provengan de una dirección MAC no presente en la lista de direcciones MAC permitidas. ? Configuración usando interfaz web o de consola. 3.3.2 REQUERIMIENTOS DE LA RED DE AULAS INTELIGENTES 3.3.2.1 Capacidad del Canal El dimensionamiento del canal de comunicación en bits por segundo (bps) para brindar los servicios de Internet en la red de aulas inteligentes, tomará como referencia la conexión a Internet que posee el laboratorio de informática del 6to. piso del edificio que es de 1.256 Mbps, valor relativo de conexión que se usará como referencia para el diseño dado que alguno de los servicios de VoIP, Videoconferencia ó Monitoreo pueden requerir un mayor ancho de banda para establecer una sesión con cualquier otro punto del planeta, por lo que se debe prever un aumento del ancho de banda si así fuera necesario por parte de los administradores de la UGI para el acceso a Internet de la red de aulas inteligentes, misma que formaría parte de la VLAN del edificio de EléctricaQuímica y que tendría como switch de acceso al etiquetado por los administradores de la UGI como AFIELAB. En el caso del servicio de interconexión, se fijará en primer lugar el número máximo de puntos de acceso a la red para cada aula, que será de veinte y cuatroV. Entonces el número de host que se podrán conectar simultáneamente a la red será de 336, ahora el ancho de banda para este máximo de host conectados será el que provea el equipo BPL sobre la red eléctrica de fuerza en cada aula. De las pruebas realizadas con equipos CORINEX sobre la red V El cálculo se basa en la mitad del promedio de alumnos por aula que es de 24. 127 eléctrica de fuerza en cada aula, se obtuvieron los resultados de velocidades mínimas y máximas de transmisión promedio que se presentan en la Tabla 3.6 sobre Capa Física, trabajando en Modo 2VI en los equipos (En base a software de administración de los equipos provisto por el fabricante). Tabla 3.6 Velocidades mínimas y máximas de transmisión sobre Capa Física en las aulas de eléctrica con equipos CORINEX SIN TRAFICO PISO 3 AULA CON TRAFICO Tx prom. [Mbps] Rx prom. [Mbps] Tx prom. [Mbps] Rx prom. [Mbps] QE-304 22 12 22 12 QE-305 57 49 48 44 QE-306 50 46 47 44 QE-401 46 40 44 39 QE-402 45 40 41 38 QE-403 45 35 42 34 QE-404 51 43 49 43 QE-501 53 46 53 47 QE-502 46 39 44 38 QE-503 48 40 47 41 QE-504 51 47 50 47 QE-701 38 34 37 34 QE-702 44 40 43 40 QE-703 48 41 46 40 4 5 7 De la Tabla 3.6 se puede concluir que el ancho de banda máximo sobre el canal eléctrico de fuerza para el servicio de interconexión en las aulas será de 57 Mbps en transmisión sin tráfico, estando cerca del valor esperado que VI Rango de frecuencia de trabajo desde 13,5 a 23,5 MHz con velocidad máxima en capa física de 84 Mbps y un máximo throughput de 59 Mbps 128 CORINEX presenta en sus manuales para el Modo 2. El ancho de banda mínimo sobre el canal sin cursar tráfico será de 12 Mbps en recepción, éste ancho de banda puede deberse a la gran cantidad de extensiones de tomas que existen en ese piso para oficinas y laboratorios de la Carrera de Potencia que ahí funcionan, además de su instalación en algunos casos defectuoso o mal hecho. El servicio de VoIP y Videoconferencia serán orientados única y exclusivamente para el uso del profesor en el aula. Entonces, existirá un solo host que contenga el software y hardware necesario para estos servicios, de ahí el ancho de banda del canal deberá soportar las comunicaciones en el caso más crítico, que será cuando cada profesor en cada aula use estos servicios, es decir cuando existan catorce conexiones o llamadas simultáneas con VoIP y catorce conexiones de Videoconferencia. Para obtener el ancho de banda mínimo para el servicio de VoIP en las condiciones anteriores, se tomará como referencia el ancho de banda necesario para tener una excelente calidad de la señal y que se establece en 64 Kbps, valor que multiplicado por catorce da como resultado un ancho de banda de 896 Kbps. Para calcular el ancho de banda para las conexiones de Videoconferencia, se tomará como referencia un ancho de banda 512 Kbps para tener una señal aceptable, valor que multiplicado por catorce resulta un ancho de banda de 7.168 Mbps, dando un ancho de banda total de 8.064 Mbps entre ambos servicios. Para el cálculo del ancho de banda del servicio de monitoreo se considerarán los mismos valores que para los de Videoconferencia (como referencia), lo que permite concluir que el ancho de banda del canal para el servicio de monitoreo deberá ser de al menos 7.168 Mbps. En la Tabla 3.7 se resume el ancho de banda necesario en el canal para cada uno de los servicios definidos para las aulas inteligentes. 129 Tabla 3.7 Ancho de banda necesario para cada servicio en la red de Aulas Inteligentes SERVICIO ANCHO DE BANDA CIRCUITO Acceso a Internet 1.256 MbpsVII Fuerza Interconexión de Equipos 12 MbpsVIII Fuerza VoIP y Video-conferencia 8.064 Mbps Fuerza Monitoreo para control de asistencia 7.168 Mbps Iluminación 3.3.2.2 Topología y Tipo de línea El tipo de línea en la red de aulas inteligentes que se tendrá es full-duplex, además la conexión de los módems que se usará para el diseño de la red será en base a una topología para zonas de alta densidad, existiendo dos posibilidades de diseño y que son: ? Un primer caso, en el que sea el equipo del diseño de la red interuniversitaria HE-EPN ubicado en la cámara de transformación del edificio, quien asuma la administración de la red de Aulas Inteligentes con su tercer módulo de bajo voltaje. ? Un segundo caso, en el que únicamente se considere instalar HE´sLVIX en los pisos donde anteriormente se acordó el diseño y sean quienes administren las comunicaciones de la red. VII El ancho de banda de acceso a Internet considerado es relativo y dependerá de la explotación que se haga sobre los servicios de VoIP y Videoconferencia, pudiendo llegar a necesitarse un ancho de banda de 10 Mbps para soportar el tráfico de estos servicios en el caso crítico que es cuando existan catorce conexiones simultáneas de los servicios antes mencionados. VIII Para el servicio de interconexión de equipos, se consideró el ancho de banda mínimo que presento el canal eléctrico de fuerza en el edificio. IX Head Ends de Baja Tensión. 130 En ambos casos la posibilidad de integrar la red interuniversitaria con la red de aulas inteligentes será siempre factible, dado que los equipos de la red interuniversitaria pueden coexistir con redes de Acceso BPL, siempre y cuando se use la misma marca de equipos en ambas redes. 3.3.2.3 Interfaz y conectores de los equipos BPL Los equipos que se usen para el diseño de la red, deben al menos poseer un puerto Powerline, para transmitir y receptar la señal en el backbone BPL del edificio, adicionalmente también deben incorporar interfaces Ethernet, los mismos que pueden ser conectores RJ-45 para poder realizar las funciones de administración del equipo ó establecer la comunicación con cualquier otro dispositivo de red como un PC, cable módem, router, switch, etc. 3.3.3 ESPECIFICACIONES DE LOS EQUIPOS BPL Con perspectivas que la Red Interuniversitaria y la Red de Aulas Inteligentes tengan compatibilidad tecnológica y puedan interconectarse entre sí se escogerá de igual manera para el diseño de esta red, equipos de la marca CORINEX. La Tabla 3.8 resume los equipos CORINEX que se necesitan en base a los requerimientos desarrollados anteriormente y en que parte de la red BPL del edificio desempeñarían sus funciones. Tabla 3.8 Tipo de equipos y desempeño dentro de la red BPL del edificio Powerline Networking Backbone Equipo Corinex MDU Gateway Tipo HE-LV Corinex AV200 EP Ethernet Adapter CPE-LV Corinex AV200 EP Wall Mount CPE-LV Horizontal 131 En la Figura 3.9 se muestran los equipos que CORINEX distribuye para redes indoor: MDU Gateway, Corinex AV200 EP Wall Mount y Ethernet Adapter. Corinex MDU Gateway Corinex AV200 EP Wall Mount Corinex AV200 EP Ethernet Adapter Figura 3.9 Equipos para el diseño de la Red de Aulas Inteligentes La Tabla 3.9 resume las características principales, tanto del Corinex MDU Gateway como de los AV200 EP Ethernet Adapter y Wall MountX. Tabla 3.9 Características del Terminal de Cabecera ó Repetidor X TIPO ESPECIFICACIÓN Estándares IEEE 802.3u, 802.1p, 802.1Q, 802.1D Modulación y Protocolo OFDM CSMA/CARP Seguridad y EMI EN 55022 límites de EMC, FCC Parte 15 Velocidad de Transferencia 100 Mbps en capa física Interfaces RJ-45 10/100 Base-T Puerto Powerline Rango de Frecuencias 2 – 34 MHz Alcance > 150 m Densidad espectral trasmitida -50 dBm/Hz Ver Anexo 3.B. 132 3.3.4 TOPOLOGÍA FÍSICA DE LA RED BPL La disposición de los equipos para el diseño del backbone de la red de Aulas Inteligentes con tecnología BPL, en esencia dependerá de: ? Cobertura de transmisión de los equipos, que en el caso del CORINEX MDU Gateway es de 600 metros por cada módulo powerline y de 200 metros para los dos modelos de CORINEX AV200. ? Topología física elegida, que para el diseño es de alta densidad. ? Ubicación y cantidad de tomacorrientes existentes en cada piso. De acuerdo a los criterios expuestos, el diseño del backbone de la red BPL para el edificio en cuanto a distancias no conlleva problema, dado que la máxima distancia entre el tablero de distribución TD-1 y el subtablero más alejado T7-1 es de apenas 65 metros, y dentro del tendido horizontal el toma más alejado a su subtablero es de 53 metros, tal como se resume en la Tabla 3.10. Tabla 3.10 Número y distancia de tomas a subtablero y a tablero de distribución TD-1 # TOMAS PISO SUBTABLERO POR SUBTABLERO XI DISTANCIAXI TD-1 TOMA MÁS TOTAL 3ro. T3-1 33 35 [m] 53 [m] 88 [m] 4to. T4-1 31 40 [m] 52 [m] 92 [m] 5to. T5-1 31 45 [m] 52 [m] 97 [m] 7mo. T7-1 60 65 [m] 45 [m] 110 [m] Las distancias presentadas son aproximadas y se basan en los datos que se indican en los planos proporcionados por el Departamento de Fiscalización de la EPN. 133 Considerando los datos anteriores, se constata que las distancias del cableado eléctrico en el caso más crítico entre el TPD-1 y la toma más alejada no exceden los 110 metros. El diagrama de la Figura 3.10 muestra la topología física del backbone tomando en cuenta los datos antes expuestos y considerando los dos casos planteados para el diseño de la red en la Sección 3.3.2.2 de éste capítulo. ASOTEA Nº + 35.25 MDU 7 T7-1 Circuitos de Iluminación y Fuerza Nº + 31.00 6 Nº + 26.75 T5-1 5 Conductores eléctricos de cada subtablero al TD-1 Circuitos de Iluminación y Fuerza Nº + 22.55 T4-1 4 Circuitos de Iluminación y Fuerza Nº + 18.25 T3-1 3 Circuitos de Iluminación y Fuerza Nº + 14.00 2 Nº + 9.75 Señal BPL inyectada en el canal por el módulo 3 de bajo voltaje del HE-EPN. Señal BPL inyectada en el canal por los tres módulos de bajo voltaje del MDU. 1 Nº + 5.55 MDU P.B. TD-1 T.P.D. SEGUNDO CASO, DONDE MDU´s ADMINISTRAN LA RED E.E.Q. CARGA 300 KVA Nº + 0.00 CÁMARA DE TRANSFOR. NR-MV-GW MOD 3 S.S. PRIMER CASO, DONDE HE-EPN ADMINISTRA LA RED Nº - 4.35 Figura 3.10 Topología Física del Backbone de la red BPL en el edificio Las láminas de la Figura 3.11, indican detalladamente la ubicación de las tomas en cada piso, Además se indica la posibilidad que la toma sea o no un punto de acceso a la red de información considerando si, se encuentra en buen estado o no, ó de acuerdo a su ubicación. B-6 A-6 B-1 A-5 A-1 B-5 AULA QE-306 AULA QE-305 B-2 B-4 A-2 A-4 A-3 B-3 P-1 T3-1 P-2 P-3 B. TD-1 C-2 C-3 LABORATORIO DE ELECTRICA L-2 C-1 OFICINA PROFESORES OF-2 P-4 OF-6 P-5 OF-1 L-1 AULA QE-304 OF-3 C-4 C-6 OFICINA PROFESORES OF-4 OF-5 OFICINA CISCO C-5 TERCERA PLANTA ALTA TOMA EN BUEN ESTADO Y POSIBLE PUNTO DE DATOS PARA AULA DE CLASES TOMA EN BUEN ESTADO Y POSIBLE PUNTO DE DATOS PARA OFICINA Y LABORATORIO (EN CASO QUE SE REQUIERA) TOMA EN BUEN ESTADO Y POSIBLE PUNTO DE DATOS EN PASILLO (EN CASO QUE SE REQUIERA) TOMA DANADA Ó EN BANO (NO SE REQUIERE CONSIDERAR PARA EL DISENO) INTERRUPTOR DOBLE TUBERIA QUE BAJA TABLERO DE T ÉRMICOS CONEXIÓN ENTRE TOMAS Y LÍNEA ELECTRICA HACIA TABLERO DE TERMICOS FOCOS FLUORESCENTES LÍNEAS DE ILUMINACIÓN FOCOS INCANDECENTES B-6 A-6 A-1 B-5 B-1 A-5 AULA QE-404 AULA QE-403 B-2 A-2 A-4 B-4 A-3 B-3 P-1 T4-1 P-2 P-3 B. TD-1 C-2 C-3 D-2 C-1 D-1 D-3 AULA QE-402 P-4 AULA QE-401 D-4 D-6 C-6 P-5 D-5 C-4 C-5 CUARTA PLANTA ALTA TOMA EN BUEN ESTADO Y POSIBLE PUNTO DE DATOS PARA AULA DE CLASES TOMA EN BUEN ESTADO Y POSIBLE PUNTO DE DATOS PARA OFICINA Y LABORATORIO (EN CASO QUE SE REQUIERA) TOMA EN BUEN ESTADO Y POSIBLE PUNTO DE DATOS EN PASILLO (EN CASO QUE SE REQUIERA) TOMA DANADA Ó EN BANO (NO SE REQUIERE CONSIDERAR PARA EL DISENO) INTERRUPTOR DOBLE TUBERIA QUE BAJA TABLERO DE T ÉRMICOS CONEXIÓN ENTRE TOMAS Y LÍNEA ELECTRICA HACIA TABLERO DE TERMICOS FOCOS FLUORESCENTES LÍNEAS DE ILUMINACIÓN FOCOS INCANDECENTES B-6 A-6 B-5 A-1 A-5 B-1 AULA QE-504 AULA QE-503 B-2 A-2 A-4 B-4 A-3 B-3 T5-1 P-1 P-2 P-3 B. TD-1 C-2 D-2 D-2 C-3 P-4 C-1 D-1 D-3 AULA QE-501 AULA QE-502 C-6 D-6 D-4 P-5 D-5 C-4 C-5 QUINTA PLANTA ALTA TOMA EN BUEN ESTADO Y POSIBLE PUNTO DE DATOS PARA AULA DE CLASES TOMA EN BUEN ESTADO Y POSIBLE PUNTO DE DATOS PARA OFICINA Y LABORATORIO (EN CASO QUE SE REQUIERA) TOMA EN BUEN ESTADO Y POSIBLE PUNTO DE DATOS EN PASILLO (EN CASO QUE SE REQUIERA) TOMA DANADA Ó EN BANO (NO SE REQUIERE CONSIDERAR PARA EL DISENO) INTERRUPTOR DOBLE TUBERIA QUE BAJA TABLERO DE T É RMICOS CONEXIÓN ENTRE TOMAS Y LÍNEA ELECTRICA HACIA TABLERO DE TERMICOS FOCOS FLUORESCENTES LÍNEAS DE ILUMINACIÓN FOCOS INCANDECENTES OFICINAS PROFESORES MANTENIMIENTO LABORATORIO INFORMÁTICA T7-1 P-2 P-1 U.M.E. P-3 B. TD-1 B-2 A-2 C-2 C-1 C-3 B-1 P-4 A-1 A-3 B-3 AULA QE-703 AULA QE-702 AULA QE-701 P-5 C-4 B-6 C-5 C-6 B-4 A-4 A-5 B-5 SEPTIMA PLANTA ALTA TOMA EN BUEN ESTADO Y POSIBLE PUNTO DE DATOS PARA AULA DE CLASES TOMA EN BUEN ESTADO Y POSIBLE PUNTO DE DATOS PARA OFICINA Y LABORATORIO (EN CASO QUE SE REQUIERA) TOMA EN BUEN ESTADO Y POSIBLE PUNTO DE DATOS EN PASILLO (EN CASO QUE SE REQUIERA) TOMA DANADA Ó EN BANO (NO SE REQUIERE CONSIDERAR PARA EL DISENO) INTERRUPTOR DOBLE TUBERIA QUE BAJA TABLERO DE T ÉRMICOS CONEXIÓN ENTRE TOMAS Y LÍNEA ELECTRICA HACIA TABLERO DE TERMICOS FOCOS FLUORESCENTES LÍNEAS DE ILUMINACIÓN FOCOS INCANDECENTES 138 3.3.5 CONSIDERACIONES IMPORTANTES EN EL DISEÑO DE LA RED ? Bastaría para el diseño de la red contar con un solo Corinex MDU Gateway, para que la señal BPL se encuentre presente en el sitio destinado para la red de aulas inteligentes dentro del edificio, pero por motivos de mantener la calidad de la señal y debido a las aplicaciones multimedia para las cuales está prevista la red, el diseño se hará con dos equipos MDU Gateway Corinex para conformar el bakbone BPL de la red. ? Uno de los MDU Gateway Corinex se ubicará en la planta baja cerca del tablero TD-1 y el segundo se ubicará en el séptimo piso cerca del subtablero T7-1. ? Un módulo Powerline de cada MDU Gateway Corinex se usará como dispositivo maestro de dos pisos de la red, mientras que los otros dos módulos de cada MDU ayudarían el uno a transmitir y el otro a recibir la señal en la red, tal como indica la Figura 3.12. Figura 3.12 Forma de uso de cada módulo Powerline en los MDU Gateway de la red 139 ? Cada uno de los tres módulos del MDU deben manejar diferentes modos de transmisión para cada uno de los servicios que se definieron para las aulas inteligentes. Modo de transmisión 1 para VoIP y Videoconferencia; Modo de transmisión 2 para Monitoreo y; Modo de transmisión 3 para acceso a Internet e Interconexión. ? Para los servicios de Internet, Interconexión, VoIP y Videoconferencia se usarán como canal de comunicación los circuitos eléctricos de fuerza, a diferencia de los circuitos eléctricos de iluminación que serán utilizados para el servicio de Monitoreo para el control de asistencia. ? Para garantizar que no exista el ingreso de usuarios no autorizados a la red en el edificio, dado que cualquier toma alimentada por el TD-1 será un punto de acceso, se debe incorporar a la red seguridad mediante filtrado MAC de los CPE´s, función que incorporan todos los equipos excepto los CPE Wall Mount. ? Cada aula debe poseer los equipos necesarios para satisfacer las aplicaciones y servicios definidos en la Sección 3.3.1 de este capítulo y que se detallan más adelante en éste mismo capítulo. ? En base a pruebas prácticas con equipos CORINEX se constató que el ancho de banda mínimo requerido por cada servicio definido para el aula inteligente es garantizado por esos equipos. ? Puesto que cada toma en un aula se convertiría en punto de acceso a la red siempre y cuando esté conectado un CPE, se considera apropiado definir el número de CPE´s que debe poseer cada aula y que es de tres, uno para aplicaciones web e interconexión, otro para servicios de VoIP y Videoconferencia y el último para propósitos de monitoreo. 140 ? El CPE previsto para los servicios web y de interconexión debe estar conectado a un switch de 24 puertos como mínimo, para soportar la conexión simultánea de al menos 24 hosts. ? El servicio de monitoreo para el control de asistencia, debe poseer un Servidor de Monitoreo que cumpla con las funciones de recoger las señales de video generadas por las cámaras IP instaladas en cada aula y que usan los circuitos eléctricos de iluminación del edificio como canal de comunicación. ? Dado que la señal BPL generada por cada MDU estará presente en todos los circuitos eléctricos alimentados por TD-1, entonces las oficinas de profesores y otras dependencias que se encuentren dentro del área de cobertura de los MDU tendrán la señal BPL, por lo qué existiría la posibilidad que cualquier oficina o dependencia dentro de esa área pueda tener acceso a los servicios Web y de interconexión que ofrece la red, si así amerita el caso. ? El diseño y la tecnología de la Red de Aulas Inteligentes, permiten que ésta pueda interconectarse con la red del Laboratorio Informático del 6to. piso, debiendo únicamente de instalar un CPE en cualquiera de las tomas que existen en el Laboratorio y cursar ese tráfico a un switch o router. ? Se debe señalar que la topología física de la red BPL en cada piso, dependerá de la ubicación en el circuito eléctrico de iluminación o fuerza donde se encuentre conectado el CPE. ? La red de Aulas Inteligentes se integrará a la UGI mediante un punto que asigne la misma de su backbone de fibra en el edificio hacia los dos MDU considerados en el diseño. 141 3.3.6 DETALLES DEL ENTORNO DE RED EN EL AULA INTELIGENTE 3.3.6.1 Detalles de Hardware y Software adicional Los detalles de hardware y software necesarios para cada uno de los servicios definidos para la red de aulas inteligentes se resumen en la Tabla 3.11 a continuación. Tabla 3.11 Entorno de hardware y software para cada servicio definido en el aula inteligente HARDWARE Y SOFTWARE SERVICIO MÍNIMO REQUERIDO Conexión a Internet superior a 1.2 Mbps Acceso a Internet provista por la infraestructura de red de la EPN a través del switch AFIELAB. Servidor DHCP y FTP de red BPL Routeador Interconexión de Equipos Switch de distribución de 8 puertos Switch de acceso de 24 puertos por aula Serv-U (programa para servidor FTP) PC con procesador 2.20 GHz/2GB RAM y Monitor LCD Tarjeta de Video y sonido Proyector VoIP y Video-conferencia Cámara Micrófono Parlantes Tarjeta de red Pantalla de Proyección plegable Soft Phone (software libre para VoIP) Servidor de monitoreo con 4GB RAM Monitoreo para control de asistencia Tarjeta de red Cámara IP de monitoreo por aula 142 3.3.6.2 Esquema de conexión de los equipos en la red En la Figura 3.13 se indica el esquema de conexión del backbone de la red BPL y de los equipos para una aula inteligente, esquema que se repetirá en las trece aulas restantes. SWITCH 4 PUERTOS INTERNET SEGUNDO MDU GW afielab . . . Pa Pr ntall oye a d ccc e ión CPE en Modo-3 CPE en Modo-2 QUINTO PISO Cámara IP CPE en Modo-1 SWITCH 24 PUERTOS . . . Cámara de Video Micrófono SERVIDOR DE MONITOREO PLANTA BAJA FASE 1 – CIRCUITOS DE ILUMINACIÓN Parlantes PRIMER MDU GW TD-1 Modo 1 Modo 2 Modo 3 Cable Ethernet Figura 3.13 Detalles de la conexión de los equipos en la red de aulas inteligentes FASE 3 Proyector FASE 2 – CIRCUITOS DE FUERZA DE TOMAS SERVIDOR DHCP y FTP DE LA RED BPL SÉPTIMO PISO 143 En la Figura 3.14 se indica a detalle el modelo de Aula Inteligente propuesto en el diseño para el edificio de Eléctrica-Química. TOMACORRIENTE PARLANTES MAESTRO CÁMARA DE VIDEO ALUMNO MICRÓFONO CPE en Modo-1 SALIDA DOBLE DE DATOS PANTALLA DE PROYECCIÓN CABLEADO DE DATOS PROYECTOR PORTÁTIL DE ALUMNO CPE en Modo-3 A CABLEADO DE ILUMINACIÓN CPE en Modo-2 T CÁMARA DE MONITOREO IP SWITCH DE 24 PUERTOS Figura 3.14 Modelo de Aula Inteligente en el Edificio de Eléctrica-Química de la E.P.N. 144 3.3.6.3 Direccionamiento de la red Se usará un servidor DHCPXII que destine la porción de red 172.16.4.0/16 para la asignación automática de direcciones tanto para hosts y módems BPL de la red, los detalles se muestran en la Figura 3.15. Figura 3.15 Detalles del direccionamiento en la red de Aulas Inteligentes XII Ver Glosario y Acrónimos. 145 3.4 IMPLEMENTACIÓN DE UN PROYECTO PILOTO 3.4.1 JUSTIFICACIÓN Vivimos en un mundo cada vez más tecnificado, por lo que la EPN como un centro de educación e investigación debe caracterizarse por ser un espacio en el que se estudie y compruebe las diferentes tecnologías existentes. Precisamente BPL es una de estas tecnologías, que actualmente está siendo ya utilizada en otras partes del mundo como alternativa de medio de comunicación. Es por tanto de gran interés técnico el evaluar y probar ésta tecnología en ambientes indoor mediante la implementación de un prototipo de Aula Inteligente en la EPN, considerando que existe la infraestructura de red eléctrica instalada en el edificio de Eléctrica-Química y que es posible reutilizar con esta tecnología, brindando una solución para la prestación de servicios multimedia en el proceso de enseñanza-aprendizaje en las aulas de clase. 3.4.2 OBJETIVOS ? Confirmar la tecnología actual de CORINEX como una alternativa válida y/o compatible en relación con otras soluciones técnicas para redes indoor. ? Comprobar en la práctica el funcionamiento de algunos de los servicios determinados anteriormente que pueda brindar un Aula Inteligente para fortalecer el proceso enseñanza-aprendizaje. ? Establecer comunicación entre dos módems BPL CORINEX para la posterior transmisión de datos, voz y video por la red peer to peer creada. ? Comprobar la eficiencia y calidad del enlace BPL para la transmisión de información a través de la línea eléctrica de fuerza del edificio de Eléctrica-Química. ? Verificar el alcance máximo de los equipos CORINEX. 146 3.4.3 ALCANCE Implementación de un prototipo ó desarrollo experimental a seguir para ambientes o aulas de educación usando tecnología BPL en un aula del tercer piso del Edificio de Ingeniería Eléctrica-Química, mediante la utilización de módems BPL CORINEX. Con la comunicación que se logre establecer entre los módems, se hará uso de cualquier software libre existente para trasmitir datos, voz y video a través de la red eléctrica de fuerza presente en el edificio y poder comprobar la eficiencia de la tecnología BPL para las comunicaciones. 3.4.4 DESARROLLO PRÁCTICO Dentro del desarrollo práctico, con las pruebas que se realicen se determinarán parámetros como: ? Comunicación entre dispositivos ? Medición de Velocidad sobre Capa Física ? Medición de la tasa de bits errados en el proceso de engancheXIII ? Medición del alcance máximo entre los equipos CORINEX 3.4.5 RESULTADOS 3.4.5.1 Comunicación entre dispositivos Los resultados obtenidos con respecto a la comunicación entre los dispositivos y entre los módems, se presenta en la Tabla 3.12. XIII Negociación entre equipos BPL para establecer los parámetros de comunicación entre éstos. 147 Tabla 3.12 Resultados de conectividad en los circuitos de fuerza PISO AULA CONECTIVIDAD EN PISO CONECTIVIDAD EN AULA TOMAS QE-304 3 4 TOMAS Una toma defectuosa 7 QE-701 Total QE-702 Total QE-305 Total QE-306 Dos tomas defectuosas QE-703 Total QE-401 Una toma defectuosa QE-501 Total QE-402 Una toma defectuosa QE-502 Dos tomas defectuosas QE-403 Total QE-503 Total QE-404 Una toma defectuosa QE-504 Una toma defectuosa 5 La Figura 3.16, indica el resultado de conectividad entre los dos puntos más distantes en la red, mediante un “ping”XIV entre los hosts. IP: 192.168.0.1 SÉPTIMO PISO CPE en Modo-3 C:\>ping 192.168.0.2 -t AULA QE-703 Haciendo ping a 192.168.0.2 con 32 bytes de datos: Tiempo de espera agotado para esta solicitud . Respuesta desde 192.168.0.2: bytes=32 tiempo=1844ms TTL=255 Respuesta desde 192.168.0.2: bytes=32 tiempo=10ms TTL=255 Respuesta desde 192.168.0.2: bytes=32 tiempo=10ms TTL=255 Estadísticas de ping para 192.168.0.2: Paquetes: enviados = 60, recibidos = 59, perdidos = 1 (1% perdidos), Tiempos aproximados de ida y vuelta en milisegundos : . . . Mínimo = 8ms, Máximo = 1995ms, Media = 75ms Respuesta desde 192.168.0.2: bytes=32 tiempo=9ms TTL=255 IP: 192.168.0.2 PRIMER MDU GW TD-1 CPE en Modo-3 PLANTA BAJA LAB. CONTROL DE PROCESOS Figura 3.16 Resultado de ping entre Host en aula QE-703 y Host en Lab. Control de Procesos en circuito de fuerza XIV Ver Glosario y Acrónimos 148 3.4.5.2 Medición de la Velocidad sobre Capa Física En ésta sección se exhibirán los resultados de la medición de velocidad sobre capa física únicamente para el caso anterior y para la máxima y mínima velocidad en capa física registrada en la red, tal como indican las pantallas capturadas de la Figura 3.17. Velocidad para los dos puntos más distantes en la red Velocidad Máxima censada en la red 149 Velocidad Mínima censada en la red Figura 3.17 Velocidades censadas sobre capa física en la red De los resultados mostrados, se puede predecir que el throughput sobre capa física que los equipos generan sobre el canal, permitirá tener una conectividad eficiente de cualquier dispositivo de red para los servicios que se desean establecer. 3.4.5.3 Medición de la tasa de bits errados en el canal La Tabla 3.13 indica el resultado de la cantidad de bits errados por aula que se encontró en las pruebas de conectividad de los equipos sobre los circuitos de fuerza e iluminación cuando se estaba llevando a cabo el proceso de enganchadoXV entre los módems. XV Proceso en el cual los módems inician un proceso de negociación de los parámetros de comunicación entre ellos. 150 Tabla 3.13 Resultado de la cantidad de bits errados sobre los circuitos de iluminación y fuerza PISO AULA PORCENTAJE DE PISO AULA BER x AULA 3 PORCENTAJE DE BER x AULA QE-701 0.6757% QE-702 0.0000% 0.1969% QE-703 0.4167% QE-401 0.4397% QE-501 0.7849% QE-402 0.0000% QE-502 0.0000% QE-403 0.0000% QE-503 0.6803% QE-404 2.8355% QE-504 0.4386% QE-304 0.1166% QE-305 0.0901% QE-306 7 5 4 De los resultados obtenidos se puede afirmar que al momento mismo del proceso de enganche de los equipos existe una considerable pérdida de datos y por ende un alto BER. Una vez terminado el proceso de enganche la pérdida de bits por el canal es casi nula entre los equipos, lo que permite concluir que una red BPL posee un nivel de BER comparable con redes Ethernet que es de 10-8. Los valores de 2.8355% de BER obtenido en el aula QE-404 se debe a que existe tomas de corriente en las que los cables se encuentran desnudos y por consecuencia existen perdidas en la comunicación entre los equipos BPL. 151 3.4.5.4 Medición del alcance máximo de los equipos CORINEX en el edificio De las pruebas realizadas con los equipos, se evidenció que los mismos no tuvieron ningún problema en cubrir las diferentes distancias entre dispositivos que pueden existir en la red de aulas inteligentes, incluso el valor de distancia máxima entre equipos que es de 207 metros definido en la Sección 3.2.2 de éste Capítulo, tal como se puede constatar en la Figura 3.18. CPE en Modo-1 SÉPTIMO PISO Distancia entre HOST 270 metros C:\>ping 192.168.0.2 -t Haciendo ping a 192.168.0.2 con 32 bytes de datos: Tiempo de espera agotado para esta solicitud. Respuesta desde 192.168.0.2: bytes=32 tiempo=1844ms TTL=255 Respuesta desde 192.168.0.2: bytes=32 tiempo=10ms TTL=255 Respuesta desde 192.168.0.2: bytes=32 tiempo=10ms TTL=255 Estadísticas de ping para 192.168.0.2: Paquetes: enviados = 4, recibidos = 4, perdidos = 0 (0% perdidos), Tiempos aproximados de ida y vuelta en milisegundos: Mínimo = 8ms, Máximo = 1995ms, Media = 75ms Respuesta desde 192.168.0.2: bytes=32 tiempo=9ms TTL=255 aproximadamente 45 metros hasta TD-1 aproximadamente 85 metros IP: 192.168.0.2 CPE en Modo-3 QUINTO PISO aproximadamente 65 metros hasta TD-1 aproximadamente 75 metros . . . PRIMER MDU GW TD-1 PLANTA BAJA Modo 1 Modo 2 Modo 3 Cable Ethernet Figura 3.18 Conectividad entre dispositivos a distancia máxima en la red 152 3.4.6 VISUALIZACIÓN DE LOS SERVICIOS IMPLEMENTADOS EN LA RED En esta sección se describirán con la ayuda de pantallas capturadas, los diferentes servicios que se implementaron sobre la red BPL de prueba en el edificio. 3.4.6.1 Servicio de Transferencia de archivos 1. En primer lugar se instaló en una estación de trabajo el software pertinente para este servicio, en este caso se uso Ser-U. Se cargó el programa siguiendo los pasos que indica la Figura 3.19 hasta su completa instalación. Figura 3.19 Proceso de instalación de software para servidor FTP 153 2. Se configuró en el servidor FTP los siguientes parámetros: dirección IP, control de acceso de clientes, opciones de usuario, niveles de acceso a los directorios o archivos del servidor FTP, tal como lo demuestra la Figura 3.20. Figura 3.20 Configuraciones de usuarios, opciones de cliente y acceso a directorios en el servidor FTP 3. Se verificó el correcto funcionamiento del servidor, como lo indica a continuación la Figura 3.21. Figura 3.21 Transferencia de archivos desde Servidor FTP al Cliente 154 3.4.6.2 Servicio de Acceso a Internet 1. Para el servicio de acceso a Internet que proporciona la POLIRED, se usó un CPE AV200 EP Ethernet Adapter como bridge de acceso a la web para todos los equipos en la red BPL del edificio. Para el efecto se debió cargar el siguiente archivo de configuración en el equipo: GENERAL_USE_AUTOCONF = yes GENERAL_FW_TYPE = LV GENERAL_TYPE = CPE GENERAL_IP_USE_DHCP = yes GENERAL_STP = yes GENERAL_AUTHENTICATION = NONE 2. Se conectó el equipo a switch de acceso y se esperó unos segundos hasta que se negocien los parámetros de direccionamiento y conexión del servidor DHCP con el CPE, e inmediatamente después se tuvo acceso a Internet en todos los puntos de la red como indica el ejemplo de la Figura 3.22 en la cual se está teniendo acceso a una página web. Figura 3.22 Ejemplo de acceso a una página Web en Internet de un equipo en la red BPL 155 3.4.6.3 Servicio de VoIP 1. Para el servicio de VoIP sobre entornos Windows se eligió el software libre SJ-Phone el mismo que se cargará en todas las máquinas. Para su instalación se siguió los pasos que se resumen en la Figura 3.23. Figura 3.23 Instalación de paquete para servicio de VoIP 2. A continuación, el asistente le pide configurar el hardware que se usará de su equipo para el servicio como se muestra en la Figura 3.24. Figura 3.24 Configuración de hardware del PC 156 3. En este punto, es necesario configurar SJ-Phone en cada máquina para hacer ó recibir llamadas, tal como se indica en la Figura 3.25. Figura 3.25 Configuración de SJ-Phone para hacer ó recibir llamadasXVI 4. Por último se hace una llamada desde cualquiera de los PC´s, siguiendo los pasos que se indican en la Figura 3.26. XVI Algunas configuraciones de SJ-Phone como la de E-mail, son únicamente por requerimientos de configuración del software y no influyen en absolutamente nada en el desempeño del programa. 157 Figura 3.26 Comunicación entre PC´s mediante VoIP 3.4.6.4 Servicio de Video-conferencia 1. Se instala cualquier software existente para servicio de Videoconferencia para ambientes Windows como Ovoo y Neetmeting ó Isabel para el caso de ambientes Linux, tal como muestra la Figura 3.27. Figura 3.27 Instalación de software para servicio de videoconferencia 158 2. Se establece una sesión por medio de las aplicaciones antes mencionadas para dar inicio a una Videoconferencia entre dos puntos tal como indica la Figura 3.28 a continuación. Figura 3.28 Sesión de Videoconferencia 3.4.6.5 Servicio de Monitoreo 1. Se adquirió y se instaló los drivers de dos cámaras Web USB, que además incluyen el software de monitoreo para las cámaras tal como muestra la Figura 3.29. Figura 3.29 Instalación de Drivers para cámaras Web 159 2. Se verifica que las cámaras Web sean reconocidas por la PC o el servidor de monitoreo, como muestra la Figura 3.30. Figura 3.30 Verificación que las cámaras son detectadas por el equipo 3. Se comprueba el correcto funcionamiento de las cámaras y el software de monitoreo como indica la Figura 3.31. Figura 3.31 Servicio de Monitoreo CAPITULO 4 SEÑALAMIENTO DE RIESGOS Y PROBLEMAS POR EL USO DE LA TECNOLOGÍA BPL 161 4.1 INTRODUCCIÓN El uso de nuevas tecnologías de última milla para brindar el servicio de acceso a Internet, como es el caso de BPL en el Ecuador y que es actualmente usada en el país por las empresas eléctricas de Quito y CuencaI, obliga a observar si el uso de esta tecnología ocasionará interferencias a otros servicios de comunicaciones en la banda de HF para el caso del segmento outdoor en donde esta funciona ó si para el caso del segmento indoor se podrían ver afectados los artefactos electrónicos por los efectos de inyectar la señal BPL en la red eléctrica de los hogares ecuatorianos. 4.2 ESTÁNDARES DE BPL EN EL ECUADOR La tecnología BPL elegida por las empresas eléctricas ecuatorianas para ser utilizada sobre sus redes eléctricas es la suministrada por la empresa canadiense CORINEX, decisión que determina se acepten implícitamente las características técnicas que ofrecen estas unidades BPL, tanto para ambientes Indoor como Outdoor (Red de Acceso de baja y media tensión) relacionadas con los siguientes aspectos: ? Frecuencias de operación ? Potencia de la señal de datos BPL ? Otras Se pondrá especial énfasis en las dos primeras características técnicas arriba señaladas, las mismas que se consideran como características de operación de la tecnología BPL que podrían ser fuente de interferencia para otros servicios de radiocomunicación. I Los proyectos de ambas empresas para brindar los servicios de Internet por la infraestructura eléctrica, se encuentran hoy por hoy en una fase de pruebas. 162 4.2.1 FRECUENCIAS DE OPERACIÓN Sobre el uso de las frecuencias de operación para transmisión de señales con tecnología BPL CORINEX sobre las líneas eléctricas de media y baja tensión, es decir, tanto para redes de Acceso como redes In-home BPL, se usa el rango de frecuencias comprendido entre los 2 y 34 MHz para sus diferentes modos de operación tal como indica la Tabla 4.1 a continuación. Tabla 4.1 Frecuencias de operación para equipos CORINEX MODO BW (MHz) FROM (MHz) TO (MHz) 1 10 3 13 2 10 13.5 23.5 3 10 24 34 4 20 3 23 5 20 14 34 6 30 4 34 7 5 2 7 8 5 7.85 12.85 9 20 14 34 10 10 2 12 11 26.15 7.85 34 12 20 7.85 27.85 13 29 2 31 14 19 13.15 32.15 De la tabla anterior se puede destacar que las frecuencias usadas por la tecnología BPL que opera en el país están en el rango de alta frecuencia (HF), banda comprendida entre 3 a 30 MHz. 163 4.2.2 POTENCIA DE LA SEÑAL DE DATOS BPL El nivel de potencia de la señal de datos de los equipos BPL que se usan en el país, varía de acuerdo al modelo y segmento de la red eléctrica en que se instalan los equipos (indoor ó outdoor) tal como resume la Tabla 4.2 a continuación. Tabla 4.2 Nivel de potencia de la señal de datos en los equipos BPL CORINEX EQUIPO DENSIDAD ESPECTRAL TRANSMITIDA SEGMENTO DE INSTALACIÓN MV -GATEWAY-NR -50 dBm/Hz MEDIA TENSIÓN OUTDOOR LV -GATEWAY-NR -50 dBm/Hz BAJA TENSIÓN OUTDOOR MDU-GATEWAY -50 dBm/Hz BAJA TENSIÓN INDOOR AV200-ADAPTER-ETH -56 dBm/Hz BAJA TENSIÓN INDOOR AV200-WALLMOUNT -58 dBm/Hz BAJA TENSIÓN INDOOR 4.2.3 OTRAS CARÁCTERÍSTICAS TÉCNICAS Las características técnicas que se indicarán a continuación, serán influyentes en el aspecto de interconectividad entre redes BPL u otras redes de datos tradicionales. 4.2.3.1 Interfaces El uso de interfaces será preponderante para la comunicación de redes BPL con otro tipo de redes cableadas como Coaxiales, UTP ó Fibra Óptica. Para redes cableadas Coaxiales se usan conectores BNC, conectores RJ-45 para 164 redes UTP y conectores especialmente fabricados para Fibra monomodo. La Figura 4.1 muestra interfaces RJ-45 y BNC presentes en un MDU de la marca CORINEX, además se pueden observar los interfaces powerline. Figura 4.1 Interfaces en un MDU CORINEX Se debe resaltar que absolutamente todos los equipos BPL de diferentes marcas poseen el mismo interfaz Powerline, pero únicamente existirá comunicación entre aquellos que pertenezcan al mismo fabricante, dado que cada fabricante usa diferentes códigos de símbolos BPL para la comunicación entre sus dispositivos. 4.2.3.2 Atenuación vs. Velocidad sobre Capa Física (PHY) En la Figura 4.2 se muestran los datos presentados por CORINEX en sus manuales para parámetros sobre redes BPL como son la atenuación y velocidad de datos sobre capa física para tres diferentes anchos de banda de operación. 165 Figura 4.2 Atenuación vs. Velocidad en PHY De la Figura 4.2 se puede destacar que para niveles de atenuación comprendidos en el rango de 0 a 30 dB para anchos de banda de operación definidos en 10, 20 y 30 MHz los valores de velocidad de transmisión permanecen constantes en 80, 115 y 190 Mbps respectivamente. Para niveles de atenuación mayores las velocidades sobre capa física decrecen de una forma casi lineal, observándose una pendiente más prolongada para anchos de banda situados a 30 MHz. 4.2.3.3 Atenuación vs. Distancia Para características como atenuación de la señal BPL versus la distancia recorrida a través de conductores de media tensión, CORINEX presenta los valores obtenidos para frecuencias de operación de los equipos de 5 y 10 MHz, tal como indica la Figura 4.3. 166 Figura 4.3 Atenuación vs. Longitud del Conductor de MV Se puede deducir que en cables de media tensión por cada 100 metros de conductor la atenuación aumenta un promedio de 12 dB en frecuencias de 5 y 10 MHz. 4.3 RIESGOS Y PROBLEMAS QUE PUEDEN PRESENTARSE 4.3.1 RUIDO SOBRE COMUNICACIONES BPL 4.3.1.1 Definición de Ruido Se define al ruido eléctrico como cualquier energía eléctrica indeseable que queda dentro de la banda de paso de la señal de comunicación. Se puede clasificar al ruido en dos clases: correlacionado y no correlacionado. De estos dos tipos de ruido, se derivan otras categorías las mismas que se considerarán de acuerdo a su incidencia sobre comunicaciones BPL en redes Indoor o Outdoor. 167 4.3.1.2 Ruido no correlacionado Este tipo de ruido puede estar presente en el circuito de comunicación independientemente de si existe o no señal de información y su origen puede ser interno o externo. Dentro del ruido no correlacionado externo existen otras subcategorías generales de ruido, pero se considerarán solamente aquellos que pueden significar un riesgo para comunicaciones en Redes de Acceso BPL (segmento outdoor) y que se especifican como: Ruido Atmosférico y Ruido causado por el hombre; u aquellos que podrían afectar a Redes Indoor o Outdoor a su vez, como es el caso del llamado Ruido Impulsivo. 4.3.1.2.1 Ruido Atmosférico El ruido atmosférico se origina de perturbaciones eléctricas naturales que se generan dentro de la atmósfera terrestre. Al ruido atmosférico también se lo conoce como electricidad estática. La fuente de la mayor parte de la electricidad estática se encuentra en las condiciones eléctricas naturales, como por ejemplo los rayos. A veces, la electricidad estática está en forma de pulsos que dispersan energía dentro de una amplia gama de frecuencias, sin embargo, el ruido atmosférico es relativamente insignificante a frecuencias mayores de más o menos 30 MHz. 4.3.1.2.2 Ruido causado por el hombre Las fuentes principales de este ruido son los mecanismos que producen chispas, como por ejemplo los conmutadores de los motores eléctricos, los sistemas de encendido automotriz, el equipo generador y conmutador de energía eléctrica y lámparas fluorescentes. Este tipo de ruido tiene naturaleza de pulsos, y contiene una amplia gama de frecuencias, que se propagan por el espacio del mismo modo que las ondas de radio. Este ruido es más intenso en 168 zonas densamente pobladas y áreas industriales, por lo que algunas veces se le llama ruido industrial. 4.3.1.2.3 Ruido Impulsivo El ruido impulsivo se caracteriza por tener picos de gran amplitud y corta duración dentro del espectro total del ruido. Este ruido consiste en ráfagas repentinas de pulsos de forma irregular, que por lo general tienen intervalos de duración en el orden de los microsegundos y fracciones de milisegundos, dependiendo de su amplitud y origen y es considerado muy dañino para redes de datos. Se produce más ruido impulsivo durante la transmisión por inducción mutua y por radiación electromagnética. Las fuentes normales del ruido impulsivo incluyen electromagnéticos los transitorios (relevadores y producidos solenoides), en los interruptores motores eléctricos, electrodomésticos y alumbrado (en especial, lámparas fluorescentes); también las mismas líneas de transmisión eléctrica, los sistemas de encendido automotriz, las uniones soldadas de mala calidad y los rayos. 4.3.1.3 Ruido correlacionado El ruido correlacionado es una forma de ruido interno y que básicamente se relaciona mutuamente con la señal, y no puede estar en un circuito a menos que exista una señal de entrada. Este ruido se produce por amplificación no lineal, e incluye la distorsión armónica y de intermodulación, ya que ambas son formas de distorsión no lineal. Todos los amplificadores son no lineales en cierto grado, por consiguiente, toda amplificación de señal produce distorsión no lineal. Esta distorsión también se origina cuando circulan señales a través de dispositivos no lineales como son los diodos. Este tipo de ruido se podría encontrar tanto en los equipos BPL para redes indoor como outdoor. 169 4.3.2 INTERFERENCIAS POR RADIACIONES DE REDES BPL LV/MV OUTDOOR 4.3.2.1 Descripción del problema Se debe considerar que al momento de implementar una Red de Acceso BPL sobre cables eléctricos de baja y media tensión, estos en su mayoría presentan características físicas o de instalación como: ? Núcleo de aluminio ó cobre descubierto ó sin recubrimiento y; ? Disposición aérea en postes y a la intemperie; características físicas o de instalación antes señaladas de los cables eléctricos, que podrían potenciar que la señal de datos por ellos transmitida interfiera con otras comunicaciones, dado que los conductores al no estar diseñados para prevenir radiación de energía de Radio Frecuencia (RF), representarían una fuente de interferencia potencial significativa para servicios de radio que usen el mismo rango de frecuencias de operación que BPL, incluyendo el servicio de radioaficionados que están dentro de la banda de HF para el Ecuador. 4.3.2.2 Radiaciones de otros servicios Dentro de la banda de alta frecuencia que es donde operan los equipos BPL que actualmente existen en el país, se deben considerar los diferentes servicios de radiocomunicaciones que operan en esa misma banda, para considerar y establecer a futuro políticas de coexistencia entre los servicios sobre la banda de HF y BPL. Es así que en el Ecuador las comunicaciones de radiofrecuencia definidas de acuerdo al más reciente Plan Nacional de Frecuencias determinado por el Consejo Nacional de Telecomunicaciones (CONATEL) para la banda de 2 a 33 MHz que es donde operan los equipos 170 BPL se encuentran servicios de comunicación como: Fijo, Móvil, Móvil Marítimo, Radiodifusión, Frecuencias Patrón y Señales Horarias, Investigación Espacial, Móvil Aeronáutico R (en ruta), Móvil Aeronáutico OR (fuera de ruta), Móvil salvo móvil aeronáutico (en ruta), Aficionados, Aficionados por Satélite, Radioastronomía, Ayudas a la Meteorología y Operaciones Espaciales. Las frecuencias de operación para cada uno de los servicios antes mencionados se observan en la Tabla 4.3II. Tabla 4.3 Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencia para servicios de radiocomunicación en el rango de 2 a 34 MHz BANDA KHz 2000 - 2065 2065 - 2107 2107 - 2170 2170 - 2173,5 2173,5 - 2190,5 2190,5 - 2194 2194 - 2300 2300 - 2495 2495 - 2501 2501 - 2502 2502 - 2505 2505 - 2850 2850 - 3025 3025 - 3155 3155 - 3200 3200 - 3400 3400 - 3500 3500 - 3750 3750 - 4000 4000 - 4063 4063 - 4438 4438 - 4650 4650 - 4700 4700 - 4750 4750 - 4995 4995 - 5003 5003 - 5005 5005 - 5060 5060 - 5450 5450 - 5680 5680 - 5730 5730 - 5900 5900 - 6200 6200 - 6525 6525 - 6685 6685 - 6765 6765 - 7000 7000 - 7100 7100 - 7300 7300 - 7400 7400 - 8100 8100 - 8195 8195 - 8815 8815 - 8965 8965 - 9040 II SERVICIOS FIJO – MÓVIL MÓVIL MARÍTIMO FIJO – MÓVIL MÓVIL MARÍTIMO MÓVIL (socorro y llamada) MÓVIL MARÍTIMO FIJO – MÓVIL RADIODIFUSIÓN FRECUECNIAS PATRÓN Y SEÑALES HORARIAS FRECUECNIAS PATRÓN Y SEÑALES HORARIAS Investigación Espacial FRECUECNIAS PATRÓN Y SEÑALES HORARIAS FIJO – MÓVIL MÓVIL AERONAÚTICO R MÓVIL AERONAÚTICO OR FIJO - MÓVIL salvo móvil aeronáutico R RADIODIFUSIÓN MÓVIL AERONAÚTICO R AFICIONADOS FIJO - MÓVIL salvo móvil aeronáutico FIJO - MÓVIL MARÍTIMO MÓVIL MARÍTIMO FIJO - MÓVIL salvo móvil aeronáutico R MÓVIL AERONAÚTICO R MÓVIL AERONAÚTICO OR RADIODIFUSIÓN FRECUECNIAS PATRÓN Y SEÑALES HORARIAS FRECUECNIAS PATRÓN Y SEÑALES HORARIAS Investigación Espacial RADIODIFUSIÓN FIJO - MÓVIL salvo móvil aeronáutico MÓVIL AERONAÚTICO R MÓVIL AERONAÚTICO OR FIJO - MÓVIL salvo móvil aeronáutico R RADIODIFUSIÓN MÓVIL MARÍTIMO MÓVIL AERONAÚTICO R MÓVIL AERONAÚTICO OR FIJO - MÓVIL salvo móvil aeronáutico R AFICIONADOS - AFICIONADOS POR SATÉLITE AFICIONADOS RADIODIFUSIÓN FIJO - MÓVIL salvo móvil aeronáutico R FIJO - MÓVIL MARÍTIMO MÓVIL MARÍTIMO MÓVIL AERONAÚTICO R MÓVIL AERONAÚTICO OR continua… Servicios de comunicación de radiofrecuencia definidos dentro del Cuadro Nacional de Atribución de Bandas de Frecuencias para HF. 171 9040 - 9900 9900 - 9995 9995 - 10003 10003 - 10005 10005 - 10100 10100 - 10150 10150 - 11175 11175 - 11275 11275 - 11400 11400 - 11600 11600 - 12100 12100 - 12230 12230 - 13200 13200 - 13260 13260 - 13360 13360 - 13410 13410 - 13570 13570 - 13870 13870 - 14000 14000 - 14250 14250 - 14350 14350 - 14990 14990 - 15005 15005 - 15010 15010 - 15100 15100 - 15800 15800 - 16360 16360 - 17410 17410 - 17480 17480 - 17900 17900 - 17970 17970 - 18030 18030 - 18068 18068 - 18168 18168 - 18780 18780 - 18900 18900 - 19020 19020 - 19680 19680 - 19800 19800 - 19990 19990 - 19995 19995 - 2010 2010 - 21000 21000 - 21450 21450 - 21850 21850 - 21924 21924 - 22000 22000 - 22855 22855 - 23350 23350 - 24000 24000 - 24890 24890 - 24990 24990 - 25005 25005 - 25010 25010 - 25070 25070 - 25210 25210 - 25550 25550 - 25670 25670 - 26100 26100 - 26175 26175 - 27500 27500 - 28000 28000 - 29700 29700 - 30005 30005 - 3010 3010 - 37500 RADIODIFUSIÓN FIJO FRECUECNIAS PATRÓN Y SEÑALES HORARIAS FRECUECNIAS PATRÓN Y SEÑALES HORARIAS Investigación Espacial MÓVIL AERONAÚTICO R FIJO Aficionados FIJO - MÓVIL salvo móvil aeronáutico R MÓVIL AERONAÚTICO OR MÓVIL AERONAÚTICO R FIJO RADIODIFUSIÓN FIJO MÓVIL MARÍTIMO MÓVIL AERONAÚTICO OR MÓVIL AERONAÚTICO R FIJO – RADIOASTRONOMÍA FIJO - MÓVIL salvo móvil aeronáutico R RADIODIFUSIÓN FIJO - MÓVIL salvo móvil aeronáutico R AFICIONADOS - AFICIONADOS POR SATÉLITE AFICIONADOS FIJO - MÓVIL salvo móvil aeronáutico R FRECUECNIAS PATRÓN Y SEÑALES HORARIAS FRECUECNIAS PATRÓN Y SEÑALES HORARIAS Investigación Espacial MÓVIL AERONAÚTICO OR RADIODIFUSIÓN FIJO MÓVIL MARÍTIMO FIJO RADIODIFUSIÓN MÓVIL AERONAÚTICO R MÓVIL AERONAÚTICO OR FIJO AFICIONADOS - AFICIONADOS POR SATÉLITE FIJO - MÓVIL salvo móvil aeronáutico MÓVIL MARÍTIMO RADIODIFUSIÓN FIJO MÓVIL MARÍTIMO FIJO FRECUECNIAS PATRÓN Y SEÑALES HORARIAS Investigación Espacial FRECUECNIAS PATRÓN Y SEÑALES HORARIAS FIJO – MÓVIL AFICIONADOS - AFICIONADOS POR SATÉLITE RADIODIFUSIÓN FIJO MÓVIL AERONAÚTICO R MÓVIL MARÍTIMO FIJO FIJO - MÓVIL salvo móvil aeronáutico FIJO – MÓVIL TERRESTRE AFICIONADOS - AFICIONADOS POR SATÉLITE FRECUECNIAS PATRÓN Y SEÑALES HORARIAS FRECUECNIAS PATRÓN Y SEÑALES HORARIAS Investigación Espacial FIJO - MÓVIL salvo móvil aeronáutico MÓVIL MARÍTIMO FIJO - MÓVIL salvo móvil aeronáutico RADIOASTRONOMÍA RADIODIFUSIÓN MÓVIL MARÍTIMO FIJO - MÓVIL salvo móvil aeronáutico AYUDAS A LA METEOROLOGÍA - FIJO – MÓVIL AFICIONADOS - AFICIONADOS POR SATÉLITE FIJO – MÓVIL OPERACIONES ESPACIALES (Identificación de satélites) FIJO - MÓVIL - INVESTIGACIÓN ESPACIAL FIJO – MÓVIL 172 4.3.2.3 Limitaciones en la comprobación de emisiones en la red BPL diseñada Los niveles de emisiones de los conductores de baja y media tensión de la red eléctrica del Sector de la Mariscal, para el diseño de la Red Interuniversitaria no se pudo verificar en la práctica, dado la falta de posibilidades de usar y probar equipos BPL MV/LV instalados sobre líneas eléctricas outdoor, circunstancias que dificultaron enormemente comprobar en la práctica las emisiones o radiaciones que estos produjeran sobre otras comunicaciones. 4.3.2.4 Otras experiencias nacionales e internacionales Dentro de las experiencias nacionales con tecnología BPL para implementar Redes de Acceso, se tienen las desarrolladas por: ? El consorcio TGB que usa la infraestructura eléctrica de la E.E.Q. S.A., y cuyo proyecto es conocido con el nombre de “Internet por medio de electricidad” y que es hasta el momento el proyecto más importante en el país con esta tecnología dado al área de concesión que se pretende abarcar y que se encuentra alrededor de los 15000 kilómetros cuadrados, además cabe destacar que el proyecto actualmente se encuentra ya en una fase de prestación de servicios para los usuarios en determinadas zonas de Quito, esperándose a futuro se expanda el servicio a más zonas de la capital. ? Otra experiencia y también de considerable importancia es la desarrollada por la empresa eléctrica CENTROSUR, la misma que se encuentra en fase de pruebas con su proyecto bautizado como “Puertas del Sol” con el cual, al igual que la empresa eléctrica de Quito pretende ofrecer los servicios de Internet, VoIP y Videoconferencia por las redes eléctricas de baja y media tensión de su concesión. 173 Ambos proyectos por igual usan equipos BPL CORINEX, tanto para la red de acceso como para las redes in-home. La diferencia de ambos proyectos radica en el modelo de negocios que adoptó cada uno, que para el caso de la Empresa Eléctrica Quito optó por conformar una sociedad con el consorcio TGB para que sea este quien ofrezca los servicios de comunicación sobre la infraestructura de la eléctrica y, para el caso de la Empresa Eléctrica CENTROSUR, esta misma será quién administre y preste los servicios de comunicaciones por sus redes eléctricas. En lo referente a la verificación por parte la SUPTEL de si la tecnología BPL CORINEX desplegada en los dos proyectos más grandes desarrollados en el país es fuente originaria de interferencia para otras comunicaciones, todavía está en una fase de comprobación y de consideración del posible impacto sobre usuarios y servicios de radio definidos para la banda de 2 a 34 MHz que son las frecuencias en que operan estos equipos. Entonces al no existir aún en territorio ecuatoriano, información fidedigna de estudios que corroboren sí las radiaciones producidas por BPL causan o no interferencias sobre otros servicios especialmente en la banda de HF, se haría indispensable y necesario conocer las posibles técnicas de mitigación que incorporan los dispositivos para prevenir o eliminar interferencias en el caso que ocurrieran, incluyendo aquellas pruebas de campo que ayuden a mitigar la o las fuentes de ruido por uso de comunicaciones BPL. De experiencias internacionales desarrolladas, se destaca la realizada en Estados Unidos debido al firme respaldo del organismo regulador americano hacia la tecnología BPL y donde el éxito de la misma dependerá grandemente de la habilidad que tengan las compañías eléctricas y los desarrolladores de componentes BPL para cumplir las reglas establecidas por la FCC . Del análisis que se llevó a cabo de las emisiones por uso de BPL en Norteamérica, las conclusiones centrales fueron: “la interferencia de BPL está gobernada principalmente por dos parámetros: potencia de la señal y balance eléctrico de la excitación del sistema; las emisiones interferentes están típicamente confinadas a la vecindad inmediata del alambre de BPL, pero los efectos de 174 largo alcance no pueden ser despreciados; las mediciones en un sistema BPL instalado sugieren que está operando dentro, pero muy cercano a, los límites establecidos por reglas recientemente adoptadas por la FCC (Comisión Federal de Comunicaciones)”. Se debe señalar además que de las observaciones hechas en campo se verificó que las líneas de energía eléctrica aérea y de alambrado eléctrico residencial outdoor actúan como antenas, que no intencionalmente, radian las señales de banda ancha como señales de radio a través de todas las áreas vecinas y a lo largo de los lados de las carreteras en un radio de cobertura de aproximadamente una milla de la fuente de BPL más cercana. A partir de este precedente es que la FCC define zonas de exclusión para el uso de tecnología BPL, aspecto que se verá más a detalle en la Sección 4.4.2.2.3 de este Capítulo. 4.3.2.5 Conclusiones ? Es indispensable tomar en cuenta la tecnología BPL dentro de las normativas de telecomunicaciones en el Ecuador, para establecer políticas y lineamientos de operación de los equipos y crear un entorno de desarrollo armónico de la tecnología junto a otros servicios de telecomunicaciones ya existentes. ? Los servicios estipulados dentro del Plan Nacional de Frecuencias y que se podrían considerar sensibles de protección a las emisiones que podrían ocasionar las comunicaciones BPL serían los definidos como Radioaficionados, Móvil Aeronáutico (en ruta) y Móvil Aeronáutico (fuera de ruta) dado la cercanía de aeropuertos a las zonas urbanas donde se concentrarían mayormente los proyectos BPL. 175 ? Para evitar interferencias sobre servicios considerados como sensibles como el aeronáutico, los administradores de las redes de acceso BPL que se encuentren cerca ó dentro de estas zonas de alta salida y llegada de tráfico aéreo, deben considerar como política de administración de los dispositivos BPL el transmitir a menores potencias en esas frecuencias ó en el peor de los casos suprimir la portadora de la señal de datos para las frecuencias en las que se considera operan servicios sensibles a la interferencia, como los que se definieron en el punto anterior. ? El que los proyectos más importantes de BPL en el país hayan elegido la tecnología que les ofrece CORINEX para la implementación de sus redes de acceso, obliga a que otros proyectos BPL que se deseen realizar en el país usen los mismos equipos por dos razones: la primera por compatibilidad tecnológica y la segunda por reducción de costos de los equipos por la apertura del mercado interno a la tecnología dado el desarrollo de los proyectos macro BPL. ? De igual manera, la aceptación de los equipos CORINEX dentro de las experiencias BPL más importantes desarrolladas en el Ecuador, conlleva a que se acepten de facto los estándares y normas con las que operan estos dispositivos, que básicamente son aquellas dictadas por la UPA que es el organismo que certifica los equipos. Se revisará brevemente en la Sección 4.4.4 los estándares de la UPA especialmente para ambientes indoor, que es donde la tecnología presenta mayores opciones de implementación sin perjuicio de otro tipo de radiocomunicación. ? Hasta el momento, al no existir aún en territorio ecuatoriano información fidedigna emitida por organismos como la SUPTEL de estudios que corroboren sí las radiaciones producidas por BPL causan o no interferencias sobre otros servicios especialmente en la banda de HF, 176 se haría indispensable y necesario conocer las posibles técnicas de mitigación que incorporan los dispositivos para prevenir o eliminar interferencias en el caso que ocurrieran, incluyendo aquellas pruebas de campo que ayuden a mitigar la o las fuentes de ruido por uso de comunicaciones BPL. 4.3.3 RIESGOS EN EL AMBIENTE INDOOR 4.3.3.1 Descripción de los riesgos A continuación se describen los riesgos que se podrían presentar en ambientes indoor tanto para la tecnología BPL como para otros elementos en la red. ? Un efecto que se consideraría erradamente perjudicial y que no existe hasta ahora un estudio, es el que podría producir los niveles de la señal de voltaje que inyectan los equipos BPL sobre la red eléctrica y las repercusiones que éstas tendrían sobre el funcionamiento ó desempeño de otros equipos electrónicos que se encuentren enchufados a los tomacorrientes de energía, como son computadores, televisores, DVDs, etc. ? Por el contrario, un efecto que se puede considerar perjudicial para comunicaciones BPL en redes domiciliares, de oficina o de industria, es el causado por ruido eléctrico o ruido impulsivo ya definido en la Sección 4.3.1.2.3 de este Capítulo. 177 4.3.3.2 Comprobaciones 4.3.3.2.1 Por riesgos de alimentación de equipos con voltajes BPL Para analizar los efectos que podría tener la señal BPL sobre la alimentación de los equipos enchufados a la red eléctrica, se debe conocer en primer lugar que los dispositivos inyectan una señal de alta frecuencia y de muy bajo voltaje sobre la red eléctrica y que por consiguiente la señal emitida por los equipos BPL no afectarán en absoluto el funcionamiento de otros aparatos electrónicos, dado que los bajos niveles de voltaje generados por la señal de comunicación no alteran los niveles de voltaje que reciben los aparatos electrónicos conectados a los tomacorrientes de la red eléctrica, tal como se puede apreciar con los datos tabulados en la Tabla 4.4 en que se presentan resultados de niveles de voltaje inyectados por un MDU CORINEX sobre la red eléctrica del edificio de Eléctrica-Química. Tabla 4.4 Registro del rango de niveles de voltaje para diferentes frecuencias TENSIONES DE EMISIÓN DE SEÑALES EN LOS EQUIPOS MODO 1 MODO 2 MODO 3 FRECUENCIA (MHz) RANGO (dBmV) FRECUENCIA (MHz) RANGO (dBmV) FRECUENCIA (MHz) RANGO (dBmV) 3 -34 a -55 13.5 -8 a -50 24 -12 a -46 4 -30 a -50 14.5 -6 a -50 25 -6 a -51 5 -38 a -50 15.5 -9 a -46 26 -4 a -54 6 -30 a -52 16.5 -5 a -47 27 -3 a -51 7 -30 a -48 17.5 0 a -50 28 -8 a -52 8 -16 a -50 18.5 -11 a -44 29 -30 a -52 9 -14 a -48 19.5 -12 a -46 30 -12 a -52 10 -22 a -42 20.5 -12 a -8 31 -16 a -51 11 -14 a -45 21.5 0 a -42 32 -14 a -50 12 -16 a -50 22.5 -9 a -44 33 -16 a -47 13 -13 a -48 23.5 -15 a -45 178 De la Tabla 4.4 se puede constatar que el máximo voltaje efectivo que los equipos inyectan sobre la red eléctrica es de 1mV (0dBmV) y el mínimo voltaje efectivo es 1.77µV (-55dBmV), niveles de tensión muy por debajo del de alimentación que circula normalmente por la red eléctrica de hogares y edificios y que por lo general es de un valor de 110 voltios efectivos, centrados en una portadora senoidal a 60 Hertzios. Los datos presentados en la tabla anterior corroboran el hecho que los equipos BPL no afectan o interfieren en absoluto sobre las características de la energía o voltaje que reciben los equipos enchufados a un tomacorriente y por consecuencia que las señales de datos inyectadas sobre el canal eléctrico no son perjudiciales en absoluto para otros equipos electrónicos que se encuentren conectados y consumiendo la energía que provee la red. 4.3.3.2.2 Por ruido impulsivo de equipos eléctricos sobre señales de datos BPL Para verificar los efectos del ruido eléctrico sobre líneas de potencia in-home en una comunicación BPL, se usará un software propiedad de la compañía CORINEX desarrollado sobre Labview para cuantificar la relación señal a ruido (SNR) en decibelios que existe sobre una red eléctrica casera común para diferentes condiciones de carga de la red como: 9 Red eléctrica con condiciones normales de carga 9 Red eléctrica con cargas que generan considerable ruido eléctrico En el caso que se considera a la red eléctrica indoor con condiciones normales de carga, es cuando a ella no están conectados dispositivos que generen considerables niveles de ruido eléctrico sobre el canal como son televisores, equipos de sonido y focos ahorradores. 179 Los resultados obtenidos en una red eléctrica indoor habitual se muestran en la Figura 4.4 en el que se observa la señal de relación señal a ruido para la comunicación entre dos módems AV200 Wallmount CORINEX. Figura 4.4 Relación SNR para una red eléctrica indoor con condiciones normales de carga De la Figura 4.4 se puede constatar que el valor máximo de la relación señal a ruido (SNR) para los dos módems (local y remoto) es de 50dB y el valor mínimo es de -3dB, es decir, que para el caso máximo la relación de la señal de potencia con respecto al ruido es de cien mil a uno y para el caso mínimo es de la mitad a uno. Del espectro de la relación señal a ruido de la figura anterior también se puede verificar que ambos módems se encuentran transmitiendo en la tasa más alta de la relación SNR para estas condiciones normales de carga de la red eléctrica, condiciones que permiten obtener una velocidad de subida sobre capa física de 92 Mbps y de 93 Mbps de bajada. 180 En la Figura 4.5 se pueden constatar los tiempos aproximados de ida y vuelta en milisegundos que existe para la comunicación entre los módems a un “ping”, donde el máximo tiempo es de 575 milisegundos y el mínimo 6 milisegundos. Figura 4.5 Tiempos de respuesta a “ping” entre módems sin considerable ruido eléctrico De las pruebas realizadas se pude concluir que los resultados de la comunicación entre dos módems para condiciones normales de carga definidas anteriormente sobre una red eléctrica casera usual, permite tener una red de datos comparable a una red cableada tradicional UTP Ethernet a 100 Mbps y en excelentes condiciones de comunicación. En el caso que se dispuso a la red eléctrica indoor con condiciones de carga que generan una muy considerable cantidad de ruido eléctrico como es una licuadora, se obtuvo una muy alta intermitencia en la comunicación entre los módems. Además se debe mencionar que en las pruebas realizadas se observó que entre más lejana se encuentre la fuente de ruido de los módems, así esta se encuentre en la misma red o fase, los efectos de la fuente de ruido sobre la comunicación BPL se atenúa o no es tan perjudicial como cuando está cerca de los equipos o módems. 181 Los resultados de esta prueba con un motor universal como carga conectado sobre la red eléctrica se observan en la Figura 4.6. Figura 4.6 Relación SNR para una red eléctrica indoor con cargas que generan ruido eléctrico La relación señal a ruido sobre el módem remoto se encuentra en los niveles mínimos dando como resultado una disminución en la velocidad de transmisión sobre el canal de apenas 4 Mbps de subida y bajada. Esto pone en manifiesto los efectos perjudiciales sobre las comunicaciones BPL que tienen aparatos eléctricos que basan su funcionamiento en motores universales, efectos que inclusive pueden hacer perder la comunicación entre los módems dado la alta cantidad de ruido sobre el canal. En la Figura 4.7 se observa el resultado de un “ping” entre los módems local y remoto en que los tiempos de ida y vuelta de la comunicación entre los dispositivos aumenta considerablemente con respecto a los tiempos obtenidos 182 del ensayo anterior, donde el tiempo máximo es de 2516 milisegundos y el tiempo mínimo es de 8 milisegundos. Figura 4.7 Tiempos de respuesta a “ping” entre módems con ruido eléctrico en la red 4.3.3.3 Conclusiones ? Debido a que en ambientes indoor los conductores que forman parte de la red eléctrica del hogar u edificio, en su totalidad se encuentran recubiertos ya sea por material de plástico o polietileno y además los mismos se encuentran empotrados en la estructura de cemento y ladrillo dentro de tubería PVC, lo que hace imposible el pensar que las radiaciones que estos emiten pudieran generar algún tipo de interferencia sobre otro tipo de radiocomunicación. ? El ruido impulsivo generado por motores eléctricos, especialmente en intervalos de tiempo prolongados generan efectos perjudiciales sobre las comunicaciones por línea eléctrica como: degradación de la velocidad de transmisión sobre el canal, confiabilidad y pérdida de comunicación entre los dispositivos. 183 ? Entre más lejana se encuentre la fuente de ruido impulsivo de los módems, así esta se encuentre en la misma red o fase, sus efectos sobre la comunicación BPL se atenúa o no es tan perjudicial como cuando ésta se localiza cerca de los módems. ? Se puede concluir que en instalaciones de redes eléctricas domiciliares o de oficina, los resultados de la comunicación entre módems BPL para condiciones normales de carga ó que no exista la presencia equipos que generen una cantidad considerable de ruido impulsivo, permite tener una red de datos sobre el cableado eléctrico comparable a una red cableada tradicional UTP Fast EthernetIII e incluso superior debido a que se puede abarcar distancias mayores a los 100 metros a las que están limitadas éste tipo de redes.. ? El ruido impulsivo se puede eliminar de una red eléctrica, usando filtros antes de la conexión del aparato eléctrico al toma corriente, tal como indica la Figura 4.8. Figura 4.8 Filtro supresor de ruido eléctrico ó impulsivo III Ver Glosario 184 ? Los voltajes que generan las comunicaciones BPL sobre líneas eléctricas residenciales o de oficina, se puede considerar no perjudiciales dado que el orden de medida es desde los micro voltios a mili voltios, niveles muy por debajo de los que circulan normalmente por una red eléctrica indoor y que generalmente para el caso ecuatoriano es de 110 voltios efectivos. 4.4 ASPECTOS REGULATORIOS DE BPL EN ECUADOR 4.4.1 REGULACIONES DE LAS TELECOMUNICACIONES ECUATORIANAS CON RESPECTO A BPL Los principales instrumentos de la normativa del sector de telecomunicaciones en el país no impiden la prestación de servicios de comunicación por medio de tecnologías alternativas, como es el uso de cables eléctricos de baja y media tensión como canales de comunicación para redes de acceso, en cuanto que la normativa actual regula los servicios finales y portadores y no las tecnologías. Se debe considerar que al haberse reformulado la carta constitucional del país el pasado 28 de septiembre de 2008, se obliga a cambiar todas las leyes existentes y por ende también la Ley Especial de Telecomunicaciones, momento propicio en el cual se debería considerar a la tecnología BPL para normarla dentro de la nuevas leyes, reglamentos y normas existentes. De todas maneras en la Tabla 4.5IV se presentan todos los instrumentos legales respecto a las telecomunicaciones que hasta el momento estarían relacionados con el posible despliegue de la tecnología BPL en el país. IV Tesis Estudio de factibilidad para la aplicación de la tecnología "Broadband Over Power Line" (BPL) usando la infraestructura de la red de distribución de las subestaciones San Rafael y Sangolquí de la Empresa Eléctrica "Quito" S.A.estudio de factibilidad. 185 Tabla 4.5 Instrumentos legales ecuatorianos del sector de telecomunicaciones en relación a BPL INSTRUMENTO AÑO REGISTRO OFICIAL N° Ley Especial de Telecomunicaciones No.184 1992 0996 Ley Reformatoria a la Ley Especial de Telecomunicaciones No. 94 1995 0832 Ley para la Transformación Económica del Ecuador 2000 0034 Reglamento General a la Ley Especial de Telecomunicaciones Reformada 2001 0404 INSTRUMENTO AÑO RESOLUCIÓN N° Reglamento para otorgar concesiones de los Servicios de Telecomunicaciones 2001 469-19-CONATEL-2001 Reglamento para la Prestación de los Servicios Portadores 2001 388-14-CONATEL-2001 Reglamento Para la Prestación de los Servicios de Valor Agregado 2002 071-03-CONATEL-2002 Reglamento para Homologación de Equipos Terminales de Telecomunicaciones 2005 72-02-CONATEL- 2005 2002 282-11-CONATEL-2002 LEYES REGLAMENTOS NORMAS Requisitos Técnicos y Especificaciones de Calidad para la Prestación de Servicios Portadores de Telecomunicaciones De todos los elementos de la normativa del sector de las telecomunicaciones enunciados en la Tabla 4.5, no existen artículos que prohíban la prestación de servicios de comunicación por medio de tecnologías alternativas, como lo es el uso de los cables eléctricos de baja y media tensión para redes de acceso BPL. En lo concerniente a los equipos BPL, la SUPTEL está actualmente trabajando para iniciar un proceso de homologación de los mismos, de tal manera que cumplan con lo estipulado en el Reglamento General a la Ley Especial de Telecomunicaciones que define en su Artículo 146: 186 “Los equipos terminales de telecomunicaciones usados dentro del país, deberán estar homologados y normalizados, para promover el desarrollo armónico de los servicios de telecomunicaciones”. dado que en el país no se permite el uso de terminales que no aprueben el proceso de homologación o que sean incompatibles con el Plan Nacional de Frecuencias, o el uso del espectro radioeléctrico como los establece el Reglamento para homologación de equipos terminales de Telecomunicaciones, pero considerando que la tecnología BPL no corresponde a un sistema de radiocomunicación y tampoco al uso del espectro radioeléctrico se encontraría al margen de este reglamento, dado que las bandas empleadas para usar el espectro radioeléctrico y para transmitir por medio de un cable no corresponden ni a tecnologías ni a servicios iguales. De todas maneras el proceso de homologación no representa un problema, ya que el CONATEL ha ratificado el uso de normas internacionales de organismos reconocidos como UIT, FCC y ETSI en el caso de no disponer de una reglamentación nacional específica, normas que los equipos CORINEX que actualmente están operando tanto en Quito como en Cuenca están en fase de verificación de su cumplimiento. En cuanto a los principales instrumentos nacionales que norman las actividades pertenecientes a la generación, transmisión, distribución y comercialización de energía eléctrica, no contemplan en su contenido ni en su respectivos reglamentos, los argumentos que impidan la posibilidad de emplear las redes eléctricas de distribución no solo para comercializar el servicio eléctrico sino también para uso como líneas o canales para el transporte de información de banda ancha, por lo que cualquier empresa distribuidora de energía que quiera implementar la tecnología BPL, no tendría más obligaciones técnicas y de servicio que las ya asumidas a través de su contrato de concesión, como se especifica en el Reglamento de concesiones, permisos y licencias para la prestación del servicio de energía eléctrica. 187 4.4.2 NORMAS EXISTENTES EN AMÉRICA DEL NORTE Y EUROPA 4.4.2.1 Introducción Las líneas eléctricas al no estar protegidas ni bien equilibradas como si lo están las líneas de comunicación tradicionales, hace más probable que éstas radien energía de Radio Frecuencia (RF) y se conviertan en una fuente de interferencia para otras comunicaciones, especialmente aquellas líneas eléctricas que se encuentran en el segmento outdoor. De ahí que organismos internacionales de normalización americanos como la FCC y europeos como el CENELEC han considerado dentro de sus agendas de trabajo discusiones para normar el funcionamiento de BPL, normas que obligan a fabricantes y operadores de BPL incorporar en sus equipos técnicas y métodos que mitiguen cualquier posible caso de interferencia por radiaciones que estos puedan generar. 4.4.2.2 Norma AmericanaV Las normas de BPL para América del Norte son las emitidas por la FCC, normativa en la que se desarrollan principalmente los límites de radiación para todas las bandas de frecuencia, incluyendo aquellas especificadas por debajo de los límites de conducción de los 1.705MHz. 4.4.2.2.1 Límites de Emisión Los límites de emisión radiada se separan en dos rangos de frecuencia. Un rango que está por debajo de 30 MHz, cuyos límites están estipulados en el V Ver Anexo 4.A. 188 numeral 47 de la CFR sección 15.209 para la banda de 1,705 a 30 MHz, donde se establece un límite de 60 dBµV/m a una distancia de medición de 30 metros. 4.4.2.2.2 Directrices de Medición La medición de la distancia real se considera desde la distancia de los cables de MV a la antena de medición. La FCC dentro de su Directiva de Informe y Ordenamiento (R & O) que exige para sistemas de acceso BPL, incluidos todos los dispositivos (acopladores, inyectores, extractores, repetidores, impulsores, concentradores) instalados en las líneas aéreas o subterránea de media tensión se medirán "in situ" para demostrar el cumplimiento con arreglo a la Parte 15 de límites que establece la FCC. 4.4.2.2.3 Reducción de la Interferencia, otras condiciones de operación de BPL Los sistemas de acceso BPL deben incorporar técnicas de atenuación de las interferencias para reducir la interferencia sobre equipos que operen con otras tecnologías en la misma banda, además deben permitir ajustar las frecuencias de funcionamiento de los mismos, a fin de evitar invadir servicios con licencia en ciertas frecuencias. Estas técnicas pueden incluir la adaptación o notcheo, o la exclusión completa de frecuencias, o bandas de frecuencias que sean usadas a nivel local por operadores de radio con frecuencias licenciadas. Los sistemas de acceso BPL deben permitir emplear un mando a distancia controlable para desactivar desde una ubicación central, cualquier unidad que cause interferencias perjudiciales. Si otras técnicas de atenuación de interferencias no resuelven el problema de la interferencia, el Directorio R & O de la FCC estipula o regula las siguientes condiciones de operación para los sistemas de BPL: 189 9 Consulta con los usuarios: Los operadores de sistemas de acceso BPL deben notificar y consultar con los usuarios de la seguridad pública en el área de servicio de BPL por lo menos 30 días antes de iniciar operaciones. 9 Exclusión de Bandas: Las operaciones de sistemas de acceso BPL en líneas eléctricas de media tensión aéreas deben excluir de sus frecuencias de operación bandas de frecuencia que figuran para el uso de comunicaciones aeronáuticas y así garantizar la protección a los aeronáuticos (en tierra) y a las aeronaves receptoras. 9 Zonas de exclusión: Esto permite regular el funcionamiento de cualquier sistema de acceso BPL dentro de un área donde existen otro tipo de radiocomunicaciones que se podrían ver afectadas por las radiaciones que emita la red. A continuación se presentan dos ejemplos de zonas de exclusión de señales BPL que norma la FCC: Uso de frecuencias por parte de BPL desde 2173.5 a 2190.5 kHz dentro de 1 Km de la estaciones de la guardia costera. Restricción del Acceso BPL usando líneas eléctricas aéreas de media tensión dentro de 29 Km ó líneas eléctricas subterráneas o aéreas de baja tensión dentro de 11 Km que usen frecuencias desde 73 a 74.6 MHz, donde existan sitios de radio astronomía. 9 Acceso a una Base de datos de BPL: Los operadores BPL deben suministrar y permitir el acceso a toda su información de sistemas de acceso BPL actuales y en propuesta y ponerlos a disposición del público en una base de datos (sitio web) dentro de los 30 días antes de comenzar el servicio. La información debe incluir: 190 El nombre del operador de acceso BPL Las frecuencias utilizadas por la operación de acceso BPL Los códigos postales del operador. El fabricante del equipo y su número de identificación de la FCC, el tipo de acceso BPL o si aún esta sujeto a verificación, el nombre comercial y número de modelo indicados en la etiqueta del equipo. Número de teléfono y dirección de correo electrónico de la persona encargada de la empresa para que facilite la solución de cualquier denuncia por interferencias originadas por los sistemas BPL. El fecha de inicio de operación de la red de acceso BPL. 4.4.2.3 Norma EuropeaVI Las normas de BPL para varios países de Europa son las emitidas por el CENELEC el cual es un organismo regional conformado por Comités Electrotécnicos Nacionales de 28 países europeos cuya labor está relacionada con el crecimiento del mercado eléctrico, el desarrollo tecnológico y el establecimiento de garantías de seguridad para los usuarios del servicio. Es así que el CENELEC ha propuesto la normativa prES 59013 que incluye las especificaciones para límites de radiación que han sido definidos para proteger los servicios de radio contra la interferencia proveniente de los sistemas BPL en un rango de 0.15 a 30MHz y que se encuentra aún en fase de aprobación. VI Ver ANEXO 4.B. 191 4.4.2.3.1 Límites de Emisión Los límites de emisión dispuestos para la protección de servicios de radio por la normativa prES 59013 propuesta para sistemas BPL, debe cumplir con un valor máximo de emisión de 50 dBµV/m para un rango de frecuencias de 0.15 a 30MHz. 4.4.2.3.2 Directrices de Medición El equipo bajo prueba deberá cumplir los límites según sea el caso, incluidos los límites promedio y pico. Si la lectura de la medición muestra fluctuaciones del receptor cerca del límite, la lectura deberá ser de al menos quince segundos en cada frecuencia de medición, la lectura más alta se registrará con la excepción de alguna de breve aparición que presente una alta lectura y que se deberá tomar en cuenta. 4.4.2.3.3 Disposiciones para la protección de servicios de seguridad Los sistemas de acceso BPL deben estar diseñados para evitar interferencias fundamentalmente en bandas utilizadas para seguridad relacionada con servicios de radio. Para la protección de determinados servicios aeronáuticos, las autoridades nacionales pueden exigir se establezcan límites específicos de emisión a distancias por ellos estipuladas en base a un estudio de impacto de estos sistemas de acceso BPL sobre estos tipos de radiocomunicación. 4.4.3 BREVE COMPARACIÓN ENTRE LA NORMATIVA AMERICANA Y NORMATIVAS EUROPEAS A diferencia de lo que sucede en Europa donde existe la promulgación de normas de carácter regional y nacional como es el caso de las emitidas por el Parlamento Europeo con su mandato CE M313 que promueve la armonización 192 de los sistemas BPL con el resto de los sistemas de comunicación e insta el desarrollo de una regulación común para los sistemas de comunicaciones, o las promulgadas por el CENELEC para sus 28 países miembros y además de las desarrolladas individualmente por países como Alemania y Reino Unido con sus normas NB30 y MPT 1570 respectivamente, la normativa Norteamericana es única para esa región del globo y se expresa por medio de la FCC. En este punto se debe destacar que la normativa impuesta por la FCC es más permisible con respecto a normas europeas regionales o nacionales, tal como se puede verificar en la Figura 4.9. Figura 4.9 Comparación de los niveles de radiación permitidos entre la FCC y estándares europeos De la Figura 4.9 se observa como la norma alemana, a través de NB30, sugiere una limitación en la emisión que va de 40 dBµV/m (Ł 100 µV/m) a 1 MHz cayendo a 27 dBµV/m (Ł 22,3 µV/m) a 30 MHz. Para frecuencias por arriba de estas y hasta 1 GHz se mantiene los niveles de 27 dBµV/m. Estas limitaciones cambian actualmente de país en país. En el Reino Unido la tecnología BPL presenta una gran oposición a su implementación, es así que la norma MPT 1570 impone limitaciones muy 193 severas a los niveles de emisión, los mismos que están 20 dB por debajo de la norma alemana, comparativamente son tan críticas las imposiciones de esta norma que ni las redes de telefonía y redes de computadoras cumplirían con los niveles de campos eléctrico reglamentados por MPT 1570. Este tipo de normas naturalmente desalientan la industria y a las compañías interesadas en el desarrollo e implementación de BPL, como tecnología alternativa de acceso. Comparando los límites establecidos por la FCC con los establecidos en Europa se encuentra 10 dBµV/m por arriba de la norma propuesta por el CENELEC, 20 dBµV/m por arriba de la norma alemana y 40 dBµV/m por arriba de la norma inglesa. Estos datos confirman la tolerancia de la norma americana con respecto a radiaciones de sistemas BPL con respecto a normas europeas. Considerando los niveles de emisión estipulados tanto en Europa como en América del Norte, se puede definir que los límites de radiación para sistemas BPL deberán cumplir los niveles de radiación esperados o considerados para tecnologías como VDSLVII que se encuentran en el orden de los 40 dBµV. 4.4.4 NORMA A APLICARSE EN EL ECUADOR (INDOOR/OUTDOOR) El uso de la tecnología BPL que provee CORINEX sobre los principales proyectos desplegados en el país, inclina la balanza a adoptar los estándares de facto que estos equipos incorporan para su operación y que básicamente son aquellos incorporados dentro del pre-estándar UPA con el que están certificados estos equipos. A continuación se explican los aspectos y detalles del pre-estándar desarrollado por UPA para certificar y aprobar equipos BPL tanto para ambientes outdoor como indoor, prestando especial énfasis en éste último, dado sus mayores opciones de implementación sin perjuicio de otro tipo de radiocomunicación. VII Línea de Abonado Digital de Tasa muy Alta; velocidad ascendente 1.5 a 2.3 Mbps y velocidad Descendente 13 a 52 Mbps; distancia máxima 1371 m; es independiente del medio físico empleado. Es una opción para el último tramo hacia el abonado y alternativa para redes híbridas HFC. 194 4.4.4.1 Requerimientos técnicos para Redes UPA Smart Grid o Outdoor Las especificaciones del equipamiento para redes UPA Smart Grid deben cumplir aspectos generales como: ? Soporte para redes en malla con nodos ad-hoc que incrementen la cobertura y redundancia. ? Soporte para instalaciones en redes eléctricas aéreas, subterráneas ó mixtas. ? Soporte para proveer gran ancho de banda y calidad de servicio para varios tipos de aplicaciones. ? Coexistencia con otras tecnologías powerline existentes (aún en fase de desarrollo). ? Cumplimiento con organismos de regulación como CE, FCC, UL e IEEE para seguridad en inmunidad y radiación. ? Fácil operación y configuración ? Fácil integración y compatibilidad con sistemas de acceso existentes. ? Permitir la actualización remota del equipo con firmware que no afecte el normal funcionamiento del equipo. ? Facilidad para la operación remota del equipo por un operador mediante protocolo SNMP u otros. ? Facilidad para la integración y conexión con equipos o gateways que incluso usen solamente conexiones seriales. ? Baja latencia en cada salto de un nodo a otro. ? Mantener una relación costo beneficio aceptable para soluciones o despliegues comerciales. ? Bajo consumo de energía. ? Permitir soluciones escalables. ? Alta fiabilidad. 195 En las siguientes secciones se describirán ciertos aspectos técnicos con mayor detalle de Redes Smart Grid. 4.4.4.1.1 Requerimientos de conectividad Las Redes UPA Smart Grid deben permitir soluciones que permitan conectividad hasta Capa 2 según el modelo de referencia ISO-OSI, para todos los protocolos sobre esta capa y superiores. Algunos de los protocolos en uso más comunes que pueden ser requeridos para aplicaciones Smart Grid y que se podrían considerar son: 9 IEC 61850 que es un estándar para el diseño de subestaciones automatizadas que parte del Comité Técnico 57 (TC57) de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) y que hace referencia a la arquitectura de sistemas eléctricos. 9 DNP3 que es un protocolo para redes de distribución con un set variado de protocolos de comunicación entre componentes de sistemas de automatización. 9 Los estándares de la IEEE que incluyen a 802.3, 802.3u, 802.1p, 802.1q, 802.15.4 y P1675. Este último está en fase de desarrollo. 4.4.4.1.2 Calidad de Servicio, Fiabilidad y Seguridad Los sistemas deben soportar estrictas normas de Calidad de Servicio (QoS) que ofrezcan fiabilidad y seguridad en tiempo real para el mantenimiento y administración de redes y que deben ser: 196 9 Capacidad de proveer QoS para cada uno de los requerimientos de cada aplicación como control de la utilización del ancho de banda, confiabilidad, latencia y retardo. 9 Control sobre bajos rendimientos de cualquier aplicación debido a la degradación del canal de comunicación. 9 Mantenimiento de la QoS para diferentes aplicaciones que estén operando simultáneamente. 9 Protección y encriptación del password. 9 Todos los criterios de calidad de servicio deben ser consistentes con los parámetros definidos dentro del estándar IEEE 802.1q. 4.4.4.1.3 Interoperabilidad y Coexistencia con otras tecnologías Los sistemas deben ser capaces de conectarse con otras tecnologías como: 9 Cableadas como Ethernet 10/100BT, USB, IEE 1394, Coaxial, xDSL incluyendo ADSL y FS-VDSL. 9 Inalámbricas como IEEE802.11, HiperLAN2, Bluetooth, IEEE8802.15, UWB. Los sistemas UPA Smart Grid deben limitar y minimizar las radiaciones de radiofrecuencia en bandas de frecuencia usadas por tecnologías ADSL, ADSL2plus, VDSL, VDSL2, cable módem, comunicaciones inalámbricas como las de Radioaficionados y de Seguridad u de otro tipo de Radiocomunicación. Para este propósito, se deben incluir requerimientos que permitan limitar la señal de potencia de transmisión. A su vez, la presencia de otras redes que usen tecnologías diferentes a BPL no debe significar que estas degraden la calidad de su comunicación. 197 4.4.4.2 Requerimientos técnicos para Redes Indoor Sobre este punto se desarrollaran los aspectos más importantes de la tecnología AV200 BPL CORINEX para redes In-home y especialmente con aspectos que tengan que ver con la capa física según el modelo de referencia ISO-OSI. 4.4.4.2.1 Modos de Operación Los productos AV Powerline permiten seleccionar un ancho de banda determinado para la operación de sus equipos y que comúnmente presentan tres principales valores de ancho de banda en 10, 20 y 30 MHz. Estos anchos de banda son totalmente configurables para frecuencias entre 1 y 34 MHz. Este tema se observó con mayor detalle en la Sección 4.2.1 de este Capítulo. 4.4.4.2.2 Niveles de Potencia Las características de la capa física BPL son tan robustas, que permiten soportar niveles de interferencia sobre los 25dB en la señal receptada, características que se mencionan a continuación: 9 Densidad espectral de potencia (PSD): -50 dBm/Hz 9 Pasos de la potencia de transmisión: 1dB 9 Rango Dinámico: 79dB 9 Nivel de potencia de recepción mínimo requerido: -70dBm (dentro de ambientes sin ruido) 198 La PSD de la señal puede ser modificada con precisión para conseguir estrechar el notcheo de frecuencias y dar cumplimiento con las diferentes regulaciones respecto a emisiones. En la Figura 4.10 se puede observar un ejemplo de una PSD configurada sobre un equipo con un notcheo arbitrario de frecuencias. Figura 4.10 Ejemplo de PSD con Notcheo arbitrario de frecuencias 4.4.4.2.3 Modulación CORINEX basa su tecnología sobre modulación OFDM, tal como lo hacen tecnologías como ADSL, VDSL, DAB y DVB por nombrar algunas pocas. El uso de OFDM permite que las compañías que usan esta tecnología obtengan altas tasas de transmisión sobre condiciones muy adversas. Cada modo de operación (10, 20 y 30 MHz) posee más de 1000 sub-portadoras cada uno. Los parámetros de modulación son adaptables en tiempo real y dependen de la calidad del canal que posea cada usuario y de cada portadora. 199 La Figura 4.11 muestra un ejemplo de esta funcionalidad que posee la tecnología. La relación señal a ruido (SNR) es medida para cada portadora y la modulación óptima es escogida, con el objetivo de lograr una velocidad máxima de transmisión para un determinado BER. Figura 4.11 Adaptación dinámica de la Modulación en función de la Calidad del canal Otros aspectos sobre modulación OFDM en la tecnología BPL se enunciaron en la Sección 1.6.2.5 del Capítulo 1. 4.4.4.2.4 Codificación y Monitoreo de la Calidad del Canal La tecnología de CORINEX emplea varios mecanismos de codificación como: 9 Modulación adaptativa por portadora. 200 9 Corrección de errores Forward Reed-Solomon 9 Interleaving 9 Modulación 4D Trellis Coded Los parámetros óptimos para los mecanismos de codificación son procesados automáticamente por cada módem BPL dependiendo de las medidas de calidad del canal (SNR, paquetes errados, etc.) obtenidas por estos. los dispositivos de comunicación. Aunque si bien estos parámetros pueden ser previamente configurados por los fabricantes de productos BPL. 4.4.4.2.5 Tasa de Bit Errado (BER) Las características de BER son totalmente programables en función de los requerimientos de QoS para algunos posibles servicios. Los algoritmos de carga de bits transmitidos por cada nodo pueden también ser configurados por el fabricante, quien puede hacer que exista un único valor de BER y que no sea seteable por el usuario. Los valores por defecto determinados para el BER son de 10-9 por cada paquete de 1500 bytes transmitidos. Esta configuración puede ser cambiada por otras para incrementar o disminuir el BER según las necesidades (estos valores típicos pueden ser de 10-3 y 10-6) 4.4.4.2.6 Capacidad La capacidad del canal para BPL no solamente depende de la atenuación de la señal o el ruido sobre el canal, también depende del número de derivaciones o empalmes sobre el canal, lo cual dificulta proveer una fórmula que puede ser usada en cualquier ambiente. 201 En la Figura 4.12 se muestran mediciones de la capacidad del canal tomadas en el laboratorio con atenuadores, para una configuración por defecto del BER, una PSDVIII a la salida de -56dBm y un ancho de banda de 30 MHz. Además, el gráfico muestra la capacidad existente entre niveles de capa física y capa IP. Figura 4.12 Capacidad del sistema en función de la Atenuación del Canal 4.4.4.2.7 Adaptación del canal Los sistemas deben estar continuamente monitoreando la atenuación y los niveles de ruido sobre el canal. La información obtenida de estas medidas se usa para adaptar los parámetros de modulación para cada optimizar el uso del canal manteniendo un BER aceptable. Para este propósito las técnicas usadas se caracterizan por utilizar: VIII Ver Glosario y Acrónimos portadora y 202 9 Algoritmos eficaces 9 Suprimir portadoras 9 Umbrales de modulación 9 BER configurable 4.4.4.2.8 Eficiencia Espectral La eficiencia espectral depende de las condiciones del canal (SNR). Si la relación SNR en el canal se degrada, el sistema automáticamente disminuye la eficiencia espectral para garantizar que el BER se mantenga en los límites más bajos estipulados. La más alta eficiencia espectral para tecnología CORINEX es de 9 bps/Hz. 4.4.4.2.9 Niveles de EMCIX Los niveles de potencia son programables para valores entre -110dBm/Hz hasta -50dBm/Hz, con lo que CORINEX garantiza el cumplimiento de la Parte 15 de la FCC y de otras regulaciones. Los niveles de voltaje son flexibles para anchos de banda de hasta 30 MHz configurables en cualquier frecuencia de 1 a 34 MHz. Los sistemas poseen la habilidad de configurar la potencia de salida de la señal portadora por portadora. Esto significa, que se puede configurar la potencia de transmisión de los equipos para determinadas frecuencias a voluntad, esto se conoce como notcheo. IX Ver Glosario y Acrónimos 203 4.4.5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ? Los principales instrumentos de la normativa del sector de telecomunicaciones en el Ecuador no imposibilitan la prestación de servicios de comunicación por medio de tecnologías alternativas, como es el uso de cables eléctricos de baja y media tensión como canales de comunicación para redes de acceso. ? Las normativas actuales en el país regulan los servicios finales y portadores y no a las tecnologías, permitiendo hacer uso de cualquier tecnología existente para la transmisión de información. ? La tecnología BPL al no corresponder a un sistema de radiocomunicación y por ende no estar reglamentada, hace necesario usar normas internacionales de organismos reconocidos como UIT, FCC y ETSI para normar su operación y funcionamiento en territorio nacional. ? Desde el punto de vista de los instrumentos nacionales que norman las actividades pertenecientes a la energía eléctrica se puede afirmar que cualquier empresa eléctrica nacional puede implementar la tecnología BPL, dado que únicamente deben seguir cumpliendo las obligaciones técnicas y de servicio asumidas a través de su contrato de concesión, como se especifica en el Reglamento de concesiones, permisos y licencias para la prestación del servicio de energía eléctrica. ? Como normativa para Redes de Acceso BPL se debería permitir el uso de toda la máscara espectral de potencia en sus dispositivos y en caso de verificarse que esta acción es fuente originaria de interferencia sobre otro tipo de radiocomunicación se deberán usar máscaras espectrales de potencia y notcheo para las frecuencias en que esos servicios de radiocomunicación se vieran afectados. 204 ? Como política de administración y configuración de los equipos, todos deben incluir métodos para suprimir, anular o configurar nuevas bandas de frecuencia y evitar así posibles interferencias con otros servicios de radiocomunicación con licencia. ? Si alguna zona se ve afectada aparentemente por radiaciones de sistemas BPL, se debe establecer un período de comprobación para verificar si efectivamente son los equipos o líneas de transmisión quienes generan la interferencia. En caso de ser positivo el resultado se deberán aplicar las técnicas que incorporan los equipos para mitigar el problema ó se deberán reacondicionar las líneas eléctricas en caso de ser estas las causantes del problema. Si el problema de interferencia persiste después de las correcciones hechas se deberá retirar los sistemas BPL de la zona afectada, estableciéndose así una zona de exclusión para la tecnología, protegiendo así servicios de radiocomunicación con licencia de esa zona. ? Como normativa se debería promulgar que los operadores de tecnología BPL en el país, suministren y permitan el acceso a información técnica detallada, medida que fomentaría la apertura del conocimiento sobre la tecnología y por ende el perfeccionamiento de su uso y aplicación a nivel nacional. ? En el país se debería adoptar o definir límites de radiación que permitan establecer una coexistencia armónica entre BPL y otros servicios de radiocomunicación en base a estudios y pruebas de campo que los organismos reguladores establezcan. En el caso de adoptar normativas extranjeras como pueden ser la americana ó europea, se deberá elegir de aquella o aquellas que cumplan con la coexistencia armónica entre los diferentes tipos de tecnologías antes mencionadas. 205 ? La introducción de la tecnología BPL en el Ecuador sin ninguna normativa referente a la misma, hace que se incline la balanza a adoptar estándares de facto que los equipos incorporan para su operación, que para el caso ecuatoriano vendría a ser el desarrollado básicamente por la UPA con el que están certificados los equipos que son parte de los proyectos BPL de mayor despliegue en el país. CAPITULO 5 ANÁLISIS DE COSTOS PARA LOS DISEÑOS DE LA RED DE COMUNICACIONES INTERUNIVERSITARIA, RED DE AULAS INTELIGENTES Y DEL PROTOTIPO A IMPLEMENTAR 207 5.1 INTRODUCCIÓN Este capítulo desarrolla la estimación de los costos que significaría la implementación de la Red Interuniversitaria y de Aulas Inteligentes observando principalmente el número de equipos o nodos BPL necesarios para crear ambas redes. Finalmente se estimarán los costos de los equipos BPL para la creación del prototipo de Aula Inteligente. 5.2 DEFINICIÓN DEL PROVEEDOR DE EQUIPOS En base a las especificaciones técnicas estipuladas en el Capitulo 2 y 3 en las Secciones 2.3 y 3.3 para los diseños de la Red de Comunicaciones Interuniversitaria y de Aulas Inteligentes respectivamente, y de acuerdo a las circunstancias actuales de comercialización y desarrollo de proyectos BPL en el país se opta por usar CORINEX como opción tecnológica. La marca CORINEX tiene su representación en el Ecuador a través de la empresa New Access y mediante éstos se proveerían de los equipos necesarios para la implementación de los diferentes proyectos con BPL que se desarrollen en el país. Se debe resaltar que al no existir aún un estándar común de la tecnología a nivel mundial, el Ecuador estará sometido a usar la marca CORINEX si desea mantener una compatibilidad tecnológica entre todos los proyectos que se desarrollen en sus diferentes regiones, lo que podría dificultar en un futuro el migrar a mejores opciones BPL que se presenten en el mercado debido a la falta de compatibilidad que existe actualmente entre equipos de diferentes fabricantes. 208 5.3 ESTIMACIÓN DE COSTOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE LAS REDES 5.3.1 IDENTIFICACIÓN DE EQUIPAMIENTO Y PROCESOS Para la valoración de las redes diseñadas primero se identificarán: los equipos de interconexión, servidores y los procesos para ejecutar ambos proyectos, tal como indica la Tabla 5.1. Tabla 5.1 Identificación de los equipos y procesos para la ejecución del proyecto EQUIPAMIENTO RED INTERUNIVERSITARIA MV/LV-CORINEX GATEWAY-NR ACOPLADORES ARTECHE ROUTERS CISCO SWITCH CISCO DE 8 PUERTOS SERVIDORES: DHCP, FTP, WEB, SQL, MAIL, DNS, SNMP RED DE AULAS INTELIGENTES MDU GATEWAY CORINEX CPE AV200 CORINEX ROUTER Y SWITCH DE DISTRIBUCIÓN CISCO SWITCHS DE ACCESO DE 24 PUERTOS CISCO SERVIDOR DHCP Y FTP SERVIDOR DE MONITOREO EQUIPO DE VIDEOCONFERENCIA PARA GRUPO CÁMARA IP POR AULA HOST CLIENTE DE VoIP Y VIDEOCONFERENCIA POR AULA PROCESO INSTALACIÓN PREVISIÓN DE REPOSICIÓN DE EQUIPOS POR AVERIA 209 5.3.2 VALORACIÓN DE COSTOS DE EQUIPAMIENTOI 5.3.2.1 Costos unitarios de los equipos de Interconexión BPL La Tabla 5.2 indica los precios de distribuidor referenciales de los equipos CORINEX, cotizados por la empresa New Access en el Ecuador. A su vez en esta tabla también se presentan los precios de equipos ILEVO en el mercado internacional únicamente con fines de comparar los precios entre dos diferentes marcas de dispositivos BPL que manejan la misma opción tecnológica como indica la Tabla 1.2 del Capitulo 1. Tabla 5.2 Comparación de precios de Equipos BPL CORINEX en el Ecuador e ILEVO CORINEX CÓDIGO DESCRIPCIÓN PRECIO [USD] MV-LV ACCESS GATEWAY-NR KIT-MV Acoplador Capacitivo - Aéreo MV ó 1500 Inductivo - Subterráneo MV Equipamiento adicional MDU-GW MDU Gateway 644 Accesorios adicionales AV200-ETH AV200 Powerline Adapter Enterprise 144 ILEVO CÓDIGO PRECIO [USD] PVN22B3 ILV22B3 Chasis 3 ranuras PLC + 1 PSU 204 PVN22M2 ILV22M2 TE-PLC Módulo Fast Ethernet 517 PVN22P1 ILV22P1 TE-PSU Unidad de corriente rack 330 PVN2CCMV1 Acoplador Capacitivo Aéreo Arteche S-17 541 PVN2ICMV1 Acoplador Inductivo Subterráneo Arteche-Unic 577 --- Equipamiento adicional MV 150 --- ILV700 PLC/Eth 200 Mbps HE-LV + Accesorios 720 ILV201 CPE Data Ethernet-RJ45 120 PVN201 I DESCRIPCIÓN Revisar ANEXOS 5.A y 5.B. 210 5.3.2.2 Costos unitarios de equipos complementarios a las redes La Tabla 5.3II resume los precios finales de los equipos necesarios para ambas redes como routers, switchs, servidores, hosts, dispositivos de VoIP y Videoconferencia, etc. Tabla 5.3 Precios de equipos complementarios para la redes BPL II CANTIDAD CISCO1841 1 Router CISCO 1841 1452 WS-C2960-24TT-L 1 Switch CISCO 2960 (24 puertos) 1348 WS-C2960-8TC-L 1 Switch CISCO (8 puertos) 933 X3200-M2 1 Servidor 1GB-RAM 1400 --- 1 Servidor de Monitoreo/4GB-RAM 1800 --- 1 Host cliente, mouse y teclado 673 LCD23-HP 1 Monitor LCD-23`` 267 W1907 1 Monitor LCD-19`` 251 DS325 1 Proyector LG 999 PDAL0024 1 Pantalla de Proyección 513 FX8500GT 1 Tarjeta de video 135 --- 1 Tarjeta de sonido 133 --- 1 Tarjeta de red 25 51MF5010AA003 1 Parlantes 49 CBH-M21/C 1 Micrófonos 47 73VF01500 1 Cámara de Videoconferencia 177 DCS-910 1 Cámara IP de monitoreo 140 SWITCH EDIMAX EK-PAK2 1 Switch para usar un solo monitor, teclado y mouse para dos servidores. 60 SWITCH EDIMAX EK-4PSK 1 Switch para usar un solo monitor, teclado y mouse para cuatro servidores. 80 Ver ANEXO 5.C DESCRIPCIÓN PRECIO [USD] CÓDIGO 211 5.3.3 COSTO DE INSTALACIÓN En este rubro se consideran los gastos referentes a la instalación de los equipos BPL en la red eléctrica de media y baja tensión y del equipamiento adicional necesario para su funcionamiento. La instalación de los equipos BPL para la Red Interuniversitaria y la Red de Aulas Inteligentes se estiman en un valor del veinte y cinco por ciento (25%) y cinco por ciento (5%)III respectivamente del costo total de cada una de las redes diseñadas. Rubro que contemplaría el pago a un Ingeniero titulado y el personal técnico para la ejecución de ambos proyectos para un plazo máximo de un mes. 5.3.4 COSTO DE PREVISIÓN Los costos de previsión se refieren a los gastos inmediatos que debieran realizarse por avería o daño de cualquiera de los equipos en ambas redes. La estimación de los costos de previsión, se definen en un equivalente al veinte por ciento (20%) para la Red Interuniversitaria y el seis por ciento (6%) para la Red de Aulas Inteligentes, porcentajes calculados sobre los valores de los equipos más costosos en ambas redes. Estos valores deberán permitir reemplazar inmediatamente cualquiera de los equipos de las dos redes, ya sea por averías causadas por agentes externos como tormentas, descargas eléctricas producidas por rayos, etc. ó por mala manipulación de los equipos de parte de los usuarios. III Estos porcentajes se calculan tomando como referencia los sueldos promedio mensuales de un ingeniero titulado y de un tecnólogo, que están alrededor de los mil dólares para el primero y seiscientos dólares para el segundo. 212 5.4 COSTOS TOTALES DE LAS REDES 5.4.1 RED INTERUNIVERSITARIA La Tabla 5.4 detalla la cantidad y costo total de cada equipo que conformará la red interuniversitaria para la ALTERNATIVA 1. Tabla 5.4 Costos de equipamiento, instalación y mantenimiento de la Red Interuniversitaria Alternativa 1 RED DE COMUNICACIONES INTERUNIVERSITARIA COSTO TOTAL [USD] DESCRIPCIÓN CANTIDAD KIT-MV/LV-CORINEX 4 6000 SWITCH-CISCO- C2960-8TC-L 1 933 SERVIDOR DHCP-FTP 1 1400 MONITOR LCD-19`` 1 251 SUBTOTAL: 8584 INSTALACIÓN 25% 2146 MANTENIMIENTO 20% 1717 TOTAL: 12447 De la Tabla 5.4 se puede afirmar que el valor total para la ejecución de la Alternativa 1 de red interuniversitaria a través de tecnología BPL sería mucho menor que hacerlo con fibra óptica dado los altos costos de instalación y de equipos que esta segunda opción representa. Además se podría considerar que cada universidad participante del proyecto debería aportar con la cuarta parte del costo total para la implementación de la red interuniversitaria, lo que significa que el costo de inversión que debieran realizar sería de aproximadamente tres mil doscientos dólares ($3200 USD). 213 La Tabla 5.5 detalla la cantidad y costo total de cada equipo que conformará la red interuniversitaria para la ALTERNATIVA 2. Tabla 5.5 Costos de equipamiento, instalación y mantenimiento de la Red Interuniversitaria Alternativa 2 RED DE COMUNICACIONES INTERUNIVERSITARIA COSTO TOTAL [USD] DESCRIPCIÓN CANTIDAD KIT-MV-CORINEX 4 6000 ROUTER-CISCO-1841 4 5808 SWITCH-CISCO- C2960-8TC-L 5 4665 SERVIDOR CONECTIVIDAD Y MONITOREO 1 1400 SERVIDOR DNS 1 1400 SERVIDOR WEB 4 5600 SERVIDOR MAIL 4 5600 SERVIDOR FTP 4 5600 SERVIDOR SQL 4 5600 MONITOR LCD-19`` 4 1004 SWITCH EDIMAX EK-PAK2 1 60 SWITCH EDIMAX EK-4PSK 4 320 SUBTOTAL: 43057 INSTALACIÓN 25% 10764,25 MANTENIMIENTO 20% 8611,40 TOTAL: 62432,65 El costo de implementación que presenta la Tabla 5.5 para la Alternativa 2 sube considerablemente, dado que aparte de los equipos de interconexión BPL para la red interuniversitaria se están considerando otros equipos como servidores TI, routeadores y switchs indispensables para la red. 214 5.4.2 RED DE AULAS INTELIGENTES En la Tabla 5.6 se indican los costos por aula que tendrían cada uno de los equipos. Tabla 5.6 Costos de equipamiento por Aula AULA INTELIGENTE COSTO TOTAL [USD] DESCRIPCIÓN CANTIDAD AV200-ETH 3 432 SWITCH-C2960-24TT 1 1348 HOST-CLIENTE 1 673 MONITOR LCD-19`` 1 251 PROYECTOR-LG 1 999 PANTALLA-PROYECCIÓN 1 513 TARJETA-VIDEO 1 135 TARJETA-SONIDO 1 133 PARLANTES 1 49 MICROFONO 1 47 CÁMARA-IP-MONITOREO 1 140 CÁMARA-WEB 1 177 TOTAL: 4897 De la Tabla 5.6 se observa que el costo por aula que se tendría que invertir para este diseño es de aproximadamente cuatro mil novecientos dólares ($4900 USD). En este valor como también se puede observar, no se incluyen los costos que implican los gateways BPL, servidores, routers, switch de distribución y además los costos de mantenimiento e instalación. En la Tabla 5.7 se detallan la cantidad y costo total de cada uno de los equipos que serán parte de la red de aulas inteligentes del edificio de Eléctrica-Química, además de los servidores con que se administrará la red y los equipos de conectividad en el backbone de la red BPL. 215 Tabla 5.7 Costos de equipamiento, instalación y mantenimiento de la Red de Aulas Inteligentes RED DE AULAS INTELIGENTES COSTO TOTAL [USD] DESCRIPCIÓN CANTIDAD MDU-GATEWAY 2 1288 AV200-ETH 42 6048 ROUTER-CISCO-1841 1 1452 SWITCH-C2960-8TC 1 933 SWITCH-C2960-24TT 14 18872 SERVIDOR DHCP-FTP 1 1400 MONITOR LCD-19`` 1 251 SERVIDOR-MONITOREO 1 1800 MONITOR LCD-23`` 1 267 HOST-CLIENTE 14 9422 MONITOR LCD-19`` 14 3514 PROYECTOR-LG 14 13986 PANTALLA-PROYECCIÓN 14 7182 TARJETA-VIDEO 14 1890 TARJETA-SONIDO 14 1862 PARLANTES 14 686 MICROFONO 14 658 CÁMARA-IP-MONITOREO 14 1960 CÁMARA-WEB 14 2478 SUBTOTAL: 75949 INSTALACIÓN 5% 3798 MANTENIMIENTO 6% 4557 TOTAL: 84304 El costo total para implementar la red de aulas inteligentes, puede reducirse ostensiblemente bajando los costos por concepto de router, switchs, proyectores y pantallas de proyección. Se puede constatar además que el precio únicamente de los módems BPL para el edificio, tendría un costo aproximado de $7336 USD (8,7% del costo total). Aparte se tendría una ventaja sobre las redes LAN de cableado UTP al alcanzar longitudes mayores a los 100 metros a las cuales están limitadas estas redes típicas. CAPITULO 6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 217 6.1 CONCLUSIONES ? El uso de equipos BPL para redes de acceso de media y baja tensión en Quito y Cuenca posibilitará la expansión e implementación de la tecnología en otras zonas del Ecuador, posibilitando la masificación del acceso a Internet de la población ecuatoriana y el abaratamiento de los costos de los equipos en el país. ? Salvo en áreas urbanizadas modernas como urbanizaciones o edificios modernos, no existe uniformidad en la estructura de distribución eléctrica de las diferentes construcciones, circunstancia que podría influenciar sobre la calidad de la señal BPL en ese tipo de edificaciones. ? En el análisis de soluciones tecnológicas de banda ancha que puedan actuar como alternativa o complemento a otras tecnologías tradicionales en el campo de las redes LAN, BPL es una fuerte opción que puede competir en prestaciones con las técnicas de cableado estructurado habituales ó complementar éstas ya sea como backbone de la red LAN o dentro del cableado horizontal. ? El ruido impulsivo generado por motores universales disminuye sus efectos sobre las comunicaciones BPL, si estos se encuentran en circuitos alimentados por otra fase diferente a la de los circuitos de alimentación, dentro del mismo tablero de distribución. ? Entre más lejana se encuentre la fuente de ruido impulsivo de los módems, así esta se encuentre en la misma red o fase, sus efectos sobre la comunicación BPL se atenúa o no es tan perjudicial como cuando esta se localiza cerca de los módems. 218 ? En instalaciones de redes eléctricas domiciliares o de oficina, los resultados de la comunicación entre módems BPL para condiciones normales de carga ó sin la presencia de equipos que generen una cantidad considerable de ruido impulsivo, se puede tener una red de datos sobre el cableado eléctrico comparable a una red cableada tradicional UTP Ethernet a 100 Mbps e incluso superior, debido a que se puede abarcar distancias mayores a los 100 metros a los cuales están limitadas las redes Ethernet. ? BPL al hacer uso de una infraestructura ya existente y muy extendida, representa una solución muy valiosa para ser utilizada en aquellos casos en los que la instalación de redes de cableado estructurado no resulte viable por razones económicas, normativas o de infraestructura de las edificaciones. ? Un sistema de distribución eléctrico presenta amplias variaciones de carga, desde el caso en que no existe carga alguna, hasta conexiones de sistemas de inducción en los que la carga tiene un valor muy grande, lo que hace que los dispositivos BPL usen métodos de modulación robustos como OFDM para solventar estas dificultades que presenta el canal. ? Una red BPL MV desde el punto de vista de los nodos que la constituyen se estructura en base a una comunicación punto a punto de los mismos. ? En una red de acceso BPL, hay usualmente un HE que está ubicado en la subestación de MV ó LV que concentra el tráfico de subida y bajada de todos los REP’s y CPE’s conectados a la celda BPL. 219 ? El funcionamiento de los equipos BPL es similar al de un bridge, por lo que se los considera como dispositivos de capa 2 pero que incorporan ciertas funcionalidades de capas superiores. ? El funcionamiento como un bridge de los equipos BPL hace que estos posean una limitada cantidad de dispositivos que puedan establecer una comunicación con ellos, es decir, estos dispositivos permiten hasta una cierta cantidad de direcciones físicas (MAC) para poder administrar, circunstancia que dificulta el despliegue de redes BPL de gran envergadura dado la gran cantidad de equipos sobre la red, problema solucionable al recurrir a equipos que permitan establecer dominios de broadcast como un router y que solventaría este inconveniente. ? Durante la operación de la red es importante conocer el estado de los dispositivos para poder administrarlos, para ello, los equipos de las redes BPL deben soportar protocolos abiertos de administración, que permitan el uso de herramientas para este objetivo. En este sentido, es necesario el soporte por medio de tecnologías como SNMP. ? Las redes de gran despliegue deben considerar un sistema centralizado de Administración y Gestión de todos los elementos de la red BPL, tanto de hardware cuanto de software, lo que permitiría monitorear el estado de la red BPL y obtener reportes de la operación de la red, para beneficio de los usuarios. ? Cuando la red se encuentra trabajando en ambientes de ruido desfavorables, la disponibilidad de la tasa de transferencia puede cambiar frecuentemente en relación al estado actual de las distorsiones del canal, degradando de esta manera la calidad de servicio de la red de acceso. 220 ? Los equipos para disminuir los efectos de la interferencia electromagnética han incluido técnicas de administración y configuración como control de la potencia de transmisión, supresión de portadoras OFDM en bandas de frecuencia asignadas a otros servicios susceptibles de interferencia (notching), y filtros para evitar el ruido por intermodulación en las portadoras eliminadas. 6.2 RECOMENDACIONES ? En despliegues de redes de distribución BPL MV que usen una comunicación TDR es recomendable no tener más de tres repetidores antes de que la señal de comunicación llegue al CPE dado que la velocidad sobre capa física de este último se vería reducida casi en un 90% de la señal antes inyectada al primer repetidor. ? En ningún caso es recomendable usar el cable de puesta a tierra como canal de comunicación, dado que su uso anularía la comunicación de los equipos BPL. ? Para diseños de redes BPL que deban soportar aplicaciones como voz sobre IP se deben considerar como referencia valores de retardos de transmisión establecidos por organismos internacionales de regulación, como por ejemplo la ITU que para el peor caso establece un retardo de transmisión de la voz no mayor a 150ms para una conexión extremo a extremo para sistemas con VoIP. ? Para despliegues de media tensión es recomendable usar un direccionamiento fijo sobre los GATEWAYS BPL de la red, facilitando la administración de los mismos. 221 ? Por cuestiones de mantener la capacidad administrable de los equipos BPL de baja tensión, específicamente sobre los CPE es preferible que estos permitan auto configurarse mediante un servidor TFTP, dado que actualmente los fabricantes no facilitan las herramientas necesarias para cargas nuevamente el sistema operativo sobre estos equipos en el caso que se pierda totalmente la capacidad de acceder al mismo. ? Es recomendable que los equipos incorporen el acceso a la configuración de los equipos mediante línea de consola, pues el acceso directo a los equipos es bastante difícil. Inclusive sería deseable contar con acceso vía HTTP, para facilitar la configuración de los equipos. ? Se debería adoptar o definir límites de radiación que permitan establecer una coexistencia armónica entre BPL y otros servicios de radiocomunicación en el Ecuador en base a estudios y pruebas de campo que los organismos reguladores establezcan. En el caso de adoptar normativas extranjeras como pueden ser la americana ó europea, se deberá elegir aquella o aquellas que cumplan con la coexistencia armónica entre los diferentes tipos de tecnologías antes mencionadas. ? Como normativa se debería promulgar que los operadores de tecnología BPL en el país, suministren y permitan acceso a información técnica detallada sobre la tecnología por ellos usada. ? Como política de administración y configuración de los equipos, todos deben incluir métodos para suprimir, anular o configurar nuevas bandas de frecuencia. ? Para despliegues de redes BPL en líneas de media tensión, es recomendable usar los modos 1, 2 y 3. El primer modo es recomendable 222 usarlo en condiciones del canal donde exista mucho ruido dado que es más robusto. ? La gran demanda de ancho de banda de parte de los usuarios y las grandes cantidades de información que deben manejar los medios de transmisión para acceder a la Web, hace recomendable usar tecnologías como BPL para la última milla e instalar fibra óptica como backbone de la red central. BIBLIOGRAFÍA 224 Libros y manuales: [1] DOSTERT, Klaus. Powerline Communications. Segunda Edición. Editorial Prentice-Hall. New Jersey. 2001. [2] HUIDROBO, José Manuel. Tecnologías Avanzadas de Telecomunicaciones. Tercera Edición. Editorial Paraninfo. Barcelona. 2003. [3] TOMASI, Wayne. Sistemas de Comunicaciones Electrónicas. Cuarta Edición. Editorial Prentice-Hall. México. 2003. [4] CISCO Systems. Manuales de CCNA Exploration. Versión 4.0. 2008. [5] HIDALGO, Pablo. Telemática. Editorial EPN. Ecuador. 2007. [6] JIMÉNEZ, Soledad. Comunicación Digital. Editorial EPN. Ecuador. 2005 [7] CORINEX, Manual Noise Reduction MVG and New (Confidential). Editorial Corinex Communications. Canadá. Features [8] CORINEX. Manual In-Home Technology Description (Confidential). . Editorial Corinex Communications. Canadá. 2005. [9] CORINEX. Manual Corinex ALMA Document Pack 1 (Confidential). Versión 1.0. Editorial Corinex Communications. Canadá. 2006. [10] CORINEX. Introduction to Corinex AV200 Technology (Confidential). Editorial Corinex Communications. Canadá. [11] LIMCHAREON, Sira. BPL Network Design and (Confidential). Editorial Corinex Communications. Canadá. Installation [12] CORINEX. Corinex Technical Training MV and MDU Gateways (Confidential). Editorial Corinex Communications. Canadá. 2007. [13] CORINEX. Datasheet Corinex MV Access Gateway. Editorial Corinex Communications. Canadá. 2007. [14] CORINEX. Datasheet Corinex AV200 MDU Gateway. Versión 1.1. Editorial Corinex Communications. Canadá. 2006. [15] CORINEX. Datasheet Corinex AV200 Powerline Ethernet Adapter. Versión 1.2. Editorial Corinex Communications. Canadá. 2005. [16] CORINEX. Datasheet Corinex AV200 Powerline Ethernet Wall Mount. Versión 2.0. Editorial Corinex Communications. Canadá. 2007. 225 [17] CORINEX. Datasheet Corinex Powerline Filter. Editorial Corinex Communications. Canadá. 2007. [18] ILEVO. Catálogo 2007 Comunicación de Líneas de Alimentación. Merlin Gerin. España. 2007. [19] ARTECHE. Manual de Instalación OVERCAP. Editorial Arteche Lantegi Elkartea. España. 2009. [20] ARTECHE. Manual de Instalación UNIC. Editorial Arteche Lantegi Elkartea. España. 2009. Artículos y tesis: [21] HERRERA, Giovanni. Estudio de la transmisión de datos a alta velocidad que utiliza como acceso de última milla la red eléctrica de baja tensión con tecnología PLC. Escuela Politécnica Nacional. Quito. 2002. [22] NOLIVOS, José Humberto; PAUCAR, Darío Wladimir. Diseño de acceso a Internet usando tecnología PLC (Power Line Communication) para los telecentros de Quito, Papallacta y Esmeraldas. Escuela Politécnica Nacional. Quito. 2003. [23] CABRERA, Franklin; LOGAÑA,Hilda. Diseño e implementación de una intranet para la Universidad Andina Simón Bolívar. Escuela Politécnica Nacional. Quito. 2005. [24] PÁEZ, Elizabeth. Estudio de factibilidad para la aplicación de la tecnología "Broadband Over Power Line" (BPL) usando la infraestructura de la red de distribución de las subestaciones San Rafael y Sangolquí de la Empresa Eléctrica "Quito" S.A. Escuela Politécnica Nacional. Quito. 2006. [25] EL COMERCIO. Internet llegará por la línea eléctrica. Redacción Tecnológica. 06/01/2008. [26] EL TIEMPO. Tecnología BPL bajará. Tecnología. 11/08/2008. Direcciones electrónicas: [27] OPERA. http://www.ist-opera.org (25-2007) [28] OPERA.http://www.istopera.org/drupal2/documents/OP_WP2_D11_1.6_M2_version.pdf 226 [29] OPERA http://www.istopera.org/drupal2/files/OP2_D27_First%20draft%20of%20the%20OPE RA%20specification%20version%202.pdf [30] OPERA. http://www.ist-opera.org/drupal2/documents/D38_Webpage.pdf [31] OPERA http://www.istopera.org/drupal2/documents/D50_Brochures_and_posters.pdf [32] OPERA. http://www.ist-opera.org/drupal2/documents/D50_Brochure.pdf [33] OPERA. http://www.ist-opera.org/drupal2/documents/D50_Poster_1.pdf [34] OPERA. http://www.ist-opera.org/drupal2/documents/D50_Poster_2.pdf [35] OPERA http://www.istopera.org/drupal2/documents/OP2_WP9_D56_Project%20Presentation _v1.pdf [36] DS2. http://www.ds2.es (23-2009) [37] Iberdrola. http://www.iberdrola.es (23-2009) [38] Consejo Nacional de Telecomunicaciones http://www.conatel.gov.ec/site_conatel/index.php?option=com_content& view =article=152:espectro&catid=39:frecuencias&Itemid=164 (03-2008) [39] Superintendencia de Telecomunicaciones. ttp://www.supertel.gov.ec/reglamentación (13-2008) [40] International Amateur Radio Union. http://www.iaru-r2.org/band-plan (02-2008). [41] International Amateur Radio Union. http://www.iaru-r2.org/normatividad (02-2008). [42] International Amateur Radio Union. http://www.iaru-r2.org/documents (02-2008). [43] Corinex. http://www.corinex.com/faq/index.html (1999-2008) [44] Homeplug. http://www.homeplug.org/products/whitepapers (2009) [45] Intellon. http://www.intellon.com/techonology/powerlinecommunications.php (152008) 227 [46] Telconet. http://www.telconet.net/ (22-2008) [47] Cenelec. http://www.cenelec.org (13-2008) [48] European Telecommunications Standars http://www.etsi.org/plugtests/home.htm (14-2008) Institute [49] FCC. http://www.hraunfoss.fcc.gov/edocs_public/ attachmatch/FCC-0429A1.pdf (15-2008) [50] Institute of Electrical and Electronics Engineers. http://grouper.ieee.org/groups/1901/index.html (14008) http://grouper.ieee.org/groups/bpl (12-2005) http://grouper.ieee.org/groups/1901/P1901_WorkFlow.pdf (12-2005) [51] International Telecommunication Union http://www.itu.int/net/home/index.aspx (15-2008) [52] National Telecommunications and Information Administration (NTIA) http://www.ntia.doc.gov (15-2008) [53] Open PLC European Research Alliance. http://www.ist-opera.org (132008). [54] PLC Forum. http://www.plcforum.com (13-2008) [55] Universal Powerline Association. http://www.upaplc.org (13-2008) [56] Mercado libre http://www.mercadolibre.com.ec (20-2008) [57] Preciomanía. http://preciomania.com/search_attrib.php/page_id=63 (202008) [58] http://www.aedie.org/9CHLIE-paper-send/358-GARCIA.pdf [59] http://www.des.udc.es/uploads/media/AntonioEliasFuste.pdf [60] http://www.jalercom.com/Brochures/articulo-pwrline.pdf [61] http://www.rediris.es/rediris/boletin/68-69/enfoque4.pdf [62] http://www.fundacionauna.com/areas/26_estudios/pdf/3.pdf [63] http://isa.uniovi.es/~sirgo/doctorado/powerline.pdf [64] http://www.fundacionauna.org/areas/26_estudios/pdf/1.pdf [65] http://www.fundacionauna.org/areas/26_estudios/pdf/4.pdf 228 [66] http://www.mtc.gob.pe/portal/comunicacion/politicas/eventos/milla/expos iciones/PLC2.pdf [67] http://www.escienteurope.com/spanish/supportdocuments/HomeNetwor kingPrimer.pdf [68] http://www.corinex.com/web/docx.nsf/0/3A1A582B5B474181882570530 03A013C/$FILE/2005-08-03-telefonica-corinex.pdf [69] http://www.corinex.com/web/docx.nsf/0/0F2048183E8E8EF1C1256EC3 002B9D49/$FILE/diode_buletin_22_06_04.pdf [70] http://www.tdx.cesca.es/TESIS_URL/AVAILABLE/TDX-1104104101718//Tavb09de23.pdf [71] http://www.five.es/productos/jornadaDomotica/conferencia_upv-upc.pdf [72] http://www.telefonica.es/sociedaddelainformacion/pdf/publicaciones/libr oblanco/6.pdf [73] http://www.telefonica.es/sociedaddelainformacion/pdf/mesasredondas/e duardorios.pdf [74] http://www.tecnocom.biz/docs/plctecnocom.pdf [75] http://www.victorgarcia.org/files/PLC-v2.0RC.pdf [76] http://www.coit.es/publicac/publbit/bit136/quees.pdf [77] http://www.coit.es/pub/ficheros/ocio_y_entretenimiento_d0d915df.pdf?P HPSESSID=9c4188208dc1318962045f7048ddd9f4 [78] http://www.osiptel.gob.pe/OsiptelDocs/GCC/NOTICIAS_PUBLICACION ES/PUBLICACIONES/FILES/boltec082007.pdf [79] http://www.bandaancha.es/NR/rdonlyres/614D92B9-9FE5-4FD0-850FFCDFD4AECDD2/0/librotaba28_3_de_3.pdf [80] http://www.elettranet.com/TecnologiaElettranet.pdf [81] http://www.gta.ufrj.br/ftp/gta/TechReports/redesdom.pdf [82] http://www.gta.ufrj.br/ftp/gta/TechReports/VCAR04.pdf [83] http://www.casadomo.com/images/archivos/telefonica_foromint2007_mi guel_angel_blanco_ppt.pdf [84] http://www.btechonline.com.br/pdf/35/Megabits35.pdf [85] http://www.claudiomuniz.net/SEE2005/Minicurso%2005%20%20Final%20-%20Parte%20II%20-%20Color.pdf 229 [86] http://www.miguelangelmata.com/wp-content/uploads/2007/03/interneta-traves-de-la-red-electrica-power-line-communications.pdf [87] http://www.plc4ever.com/media/seccions/soft/Powerline-ecommJunio2001.pdf [88] http://www.eee.ufg.br/cepf/pff/2003/pf2003_11.pdf [89] http://ewh.ieee.org/r9/morelos/BPLradioHF.pdf [90] http://ewh.ieee.org/r9/morelos/BPLradioHF.pdf [91] http://isa.uniovi.es/~sirgo/doctorado/PLC.pdf [] Fuente propia ANEXOS ANEXO 1.A CARACTERÍSTICAS DE CONDUCTORES AÉREOS Y SUBTERRÁNEOS Los cables empleados para Media Tensión, están construidos por un conductor en cobre o aluminio, recubierto por una capa de polietileno semiconductor reticulado, alrededor de él existe un aislamiento en polietileno reticulado (XLPE) o en caucho etileno propileno (EPR), cubierto por una manto de polietileno semiconductor reticulado, seguido lleva una pantalla metálica en hilos o en cinta de cobre, todo este conjunto de elementos se encuentra protegido por una chaqueta de policloruro de vinilo (PVC) o Polietileno (PE) como se aprecia en la figura a continuación. Figura 1. Conductor de cobre común Los cables para media tensión son fabricados para manejar tensiones entre 5 y 69 kV y temperaturas de 90ºC o 105ºC para aplicaciones especiales; existen cables para media tensión monopolares, tripolares y triplex. Dependiendo la tensión a la cual vayan a trabajar se manejan diferentes calibres AWG (American Wire Gauge); norma americana que especifica el tamaño del conductor. Cable Monopolar: El cable monopolar consta de los elementos mencionados previamente y es utilizado en lu gares húmedos o secos, para redes aéreas o en ductos subterráneos, en tensiones de 5, 8,15, 25, 35, 46 y 69 kV. Figura 2. Cable Monopolar con Pantalla en Cinta de Cobre Figura 3. Cable Monopolar con Pantalla en Cinta de Cobre - Vista Interior Figura 4. Cable Monopolar con Pantalla en Hilos de Cobre Figura 5. Cable Monopolar con Pantalla en Hilos de Cobre - Vista Interior Tabla 1. Selección del calibre según la tensión de trabajo Cable Tripolar: El cable tripolar para media tensión consta de tres cables de cobre o de aluminio, cada uno aislado y los tres cubiertos por una sola chaqueta, es empleado para redes aéreas o ductos subterráneos de lugares secos o húmedos a tensiones 5, 8, 15, 25 y 35kV. Figura 6. Cable Tripolar - Pantalla en cinta de cobre - Figura 7. Cable Tripolar - Pantalla en cinta de cobre - Vista Interior Tabla 2. Selección del calibre según la tensión de trabajo - Cable Tripolar Cable Triplex: El cable triplex esta conformado por tres cables monopolares enlazados, es usado en redes aéreas y subterráneas de lugares secos o húmedos a tensiones 5, 8, 15, 25 y 35 kV. Figura 8. Cable Triplex Figura 3.1.9. Cable Triplex de cobre - Pantalla en cinta de cobre - Vista Interior Tabla 3.1.3. Selección del calibre según la tensión de trabajo - Cable Triplex Cable Semiaislado: Para redes eléctricas ubicadas en lugares arborizados, o en algunas oportunidades en zonas industriales se emplea un conductor especial CABLE SEMIAISLADO, ya que utiliza aleación de aluminio (ACSR) cubierto por una chaqueta de material termoestable, que lo protege contra la humedad, reduce inconvenientes en la prestación del servicio por choques accidentales entre las líneas. Es empleado en redes con tensiones de 5,15, 25, 35 y 46 kV. Figura 10. Cable Semiaislado Figura 11. Cable para zonas arborizadas - Vista Interior Tabla 3.1.4. Selección del calibre según la tensión de trabajo - Cable Semiaislado CONDUCTORES DE ALUMINIO DESNUDO Los conductores de Aluminio Desnudo son usados para transmisión y distribución de energía eléctrica en líneas aéreas. Para este tipo de conductores se utilizan diferentes metales tales como: • Aluminio 1350-H19. • Aleación de aluminio 6201-T81. • Acero recubierto con zinc o con aluminio. Los conductores que podemos encontrar con estas aleaciones y metales son: • AAC están formados en su totalidad por alambres de aluminio • AAAC por alambres de aleación de aluminio. • ACSR están formados por alambres de aluminio 1350-H19 reforzados con alambres de acero recubierto con zinc. • ACSR/AW por alambres de aluminio 1350-H19 reforzados con alambres de acero recubierto con aluminio. • ACAR se construyen de alambres de aluminio 1350-H19, reforzados con alambres de aleación de aluminio 6201-T81. Conductores AAC ó ASC: Descripción: Conductor de Aluminio Cableado Concéntrico. Alambres de aluminio 1350H19 cableados de forma concéntrica. Usos y Aplicacione s: Estos son utilizados el líneas aéreas de transmisión y de distribución de energía eléctrica en donde no se necesita una carga de rotura tan alta, se utiliza en vanos o tramos cortos, o como neutro en para cables de distribución tipo múltiplex con fases de aluminio aisladas y cableadas alrededor del neutro en AAC. Conductores AAAC: Descripción: Conductor de Aleación de Aluminio All Aluminum Alloy Conductor. Alambres de aleación de aluminio 6201-T81 cableados concéntricamente. Usos y Aplicaciones: Los conductores AAAC se usan en líneas aéreas de transmisión y distribución de energía eléctrica. Como en el conductor anterior también se utilizan como neutro para cables de distribución tipo Múltiplex con fases de aluminio o aleación de aluminio aislado y cableado alrededor del neutro en AAAC. Estos conductores presentan una mayor capacidad de rotura y además una buena resistencia a la corrosión. Conductores ACAR: Descripción: Conductor de Aluminio Reforzado con Aleación de Aluminio (Aluminum Conductor Aluminum Alloy Reinforced). Son Construidos con alambres de aluminio 1350-H19 cableados concéntricamente alrededor de un núcleo de aleación de aluminio. En algunos conductores los alambres de aleación de aluminio se encuentran distribuidos en capas, combinados con alambres de aluminio. Usos y Aplicaciones: Los conductores eléctricos ACAR se usan en líneas aéreas de transmisión y distribución de energía eléctrica, la relación de carga de rotura a peso los hace excelentes para los sitios en donde se requieren buenas características de conducción de corriente. Conductores ACSR/AW: Figura 15. Conductores ACAR Descripción: Conductor de Aluminio Reforzado con Acero recubierto con Aluminio, con un centro de acero y un recubrimiento de aluminio. El núcleo puede ser un alambre de acero o puede ser un torón, conformado por 7 ó 19 alambres cableados en forma concéntrica. En algunos cables de 7 hilos, se encuentran alambres de acero distribuidos en la primera capa. Usos y Aplicaciones: Los conductores ACSR/AW se usan en líneas aéreas de transmisión y distribución de energía eléctrica. Presentan muy buena carga de rotura y con diferentes cableados de núcleo de acero se pueden obtener diferentes cargas de rotura, sin sacrificar la capacidad de conducción de corriente. CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DE LOS CABLES SUBTERRÁNEOS Un trozo de material esta dispuesto de muchos átomos dispuestos de una manera peculiar de acuerdo al material. Algunos materiales, principalmente los metales, tienen un gran número de electrones libres que pueden moverse a través del material. Estos materiales tienen la facilidad de transmitir carga de un objeto a otro y se llaman conductores. Constitución de los cables subterráneos Cada cable puede estar provisto de uno, dos, tres o cuatro conductores. Anteriormente se empleaban en las líneas monofásicas y trifásicas conductores concéntricos, pero por las dificultades de fabricación y aislamiento cayeron en desuso, fabricándose exclusivamente en la actualidad con conductores tranzados o arrollados en hélice. AISLANTE Es un material que se resiste al flujo de carga, algunos ejemplos de aislante son la ebonita, el plástico la mica, la baquelita, el azufre y el aire. Los cables aislados consisten esencialmente en uno o mas conductores mediante materiales enrolla dos o extruidos sobre los conductores; además, dependiendo del tipo de cable y de la tensión para la que este diseñado, existen otros elementos que tiene por objeto lograr el mejor aprovechamiento de las cualidades de los aislamientos y la preservación de esas cualidades, en el caso general pueden distinguirse las partes componentes de un cable en la siguiente figura. PAPEL IMPREGNADO El papel impregnados fue uno de los primeros materiales utilizados para el aislamiento de los cables para la transmisión de energía eléctrica y continua siendo el mejor aislamiento para cables de alta tensión. Sus principales características son las siguientes: • Alta rigidez dieléctrica • Bajas pérdidas dieléctricas • Resistencia elevada a las descargas parciales (ionización) • Posee buenas características térmicas Su gran desventaja consiste en que es muy higroscópico y que la absorción de la humedad deteriora considerablemente sus cualidades dieléctricas, por esta razón el aislamiento de papel debe secarse perfectamente durante el proceso de fabricación del cable y protegerse con un forro hermético. Para realizar este tipo de aislamiento se enrolla sobre el conductor cintas de papel, helicoidalmente, en capas superpuestas, hasta obtener el espesor de aislamiento deseado; A continuació n se seca y se desgasifica el aislamiento calentándolo y sometiéndolo a un vacío elevado y se impregna con aceite mineral. En los cables llamados de tipos sólidos que se usan para tensiones entre fases de hasta 69 Kv en cables monopolares y 46 Kv en cables tripolares, el aceite mineral para la impregnación se mezcla con una resina vegetal para aumentar su viscosidad y evitar así la migración del aceite aislante por gravedad hacia las partes más bajas de la instalación. En cables para tensiones mas elevadas, el aislamiento se mantiene bajo presión por diferentes medios. Se han realizado cables con aislamiento para tensiones hasta de 50 Kv (voltaje entre fases) y están en proceso de investigación cable para 750 Kv. CAMBRAY BARNIZADO Es una cinta de algodón barnizado con varias capas de barniz aislantes. Entre cada capa de aislamiento hay una sustancia lubricante de alta viscosidad. Constituye un aislamiento más flexible, aunque de menor calidad, que el papel impregnado y se aplicado en casos de cables colocados verticalmente o con pendientes pronunciadas, ya que no representa el inconveniente de los cables del papel impregnado, en los que el aceite puede escurrirse por gravedad. El cambray barnizado se ha usado en tensiones de 600 volts a 23000 volts pero actualmente ha sido desplazado por cables de aislamiento sintético que resultan más económicos. TERMOPLÁSTICOS Son materiales orgánicos sintéticos obtenidos por polimerización. Se vuelve plástico al aumentar la temperatura lo que permite aplicarlos por extrusión en caliente sobre los conductores, solidificándose después al hacer pasar el cable por un baño de agua fría. Los termoplásticos mas utilizados como aislamientos de cables eléctricos son el cloruro de polivinil (PVC) y el polietileno. El PVC mezclado con otra sustancia se utiliza extensamente como aislante sobre todo en cables de baja tensión, debido a su bajo costo, a su mayor resistencia a la ionización comparado con otros aislamientos orgánicos sintéticos y a poder obtenerse con mezclas adecuadas, temperaturas de operación que van desde 60º C a 150º C. Tiene el inconveniente de tener una constante dieléctrica elevada y en consecuencia pérdidas eléctricas altas, lo que limita su empleo en tensiones mas elevadas. Sin embargo en Alemania e Italia se han desarrollado compuestos de PVC que, a la temperatura de operación del cable, tiene pérdidas dieléctricas relativamente bajas. Actualmente se fabrica cable con aislamiento de PVC para tensiones hasta de 23000 volts. El polietileno que se obtiene por polimeración de gas etileno, tiene excelentes características como aislante eléctrico: rigidez dieléctrica comparable a la del papel impregnado y pérdidas dieléctricas menores. Tienen también una conductividad térmica mayor que el papel impregnado, lo que facilita la disipación del calor. Las desventajas del polietileno es que puede producirse deterioro del aislamiento debido a descargas parciales producidas por ionización, su punto de fusión es bastante bajo del orden de los 110º C lo que limita la temperatura de operación de los cables aislados con polietileno a 75º C. Para mejorar las características térmicas se han desarrollado el polietileno de alta densidad y el polietileno vulcanizado o de cadena cruzada. El polietileno de alta densidad tiene un punto de fusión de 130º C mejores cualidades mecánicas y un costo menor. El polietileno de alta densidad extruido se ha utilizado en cables hasta de 63 Kv a medida que se va perfeccionando la tecnología de la extrusión de este material su uso se extiende a tensiones mas elevadas habiendo puesto en servicio en 1980 un cable para 225 Kv. TERMOFIJOS Los Aislamiento agrupados bajo el nombre de termofijos están constituidos por materiales que se caracterizan porque, mediante un proceso de vulcanización, se hace desaparecer su plasticidad y se aumente su elasticidad y la consistencia mecánica. Estos aislamientos se aplican generalmente por extrusión y se someten a un proceso de vulcanización elevando la temperatura a los valores requeridos. Los aislantes termofijos mas usados son el hule natural y los hules sintéticos, conocidos con el nombre genérico de elastómeros y más reciente algunos derivados del polietileno. El hule natural fue, con el papel, uno de los materiales usados para el aislamiento de cables. Se obtiene del látex de un árbol tropical originario de Brasil. Para utilizarlo como aislamiento se mezcla con otras substancias: plastificantes, agentes de vulcanización (1 a 2% de azufre) y modificadores y vulcanizado se emplea mucho en baja tensión y con menos frecuencia para tensiones mas elevadas hasta de 25 Kv los hules sintéticos mas utilizados como aislamientos de cable son el estireno-butadieno (SBR) el butilo, el neopreno, y el etileno-propileno (EPR) El estireno-butadieno conocido comercialmente con las iniciales SBR sus cualidades eléctricas y mecánicas son ligeramente inferiores a las del hule natural. En cambio sus cualidades de resistencia a los agentes químicos y al envejecimiento son algo superiores, por sus características y su bajo precio se ha utilizado principalmente en el aislamiento de cables de baja tensión. El butilo es un hule sintético cuya propiedad principal es poder trabajar a temperaturas mas elevadas que el hule natural su temperatura de operación es de 85º C. También ofrece una mayor resistencia a la ionización lo que permite usarlo para tensiones mas altas, una gran flexibilidad y resistencia a la humedad superior a la del hule natural. Aunque la materia prima para este tipo de aislamiento es barato su proceso de fabricación es elevado por lo que el precio final es costoso. Tiene aplicaciones para corta longitud, para aplicaciones especiales. El neopreno es un hule sintético de bajas propiedades dieléctricas pero superior a los elastómeros antes citados en lo que respecta a la resistencia a los aceites, a la flama, a la abrasión y a la intemperie por esta razón y su gran flexibilidad se usa principalmente en forros o cubiertas de cables aislados con otros elastómeros. El etileno-propileno es un hule sintético de desarrollo reciente que tiene cualidades dieléctricas próximas a las de polietileno pero mayor resistencia ala ionización y una temperatura de operación de 90º C, se aplican especialmente a circuitos de alta tensión en instalaciones industriales. Actualmente se fabrican cables con este tipo de aislamiento para tensiones de hasta 60000 volts. El polietileno sulfoclorado se obtiene sometiendo el polietileno a la acción simultanea del cloro y del anhídrido sulfuroso; se obtiene un producto que, después es vulcanizado, tiene una gran resistencia a los agentes químicos y al ozono. Sus propiedades eléctricas son intermedias entre las del hule natural y el neopreno y puede trabajar a temperaturas mas altas, del orden de 90º C, su aplicación principal es en cubiertas de cables. El polietileno vulcanizado también llamado polietileno de cadena cruzada o polietileno reticulado, se obtiene mediante la adición de un peróxido que a la temperatura elevada del proceso de vulcanización reacciona con el polietileno, produciendo la liga de las cadenas moleculares del polietileno. El polietileno vulcanizado puede trabajar continuamente a 90º C. En cambio la vulcanización aumente la rigidez del polietileno y esa perdida de flexibilidad dificulta el manejo del cable . CUBIERTA SEMICONDUCTORA Y PANTALLA La cubierta semic onductora que se coloca inmediatamente sobre el conductor, tiene por objeto uniformar el gradiente eléctrico en la superficie del conductor, eliminando las distorsiones del campo eléctrico debidas a las protuberancias constituidas por los hilos de la capa exterior. El uso de materiales semiconductores se debe a que en esta forma se reduce la intensidad de las cargas eléctricas que pueden producir ionización, con respecto a la que se tendrá si se utilizasen cubiertas metálicas. La cubierta semiconductora puede estar constituida por una cinta de papel de papel saturado en carbón coloidal, enrollada directamente sobre el conductor. Esta disposición se usa, por ejemplo, en los cables aislados con papel impregnado. En cables con aislamientos extruidos de construcción moderna, la cubierta semiconductora se aplica por extrusión usando un material semiconductor adecuado. La pantalla esta constituida por una capa conductora colocada sobre el aislamiento y conectada a tierra, que tiene por objeto principal crear una superficie equipotencial para obtener un campo eléctrico radial en el dieléctrico. La pantalla sirve también para blindar el cable contra potenciales inducidos por campos eléctricos externos y como protección para el personal, mediante su conexión efectiva en tierra. Puede realizarse mediante una cinta de papel metalizado o una cinta de un metal no magnético (cobre o aluminio) de un espesor del orden de los .8 mm, enrollada sobre el aislamiento. En cables con aislamiento extruido se usan pantallas semiconductoras aplicadas por extrusión, colocadas entre la pantalla y el aislamiento, incluso con materiales aislantes como el polietileno que tiene un alto coeficiente de expansión térmica; en estos casos la pantalla metálica suele estar constituida por hilos de cobre o aluminio enrollados sobre la pantalla semiconductora. En los cables para alta tensión en los que los gradientes eléctricos aplicados al aislamiento son bajos, no se requiere un control de la distribución del campo eléctrico y por lo tanto puede prescindirse de la pantalla metálica; sin embargo ésta se usa en ocasiones e cables de baja tensión, para evitar la inducción de potenciales en los conductores, debidos a los campos eléctricos externos. ANEXO 1.B FAQ Preguntas Más Frecuentes Soluciones de Acoplamiento Acoplamiento inductivo UNIC Acoplamiento capacitivo OVERCAP UNDERCAP Conclusiones Los acopladores son los accesorios necesarios para inyectar y recuperar la señal de PLC-BPL a lo largo de las líneas eléctricas, las cuales son el medio de transmisión de la tecnología PLC-BPL. Los acopladores deben cumplir la normativa de seguridad eléctrica establecida por las compañías eléctricas para la instalación de equipos de media tensión, al mismo tiempo que las pérdidas de la inserción de la señal de comunicación deberán de ser las mínimas posibles. ARTECHE ofrece soluciones para acoplamientos PLC-BPL tanto para líneas subterráneas como para líneas aéreas de Media Tensión. Los siguientes capítulos muestran las diferentes soluciones disponibles con más detalle. Acoplamiento inductivo El principio de funcionamiento de los acopladores inductivos se basa en el de los transformadores, esto significa que no es necesario ningún tipo de conexión física entre el acoplador y el núcleo del cable de la línea. El núcleo magnético abraza el cable aislado de distribución y la señal PLC-BPL se acopla a la línea por medio de inducción magnética. El acoplador inductivo de ARTECHE está diseñado para ser instalado en líneas subterráneas aisladas y apantalladas de media tensión. Otra característica impor tante de este método de acoplamiento es la capacidad que presenta el núcleo magnético para soportar altas intensidades en el conductor sin provocar la saturación magnética en el propio núcleo. Conector BNC Conector de tierra ¿Que tipo de información debe de facilitar el cliente a ARTECHE? Especificaciones requeridas: 1.Diámetro del cable de MT. El diámetro interior del acoplador UNIC es de 44 mm y debe de ser capaz de “abrazar” el cable de MT y el cable de tierra. UNIC con mayor diámetro interior está disponible bajo demanda. 2.Corriente: La máxima corriente que atravesará el cable subterráneo de MT. 3.Aislamiento Galvánico entre el conector BNC y tierra, si fuera necesario. UNIC - El UNIC es una solución de acoplamiento inductivo para líneas aisladas subterráneas de MT, con diámetro inferior a 44 mm dimensión que corresponde a cables de tensión nominal hasta 36 kV. - Se recomienda que el modo de acoplamiento sea fase-tierra. - La intensidad nominal es de 360 A. - El aislamiento galvánico entre el conector BNC y tierra es de 5kV y las perdidas por inserción son <3dB en todo el rango de frecuencias (2-40 MHz). - El aislamiento de la carcasa exterior permite instalar el acoplador sin tener en cuenta la orientación del mismo. - Utilización: Ser vicio interior y exterior bajo demanda. Fig. 1 Acoplamiento capacitivo El acoplamiento se consigue a través de la conexión de un condensador directamente en el cable de media tensión y de un circuito de sintonización. Básicamente, el sistema trabaja como un filtro, donde el principal objetivo es hacer coincidir la impedancia característica de la línea de distribución y la impedancia del terminal de comunicación. Esta solución de acoplamiento requiere la conexión física con la línea eléctrica, de modo que el aislamiento y lo que ello conlleva son parámetros muy importantes. El acoplador capacitivo está diseñado para ser instalado en líneas de media tensión aisladas por aire. ¿Que tipo de información debe de facilitar el cliente a ARTECHE? Especificaciones requeridas: 1.Nivel de aislamiento: la máxima tensión nominal de la línea aérea ó subterránea. 2.Rigidez dieléctrica: Tensión del ensayo a frecuencia industrial. 3.BIL: Tensión del ensayo Impulso tipo rayo. 4.En el caso de los acopladores capacitivos para líneas aéreas, cuál es la configuración requerida. Para más información sobre configuraciones disponibles ver hoja de características del OVERCAP y el manual de instalación. Soluciones de Acoplamiento www.arteche.com 1 FAQ Preguntas Más Frecuentes OVERCAP Solución de ARTECHE de acoplamiento capacitivo para Líneas Aéreas de MT - OVERCAP es la solución de acoplamiento capacitivo para líneas aéreas. - El modo de acoplamiento puede ser fase-fase ó fase tierra. - La instalación de los acopladores puede ser fija sobre poste ó colgado directamente de la línea. Ver hoja de características y manual de instalación para más información. - Incorpora un desconectador de tierra para desconectar el equipo de tierra en caso de fallo interno en el mismo. - El aislamiento galvánico entre el conector TNC y tierra es de 5 kVrms y las perdidas por inserción son <2dB en todo el rango de frecuencias (2-100 MHz). - El equipo esta diseñado para condiciones de intemperie. - Los modelos disponibles son: TENSIÓN NOMINAL 17 kV 25 kV RIGIDEZ ELÉCTRICA 50 kV 50 kV IMPULSO TIPO RAYO 150 kV 36 kV 70 kV 200 kV Para otros niveles de aislamiento, consultar al departamento comercial de ARTECHE. Fig. 2 UNDERCAP Solución de ARTECHE de acoplamiento capacitivo para Líneas Subterráneas de MT - UNDERCAP es la solución de acoplamiento capacitivo para líneas subterráneas de MT hasta 25 kV. - El modo de acoplamiento es fase-tierra. - El aislamiento galvánico entre el conector y tierra es de 5 kVrms. - Las perdidas por inserción son inferiores a 2dB en todo el rango de frecuencias (2-100 MHz). - Utlización: servicio interior. - La posición del acoplador en la celda respetará la distancia de seguridad establecida por las compañías eléctricas. - Modelo disponible: TENSIÓN NOMINAL 17 kV 25 kV RIGIDEZ ELÉCTRICA 50 kV 50 kV IMPULSO TIPO RAYO 150 kV Fig. 3 Conclusiones Los acopladores de línea son los equipos utilizados para inyectar y recuperar la señal PLC-BPL a lo largo de las líneas eléctricas en un rango de frecuencia que va desde los 2 hasta los 100 MHz. ARTECHE suministra soluciones de acopladores tanto para líneas aéreas como para líneas subterráneas de M.T. Los acopladores pueden ser inductivos ó capacitivos. El modelo UNIC es la solución que presenta ARTECHE de acopladores inductivos para transmitir la señal PLC-BPL 2 vía fase-tierra en líneas subterráneas de MT con diámetro exterior inferior a 44mm. UNIC con mayor diámetro interior disponible bajo demanda. La solución de acopladores capacitivos que ofrece ARTECHE son OVERCAP y UNDERCAP: -OVERCAP. Solución de acoplamiento capacitivo para líneas aéreas de Media Tensión hasta 36 kV. -UNDERCAP. Solución de acoplamiento capacitivo para líneas subterráneas de Media Tensión hasta 25 kV. Soluciones de Acoplamiento www.arteche.com ANEXO 1.C FAQ Preguntas Más Frecuentes Conexión a tierra Dos sistemas diferentes de conexión a tierra ¿Qué ocurriría si la conexión a tierra se eliminase? Conclusiones La conexión a tierra es un elemento muy importante que garantiza la seguridad de todos y cada uno de los equipos instalados en las líneas eléctricas. Por ello, uno de los principales elementos a considerar en la instalación de los acopladores es la conexión a tierra. Los acopladores tienen dos conexiones a tierra diferentes (la conexión a tierra y la malla de tierra del cable coaxial), así la instalación de un acoplador involucra en algunos casos a estos sistemas de tierra que hay que tener en cuenta. Esta hoja de aplicación está pensada para dar respuesta a preguntas recibidas sobre lo que ocurriría si se elimina la conexión a tierra de cualquier acoplador capacitivo, una vez instalado. Los acopladores capacitivos para líneas de media tensión se usan para la transmisión de la señal PLC-BPL en el rango de frecuencias entre 2 y 100 MHz. Dos sistemas diferentes de conexión a tierra Los acopladores capacitivos de ARTECHE para líneas de media tensión usados para transmitir señales de PLC-BPL están hechos de una parte de silicona que alberga la parte capacitiva y provee el aislamiento eléctrico necesario, y de un elemento de poliuretano que contiene la circuitería junto a la conexión a tierra y el conector TNC/BNC para el cable de señal. La siguiente figura muestra la configuración interna de los acopladores capacitivos (Fig.1). Condensador Transformador 5 kV Bobina Repetidor PLC-BPL (2) Limitador Conector TNC/BNC (1) Fig. 1 En la instalación de los acopladores capacitivos se consideran dos tierras diferentes: (1) La tierra conectada por la conexión de tierra del acoplador que es la conexión a tierra a la que se debe conectar para referenciar el circuito de alta tensión. (2) La tierra del cable coaxial unido al conector TNC/BNC que corresponde a la malla del cable coaxial. Esta pantalla estará conectada a la tierra del repetidor PLC-BPL. Dependiendo de la situación en campo y de cómo sea la red de distribución, ambas conexiones a tierra pueden ser conectadas a la misma referencia de tierra o a referencias diferentes. Cuando la referencia de tierra sea la misma, todo el sistema de tierra estará a la misma tensión. Por el contrario, si las referencias de tierra son diferentes debido a posibles fallos en elementos de la línea o por condiciones de operación de los pararrayos, puede aparecer una diferencia de tensión entre los dos sistemas de tierra. En este caso el acoplador capacitivo es un elemento que está conectado a estos dos sistemas de tierra, por tanto es el que debe resistir la diferencia de tensiones. Para proteger el equipo en esta situación, el acoplador ha sido diseñado para resistir un aislamiento de 5 kV entre la conexión a tierra y el conector de señal TNC/BNC. Conexión a Tierra www.arteche.com 1 FAQ Preguntas Más Frecuentes ¿Qué ocurriría si la conexión a tierra se eliminase? - En el lado del conector TNC/BNC, hay 0 voltios por la conexión a tierra del cable coaxial que va al repetidor PLC-BPL. - El transformador de aislamiento aguanta hasta 5 kV porque ha sido diseñado para resistir sobretensiones temporales pero no la tensión generada por la eliminación de la conexión a tierra. Por tanto, el transformador no aguantará esta tensión. - El transformador fallará y el acoplador dejará de funcionar en comunicaciones. Si el acoplador capacitivo o cualquier equipo eléctrico pierde la referencia de tierra, tanto su funcionamiento como su seguridad se verán comprometidas. Veamos lo que ocurriría realmente en esta situación para un acoplador capacitivo (Fig 2): - La referencia de tierra se pierde, entonces el sistema entero estará a V voltios (la tensión de la línea) en el lado de la bobina debido a la tensión de línea. V voltios Condensador V voltios V voltios 0 voltios Transformador 5 kV Bobina Repetidor PLC-BPL (2) V voltios Surge arrester Conector TNC/BNC (1) Fig. 2 pero si el cable coaxial se desconecta del repetidor PLCBPL, la referencia de tierra se perderá de nuevo y aparecerá una situación de riesgo. - En este caso, si el cable coaxial tiene una conexión extra a tierra (bloque para conexión a tierra del coaxial) antes de ser conectado al repetidor PLC-BPL, se evitarían posibles riesgos para las personas que trabajan en el repetidor PLC-BPL. Esta situación desembocará en lo siguiente (Fig 3): - El sistema tendrá de repente una nueva referencia de tierra a través del conector TNC/BNC y el cable coaxial que va al repetidor PLC-BPL. Esta conexión mantiene la referencia del sistema. - La tensión en el cable coaxial que va al repetidor PLCBPL no será tan alta mientras esté conectado a tierra V voltios Transformador 5 kV Condensador Bloque para conexión a tierra del coaxial V voltios V voltios 0 voltios Bobina Repetidor PLC-BPL V voltios (1) (2) Surge arrester Conector TNC/BNC Fig. 3 2 Conexión a Tierra www.arteche.com FAQ Preguntas Más Frecuentes Conclusiones La conexión a tierra es un elemento muy importante en cualquier línea que garantizan el normal funcionamiento del acoplador y unas condiciones de trabajo seguras y que no puede ser eliminada. La seguridad eléctrica del equipo dependerá de esta conexión. Los acopladores tienen dos conexiones a tierra diferentes (la conexión a tierra y la malla de tierra del cable coaxial), por tanto la instalación de un acoplador involucra en algunos casos a estos sistemas de tierra que hay que tener en cuenta. 3 Los acopladores capacitivos de ARTECHE tienen un aislamiento interno de 5 kV para sopor tar posibles sobretensiones entre las dos conexiones a tierra. En todo equipo conectado a una línea en tensión puede ocurrir que si la conexión a tierra es eliminada, las condiciones de funcionamiento y la seguridad de todo el sistema cambiaría y podría ocurrir un fallo significativo. Conexión a Tierra www.arteche.com ANEXO 1.D M ODULACIONES DIGITALES COMUNES USADAS JUNTO A OFDM PARA TRANSMISIÓN DE DATOS POR LÍNEA ELÉCTRICA M ODULACIÓN QPSK Para una señal modulada QPSK el número de fases correspondientes es 4 (M=4), cada una de ellas transmitirá dos bits y estarán separadas 90°, pues ??=2p/M= p/2, tal como lo muestra el diagrama de constelación de la Figura 1. De tal manera que cada dos bits (dibit) diferentes genera una de las cuatro fases posibles. Consecuentemente, para cada dibit que entra a un modulador QPSK, ocurre un cambio de fase en la salida del modulador. Así que, la relación entre la velocidad de modulación (velocidad de la señal) “V m ” y la velocidad de transmisión “Vt ” en QPSK será: Vm (baudios) = Vt / log2 M = Vt / 2 Una reducción en la velocidad de modulación, como se verá más adelante, está asociada con una disminución en el ancho de banda de la señal modulada. Entrada Binaria Q T 0 0 1 1 0 1 0 1 Fase de salida QPSK -135° -45° +135° +45° (a) Figura 1. Modulación QPSK. (a) Fases, (b) Diag. Fasorial y (c) Diag. de Constelación La forma de la señal modulada QPSK en el dominio del tiempo sería como lo muestra la Figura 2, en donde se presentan 4 fases diferentes (+135°, +45°, -45° y -135°) cada una de ellas asociada a una pareja de bits diferentes: 10, 11, 01 y 00 respectivamente. Figura 2. Señal modulada QPSK en función del tiempo M ODULACIÓN QAM Una modulación QAM (Quadrature Amplitude Modulation) involucra la variación simultánea de dos parámetros de la onda portadora que son amplitud y fase. La expresión matemática de una señal modulada QAM puede expresarse de la forma: s(t) = ri cos(? ct + ?i) donde se observa que efectivamente ri está asociado con los cambios en amplitud de la portadora modulada, en tanto que ?i está asociado con los cambios en fase de la portadora modulada. Es posible considerar a la modulación QAM como una extensión de la modulación PSK, donde las dos señales en banda base son generadas independientemente, en consecuencia se establecen dos canales (I y Q) en cuadratura completamente independientes. Si se tienen dos niveles en cada canal (I y Q) se tendría el caso de una señal 4QAM que sería idéntico al caso 4PSK. Sin embargo, sistemas QAM de mayor orden (M>4) son diferentes a los sistemas de múltiples fases PSK. En contraste con la señal PSK, QAM no tiene envolvente constante, pues en QAM los niveles de cada canal son seleccionados independientemente. En la siguiente figura, se aprecia tanto el diagrama fasorial como el diagrama de constelación para el caso de una modulación 16QAM. cos wc t 1101 1100 1110 1111 1101 1100 cos wct 1110 1111 30º 1001 1000 1010 1011 sen 0001 0101 0000 0010 0100 0110 0011 0111 1001 1000 1010 1011 sen wct wc t 0001 0101 (a) 0000 0010 0100 0110 0011 0111 (b) Figura 3. Modulación 16QAM (a) Diagrama Fasorial y (b) Diagrama de Constelación La distancia mínima entre puntos adyacentes (se considera puntos adyacentes sólo a aquellos que están separados la distancia mínima) para una señal modulada M-QAM es: d = 1.4142 / (L - 1) L = número de niveles en cada eje, usualmente M = L2. En general, la modulación QAM da una tasa de error (BER) menor que la PSK para la misma relación señal a ruido (S/N); y, esta última presenta un comportamiento mejorado con respecto a la modulación ASK. ANEXO 1.E Corinex AV200 ALMA Document Corinex Confidential Only for Corinex Powerline Training Technology Description End User License Agreement CORINEX COMMUNICATIONS CORPORATION This End User License Agreement (“EULA”) is a legal agreement between you and CORINEX COMMUNICATIONS CORPORATION (“CORINEX”) with regard to the copyrighted Software provided with this EULA. Use of any software and related documentation (“Software”) provided with a CORINEX hardware product, or made available to you by CORINEX via download or otherwise, in whatever form or media, will constitute your acceptance of these terms, unless separate terms are provided by the software supplier, in which case certain additional or different terms may apply. If you do not agree with the terms of this EULA, do not download, install, copy or use the Software. 1. Licence Grant. CORINEX grants to you a personal, non-transferable and non-exclusive right to use the copy of the Software provided with this EULA. You agree you will not copy the Software except as necessary to use it on a single hardware product system. You agree that you may not copy the written materials accompanying the Software. Modifying, translating, renting, copying, transferring or assigning all or part of the Software, or any rights granted hereunder, to any other persons, and removing any proprietary notices, labels or marks from the Software is strictly prohibited. Furthermore, you hereby agree not to create derivative works based on the Software. You may permanently transfer all of your rights under this EULA, provided you retain no copies, you transfer all of the Software, and the recipient agrees to the terms of this EULA. If the Software is an upgrade, any transfer must include all prior versions of the Software. 2. Copyright. The Software is licensed, not sold. You acknowledge that no title to the intellectual property in the Software is transferred to you. You further acknowledge that title and full ownership rights to the Software will remain the exclusive property of Corinex Communications Corporation and/or its suppliers, and you will not acquire any rights to the Software, except as expressly set forth above. All copies of the Software will contain the same proprietary notices as contained in or on the Software. 3. Reverse Engineering. You agree that you will not attempt, and if you are a corporation, you will use your best efforts to prevent your employees and contractors from attempting to reverse compile, modify, translate or disassemble the Software in whole or in part. Any failure to comply with the above or any other terms and conditions contained herein will result in the automatic termination of this license and the reversion of the rights granted hereunder to CORINEX. 4. Disclaimer of Warranty. The Software is provided “AS IS“ without warranty of any kind. CORINEX and its suppliers disclaim and make no express or implied warranties and specifically disclaim warranties of merchantability, fitness for a particular purpose and non-infringement of third-party rights. The entire risk as to the quality and performance of the Software is with you. Neither CORINEX nor its suppliers warrant that the functions contained in the Software will meet your requirements or that the operation of the Software will be uninterrupted or error-free. 5. Limitation of Liability. Corinex’s entire liability and your exclusive remedy under this EULA shall not exceed the price paid for the Software, if any. In no event shall CORINEX or its suppliers be liable to you for any consequential, special, incidental or indirect damages of any kind arising out of the use or inability to use the software, even if CORINEX or its supplier has been advised of the possibility of such damages, or any claim by a third party. 6. Applicable Laws. This EULA will be governed by the laws of Canada, excluding its conflict of law provisions. Corinex AV200 Technology Description 2 Copyright This document, as well as the software described in it, is furnished under license and may be used or copied only in accordance with the terms of the license. The content of this document is furnished for informational use only, it is subject to change without notice, and it does not represent a commitment on the part of Corinex Communications Corp. Corinex Communications Corp. assumes no responsibility or liability for any errors or inaccuracies that may appear in this document. It is our policy to enhance our products as new technologies, hardware components, software and firmware become available; therefore, the information contained in this document is subject to change without notice. Some features, functions, and operations described in this document may not be included and sold in certain countries due to government regulations or marketing policies. The use of the product or its features described in this document may be restricted or regulated by law in some countries. If you are unsure which restrictions or regulations apply, you should consult your regional Corinex office or the authorized reseller. Published by: Corinex Communications Corp. #670-789 West Pender Street Vancouver, B.C. Canada V6C 1H2 Tel.: +1 604 692 0520 Fax: +1 604 694 0061 1 Corinex is a registered trademark of Corinex Communications Corp. Microsoft, MS-DOS, MS, Windows are either registered trademarks or trademarks of Microsoft Corporation in the U.S.A. and/or other countries. All products or company names mentioned herein may be the trademarks of their respective owners. Copyright (c) 2001-2006 by Corinex Communications Corp. 2006-04-21 ver. 1 2006-05-08 ver.1 Corinex AV200 Technology Description End User License Agreement 7. Export Laws. This EULA involves products and/or technical data that may be controlled under any applicable export control laws, and regulation, and may be subject to any approval required under such laws and regulations. 8. Precedence. Except as set out above, where separate terms are provided by the software supplier, then, subject to this EULA, those terms also apply and prevail, to the extent of any inconsistency with this EULA. 3 Corinex AV200 Technology Description Corinex AV200 Part 1 ALM A Technical Description Technology Description Introduction 1 Introduction This document provides a general description of Corinex AV200 networking technology. The aim of this document is to provide an overview of the characteristics and highlights of Corinex Access and In-home networks. 5 Corinex AV200 Technology Description Physical Layer Characteristics 2 Physical Layer Characteristics 2.1 System Architecture Corinex AV200 technology provides the highest-performance low-cost PLC solution for high-speed communications over medium and low voltage networks. Corinex’s fully integrated OFDM technology delivers by far the highest throughput on the market: more than 200 Mbps. In addition to high efficiency, OFDM provides the most flexible, robust, adaptable, and controllable transmission capabilities on the market, as well as mechanisms to avoid radio-sensitive frequency ranges. Figure 1 shows the typical topology of a PLC network based on Corinex AV200 products: 6 • At the top of the diagram, an Optical Gateway connects the Gigabit Ethernet ring and the MV (Medium Voltage) PLC network. The highperformance Gigabit Ethernet switch embedded in the MV Gateway eliminates the need for an expensive optical switch or router, greatly reducing the cost of the backhaul network. • In the second level of the diagram, an MV/LV Gateway connects the Corinex AV200 Technology Description Physical Layer Characteristics MV network and the LV (Low Voltage) network, bypassing the transformer. An optimized Spanning Tree Protocol provides fast reconfiguration under network changes even in complex ring or mesh topologies typically found in hybrid MV/optical networks. • In the third level of the diagram, several devices are connected to the LV network: » CPE (Customer Premises Equipment) devices that connect end users to a PLC access network, and MDU Gateways that connect a PLC Inhome network with a PLC access network. With Corinex AV200 technology, it is now possible to implement hostless 2-chip (frequency division) or 1-chip (time division) MDU Gateways. » Home-networking devices, like Ethernet-to-PLC or USB-to-PLC bridges, which users can employ for connecting several computers, sharing printers, ADSL or cable modem connections. Targeted products also include High-Definition TV distribution systems, video-surveillance systems or Hi-Fi equipment. 2.2 Chipset The chipset in all Corinex AV200 equipment is specially designed to operate as a high-speed Customer Premises Equipment (CPE) digital modem chip or as a high-speed home-networking chip for broadband transmission over existing power cables. It is suitable for access and LANs supporting real-time traffic (data, voice, and video) with QoS management. It implements the 802.1D bridge protocol with the ability to learn up to 64 MACs. Moreover, it features an integrated VoIP port, allowing network operators to provide telephony services and data services using the same device. Because every Corinex AV200 device uses the same chipset, your deployment is guaranteed infinite scalability, modality, and flexibility. 2.3 Coupling Methods 2.3.1 User Node Coupling Units In this new AV200 generation of Corinex’s Powerline modems, the user node coupling unit is embedded in the modem. The user simply plugs the modem in to the in-home power grid, as with any other electrical device. Corinex AV200 Technology Description 7 Physical Layer Characteristics 2.3.2 Low Voltage Coupling Units Low voltage coupling units are used to connect any broadband Powerline device to the low voltage power grid. It consists of several modules so that signal injection can be performed as flexibly as possible: • Individual one-phase module that allows individual signal injection for two-phase wiring. • Inductive coupling modules that use current coupling to inject the signal between phase and neutral. • Connection module that gathers the cables coming from the different individual injection modules. 8 This module-based concept provides the necessary flexibility to assure a global and complete installation process. Several injection methods are possible, depending on the transformer/meter room characteristics, and special configurations can be designed if a customized injection method is desired. 2.3.3 Medium Voltage Coupling Units Medium voltage coupling units are used to connect Corinex gateways to the medium voltage grid. They can be capacitive or inductive with a coaxial interface with the Powerline modem. 2.4 Operation Modes Corinex products allow communication by means of selecting the spectrum bandwidth and location. In this way, there are three physical main operation modes (10, 20 and 30 MHz), depending on the bandwidth of the signal injected onto the Powerline, whose spectral location is fully programmable between 1 and 34 MHz. Corinex AV200 Technology Description Physical Layer Characteristics The default configuration has six modes, as is shown in Table 1. 2.5 Power Levels The system physical layer is very robust against ingress noise, supporting interference levels of 25 dB above the received signal. Moreover, the Power Spectral Density (PSD) of the transmitted signal is fully programmable in terms of level, shape and spectral location. The physical layer has the following features related to the signal power: • • • • PSD: ≤ -50 dBm/Hz Transmission Power Step: 1 dB Dynamic Range: Up to 90 dB Minimum required received power level: -70 dBm (assuming no background noise) The above values of PSD, dynamic range and minimum required received power levels depend on the reference design. These are values that can be achieved with an accurate design. The PSD of the signal can be modified with high precision to achieve narrow notches with a depth of up to 30 dB and losing virtually no capacity, in order to comply with regulations. Notches with a depth up to 40 dB can be defined, but at more than 32 dB depth, the efficiency decreases notably. 2.6 Medium Sharing Mechanisms Bi-directional communication is assured using a Time Division Duplexing (TDD) technique. Media sharing between the two sections separated by a gateway can be achieved using TDD or Frequency Division Duplexing (FDD). Corinex AV200 Technology Description 9 Physical Layer Characteristics 2.7 Modulation Schemes and Coding 2.7.1 Modulation Corinex AV200 technology is based on OFDM modulation. OFDM is not a new technology and is already being used in many other communication systems such as ADSL, VDSL, DAB, DVB and 802.11, to name a few. Using OFDM has allowed companies with these technologies to provide high data rates under adverse conditions. There are many forms of modulation that could be used over the Powerline channel, but after taking sophisticated measurements, Corinex identified OFDM as the most suitable because it was the most immune to interference, providing the highest level of spectral efficiency and performance, as has been proven by Corinex’s first generation of products. Specifically, OFDM is very robust against frequency-selective fading channels and large time spreads. It is a special case of multi-carrier transmission that uses several subcarriers to communicate. It is both a modulation and a multiplexing technique. Using more than 1000 carriers offers the flexibility that if a carrier is working in a space with a lot of interference on that carrier then it can be disregarded while transmission continues for the remaining carriers, thus avoiding this interference and ensuring reliable communications. The typical frequency division data system divides the frequency band into N non-overlapping frequency channels as shown in (a) of Figure 3, and, because there is no overlapping, there is no intercarrier interference. The disadvantage of this system is inefficient use of the spectrum. On the other hand, OFDM uses overlapped sub-channels, (b) in Figure 3, and orthogonality between different modulated carriers. The orthogonality causes the carriers to be linearly independent and carrier spacing to be a multiple of 1/T. Entire number of cycles of other carriers in the symbol Corinex AV200 Technology Description 10 Physical Layer Characteristics period T implies that there is no contribution from all but one carrier at the integration. FFT can be used to obtain the contribution of a carrier without crosstalk; there is no need for subcarrier oscillators. OFDM is a sum of subcarriers that are modulated using any linear modulation such as Phase Shift Keying (PSK) or Quadrature Amplitude Modulation (QAM). Corinex networks use a proprietary High-Density Advanced Modulation at each subcarrier of the OFDM signal. The main advantages of OFDM are: • Efficient in multi-path fading channels with large time spreads, i.e. Powerline. • The data rate per subcarrier is adaptable (according to the SNR detected at the subcarrier). • Interferences (and impulsive noise) only affect some carriers while the remaining carriers ensure reliable communications. Each operation mode has a total of 1000 subcarriers (10, 20 and 30 MHz). Corinex networks utilize more carriers than any competing PLC technology. Modulation parameters are adapted in real-time depending on channel quality measurements for each user and for each carrier. 2.7.2 Coding and Channel Quality Monitoring Corinex AV200 technology employs several coding mechanisms: • • • • Adaptive per-carrier modulation Reed-Solomon Forward Error Correction Interleaving 4D Trellis Coded Modulation Optimum values for the coding mechanisms are computed by the PLC modems automatically, depending on channel quality measurements (Signal-to-Noise Ratio, error packets, etc.), although they can be manually configured, enabled or disabled by the network operator using SNMP or by the auto-configuration process explained in Section 2.2.8. Corinex AV200 Technology Description 11 Physical Layer Characteristics 2.7.3 Bit Error Rate The Bit Error Rate (BER) characteristics of the technology are fully programmable in order to meet QoS requirements for any services. The bit-loading algorithms of each node can be configured manually by the network operator, who can make any trade-off between BER and capacity. Default values for BER are 10-9 for 1500-byte packets, although the configuration can be changed for increasing or decreasing the BER as needed (typical values are 10-3, 10-6 and 10-9). 2.7.4 Performance Performance is not only dependent on channel attenuation or noise, but also on the number of taps, so it is difficult to provide a formula that is useful for all environments. The following table shows laboratory measurements performed with flatchannel attenuators using one Ethernet 100 port as the output interface, a default conservative BER configuration, and an output PSD of –50 dBm/Hz for the 10 MHz mode and –56 dBm/Hz for the 20 and 30 MHz modes: 2.8 Channel Adaptation The system is continuously monitoring the channel attenuation and the noise level with a very high spectral resolution. Information from these measurements is used for adapting the modulation parameters per carrier in order to optimize data capacity while keeping a bounded BER. The network operator can customize several parameters of the adaptation algorithm: Corinex AV200 Technology Description 12 Physical Layer Characteristics • • • • Algorithm agility Modulation thresholds Desired BER Disabled carriers On the other hand, the parameters of the Reed-Solomon Forward Error Correction can be configured dynamically to achieve the desired trade-off between capacity and performance. 2.9 Spectral Efficiency The spectral efficiency is up to 9 bits/sec/Hz, the highest available on the market. The spectral efficiency used depends on the actual channel conditions (SNR). If the SNR of the channel degrades, the system automatically decreases the spectral efficiency in order to guarantee that the BER remains below the specified limit. 2.10 Performance 13 2.10.1 Maximum Throughput The spectral efficiency mentioned above is measured at the physical layer and with optimum channel conditions. The throughput at the application layer is lower due to protocol header overheads and error correction overheads. Therefore, application layer numbers, measured with FTP and optimum channel quality conditions, are as follows: 2.10.1 Maximum Number of Users The maximum number of users that a node can handle at the same time is related to the amount of information that has to be stored and managed Corinex AV200 Technology Description Physical Layer Characteristics per user. Each Corinex node can manage 32 active users. 2.10.3 Typical Transmission Delay Corinex AV200 networks support two different MACs: Access (MasterSlave), and Medium Voltage Access (MV MAC). With the Access and MV Access MACs, different bandwidth and latencies to different users and different traffic flows can be guaranteed by means of the user QoS profile and CAC (Call Admission Control) mechanisms. Minimum latencies of 2 msecs can be achieved. 2.10.3 Typical Bit Error Rate Bit Error Rate is fully configurable per user. The default configuration is 10-9. 14 Corinex AV200 Technology Description Layer 2 and Above 3 Layer 2 and Above 3.1 Protocol Description Corinex PLC cards implement layer-1 (PHY) and layer-2 (DLL and MAC) of the OSI reference model. They integrate a Powerline 802.1D-based switch that supports VLAN (802.1Q) and OVLAN (Optimized VLAN), traffic priorities for QoS policies, enhanced Spanning Tree Protocol, Layer-2 MPLS (Multiprotocol Label Switching), and encryption to assure the privacy of all communications. Corinex AV200 modems features two different MACs over several PHYs: • Access: Master/Slave MAC providing guaranteed bandwidth and latency together with traffic priorities and Layer-2 ACKs. • Medium Voltage Access: Mixture of Master/Slave and peer-to-peer, providing guaranteed bandwidth and latency together with traffic priorities and Layer-2 ACKs. It is optimized for the medium voltage power grid topology. 15 3.2 MAC (Media Access Control) 3.2.1 Access MAC The ADTDM (Advanced Dynamic Time Division MAC) has been optimized for PLC access scenarios, where high-performance, stringent bandwidth reservation, strict traffic prioritization, and Class of Service (CoS) are a must. It features high efficiency, using frequency and time reuse, and guaranteed bandwidth and latency per node and service. This MAC allows the operator to use a single network to provide differentiated services like broadband Internet access, VoIP and Video on Demand. Traffic priorities can be computed based on IEEE 802.1p, IPv4, IPv6 or TCP fields. Also, patterns found in the data packet can be used to compute the traffic priorities. This efficiency is maintained in the network access mechanism because any node may access the network at any transformer. 3.2.2 Medium Voltage Access MAC This MAC keeps the Access MAC features but is specially optimized for the specific characteristics (long distance, point-to-point lines, ring-like topologies) and special requirements (very high bandwidth, very low latency, trunk links with high number of data flows) of MV networks. Corinex AV200 Technology Description Layer 2 and Above 3.3 Traffic Prioritization There are eight possible priority levels. Table 5 shows a list of applications and their priorities. P7 is the highest priority. It should be dedicated to internal signaling. The rest of the priorities are ordered in decreasing latency requirements. For broadband access service, every priority has an implicit maximum latency and jitter, defined globally in the PLC network. The priority-application pair, as shown in Table 5, is only an example. A user may want to redefine its priorities. What remains fixed is the maximum latency and jitter associated with each priority, which is defined by the network operator. Depending on the type of user (premium, best effort, etc.), certain priorities are allowed. For example, a best effort user may only have up to P2 differentiation. For this user, all packets above P2 will be treated as P2. This ensures that even though users can change the priorities associated with each traffic type, the total amount of traffic transmitted/received remains independent. For home-networking applications, these implementation of the QoS mechanism. priorities enable the 3.4 Bandwidth Allocation The QoS mechanism guarantees different bandwidth and latency to different users and different traffic flows. It is possible to reserve bandwidth for each user and application, as long as the addition of the reserved bandwidth of all nodes does not exceed the total capacity of the channel. Corinex AV200 Technology Description 16 Layer 2 and Above Bandwidth management is time-based, although efficiency parameters are taken into account. Whenever a node has access to the channel, it transmits with the highest spectral efficiency allowed by its SNR in each carrier (otherwise channel capacity would be wasted). The flexibility is endless with the only limit being Shannon’s law: all of the resources of the channel cannot be allocated to a given user all of the time without having other unhappy users. 3.5 QoS Quality of Service Corinex’s QoS mechanism guarantees on a per user basis that the user will have the following: • Guaranteed bandwidth for services that need it (file transfer, etc.). • Bounded latency for services that need it (VoIP, video conference, etc.). • Low Bit Error Rate (BER) for services that need reliable channels. • Guaranteed availability for critical services (financial or industrial customers, etc.), even with changing channel conditions. 3.6 Security The transmission of data over Powerline using Corinex AV200 technology is safer than most communications methods. It is easier to intrude on information being sent through commonly used GSM phones than it would be to tamper with data transferred over Powerline. The Corinex security model combines up to five of the following protection methods: • User Authentication and Authorization: Since the Corinex access system is Master-Slave based, any Slave node that wishes to connect to the network, and thus have access, must be recognized and authorized by the network Master. This authorization process is done with encrypted communication and is therefore considered secure. Any Slave node that has not been explicitly authorized to connect to a network will not be assigned any resources on the network, and all transmissions it may attempt will be disregarded. • Encryption Method: Corinex AV200 Powerline offers a combination of 3DES and DES encryption. The procedure ensures very strong security by using 3DES encryption for long-term information Corinex AV200 Technology Description 17 Layer 2 and Above (encryption key) and a short key life (one single data burst) for DES encryption, thus keeping hardware costs low. • Real-time Variable User-specific Modulation: Any message that is transmitted on a Corinex Powerline network is modulated according to the SNR measured at each connection, and this is changed in realtime as line characteristics change. In order to demodulate a message addressed from one user to another, the exact modulation used must be known, which means that an eavesdropper would have to intercept both upstream and downstream communications. In order to do this, the eavesdropper would need an SNR in the entire frequency band equal to, or better than, the equipment from which he or she is trying to intercept. In addition, the modulation information is encrypted, thus making eavesdropping a very difficult task. • Corinex AV200 technology also supports 802.1Q VLAN, which effectively isolates all users from each other and is completely controlled by the gateway, which is owned and controlled by the network operator. Access to management features of PLC devices can only be gained by means of a restricted access VLAN that can only be used by the network operator. • As a final security measure for really sensitive applications, Encrypted VPN is available for use on Corinex PLC networks. 3.7 Supported Services The Corinex AV200 technology architecture is packet-oriented, so it is well suited for all packet-oriented services. It can manage real-time traffic, including (but not limited to) Voice over IP (VoIP) and Video over IP with Quality of Service management. This management can be done using a DHCP client to download configuration files or via SNMP. There are no limitations to the services that can be provided over Powerline technology, as long as the throughput and latency needed for these services are feasible according to the characteristics of the technology. Services that can be provided include the following: • High-speed Internet access • VoIP • Video on Demand Corinex AV200 Technology Description 18 Layer 2 and Above • • • • • Audio on Demand Real-time TV streaming Video conferencing Video surveillance systems Online gaming 3.8 Configuration and Network Management Mechanisms The configuration and management of Corinex products are addressed from two different points of view. The first one is related to facilitating the deployment of large PLC networks. Therefore, all nodes can have their networking parameters, like IP address, default gateway or subnet mask, automatically configured from a central management system using DHCP. The embedded DHCP client also supports configuration file downloading, reducing even further the effort needed to manage the network. The VLAN, OVLAN and QoS configuration of each node is stored in a central database, and the modem downloads the updated configuration every time it boots. The second concern is the ability to allow OEMs, System Integrators, Utilities, and Service Providers to leverage existing management tools like HP OpenView or Tivoli NetView. Therefore, all Corinex AV200 products can be remotely managed using SNMP. The robust SNMP agent embedded in every IC implements both standard (RFC 1213) and extended DS2 MIBs. The use of the SNMP agent is oriented towards requesting information from the nodes to check the network state, generate alarms, and assist in troubleshooting. Corinex AV200 Technology Description 19 Radiation and EMC 4 Radiation and EMC The strength of radiated electric fields is very dependent on the injection mode and electrical cabling type and topology. Large variations can be expected. Nevertheless, the FCC Part 15 limits are always met, even in the very worst cases (e.g. higher frequencies and close proximity to the transformer injection point with overhead cabling). The spectral distribution of the transmission output voltage is a flat level up to 30 MHz bandwidth that can be placed anywhere from 1 to 34 MHz. The voltage level is flexible. The output power is programmable from –110 dBm/Hz to –50 dBm/Hz, which allows Corinex to be compliant with FCC Part 15 and other regulations. The system has the ability to configure the output power on a carrier-bycarrier basis. That is to say, the output power mask can be programmed as required. This feature allows the system to achieve spectral notches with the bandwidth and depth required. 20 Corinex AV200 Technology Description Corinex AV200 Part 2 ALM A Network Architecture Technology Description Introduction 1 Introduction This document describes the use of Corinex AV200 devices running the Alma firmware from a network and security point of view. The configuration of all supported protocols are explained in this document. This includes the following products: • Enterprise versions of the AV200 Powerline Ethernet Adapter, AV200 Powerline Ethernet Wall Mount, AV200 CableLAN Adapter, AV200 Powerline Router, AV200 CableLAN Router, which will all be designated as CPEs (Customer Premises Equipment) in this document • MDU Gateway (MDU) • LV Access Gateway (LV) • MV Access Gateway/Regenerator (MV) 6 Corinex AV200 Network Architecture Network Topology 2 Network Topology Corinex AV200 products have been designed to provide a complete end-to-end solution for the next generation of PLC access networks. The same chipset is used as the core building block of every device in the system, from the optical fiber network to the end user access device. 7 The above figure shows the architecture of a Corinex AV200 network: • At the top of the diagram, an Optical Gateway connects the Gigabit Ethernet ring and the MV PLC network. The embedded high-performance Gigabit Ethernet switch eliminates the need for an expensive optical switch or router, greatly reducing the cost of the backhaul network. In addition to its 200 Mbps PLC core, the forwarding engine features all the networking capabilities needed for a backhaul node: large MAC look-up table (262144 entries), Layer-2 MPLS, 802.1Q VLANs and OVLANs. • In the second level of the diagram, an MV/LV Gateway connects the MV network and the LV network, bypassing the transformer. An optimized Spanning Tree Protocol provides fast reconfiguration of network changes even in complex ring or mesh topologies typically found in hybrid MV/ optical networks. The number of entries in the MAC table (1024) and the Corinex AV200 Network Architecture Network Topology 802.1Q VLAN and OVLAN capabilities make this an ideal high-performance MV/LW gateway. • In the third level of the diagram, several devices are connected to the LV network: o CPE (Customer Premises Equipment) devices that connect end users to a PLC access network, and MDU Gateways that connect a PLC in-home network to a PLC access network. Using the Corinex AV200 family of products, it is now possible to implement hostless 2-chip (frequency division) or 1-chip (time division) MDU Gateways. o Home networking devices, like Ethernet-to-PLC or USB-to-PLC bridges, that the user can use to connect several computers, share printers, ADSL or cable modem connections. Targeted products also include HighDefinition TV distribution systems, video surveillance systems and Hi-Fi equipment. In an access network, the AV200 adapters typically work in a master-slave configuration. The network presents a tree-like topology, where nodes placed closer to the tree root will behave as masters of those below them in the hierarchy. Thanks to the collision-free, master-slave MAC (Medium Access Control), a high system capacity is achieved, allowing network operators to provide highbandwidth services, like broadband Internet access or Video on Demand. In addition to this, its QoS features satisfy the stringent quality demands of VoIP applications. 2.1 Equipment Deployment Possibilities 2.1.1 Optical Backhaul The following figure gives an example of a Corinex AV200 deployment: Corinex AV200 Network Architecture 8 Network Topology 9 As the figure shows, support can be given to a metropolitan area with only one CISCO 12000 and a number of CISCO 6006s. 2.1.2 MV Model 1 This is the first Medium Voltage (MV) model. Figure 3.1.2 shows two different MV rings, one using time division, and the other using frequency division. The time division ring is composed of time division repeaters. The time division ring can use more frequency bandwidth, but the nodes cannot transmit at the same time due to interference between them. The frequency division ring uses a different frequency between each pair of LV/ MV substations. The repeaters are frequency division repeaters, which means that two gateways need to be used to employ two different frequencies. Corinex AV200 Network Architecture Network Topology 10 When the MV ring is using frequency division, the box in the HV/MV substation contains two gateways, one for each frequency used. Corinex AV200 Network Architecture Network Topology When the MV ring is using time division, the box in the HV/MV substation has just one gateway, because only one frequency is used. Gateway The MV/LV frequency division gateway could be with: • 3 LV Access Gateways: The operator does not want to use MPLS (and the QoS of MPLS), and the number of MAC addresses in the forwarding tables of this node is less than 1024. • 2 LV Access Gateways and 1 MV Access Gateway: The operator wants to use MPLS, or the number of MAC addresses in the forwarding tables of this node is more than 1024. See the following example with 2 LV Access Gateways and 1 MV Access Gateway: Mode 2 Mode 1 2 - 13 MHz Gateway Mode 1 Gateway Mode 2 14-23 MHz Gateway Mode 3 Mode 3 24-34 MHz The data transfer between the MV and LV Access Gateways in this box is 200 megabits/sec. Corinex AV200 Network Architecture 11 Network Topology The MV/LV time division gateway could be with: • 2 LV Access Gateways: The operator does not want to use MPLS (and the QoS of MPLS), and the number of MAC addresses in the forwarding tables of this node is less than 1024. • 2 MV Access Gateways: The operator wants to use MPLS, or the number of MAC addresses in the forwarding tables of this node is more than 1024. See the following example with two MV Access Gateways: Gateway Gateway 2.1.3 MV Model 2 The second MV model also uses optical fiber. In this model, the communication between two MV/LV substations might use MV or optical fiber. These mixed MV rings could be a time division ring or frequency division ring, as in the first MV model. Gateway Gateway 2x Gateway Corinex AV200 Network Architecture 12 Network Topology If the ring is using frequency division, a MV/LV substation with an optical fiber connection to another MV/LV or HV/MV substation should use a box with three MV Access Gateways. See the distribution of these ICs in Figure 10. Gateway Mode 2 14-23 MHz Gateway Mode 1 LV 2 - 13 MHz Mode 3 24-34 MHz Gateway Otherwise, if the MV ring is using time division, only two MV Access Gateways are needed, as in Figure 11: 13 Gateway Gateway Corinex AV200 Network Architecture Corinex AV200 Part 3 Medium Voltage Network Technology Description Introduction 1 Introduction This document contains the system specification for Corinex AV200 Medium Voltage operational mode, including specific details describing the PHY and the MAC. Figure 1 depicts a MV/LV scenario. Nodes surrounded by a red line form the MV network. The nodes surrounded by a blue line form the LV access network. The two networks use different frequency spectrums so they can coexist. In this scenario, MV nodes form a single cluster, where only one node can transmit at any given time. On the other hand, LV nodes may form different clusters, since typically all nodes connected to the same MV/ LV transformer will form a cluster. In this network only two frequencies are needed, one for MV and another for LV. If the number of nodes in the MV network increases, the latency increases as well. To solve this problem, clusters have to be formed with the MV nodes. A cluster is defined as a set of nodes working in the same frequency range and sharing the same token (TDD). To divide the MV network into clusters, two frequencies are needed since contiguous clusters should work in different frequency modes in order to transmit simultaneously. Corinex AV200 Medium Voltage Networks 5 Introduction Figure 2 shows another MV/LV scenario, where the MV network is formed by two clusters, one using the frequency range F2 (the one surrounded by a red line) and the other using F3 (the cluster surrounded by a green line). The node that belongs to both clusters acts as a FD repeater, with the left-hand side working in F2 mode and the right-hand side in F3 mode. Therefore this node will have two MV cards and one LV card. When the number of users in the LV network increases it is necessary to split it into clusters. In this case, one TD repeater will change to an FD repeater (it needs two cards) and will use a new frequency band. This band will reuse the MV frequencies since the attenuation between this repeater and the MV network is high. Section 2 describes the PHY constraints, such as the description of the frequency modes, the filter design parameters, and the frequency planning process. Section 3 describes the MAC constraints, such as the FW changes or the MAC description. 6 Corinex AV200 Medium Voltage Networks PHY 2 PHY 2.1 Frequency Bands Figure 3 shows the frequency bands used in deployments for MV and LV. 7 Table 1 contains the characteristics of each mode. There are some clarifications regarding these modes: • WLV1 and WLV2 modes can communicate. The intention is to use WLV1 at the transformer when the MV network is using frequencies Corinex AV200 Medium Voltage Networks PHY above 7.85 MHz. WLV2 can be used at the TD repeater, because its signal will not interfere the MV network. In this case there are some asymmetric links. • WMV1 and WMV2 modes will be used in the same situation, only small differences apply. WMV1 is slightly better in latency, while WMV2 is more robust. If the channel has low attenuation, WMV1 will offer higher throughput, but if high frequencies are highly attenuated WMV2 will be the preferred mode. 2.2 Planning/Installation Process The deployment process might be gradual, depending on the number of customers. If only a few customers will be installed, cost is an important issue, so the preferred configuration will be TDD, which uses only one card for each hop. When the number of customers increases, FDD is used in MV and LV to reduce latency and manage the increased throughput. 2.2.1 MV Planning 8 Depending on the number of hops, the number of users, the expected traffic, the desired latency and the deployment cost, the modes provided for MV can be used in several ways: • The cheapest solution is to use TDD in the entire MV network since only one card is needed for each MV hop. The preferred modes in this case would be either WMV1 or WMV2. In some special cases (there are no long connections, >300 m) WMV4 can be used, leaving more frequencies available for LV. Using TDD in the MV network penalizes latency and throughput. • Form clusters of MV nodes using two frequencies: WMV3 and WMV4. WMV3 should be used for long distances and WMV4 for short distances. The minimum number of nodes in one cluster is three, and typically, each cluster will contain four to six nodes. 2.2.2 LV Planning When there are only a few customers, the entire LV connected to one transformer can use TDD. This configuration reduces cost. The HE in the TC will use WLV1, and the rest of the nodes will use WLV2 using TDD. Corinex AV200 Medium Voltage Networks PHY Remember that these two modes can communicate with each other. Care must be taken that the transmitted signal from the first node (the one closest to the HE) using WLV2 does not interfere with the MV network, otherwise this node should use WLV1. One hop is usually enough in this case, adding the attenuation from the LV network to the MV network.When the number of customers increases, FD repeaters can be used. Nodes from the HE to the FD repeater will use either WLV1 or WLV2, and nodes from the FD repeater to the customer will use WLV3. Since the LV network may have several branches, there may be several FD repeaters in one network. The clusters depending on these FD repeaters will work in parallel because usually the attenuation between them will be high. If it is not enough, the clusters can be merged. It is important to note that it is possible to have mixed networks with some customers connected to a FD repeater in WLV3 and others directly in TDD using WLV2. 2.3 Filter Design 2.3.1 Justifying the Use of Filters 9 The Corinex low cost reference design has only one filter, from 2 to 34 MHz, for working with a TDD approach. But in some cases it is necessary to divide the network into areas with a frequency division strategy. In these cases, there are potential interferences among simultaneous communications operating at different frequencies due to low attenuations. There are two types of sources of interferences: • The spurious signal out of the transmission band could reduce the dynamic range of other nearby nodes coexisting in FDM. This problem is solved with an external filter in the transmission path. • The signal transmitted by the other node coexisting in FDM could saturate the ADC. This problem is solved with an external filter in the reception path. 2.3.2 Filter Boxes There are two kinds of filter boxes: one box for the medium voltage environment, and another one for frequency division repeaters. Corinex AV200 Medium Voltage Networks PHY • Filter box for frequency division repeater: » There are two filters and the switching is not configurable by the firmware. • LPF for WLV2 • HPF for WLV3 • Filter box for medium voltage: » There are four filters switched by the firmware and two of them, a LPF and a HPF, can be configured to provide a BPF: • LPF for WLV1. • HPF for WMV1 or WMV2 (same filter). • HPF for WMV4 (this is the same filter as the HPF for WLV3). • BPF for WMV3, composed of a HPF for WMV1 and LPF for WLV2. 2.3.3 Filters Switching The system must allow switching between bands in any case. In the case of medium voltage boxes, switching will be automatic and controlled by the firmware, and in the case of frequency division repeater boxes, it will be done manually. 2.4 Possible Configurations Figure 4 shows a network configuration with MV and LV working in TDD. The MV network uses either WMV1 or WMV2. The three LV networks are independent since the attenuation between them through the MV network is high. The node at the transformer uses WLV1 and the rest of the nodes (repeaters and customers) use WLV2. There may be exceptions to this rule if one repeater is close to the transformer and its signal interferes with the MV network. In those cases, the repeater will use WLV1. Corinex AV200 Medium Voltage Networks 10 MAC 3.2.1 Initialization This scenario describes how the network is initialized. 1. The node connected to the fiber downloads its auto-configuration file. This first node should be configured as a HE working in Mode 8 or Mode 9. 2. The HE only transmits access tokens, since there are no MAC addresses inserted in its MAC directory table. 3. A new node is connected to the network. At reboot time, this node is initialized as a CPE. The Search Link protocol finds a link and through the Access protocol, it connects to a Master (not necessarily its final Master node) and downloads its auto-configuration file. With this auto-configuration file, the node discovers its final Master node and it should also be configured as a TD repeater. With this information, the node is able to connect to its final Master. 4. Data tokens going to the Master node should contain the number of Slave nodes connected to it. Each node returning the token to its Master should therefore increase this number by one. With this method, every node will know how deep the MV cluster is from their location. The HE may have Slave nodes connected at two different branches, so this number represents the number of Slave nodes connected at each branch. 3.2.2 Discovery This scenario describes how new nodes are added to the network once it is working. Periodically, every node connected to its final Master transmits access tokens so that new nodes may connect. The frequency of the access tokens should be low (one access token every 10 seconds or so). Newly added nodes try to connect to a temporary Master node to download its auto-configuration file, and the process described in Section 3.2.1 is repeated. 3.2.3 Data Transmission The HE generates the data tokens with a given validity V (default or priority based). The HE knows how many nodes are hanging from a given branch (N), so the total time the Master node has to wait before assuming the Corinex AV200 Medium Voltage Networks 14 MAC token has been lost is (2N-1)V symbols. Every node that receives a token should transmit the same token validity to its Slave nodes and should wait (2N-1)V symbols before regenerating the token. The number of nodes N hanging from a given branch will decrease as the token traverses the cluster. The last node connected in the cluster will not start this timer. When the token is transmitted back to the Master nodes, the validity of this token is the same validity that was transmitted in the downstream token. When the token reaches the HE, the HE will regenerate the token with a new validity. 3.2.4 QoS Enhancements Possible QoS enhancements include sniffing traffic priorities and having different types of token validities depending on the priority of the traffic flowing in the network. Every node should transmit in the token the priorities it sees. 3.3 Performance 15 Figure 8 shows the expected one-way latency of a MV cluster as the number of nodes increases, for 10 and 20 MHz transmission modes. As illustrated here, latencies grow linearly with the number of nodes. The relation between the average latency and the number of MV nodes is shown in Equation 1 below: Avrg_lat = 2 (N - 1) Fsize EQUATION 1 where N is the number of MV nodes and Fsize is the length of the transmission frame, which depends on the transmission mode. Corinex AV200 Medium Voltage Networks MAC Figure 9 shows the aggregated throughput versus latency for a network of eight MV nodes with an average SNR of 28 dBs (5.5 bpc) with FEC redundancy plus a 70% efficiency deduced. As the frame length increases, the maximum attainable throughput increases. In this figure, the validity ranges between 7 and 47 symbols long with increments of 4 symbols. The 10 MHz transmission mode only uses 50% of the available bandwidth. The 20 MHz transmission mode performance is displayed when using 100%, 50% and 25% of the band. This plot shows the maximum attainable aggregated throughput. This situation happens when all traffic goes from one node to the next. The worst-case scenario happens when traffic goes from the first node to the last node. In this case, the obtained aggregated throughput is equal to the throughput shown in the plot divided by the number of hops. Corinex AV200 Medium Voltage Networks 16 MAC Figure 10 represents the same scenario as Figure 9, but contains four MV nodes. 17 Corinex AV200 Medium Voltage Networks Corinex AV200 Part 4 Low Voltage Access Technology Description Introduction 1 Introduction This document provides a detailed description of the LV Access MAC layer implemented in Corinex AV200 networking devices. An access Powerline communications system consists of a number of user terminals (CPEs) that transmit/receive traffic of any type on a shared medium to/from a centralized station (HE). If the signal is too attenuated to reach all CPEs from the same HE, repeaters can be inserted in the network in order to boost the signal and thus increase the coverage. From this description, the type of topologies to be found in PLC access networks are tree-like topologies, like the one depicted in Figure 1, where a central node, called a HE, concentrates all of the upstream and downstream traffic. This type of topology utilizes the concept of a central Master node controlling all channel access. 5 The ADTDM (Advanced Dynamic Time Division MAC) for LV broadband access in the Corinex LV Access Gateway has been optimized for PLC access scenarios, where high performance, stringent bandwidth reservation, strict traffic prioritization and QoS are a must. This MAC allows the operator to use a single network to provide differentiated services like broadband Internet access, VoIP, or Video on Demand. Corinex AV200 Low Voltage Access MAC & QoS Introduction LV Access MAC protocol combines dedicated, random, and under-demand channel sharing mechanisms under a distributed hierarchical access protocol. The arbitration and complexity of the channel access is up to the HE and to the repeaters in the network. Every node in the PLC network, except for the HE, has a Master node in charge of scheduling its transmissions so that they are compliant with certain agreed QoS parameters (SLA: Service Level Agreement). So, there is a central node, the HE, that controls the access of a number of intermediate nodes (TD repeaters and CPEs). These TD repeaters also act as Master nodes of other TD repeaters or end user nodes (CPEs). Every Corinex AV200 network adapter can be configured to act as a HE, TD repeater or as a CPE. When Corinex AV200 nodes boot up, they all start up as CPEs. It is during the auto-configuration process that a node changes its character to that of a HE or TD repeater. The LV Access MAC works in the three different PHY modes (10, 20, and 30 MHz transmission modes). For more information, see Section 3. Section 3 describes the LV Access MAC protocol. In this section, the different types of nodes that compose an LV network are described, as well as how they interact with each other. This section also details the different frame types. Section 4 describes in detail the mechanisms available to provide service differentiation among all the application types running on the LV access network, and the types of guarantees given to different traffic types. Corinex AV200 Low Voltage Access MAC & QoS 6 QoS 4 QoS 4.1 Introduction Some high-layer applications such as data, video, and audio have different requirements for bandwidth, latency, jitter, and packet loss. The LV Access MAC contains the required functionality to provide the different services, and to comply with the SLA for each customer. QoS on the LV Access MAC is responsible for granting or denying service of the admitted traffic flows. If the traffic flow is admitted, the Master node is responsible for scheduling channel access to this traffic flow based on the negotiated SLA parameters. This QoS model provides “guaranteed channel access” from the Master node in order to meet the QoS requirements of Slave nodes. This is an achievable goal when the Powerline medium operates free of external interference. The nature of Powerline communications may prevent absolute guarantees of QoS requirements, however, in a controlled environment (no interference), the behavior of the scheduler can meet the service schedule. The main objective of QoS in the LV Access MAC is therefore to guarantee a certain bandwidth level and latency to different users. Upon acceptance of a new node, the QoS parameters related to that node are downloaded, and the QoS is set accordingly. Another important factor is transparency for the end user and for the network operator. Whenever new nodes connect to the network, or when a user starts a new traffic flow, or the channel degrades, the configuration of QoS parameters is done automatically. The QoS process starts in the service classifier. The service classifier classifies incoming flows according to certain rules. So, VoIP, FTP, streaming media, and any other type of application packets can be detected and classified according to a configured preference, up to a maximum of eight priorities. These packets are then queued in the transmission buffer priority queues. User QoS profiles specify the maximum latencies granted to each priority (a priority can be assigned to a type of traffic application), the maximum transmission and reception throughput that a user can enjoy, as well as the type of traffic every user is allowed to have with QoS. The Master node knows the QoS parameters of its Slaves, so it can ensure that the SLA of every end user is met through the transmission of the token. As soon as the Master detects priority traffic incoming/outgoing from/to its Slaves, it can modify their bandwidth assignment policy in order to comply with the type of service agreement (varying token transmission and transmission time percentages). Corinex AV200 Low Voltage Access MAC & QoS 15 QoS 4.2 Configuration Parameters There are two sets of QoS parameters available on the LV network. The first set of parameters defines the possible types of services (general parameters). The second set of parameters defines the QoS parameters that will be configured for every user accepted on the network (user parameters). 4.2.1 General Parameters There are four classes of service available (which will be referred to as SLA), in terms of guaranteed latency and jitter. A service is identified with the priority assigned by the service classifier. The first step in the configuration of the QoS then is to define the types of services (assign a latency) and relate a priority level to a type of service. Since there are eight priority levels and four types of services, more than one priority will be treated equally. The only difference between different priorities with the same type of service is that higher priorities will be dequeued before lower priority ones. A service type is defined by its guaranteed latency. Specifying the latency level of the most demanding service configures the rest of the service types as a function of this latency. The most demanding service will have the specified latency. The second most demanding service will have a latency that is twice the minimum. The third service will have a latency that is four times the minimum latency. Finally, the fourth service will have a latency that is eight times the minimum latency. The names of the types of services are thus SLA1, SLA2, SLA4, and SLA8, indicating their latency level. Priority 7 (the highest priority) should not be used by end user services. This priority should be reserved for FW packets and ARP. Moreover, priority 7 should always be related to SLA8. Configuring user services with priority 7 or assigning a different SLA to this priority will have unpredictable consequences for that service. Priority 6 should be used by VoIP, or by low latency and low bandwidth services with low latency requirements. This priority should be given SLA1. Priority 5 should also be used by low latency services, but they can consume higher bandwidth. This priority should be assigned SLA2. The rest of the priorities can be used by non real-time data. Depending on the desired quality, these priorities may be assigned SLA4 or SLA8. One further point is that, except for priority 7, a low priority should always have a higher SLA than a higher priority. This means that if priority 4 has Corinex AV200 Low Voltage Access MAC & QoS 16 QoS SLA4, priorities 3, 2, 1 and 0 should have SLA4 or SLA8. LATENCY_STEP configures the minimum latency in milliseconds in the auto-configuration file. LATENCY_STEP = 30 ms assigns a latency of 30 ms to the SLA1, 60 ms to SLA2, 120 ms to SLA4 and 240 ms to SLA8 services. General parameters should be configured in all Master nodes (HE and TD repeaters), and configuration should be the same in all of those nodes. Table 1 shows a table with an example of configuration. The assigned latency is an example, although the value choice will have a real impact on how many users can be served. The lower the minimum latency, the lower the number of users that can be served. Jitter values are given as a percentage of the average latency. Although they are not guaranteed, the values shown in the table represent realistic reference values. 4.2.2 User Parameters User parameters are the parameters that specify the type of services available to every user. These parameters should be configured in the CPE and/or in its Master node, depending on the parameter. The user parameters are as follows: • Maximum Transmission Throughput (kbps): Maximum throughput that a user can transmit. This parameter should be configured on CPEs as well as on the Master node. • Maximum Reception Throughput (kbps): Maximum throughput that a user can receive. This parameter should be configured only on the CPE’s Master nodes. Corinex AV200 Low Voltage Access MAC & QoS 17 QoS • Allowed Priorities: Set of priorities allowed for that CPE. This parameter should be configured only on the CPE’s Master node. QoS allows the specification of requirements, in terms of latency and jitter, that can be assigned to the different traffic flows, thus differentiating four different types of services. These four types of services are enough to classify the requirements of all applications, ranging from real-time traffic such as VoIP to low priority data. Another QoS feature is that every user can be assigned a maximum transmission/reception bandwidth and a set of allowed services. Thus, maximum flexibility is possible when providing QoS. 4.3 QoS Implementation Master nodes maintain a table with the transmission times of all their Slaves. This table is updated periodically to track any changes, such as channel conditions, number of nodes alive, number of active nodes, types of traffic in the network, etc. The update period of the QoS parameters is called a reconfiguration period and it lasts about 6-10 seconds. During the configuration of the QoS table, the following features are maintained: • • • • • • • • Active/Alive Node Detection Priority Sniffing Automatic Validity Adaptation Call Access Control Latency Management Service Differentiation BW Limitation Excess BW Management Corinex AV200 Low Voltage Access MAC & QoS 18 Corinex AV200 Part 5 MV Gateway Installation Technology Description Introduction The Corinex MV/LV Broadband over PowerLine (BPL) regenerator allows utilities to use their existing Powerline infrastructure to provide high-speed broadband signals to commercial and residential buildings in urban or rural areas. This installation manual gives step-by-step instructions for installing and configuring the MV- Gateway access technology from Corinex Communications. Deployment A simple and scalable architecture = Easy Deployment Corinex’s Universal BPL Architecture ensures that our Access BPL networks are the easiest to deploy and maintain in the industry. Our expert team of engineers will plan your architecture for the pilot and for scalability down the road. In addition to design and planning, we will send an expert on site to train your team on physical installations of the regenerator unites, service approach gives you the strongest guarantee you can have for a successful pilot and future roll out. 7 CORINEX BPL TECHNOLOGY Corinex BPL Technology Advantage Corinex BPL technology is based on DS2’s G2 silicon. It utilizes the Middle Voltage line as an Ethernet backbone to create a Broadband access network solution. Although there are a few companies who is working on a similar technology which is to use Middle Voltage or Low Voltage to provide broadband access, and even some of these companies use the same DS2 based silicon, but the one developed by Corinex is a unique solution and provide certain advantages other companies or technology can not provide. Other companies who take DS2’s chipsets to build what the chipset vender recommended in Broad Band solution would result in high cost and less scalable and lack of flexibility. These solutions would require a combination of high end 9002 and 9003 chipsets plus the lower end chipset 9001 from DS2 to create a feasible solution for BPL. Yet this solution is complex to build and a huge amount of efforts need to be spend before deployment in order to design a combination of mixed network type and different chipset used. This complexity has greatly reduced speed of acceptance from the broadband market. A traditional BPL access network would look like this: 8 CORINEX BPL TECHNOLOGY This setup would require a careful examine of the Middle voltage structure and a few field experiments in order to determine the necessary characteristic of each middle voltage segment and then use these data to define the number of different type of repeaters and different deployment plans. On the other hand, Corinex BPL solution eliminate the above complications and have a simply yet effective solution for BPL. The Corinex deployment compare to the above MV example would look like the following. Corinex BPL solution would require only one type of product to be hanged on the Middle Voltage line and the switch design added to the Regenerator product would eliminate the use of high end chipsets. This would bring advantage to inventory cost of the broadband provider and cheaper overall equipment cost. Corinex equipment would achieve in some case better performance and therefore provide a wider pipe for the middle voltage backbone than the General BPLC design. This is due to the high efficiency of pure frequency division repeating used in the network architecture, but that is not all the most important advantage of Corinex solution is in the future maintenance and robustness and scalability against environment change and increasing demand on network capacity. Middle Voltage are a relative good media to transfer data, however it from time to time have certain characteristic changes caused by the landscape change and construction of the surroundings and weather. These changes 9 CORINEX BPL TECHNOLOGY are referred as environment changes. To illustrate this, we shall go back to the previous example. In case new customers who previously was not subscribed to the service and who does not have a regenerator hanging on the pole, the service provide would take one of the regenerators from inventory and hang them on the passed electrical poles. The setup is simple and straight forward. In case the middle voltage line’s characteristic changes, since there is one hardware setup scheme the provider only need to change the software in order to adapt the new Powerline environments. In case new customers are required to be added to the general BPL setup, this would results in much higher cost in resources. The new network from the previous example would look like the following: 10 CORINEX BPL TECHNOLOGY Adding new customers on the same not passed electrical pole would result in 5 poles need to be changed in this simple example. The actual changes related would be much greater in the practical case since there will be a lot more regenerator used for the entire network. The traditional BPL use a tree network architecture, if one of the node in a tree is changed, all the sub-trees below that node need to be re-evaluated and adjusted therefore cause subsequence changes in network equipment use. Since Corinex equipment use a unique single model BPL design, it is immune from this effect. Installation’s requirements 1. 2. 3. 4. 5. 11 MV access gateway regenerator Gateway holder bracket Medium voltage couplers HE and CPE Adapters Screws and mounting tools CORINEX BPL TECHNOLOGY Transformer Mounting the Gateway holde r Figure 1.2 shows the gateway holder mounted under the transformer The holder bracket of the gateway regenerator Second step: Hook the gateway to the holder bracket Figure 2.1 shows how to hook the gateway to the holder Start by releasing the two fastening clips sitting on the top cover of the gateway case by losing the two screws. Hook the gateway regenerator to the holder bracket and push the clips to fasten the grip. Make sure that the gateway is sitting fast on the holder properly. ______________________________________________________________________ Caution: The gateway is relatively heavy equipment caution and careful mounting is required to avoid personnel injuries The holder bracket provides extra support to the gateway by using the bottom part shaped as a forge to merge with cooling fence on the outer part of the gateway. See figure 2.2 13 CORINEX BPL TECHNOLOGY The Installation consists of five steps: 1. 2. 3. 4. 5. Gateway's holder mounting planning Hooking the gateway to the holder connecting the LV connector to the feeder (transformer) connecting the couplers to the MV wires Connecting the Head End (HE) unit at the substation haul Description This manual is consisting of two parts: The first part describes the mounting and installation process of the gateway on the electrical post. The second part of this manual demonstrates the settings and the configurations in both the Head End and the CPE. First step: Plan and mount the gateway holder on the electrical post carefully This is the starting point of every MV - gateway installation: Start by mounting the holder bracket on the power post beneath the transformer. Fasten the 14 screws into the wooden post. Leave 5 inch space between the transformer and the gateway case. See figure 1.2 Figure 1.2 shows the location of the holder bracket and its location under the transformer 12 CORINEX BPL TECHNOLOGY Figure 2.2 shows the merge process of bracket and the gateway Third step: connecting the LV connector to the feeder (transformer) The power source of the gateway is coming directly from the transformer. Therefore, the gateway is carefully designed to accommodate and handle all the environmental aspects by providing water proof connectors to the Gateway re-generators. The male connector has to be attached to the transformer. See figure 3.1 Figure 3.1 shows the male-connector 14 CORINEX BPL TECHNOLOGY Plug in the power supply connector coming from the transformer to the female-connector attached to the Gateway regenerator and then lock the ring to secure the connection as shown in figure 3.2 Figure 3.2 shows how to connect the power supply to the gateway Fourth step: Connecting the couplers to the MV wires This step is most important and demands a careful implementation The Corinex gateway design has two outputs using F-connectors to repeat the signal through the medium voltage wires. Couplers are used to directly connect to the MV wires. A great caution has to be taken when connecting these couplers to the medium voltage wires. See figure 4.1 15 CORINEX BPL TECHNOLOGY Fifth step: Connecting the HE unit at the substation haul Using the AV200 Cable LAN adapter as a Head End (HE) to distribute the signal into the medium voltage line cables to carry the signal from the substation to the last mile. See figure 1.5.1 At the substation, the media carrier of the broad band’s signal usually fiber cable will be injected to a converter from fiber to coax. The signal then will be connected to an AV200 cable LAN adapter then distributed through the MV cables to the last mile. Configurations and Settings The purpose of this document is to describe the basic steps required to set up a small demonstration network with Corinex AV200 modems running the ALMA software. This document explains the procedure to start up a modem with the default factory configuration, gain access to the console, provide dynamic configuration via DHCP, or to set a static configuration. Recommended Software Tools A certain number of tools are required to configure and access the modem. All these tools are available for Windows and Linux. In order to reduce the learning curve for these tools, the configuration process will be described here primarily 16 CORINEX BPL TECHNOLOGY for Windows-based tools. The following tools can be downloaded and used free of charge: • Win Pcap is a packet capture library required by Ethereal to sniff the packets arriving to the Ethernet port. It can be downloaded from http://winpcap.polito.it • Ethereal is the graphical packet capture tool used to inspect the traffic generated by the modem. It can be downloaded from http://www.ethereal. com • Hane Win DHCP /TFTP server .This is an easy to use DHCP +TFTP server all in one tool. It is very useful to configure the modems at start-up. It can be downloaded from http://home.foni.net/~hanewin • Putty is a terminal emulator required to open a telnet session on the modem. The telnet client bundled with Windows will not work well on the modem. It can be downloaded from http://the.earth.li/~sgtatham/putty/latest/x86/putty.exe • TFTP32 is a combined TFTP and DHCP server that provides detailed information on the file download process. It is useful to perform firmware upgrades. It can be downloaded from http://perso.wanadoo.fr/philippe.jounin/tftpd32.html • Iperf is a network performance test tool. It is useful to test the speed of a network link. It can be downloaded from http://dast.nlanr.net/Projects/Iperf/iperf-1.7.0-win32.exe System Requirements In order to follow the procedures described in this document, it is recommended to have a PC equipped with a fast Ethernet network card and running Windows 2000 or Windows XP. The computer must have one static IP assigned to its network interface. Make sure that there is no firewall or anti-virus software running on the system. If Service Pack 2 is installed on XP, disable the DHCP server service and the firewall service. All the tools and examples described in this document have been tested on Windows 2000 SP4. Factory-default Modem Configuration All modems running the ALMA software are set to run the autoconfiguration process by default. This process uses DHCP and TFTP to obtain the network settings and modem configuration. It will also use a proprietary protocol called IFCP to communicate with the management VLAN. 17 CORINEX BPL TECHNOLOGY Leasing IP address This section describes how to assign an IP address to the modem, without actually configuring the modem. As soon as the modem has an IP address, we can have access to its console, using the telnet application. We will use the HaneWin DHCP server to provide a dynamic IP to the modem. Follow these steps to configure a dynamic range of IP leases (see figure 2): 1. Start HaneWin DHCP server 2. Go to Options >Default Client Profile 3. In the “Basic Profile” lid, set a rule for “Interface IP” 4. Input a range for dynamic IP addresses, in the fields “from” and “until” 5. Input a subnet mask that is compatible with your computer’s sub-net mask 6. In the tab, “Other”, select option 120.Then select type “Binary” and in the value field type “0 0 0 0” putting spaces between zeroes. Finally click Add” Shortly after you click OK, the application will provide a dynamic IP address to the modem. This process is reflected in Ethereal as shown in figure 3. The option 120 is used to disable IFCP in the DHCP response. This will prevent the modem from trying to obtain the management VLAN from another PLC modem. In some cases, the IFCP has been known to interfere with Windows XP network services. The process involves 4 steps: DHCP discovery, DHCP offer, DHCP request and DHCP acknowledgement. Discovery and request are issued by the modem, while offer and acknowledgement are issued by the client computer. Once the modem has an IP address, you should be able to ping it and telnet into it. 18 CORINEX BPL TECHNOLOGY Telnet to the Modem The modem has a console where the configuration can be changed and checked. The console can provide useful information about the status of the modem and connectivity to its neighbors. To open a telnet session to the modem, you will need a full-featured telnet client, such as Putty or Secure CRT. From Linux, the regular telnet client will work. Putty is a free application that provides all the functionality required to telnet to the modem. Follow these steps to configure the application: 1. Open the application 2. In the Session section, type the IP address of the modem under “Host Name” and choose port 40000 3. In the Terminal section, check the box labeled, “Implicit CR in every LF” 4. In the Terminal section, select the option “Force On” under “Local Line Editing” 5. In the Keyboard section, select “Linux” under “The function keys and keypad” 6. In the Telnet section, select “Passive” under “Telnet negotiation mode” 7. Finally, go back to Session; enter a name under “Saved Sessions” and click “Save” Once the session is saved, click on “Open” to connect to the modem. A window will come up with the welcome message from the modem, as shown in figure 5. To obtain information from the modem, type “I” at the command prompt. The modem will produce the output presented in figure 6. 19 CORINEX BPL TECHNOLOGY Several important things are reported with this command: 1. MAC Mode: whether the modem is in Master, Slave or Repeater mode. 2. MAC Address of the modem. 3. Current IP Address of the modem 4. PLC SYC status and PLC frequency band (mode) 5. AGC and gain settings for transmission and reception 6. Access protocol status 7. Auto-configuration status 8. Direct cable connections (EXTA or EXTB) and speed 9. PLC connections, reporting MAC address of the other modems, physical Tx and Rx speeds and status of the bridge. 10. Number of bootup’s since last factory reset. Additional instructions concerning the modem configuration through the console are given in section X. 20 CORINEX BPL TECHNOLOGY Writing an Auto-configuration File There are hundreds of parameters that can be configured in a modem. These parameters are assigned in the configuration file, which is a human readable text file. The configuration file can have any name (not including spaces) and any extension. The explanation of all possible parameters can be found in chapter 12 of this manual. For a basic network with one master and several slaves only two configuration files are needed. The simplest configuration file for a master is shown in figure 7.Figure 8 presents the simplest configuration file for a slave. Figure 7 Simplest master configuration Figure 8 Simplest slave configuration With these two files and some configuration on the DHCP /TFTP server, a simple one-level network can be built.. Configuring the DHCP /TFTP Server The HaneWin DHCP /TFTP server works based on profiles. For every lease, there is a profile assigned. For a basic network, only two profiles are needed: a Master profile and a Slave profile. The parameters defined in a profile are as follows: • Net mask • Gateway • TFTP server IP • Auto--configuration file name • DHCP extensions Upon receipt of the DHCP reply, the modem will download the auto-configuration file specified in the reply, from the given IP address. 21 CORINEX BPL TECHNOLOGY The first thing you need is a basic set of auto-configuration files. You can use the examples provided in section 8 as a baseline. Create a new directory and add to it those two files. You must then specify this directory in the DHCP application, under Options > Preferences. Then go to the “TFTP” tab and set “TFTP Root Directory” to the directory where the configuration files are, as shown in figure 9. The next step is to create a profile. To create the Master profile, follow these steps: 1. Go to Options >Manage Profiles 2. Type the name of the profile (e.g. “Master”) in the lower window and click “Add”. A new window will pop up (see figure 10). 3. In the tab, “Basic Profile”, set a subnet mask that is compatible with your computer settings. Under gateway, enter the static IP of your computer or leave it blank. 4. In the tab, “Boot”, type the IP address of your computer under “Next Server IP Address” and “Name”. Then check the option, “Always use option 66/67 for Name and File”. 5. In the tab, “Other”, select option 18 and type in the name of the Master configuration file (e.g. “master.conf”).Then click “Add” to add this option. 6. In the same tab, add option 120 with binary value “0 0 0 0”, as described in section 6. 22 CORINEX BPL TECHNOLOGY Corinex AV200 Part 6 MDU Gateway Technology Description 1 Multi Dwelling Unit Networking Overview Internet service in residential multi-dwelling units (MDUs) and multi-tenant units (MTUs) is soon to become the next utility, after gas, water and electricity. An InternetReady Building (IRB) is defined as an MDU which is ready for high-speed broadband services over Internet Protocol (IP), with the entire required infrastructure, network, and operational and service functions. The current deregulation phenomenon in the telecommunications world will allow different business entities to penetrate the residential and commercial environment through the access network, with a copper wire, coax, phoneline, or powerline infrastructure. Building a broadband access network that relies on any-wire connectivity and is complemented by DSL and wireless last-mile technologies creates a new service model, with some exciting business opportunities for the traditional service providers as well as for new competitors. Your decision to use one type of network over another may be based on several factors, including installation costs and customer requirements. You may also want to decide, based on your specific application, which one offers the best balance of cost, performance, and reliability for current and future needs. For installations already using Ethernet cables, the expense associated with installing wires for additional networking may be prohibitive. That is why Corinex Communications provides solutions for distributing and building networks over any media with minimal impact on performance. To summarize the factors to be considered in designing a network: ¾system performance requirements ¾media ¾components ¾configuration ¾manageability and maintainability ¾limitations 1.1 The MDU/MTU Market The Multi-dwelling market continues to attract Service Providers for the simple reason that few other deployment segments offer such high subscriber density for the infrastructure investment. Corinex is responding to the demand with the industry's first integrated Broadband MDU Solution, specifically designed to optimize investment returns. Page 1 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. As MTU/MDU encompasses both residential and business customers, SPs must have the flexibility to meet a wide range of application needs. This includes security worthy of Enterprise customers, multiple-billing support desired by consumers, and Class-ofService reliability demanded by all tenants. Corinex’s integrated approach combines bestof-breed features that broaden deployment possibilities for residential condominium and townhouse complexes and professional offices; all being examples of multi-building campus properties supporting two or more tenants. The market for multi-tenant buildings is divided into three major segments: The largest segment is residential MDUs, which includes consumer multi-dwelling units from the size of skyscrapers, to garden-style complexes. These MDUs can be found around the world. The residential market requirements for internet services are welldefined. The second-largest market is for commercial multi-tenant units (MTUs), which includes business MTUs as large as skyscrapers, down to commercial campuses and strip malls. These MTUs are usually concentrated in downtown areas, business districts, and industrial campuses. In many cases, the fiber infrastructure reaches the building basement or the power box on the street. One interesting segment of this market is the executive office suite --- a fast-growing and dynamic area. The MTU market is extremely versatile from a service perspective. The third market is the hospitality segment. This market includes hotels, dormitories, and hospitals. According to an article in America’s Network, it is estimated that nationwide in the United States there are more than 3.5 million hotel properties. Currently in hotels, internet service is a main demand of business travelers and is quickly becoming a necessity for middle- to high-value hotels. 2 Building a Broadband Distribution Network in Multi Dwelling Units Creating a functional Internet-Ready Building is not a trivial task. The following is a list of issues raised when investigating the requirements and functionality needed by the tenants of various buildings: 2.1 Infrastructure Issues ¾Electrical system diagrams ¾Number of phases in riser ¾Number of phases in each sub-panel ¾Coax cable wiring category ¾Distance from the basement to each floor ¾Distance from the sub-panel to the customer premises ¾Apartments’ internal wiring topology ¾Splitters and filters ¾Electrical noise sources such as air conditioning and laundry facilities Page 2 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. 2.2 Networking Issues ¾Bandwidth allocation ¾Backbone planning ¾Frequency planning ¾Symmetrical versus asymmetrical ¾Network topology (structured or flat, star or tree) There are many options available for the design and building of a network in a multitenant environment. In this section, we will describe the benefits of using Corinex solutions over traditional Ethernet networking. Three types of solutions: 1. Traditional Cat-5 Ethernet Wiring Installations 2. MTU/MDU Installations based on Existing Wire Infrastructure 3. MTU/MDU Installations based on MDU Gateway on Existing Infrastructure Star topologies are most commonly used in MDU buildings, while tree structures, as shown in figure 2.1, are common in MTU buildings. Figure 2.2 MTU Topology Page 3 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. 2.2.1 Traditional Ethernet Wiring Installations Today, Ethernet is the most widely used LAN technology; approximately 80 percent of all installed LAN connections use Ethernet. It strikes a good balance between speed, price, ease of installation, and supportability. The Ethernet standard is defined by the Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) in a specification known as IEEE 802.3. The 802.3 specification covers the rules for Ethernet LAN configurations, media, and how the elements of the network should interact. The Ethernet protocol provides the services called for in the Physical and Data Link Layers of the Open Systems Interconnection (OSI) reference model. According to the 802.3 specification, Ethernet networks transmit data at a rate of 10 million bits per second (Mbps). 2.2.2 Choosing a Transmission Medium You have several choices of medium when building an Ethernet network. The most common medium is the twisted pair in a star configuration, because it’s inexpensive, and easy to install, troubleshoot and repair. UTP cable used for LANs is similar to telephone cable, but has somewhat more stringent specifications regarding its susceptibility to outside electromagnetic interference (EMI). Shielded Twisted Pair (STP) comes with a shielding around the cable to provide more protection against EMI and is recommended for use in manufacturing environments or where high levels of interference are present. Of the two types of twisted pair cable, UTP is the more commonly used. 10BaseT, the specification for running Ethernet on UTP, stands for 10 Mbps base band signaling (the signaling method used by Ethernet networks), over twisted pair cable. Other Ethernet specifications include 10Base5, which uses a thick coax cable, and 10Base2, which uses a thin coaxial cable media. Today, 10Base5 is seldom installed in new Ethernet networks, and 10Base2 is used only in very small office networks. An additional standard allows 10BaseFL Ethernet to run on fiber optic cable. To reduce long term maintenance and vendor costs, stay within the guidelines of the existing LAN topology. Thin coax cable is used in most isolated or standalone installations because it provides excellent protection against noise and interference. Twisted pair, a less expensive choice, is best suited for short distances. It is used in most desktop and LAN environments. Optical fiber, which provides optimum noise immunity and lightning protection, can be used for runs between buildings. Your decision to use one type of network over another may be based on several factors, including installation costs and customer requirements. You may also want to decide, based on your specific application, which offers the best balance of cost, performance, and reliability for current and future needs. For installations already using Ethernet cables, the expense associated with installing wires for additional networking may be Page 4 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. prohibitive. That’s why Corinex Communications provides solutions for distributing and building networks over any media with minimal impact on performance for MTU/MDU commercial and residential buildings and offices. Figure 2.2.2 below shows a typical deployment of an MTU network installation based on traditional Ethernet cabling. Figure 2.2.2 Ethernet MTU network deployments Advantages ¾More stability ¾Less maintenance Disadvantages ¾Requires extensive wiring and drilling holes (complex installations) ¾Complex task to extend the network ¾Limited network speed Page 5 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. 2.2.3 MTU/MDU Deployments with Corinex AV200 Adapters Corinex technology is built to work on the existing wiring system within buildings, over power lines, phone lines and cable lines. It is possible to use only one technology, or to mix technologies such as Coax and Powerline, for MDU deployments. Once the backbone deployment is finished, it will provide connectivity to every room in the building. Gaining access to the backbone is as easy as plugging in the CPE (Customer Premises Equipment) and starting up the service. The new AV200 Router from Corinex has a built-in switch and, together with the AV200 CableLAN CPE, can replace the Ethernet backbone. Figure 2.2.3 shows an example of a coaxial backbone within an MDU. This type of network is suitable for small offices (SOHO) and buildings. The Head End unit acts as a master and its role is to control the communications inside the network. Each master can handle up to 32 end points. There is always only one master in each network. Figure 2.2.3 Coaxial Backbone within an MDU Advantages ¾Easy to implement installations ¾Easy structuring, network segments are easily formed ¾Sufficient and scalable bandwidth ¾Security ¾No cabling required ¾Signal travels a long distance Disadvantages ¾Medium is not always available ¾Total network throughput is limited Page 6 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. 3 MTU/MDU Deployments with the Corinex MDU Gateway For large commercial buildings and hotels, and even for residential buildings of different sizes, Corinex has developed and launched the new MDU Gateway, which repeats and extends Powerline or coaxial signal as far as is required. The Gateway has 3 Head End modules built-in, each of which has two interfaces, one to be used for a Powerline backbone, and the other for the CATV (coax) backbone. Figure 3 shows a hotel installation using the Corinex MDU Gateway : Figure 3 Hotel deployment using Corinex MDU Gateway The MDU Gateway is well-designed to fit all customers’ needs and is suitable for more complex networks. Each AV200 MDU Gateway acts as a feeder and repeater. In other words, the MDU Gateway is infinitely scalable and modular. Page 7 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. 4 The Corinex MDU Gateway 4.1 Corinex MDU Gateway Features ¾Repeating: Extends the range of a network. ¾Segmentation: Allows an unlimited number of users. ¾Modularity: Optimizes performance while minimizing costs. ¾Management: Configures and controls devices on the network. ¾The Corinex AV200 MDU Gateway allows access to every room in a MultiDwelling Unit (MDU). 4.1.1 Advantages of the Corinex MDU Gateway 1. Requires low capital investment. 2. Non-disruptive installation and no need to retrofit a building for new wiring. The building’s decor can be kept intact. 3. Easy to install and totally scalable - adding a customer to the service entails simply providing a Powerline modem (or CPE - Customer Premises Equipment). 4. Any electrical outlet in the apartment can become an Internet Access port. The Internet is instantly available at any outlet. 5. Standard Ethernet backbone input enables multiple technologies to be used (such as DSL, Cable, Wireless, Satellite and Fiber optic). 6. No problems with environmental barriers such as steel, concrete and other obstacles that can interrupt wireless communications. 7. Can be used as a coax backbone or Powerline Ethernet backbone. 8. Ability to route traffic to any desired destination. 9. Can be managed and controlled centrally or remotely. 10. The number of units can be easily counted, based on how many electrical subpanels are available in the building. 11. Can be rack mounted, hung on a wall or just set anywhere. 5 Corinex MDU Gateway Deployment Procedures The deployment of a Corinex MDU Gateway may differ depending upon the size of the MDU/MTU, the number of rooms per floor, and the objectives of the deployment (e.g. to minimize costs or maximize bandwidth). This is just one example of an MDU Gateway deployment, but of course, others are also available. Corinex offers a full training course to those individuals or companies interested in the full range of MDU Gateway deployment possibilities. The MDU Gateway is usually connected in the basement, or Page 8 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. wherever the Internet connection enters the building. The MDU Gateway then sends this signal throughout each floor or wherever a sub-panel is attached. Figure 5 shows an electrical view of multiple phases tapping into a low voltage multiphase rise. Figure 5 Basic MDU installation using MDU Gateway 5.1 Step 1. Determining Backbone and Local Medium Determining the type of medium to use across each floor, and for the backbone between floors, to distribute the signal, is the most important starting point of all MDU/MTU deployments. There are three options to choose from, depending on the MDU infrastructure: Coax Powerline A combination of Coax and Powerline 5.2 Step 2. Connecting the MDU Gateway In a Powerline-based network, a Head End unit, preferably located close to the main electrical distribution board, controls the entire network. Access to the backhaul network (through the Head End) is provided via DSL, cable or fiber installations. Powerline Page 9 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. modems such as the Corinex AV200 Ethernet Adapter, available in all apartments that require networking, will connect automatically to the Head End as soon as they are plugged into a power outlet. Each modem has an Ethernet interface for easy connectivity to any type of user equipment. Each MDU Gateway has three Head End modules built-in. Only two of them are used by default, and the third module is optional. This modular design makes it easier to deploy any type of MTU/MDU installation, from simple networks to more complex networks. Every apartment can be connected with broadband Internet access, and optionally VoIP telephony services, via Powerline. The MDU Gateway has three coaxial connectors and three Powerline connecters. If coax cable is available in the building, the customer may connect to the coax connector on the back of the MDU Gateway and use it as a backbone to the building. See figure 5.2 Figure 5.2 Connectors on the back of the MDU Gateway If coax is not available in the building, the customer can select Powerline (Ethernet) as a backbone. Each Powerline connector is dedicated to a single phase. You may use all three connectors to feed a three-phase building, or use only two of them, and the third one can be used to repeat the signal to a second MDU Gateway. Page 10 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. 5.3 Integrating a Corinex AV200 Router with MDU Gateways The AV200 Powerline Router from Corinex, based on the pre-UPA standard, provides amazing high-speed networking possibilities, with a physical layer transfer rate of up to 200 Mbps. Plug in a Corinex AV200 Powerline Router, and every electrical outlet in your home, office, or MDU becomes a high-bandwidth network connection. The high bandwidth provided by the Corinex AV200 technology allows for flawless multiplayer gaming, high quality video and audio streaming, shared Internet access, high-speed file transfer, and surveillance applications - all at the same time. The Corinex AV200 Powerline Router, with its built-in firewall and enhanced security features, is easily installed and configured from any standard JavaScript-enabled web browser. Figure 5.3 Integrating a Corinex AV200 Router with MDU Gateways Page 11 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. Phase couplers are easy to use and inexpensive. They can be rack mounted in the main breaker panel or plugged directly into an outlet that is connected to different phases (usually in the kitchen). PLC Signal PHASES N L1 L2 L3 Corinex Phas e Coupler ELECTRI CAL PHASES Figure 7.1 connecting PLC signal to different phases 7.2 Powerline Noise and Treatment The power supplies of some home appliances (especially those with a built-in coil or transformer) such as hair dryers, vacuum cleaners and electric shavers, normally generate excessive high-frequency noise. These unwanted electrical signals can pass through the input power connections into the power lines. Computers, modems, and especially Powerline communications connected to these same power lines, may pick up this noise, which may disrupt the Powerline communications or make them completely unintelligible. 7.3 Corinex Solution Corinex's new Powerline Filter is carefully designed to eliminate and block all signal noise from entering the power grid. The Powerline Filter from Corinex purifies the signal without affecting the frequency or level of the signal. Page 14 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. 8 DEPLOYMENT SCENARIOS MDU Scenario Number 1: Small MDU A small residential MDU with 3 floors and 6 apartments per floor needs to be networked with broadband Internet. The building is wired with a three-phase electrical distribution panel. No coax cable is installed in the building. Corinex MDU solution: The simplest way to network this building is to use a Corinex MDU Gateway unit as the Head End feeder to all floors and an AV200 Powerline CPE in each apartment. The first floor will receive the signal from channel one of the MDU Gateway, while the second and third floors will be using channels 2 and 3, respectively. Each of the three channels on the MDU Gateway has a different frequency band. Corinex has developed channel filters to divide and amplify the bandwidth, thus increasing performance. A Star topology is normally used in residential MDUs, where the main electrical panel is located in the basement. A main distribution panel contains a main power meter for the entire building as well as smaller meters connected to each apartment or condo. For this type of deployment, an MDU Gateway with SPIRIT firmware should be used, unless the customer requests the ALMA firmware. A phase coupler must be used to supply the signal to the electrical circuit in front of the power meter. The reason for this is that most power meters will not allow the PLC signals to pass through the meter, and even if they do, they will degrade the signal significantly. Corinex has developed a cost effective multiphase coupler. For small buildings with fewer than 30 rooms, one MDU Gateway will be required, together with a 6-wire coupler for each module. Page 15 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. Figure 8.1 Deployment of an MDU Gateway in a small MDU Page 16 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. Scenario Number 2: Medium-size MDU deployments A medium-size residential MDU with 7 floors and 15 apartments on each floor needs to be networked with broadband Internet. No coax cable is installed in the building. Corinex MDU solution: As in the previous scenario for small MDU buildings, the MDU Gateway uses the power lines for a backbone, rather than coax or Ethernet (CAT5). The same steps will be followed. The only difference is that the signal needs to be boosted to reach the floors furthest from the main power source, in this example maybe the 7th floor. How do we do that? - by using a CPE AV200 with ALMA firmware as a repeater. This feature in AV200 technology enables the adapter to change the transmission method and modulation. Instead of FDD modulation, the ALMA firmware can change the transmission method to TDD modulation, where two or more channels of data are transmitted over the same link by allocating a different time interval "slot" for the transmission of each channel. Page 17 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. Figure 8.2 MDU Gateway deployment of coaxial cable in a medium-size MDU Scenario 2 is repeated, but this time using as a backbone, the coaxial cable that is carrying the TV services to the entire building. The broadband signal will travel throughout the building using the MDU Gateway wherever the coax cable is installed. Page 18 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. Figure 8.3 MDU Gateway deployment of coaxial cable in a medium-size MDU Scenario Number 3 Large MDUs A large residential MDU with 30 floors and 20 apartments on each floor needs to be networked with broadband internet. Coax cable is installed in this building and is actively providing cable television to all apartments. Page 19 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. Corinex MDU solution: The coaxial interface on the MDU Gateway will be used to carry the signal vertically to each floor, and the Powerline interface will repeat and distribute the signal to each apartment. The first MDU Gateway will be located near the source of the broadband signal. The connector on the left (coax) of the MDU Gateway will be used to connect to another MDU Gateway, while the rightmost connector will be connected to the electrical sub panel for distribution services. Figure 8.4 MDU Gateway deployments in a large building Page 20 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. 9 DEPLOYMENT SCENARIOS 9.1 Complex MTU buildings and offices Scenario Number 1 Small MTU Building A small office building consists of 4 floors with 8 offices on each floor. The building is occupied by just one company. All offices need to be networked with broadband Internet. Corinex solution: In this scenario, the MDU Gateway can be used as both a feeder and a repeater to reach every room in the building. Again, the choice of firmware depends on the environment, in other words, the security considerations and size of the building. In this scenario, SPIRIT firmware can be used, however, for businesses, it’s strongly recommended to use ALMA. The main reason is that the ALMA firmware has a client isolation feature. This building has only one broadband source. Therefore, the installation is similar to the small MDU scenario. Now for a small MTU with several companies, the deployment would be different. The use of all three channels would be necessary, in order to separate the networks from each other. Page 21 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. Figure 9 Small MTU (one company in the building) Scenario Number 2a: Medium/Large MTU Deployments A medium-size commercial MTU with 7 floors and 12 offices on each floor needs to be networked with broadband Internet. See Figure 7.2a for MDU installations of different companies and ISP providers. Page 22 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. Figure 9.1 Medium MTU Page 23 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. Corinex MTU Solution: The suggested network design above shows that there are multiple companies in the MTU building, with different ISP providers. The use of Powerline filters in this case, is to eliminate any crosstalk between electrical phases. This will assure client isolation and secure PLC communications. The AV200 CPE adapter can be used to boost the signal to cover longer distances. Scenario Number 3: Large MTU Deployments A large commercial MTU with 10 floors and 15 offices on each floor needs to be networked with broadband Internet. There is no coaxial cable in the building. Corinex MTU Solution: For large and even medium-size buildings, a good understanding of the building’s electrical wiring diagram will make deployment much easier. In this scenario, we will dedicate one MDU Gateway to each electrical subpanel. We’ll assume that the main panel is located in the basement or on the first floor, where the broadband signal enters the MTU. The first interface (the left-hand connector) will be acting as an AP to all the other MDUs (also at their left-hand connectors), in other words, the rest of the left-hand connectors will be configured as EPs to the main AP. The third connector (on the right) will be distributing the network data. All these connectors on the right-hand side will be acting as APs. The middle connector is optional, and can be used in some other cases where more nodes need to be added to the network. In a mixed environment, where coax cable acts as the backbone, the first connector on the MDU Gateway will be connected to a splitter or combiner, and from the splitter, it will connect to the cable television distribution panel. It’s possible to continue to distribute the network traffic over coax, or alternately, to simply use the third connector on the MDU Gateway to send the signal over Powerline. On the first MDU Gateway, the second module is optional, while the other MDU Gateways will use this middle connector to repeat the signal and to connect to each other. Please refer to figure 7.2 for network design. 10 Recommended Software Tools Certain tools are required to configure and access the modem. All these tools are available for Windows and Linux. In order to reduce the learning curve for these tools, the configuration process will be described here primarily for Windows-based tools. The following tools can be downloaded and used free of charge: Page 24 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. ¾WinPcap is a packet capture library required by Ethereal to sniff the packets arriving at the Ethernet port. It can be downloaded from http://winpcap.polito.it ¾Ethereal is a graphical packet capture tool used to inspect the traffic generated by the modem. It can be downloaded from http://www.ethereal.com ¾HaneWin DHCP/TFTP server. This is an easy to use DHCP + TFTP server all-inone tool. It is very useful to configure the modems at startup. It can be downloaded from http://home.foni.net/~hanewin ¾Putty is a terminal emulator required to open a telnet session on the modem. The telnet client bundled with Windows will not work well on the modem. Putty can be downloaded from http://the.earth.li/~sgtatham/putty/latest/x86/putty.exe ¾TFTP32 is a TFTP and DHCP server that provides detailed information on the file download process. It is useful for performing firmware upgrades. It can be downloaded from http://perso.wanadoo.fr/philippe.jounin/tftpd32.html 10.1 System Requirements To be able to complete the procedures described in this document, it is recommended to have at the least: a PC equipped with a fast Ethernet network card and running Windows 2000 or Windows XP. This computer must have one static IP assigned to its network interface. Make sure that there is no firewall or anti-virus software running on the system. If Service Pack 2 is installed on XP, disable the DHCP server and the firewall. All the tools and examples described in this document have been tested on Windows 2000 SP4. 10.2 Factory-Default Modem Configuration All modems running ALMA firmware are set to run the auto-configuration process by default. This process uses DHCP and TFTP to obtain the network settings and modem configuration. It will also use a proprietary protocol called IFCP to communicate with the management VLAN. 10.3 Starting Up the Modem It is advisable to run Ethereal during the startup and configuration of the modem, in order to confirm the correct execution of this process and diagnose potential configuration problems. The first sign of life exhibited by the modem is the Spanning Tree (STP) packets. After a few STP packets, the modem will issue a DHCP discovery packet. Page 25 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. GENERAL_MAC_MODE = ACCESS GENERAL_TYPE = HE GENERAL_IP_USE_DHCP = yes GENERAL_STP = yes GENERAL_AUTHENTICATION = no GENERAL_SIGNAL_MODE = 1 SIGNAL_SUB_MODE = 0 GENERAL_FW_TYPE = LV In the same way, the file below presents the simplest configuration file for a slave: GENERAL_USE_AUTOCONF = yes GENERAL_TYPE = CPE GENERAL_IP_USE_DHCP = yes GENERAL_FW_TYPE = EU GENERAL_STP =yes AP_FIX_MASTER = 0x005012000018 With these two files and some configuration on the DHCP / TFTP server, a simple onelevel network can be built. 10.7 Configuring the DHCP / TFTP Server The HaneWin DHCP/TFTP server works based on profiles. For every lease, there is a profile assigned. For a basic network, only two profiles are needed: a Master profile and a Slave profile. The parameters defined in a profile are as follows: ¾Net mask ¾Gateway ¾TFTP server IP ¾Auto-configuration file name ¾DHCP extensions Upon receipt of the DHCP reply, the modem will download from the given IP address, the auto-configuration file specified in the reply. The first thing you need is a basic set of auto-configuration files. You can use the examples provided in section 10.6 as a baseline. Create a new directory and add to it those two files. You must then specify this directory in the DHCP application, under Options > Preferences. Then go to the “TFTP” tab and set “TFTP Root Directory” to the directory where the configuration files are, as shown in Figure 10.7. The next step is to create a profile. To create the Master profile, follow these steps: ¾Go to Options > Manage Profiles ¾Type the name of the profile (e.g. “Master”) in the lower window and click “Add”. A new window will pop up (see Figure 10.7.1 below). Page 29 of 37 Copyright 2001-2006 – Corinex Communications Corp. &RULQH[7HFK QH[7HFKQLFDO 7UDLQLQJ 7UDLQLQJ 09 DQG0'8 DQG0 *DWHZ DWHZD\V DWHZD\V 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& %3/)UHTXHQF\ 0RGH 0RGH 0RGH 0RGH 0RGH 0ESV 0ESV 0ESV 0ESV 0RGH 0ESV 0ESV 0RGH 0ESV 0ESV 0ESV 0RGH 0ESV 0ESV 0RGH 0RGH 0ESV 0ESV 0ESV 0ESV 0R 0RGH 0ESV 0ESV 0ESV 0RGH GH 0D[ 0D[3K\WKURXJKSXW 0ESV 0ESV 0RGH 0+] 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& 0+] 0RGHP&KDUDFWHUL &KDUDFWHULVWLFV n '\QDPLF5DQJHG% G% n 0LQLPXP615G% G% n 0D[LPXP615G% G% n 6HQVLWLYLW\±G%P ±G%P+] n 0D[2XWSXW3RZHU n 0+] P: P:G%P+] n 0+] P: P:G%P+] n 0+] P: P:G%P+] 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& 0RGXODWLRQLQ%3/ Q%3/ n 2UWKRJRQDOIUHTXHQF\GLYLVLRQPXO PXOWLSOH[LQJ2)'0 n 6XEFDUULHUVDUHSDUWLDOO\RYHUODSSLQ ODSSLQJPD[LPL]LQJWUDQVPLVVLRQFDSDFLW\ n 5HHG6RORPRP)RUZDUG(UURU&RUUH U&RUUHFWLRQ)(& n 3URJUDPDEOH%(55DWH VHWWR IRUE\WHSDFNHWV n 0ELWVDWWKHSK\VLFDOOD\HUDQ D\HUDQG0ELWVDWWKHDSSOLFDWLRQOD\HU 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& 2)'00RGXODWLRQ 2)'00RGXODWLRQ DWLRQ DWLRQ q $PXOWLFDUULHUWUDQVPLVVLRQWHFKQL FKQLTXH q 2)'0LVYHU\UREXVWDJDLQVWIUHTX IUHTXHQF\VHOHFWLYHIDGLQJFKDQQHOVDQG q q q q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q 6RPHWLPHVFDOOHG'LVFUHWH0XOWL7RQHPRG HPRGXODWLRQ'07LVDFRPSOH[PRGXODWLRQ WHFKQLTXHIRUWUDQVPLVVLRQEDVHGXSRQWKH RQWKHLGHDRIIUHTXHQF\GLYLVLRQPXOWLSOH[LQJ )'0ZKHUHHDFKIUHTXHQF\FKDQQHOLVP HOLVPRGXODWHGZLWKDVLPSOHUPRGXODWLRQ q ,Q2)'0WKHIUHTXHQFLHVDQGPRGXODWLRQ WLRQRI)'0DUHDUUDQJHGWREHRUWKRJRQDOZLWK HDFKRWKHUZKLFKDOPRVWHOLPLQDWHVWKHLQWHU KHLQWHUIHUHQFHEHWZHHQFKDQQHOV q 2)'0HIIHFWLYHO\VTXHH]HVPXOWLSOHPRGXOD PRGXODWHGFDUULHUV WLJKWO\WRJHWKHUUHGXFLQJWKH UHTXLUHGEDQGZLGWKEXWNHHSLQJWKHPRGXOD RGXODWHGVLJQDOVRUWKRJRQDOVRWKH\GRQRW LQWHUIHUHZLWKHDFKRWKHU q 2)'0KDVDUHVLVWDQFHDJDLQVW q q q q q /LQNGLVSHUVLRQ 6ORZO\FKDQJLQJSKDVHGLVWRUWLRQDQGIDGLQ IDGLQJ 0XOWLSDWK XVLQJJXDUGLQWHUYDODQGF\FOLFSU FOLFSUHIL[ )UHTXHQF\UHVSRQVHQXOOVDQGFRQVWDQWIUHT QWIUHTXHQF\LQWHUIHUHQFH %XUVWQRLVH q 2)'0IHDWXUHV q 1RLQWHUFDUULHUJXDUGEDQGV q 0D[LPXPVSHFWUDOHIILFLHQF\1\TXLVWUDWH DWH q (DV\ LPSOHPHQWDWLRQE\))7V q &RQWUROOHGRYHUODSSLQJRIEDQGV q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n $9WHFKQRORJ\HPSOR\ SOR\VVHYHUDOFRGLQJ PHFKDQLVPV n $GDSWLYHSHUFDUULHUPRGXODWL RGXODWLRQ n 5HHG6RORPRQ)RUZDUG(UU DUG(UURU&RUUHFWLRQ n ,QWHUOHDYLQJ n '7UHOOLV&RGHG0RGXODWLRQ DWLRQ 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& %LW$OORFDWLRQ$GMXV RQ$GMXVWPHQW RQ$GMXVWPHQW 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& 3K\VLFDO/D\HU6SHH /D\HU6SHHG96$WWHQXDWLRQ /D\HU6SHHG96$WWHQXDWLRQ 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& )UHTXHQF\1RWFKL RWFKLQJDQG3RZHU0DVN RWFKLQJDQG3RZHU0DVN n n n n n n (IIHFWLYHV\VWHPRIQRWFKLQJ )XOO\SURJUDPPDEOH36' &RQILJXUDEOH%DQGZLGWKIURP RPWR0+] &RQILJXUDEOH6SHFWUDO/RFDWLRQ /RFDWLRQIURPWR0+] &RQILJXUDEOHQRWFKHVORFDWLRQ DWLRQIURPWR0+] &RQILJXUDEOHQRWFKDWWHQXDWLRQ XDWLRQ!G% 2QO\DIHZFDUULHUV QHHGWREHUHPRYHGWR DFKLHYHPRUHWKDQG%RI DWWHQXDWLRQSHUQRWFKXVLQJ DQ 2)'0 PRGXODWLRQ GXHWR $GYDQFHGZLQGRZDQG ILOWHULQJDOJRULWKP 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& )DFWRUV$IIHFWLQJ V$IIHFWLQJ%3/6LJQDO n $WWHQXDWLRQ n 5HVLVWLYH ¨ %3/8QIULHQGO\GHYLFHV FHV ¨ 1HJOLJLEOHGXH WRRWKHU WKHU ORVVHV n ,QGXFWLYH ¨ &RPELQHGDYHUDJH'% HUDJH'%0 n &LUFXLW%UDQFKLQJ ¨ '%SHUKDOYHRIVLJQD LJQDO n ,PSHGDQFH0LVPDWFKLQJ WFKLQJ ¨ (IIHFWVXQSUHGLFWDEOH 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& )DFWVDERXWWKH09 WKH09OLQH n 7KHRYHUKHDG09OLQHVDUHDW DKHLJKWRI DKH PDERYHJURXQG7\SLFDOO\ IRXUZLUHVWKUHHSKDVHVDQGDQHX DQHXWUDOZLWKWR PVSDFLQJEHWZHHQ ZLUHVDUHXVHGDERYHJURXQG:LUH :LUHVDUHPDGHRIDOXPLQXPZLWKRI VWDQGDUGDQQHDOHGFRSSHUFRQGXF GXFWLYLW\ n 7KHSUHYDOHQWPRGHRISURSDJDWLR DWLRQLQDQ09OLQHLV7(0$Q09OLQHLV FDSDEOHRIJXLGLQJZDYHVZKRVHIUH VHIUHTXHQF\YDOXHVYDU\IURP'&WRD SRLQWZKHUHWKHOLQHFURVVVHFWLRQD WLRQDOGLPHQVLRQVVXFKDVOLQHVHSDUDWLRQV EHFRPHDVLJQLILFDQWIUDFWLRQRI RI ZDYHOHQJWK ZD n 3DUWRID SURSDJDWLQJVLJQDOUHIOHFWV IOHFWVEDFNWRWKHWUDQVPLWWHUDWEUDQFK MXQFWLRQVGXHWRLPSHGDQFHPLVPD VPDWFKDQGWKHUHPDLQGHUWUDYHOVWKURXJK n 5HIOHFWLRQVFDXVHVLJQDOSURSDJDWL DJDWLRQQRWWR WDNHSODFHDORQJD VLQJOH VWUDLJKWSDWKIURPDWUDQVPLWWHUWRD HUWRDUHFHLYHULQ DSRZHUOLQHQHWZRUN $GGLWLRQDOSDWKVPD\DOVRH[LVWGX WGXHWR UHIOHFWLRQVDWWKHQHWZRUN MXQFWLRQV7KLVFUHDWHVDPXOWLSDWK SDWKFKDQQHOZLWKIUHTXHQF\VHOHFWLYLW\ VLPLODUWRWKDWLQDZLGHEDQGUDGLR UDGLRFKDQQHO 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& %UDQFK-XQFWLRQ(II LRQ(IIHFWV n %UDQFKMXQFWLRQLPSHGDQFHPLV DQFHPLVPDWFK n 093RZHUOLQH n 3RZHUORVV n 0XOWLSDWK6LJQDO 0XOWLSDWKQHWZRUNFKDQQHOPRGHO 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& 6LJQDO$WWHQXDWLRQ XDWLRQRQ&DEOH XDWLRQRQ&DEOH 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& 'RPLQDQW1RLVHLQ RLVHLQ3RZHU/LQH n &RORXUHG%DFNJURXQG1RLVH( H(QYLURQPHQWDO1RLVH n +LJKO\GHSHQGDQWRQWKHZHDWKHU KHUJHRJUDSK\DQGDERYHJURXQGKHLJKW n &RURQDGLVFKDUJHLVDPDMRUFDXVH DXVHRIEDFNJURXQGQRLVHHVSHFLDOO\XQGHU KXPLGDQGVHYHUHZHDWKHUFRQGLWL RQGLWLRQV n :KHQ09SRZHUOLQHLVLQRSHUDWLRQ HUDWLRQDVWURQJHOHFWULFILHOGH[LVWVLQWKHYLFLQLW\ RIZLUHV7KLVILHOGDFFHOHUDWHVIUHH DWHVIUHHHOHFWURQFKDUJHVLQWKHDLUVXUURXQGLQJWKH FRQGXFWRUV7KHVHHOHFWURQVLQWHUDFW LQWHUDFWZLWKWKHPROHFXOHVLQWKHDLUDQG SURGXFHIUHHHOHFWURQVDQGSRVLWLY VLWLYHLRQV7KLVSURFHVVFDXVHVDQDYDODQFKH FDOOHGFRURQDGLVFKDUJH7KHGLVFKD GLVFKDUJHLQGXFHVFXUUHQWSXOVHVLQFRQGXFWRUV ZLWKUDQGRPYDULDWLRQVRIDPSOLWXG SOLWXGHDQGVHSDUDWLRQWLPH n 1DUURZEDQG1RLVH n 1DUURZEDQGQRLVHLVWKHLQWHUIHUHQ HUHQFHIURPRWKHUQDUURZEDQGZLUHOHVVGHYLFHV DQGVHUYLFHVLQWKHIUHTXHQF\UDQJ QF\UDQJHRI%3/V\VWHPVOLNHDPDWHXURU VKRUWZDYHUDGLRV1DUURZEDQGQR QGQRLVHGLIIHUVIURPWLPHWRWLPHDQGSODFHWR SODFHEHFDXVHWKH%3/IUHTXHQF\ XHQF\UDQJHLV QRWRFFXSLHGLQDOOSODFHVE\ UDGLR VLJQDOVXQLIRUPO\ n $OVRQDUURZEDQGQRLVHLVWLPHGH HGHSHQGHQW 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& $PELHQW1RLVH(II RLVH(IIHFW n 61DIIHFWHGE\QRLVHIORRU n '%61PD[ ¨ $W'%ORVV'%P ¨ $W'%ORVV'%P ¨ 7\SLFDOIORRU'%0WR '%0WR'%0 n ,QFUHDVHLQQRLVH UHGXFHGWK HGWKURXJKSXW 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& $WWHQXDWLRQ(IIHFW (IIHFW n 61DIIHFWHGE\5HFHLYHOHYHO n '%61PD[ ¨ $W'%PIORRUORVV '%P#0ESV ¨ $W'%PIORRUORVV '%P#0ESV ¨ $W'%PIORRUORVV '%P#0ESV n ,QFUHDVHLQDWWHQXDWLRQ UHGXF UHGXFHGWKURXJKSXW 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& 2WKHUV,VVXHVLQ093RZ VLQ093RZHU/LQH n 7KHHIIHFWVRIUHODWLYHO\ODUJHSRO DUJHSROHPRXQWHGFDSDFLWRUEDQNVDQG WKH09/9WUDQVIRUPHUV n ,Q1RUWK$PHULFDPDQ\XWLOLWLHV LWLHVSURYLGHQHXWUDOJURXQGLQJDQGRU JURXQGLQJRIWKHZRRGHQVXSSRUWSRO XSSRUWSROHVDQGRUJURXQGLQJRI VXUJHGLYHUWHUVLHWLSWRWRHWR WRHWRSURWHFWWKHSROHVDQGRU LQVXODWRUVLQWKHHYHQWRIOLJKWQL JKWQLQJVWULNHVDQGUHVXOWLQJYROWDJH VXUJHV n $WVRPHURDGFURVVLQJVVXEZD\ XEZD\VXQGHUSDVVHVDQGVRPHODWHUDO VHFWLRQVZKLFKRIQHFHVVLW\UHTX W\UHTXLUHXQGHUJURXQGFDEOHVHFWLRQV WREHGHSOR\HGWKHUHODWLYHO\KL HO\KLJKLPSHGDQFH2+RSHQZLUHVDUH WHUPLQDWHGLQUHODWLYHO\ORZLPSHG LPSHGDQFHXQGHUJURXQGFDEOH VHFWLRQVDQGDVDUHVXOWWKHKL WWKHKLJKIUHTXHQF\FRPPXQLFDWLRQ VLJQDOV VXIIHUVHYHUHDWWHQXDWLRQ HQXDWLRQ 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& &DSDFLWRU%DQNV 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& 3ODQQLQJ&RQVLGHUDWL QVLGHUDWLRQV QVLGHUDWLRQV 3K\VLFDO 3K\VLFDO n 0HDVXUHDPELHQWQRLVH n 0HDVXUHDQGGHWHUPLQH LQH LPSDFWRILQFLGHQWDOQRLVH n 0DSRXW$WWHQXDWLRQHIIH HIIHFWV n 'HWHUPLQHIUHTXHQF\SODQ SODQ n 0DSRXW)'DQG7'5HS 5HSHDWHUV n &RQVLGHUDWLRQWR&DSDFLW\ SDFLW\DQG/DWHQF\ 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& 1RLVHPHDVXUHPH DVXUHPHQW n 6SHFWUXP$QDO\]HU n 0RQLWRUQRLVHRQ 3/ ¨ P+]WR0K] ¨ &RULQH[3/WR&RD[FRXS &RD[FRXSOHU ¨ 7KHPRUHVDPSOHVRYHUWL RYHUWLPHWKHPRUHEHWWHU n 6151RLVHSURILOHRQ$ RQ$9WRROV ¨ 6150RQLWRU l615 l'LIIHUHQWLDO l5HODWLYHIUHTXHQF\UHV \UHVSRQVH n 'HWHUPLQHDQGHOLPLQDWH PLQDWHLQFLGHQWDOQRLVHVRXUFHV ¨ &RULQH[1RLVH)LOWHU 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& $WWHQXDWLRQ(IIHFW (IIHFWV n %UDQFKLQJ n %XVV%UHDNHU '%P+] '%P+] '%P+] '%P+] '%P+] '%P+] '%P+] '%P+] '%P+] 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& $WWHQXDWLRQ(IIHFW (IIHFWV (IIHFWV n %UDQFKLQJ n %XVV%UHDNHU3DQHO 1XPEHU RI :LUHV7RWDO ,QVHUWLRQ /RVV G% G% G% G% G% G% G% 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& $WWHQXDWLRQ(IIHFW (IIHFWV (IIHFWV n +RPH&LUFXLW 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& 3ODQQLQJ&RQVLGHUDWL QVLGHUDWLRQV QVLGHUDWLRQV ,3 ,3 n %3/'HYLFHV5RXWDEOH WDEOH n 10&0DQDJHPHQW ¨ 6103 ¨ &RQVROH6159LHZHU HZHUDQGRWKHUWRROV n )L[HGRU'+&3DGGUHVVH GUHVVHV n 5RXWHURUVHUYHURQOLQH RQOLQHVHJPHQW ¨ IWSVHUYHUIRUFRQILJXUD JXUDWLRQ ¨ 3RZHUUHFRYHU\VHTXH HTXHQFH n 6SDQQLQJWUHHIRUZDUGLQ UZDUGLQJ n 6HWORZHVW0$&DGGUHV DGGUHVVDVURXWLQJ0DVWHU n ,36HJPHQWDGGUHVVLQ UHVVLQJ1HW0DVNVHJPHQW 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& 3ODQQLQJ&RQVLGHUDWL QVLGHUDWLRQV QVLGHUDWLRQV ,3 ,3 n %3/'HYLFHV5RXWDEOH n 10&0DQDJHPHQW ¨ 6103 ¨ &RQVROH6159LHZHUDQGRW DQGRWKHUWRROV n )L[HG RU'+&3DGGUHVVHV n 5RXWHURUVHUYHURQOLQHVHJ OLQHVHJPHQW ¨ IWSVHUYHUIRUFRQILJXUDWLRQ ¨ 3RZHUUHFRYHU\VHTXHQFH n 6SDQQLQJWUHHIRUZDUGLQJ n 6HWORZHVW0$&DGGUHVVDVU DVURXWLQJ0DVWHU n ,36HJPHQWDGGUHVVLQJ1HW 1HW0DVNVHJPHQW n 6HFXULW\ n 5DGLXV n 1HWZRUN,' n '(6 n 9/$1 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& &RULQH[&RPSDWLEO RPSDWLEOH'HYLFHV 09*DWHZD\ /9*DWHZ *DWHZD\ 0'8*DWHZD\ (QWHUSULVH6HULHV&3( HV&3( 'HVNWRS&3( :DOOPRXQW&3 RXQW&3( 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& +RPH3/&ILOWHU 0'8*DWHZD\ n (DFK0RGXOHKDV&RD[LDODQG 3RZHU2Q2)) 0RGXOH 3RZHUOLQH ,QSXW2XWSXW 0RGXOH 3RZHUOLQH ,QSXW2XWSXW 3RZHUOLQH,QSXW2XWSXWV 0RGXOH 3RZHUOLQH ,QSXW2XWSXW n :LWKLQDVLQJOH0'8*DWHZD\ DPL[RI&RD[DQG3RZHUOLQH LQSXWRXWSXWVEHWZHHQPRGXOHV LVDOORZHG ([DPSOH n0RGXOH&RD[ n0RGXOH3RZHUOLQH n0RGXOH3RZHUOLQH RU 3RZHU &RQQHFWLRQ 0RGXOH &RD[ ,QSXW2XWSXW 0RGXOH &RD[ ,QSXW2XWSXW 0RGXOH &RD[ ,QSXW2XWSXW n0RGXOH&RD[ n0RGXOH&RD[ n0RGXOH3RZHUOLQH %DVH7 RU« n '2127XVHERWK&RD[ $1' 3RZHUOLQHRXWSXWVRQVDPH PRGXOHLQWHUIDFH 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& ,QVWDOODWLRQRI0' RI0'8*DWHZD\ n %3/,QVHUWLRQ n &RULQH[&RXSOHUV ¨ l'%LIDOOOHJVDFWLYH ¨ l '%LIDOO OHJV DFWLYH n (OHFWULFLDQUHTXLUHG ¨ 'HWHUPLQHUHTXLUHPHQWVWR WVWRPHHWORFDOFRGH ¨ $OOVXLWHVRQFLUFXLWGLVWULEX WULEXWLRQ" 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& ,PSURYHPHQWIURPW WIURPWKHFRXSOHU WIURPWKHFRXSOHU 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& &RD[LDO1HWZRUNLQJ ±XVHUV XVHUVSHU&RD['LVWULEXWLRQ3DQHO 6FHQDULR 3XUH&RD[1HWZRUNLQJ &RQWLQXHWR WKHQH[WIORRU 0RGHDQG0RGH 0RGH &RD[LDO 'LVWULEXWLRQ 3DQHO &2$;%$&.%21( &2$;%$&.%21( &RULQH[ 6LJQDO 0+] EORFNHG $SDUW $SDUW $SDUW $SDUW $SDUW n &RD[%DFNERQH n 0RGXOHWRFDUU\LQSXW n &RD[ZLWKLQIORRU n 8VH0RGXOHIRUXVHUVXVH 0RGXOHVIRUXVHUVSHU &RD['LVWULEXWLRQ3DQHO n $9&DEOH/$1&3(,Q+RPH n )XOO)UHTXHQF\EDQGRQ %DFNERQHPRGH )XOO)UHTXHQF\EDQGRQIORRU XVHUVPRGHRU3DUWLDO IUHTXHQF\EDQGRQIORRU !XVHUVPRGHDQG 0RGH 0RGH &RD[LDO 'LVWULEXWLRQ 3DQHO &DEOH 796LJQDO 0+]SDVVHV $SDUW $SDUW $SDUW $SDUW $SDUW 0RGH 0'8*DWHZD\ 6SOLWWHU &RD[ %DFNERQH 6SOLWWHU &RULQH[+LJK 3DVV)LOWHU 0RGH 6SOLWWHU &RD[LDO 'LVWULEXWLRQ 3DQHO $SDUW $SDUW $SDUW $SDUW $SDUW 3RVW'HSOR\PHQW6LWXDWLRQ 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& &RQILJXUDWLRQ([DPSO RQ([DPSOH± RQ([DPSOH ±/9*DWHZD\ /9*DWHZD\ *(1(5$/B86(B$872&21) \HV *(1(5$/B7<3( +( *(1(5$/B):B7<3( /9 *(1(5$/B,3B$''5(66 *(1(5$/B,3B1(70$6. *(1(5$/B,3B*$7(:$< *(1(5$/B,3B86(B'+&3 \HV *(1(5$/B673 \HV *(1(5$/B$87+(17,&$7,21 121( *(1(5$/B6,*1$/B02'( 6,*1$/B68%B02'( 426B(1$%/( QR 426B/$7(1&<B67(3 426B%:B32/,&< 426B/$7(1&< 426B/$7(1&< 426B/$7(1&< 426B/$7(1&< 426B/$7(1&< 426B/$7(1&< 426B/$7(1&< 426B/$7(1&< 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& &RQILJXUDWLRQ([DPSO RQ([DPSOH± RQ([DPSOH ±&3( &3( *(1(5$/B86(B$872&21) \HV *(1(5$/B):B7<3( (8 *(1(5$/B7<3( &3( *(1(5$/B,3B$''5(66 *(1(5$/B,3B1(70$6. *(1(5$/B,3B*$7(:$< *(1(5$/B,3B86(B'+&3 \HV *(1(5$/B673 \HV *(1(5$/B$87+(17,&$7,21 121( *(1(5$/B6,*1$/B02'(B/,67 *(1(5$/B6,*1$/B02'(B/,67 *(1(5$/B6,*1$/B02'(B/,67 *(1(5$/B6,*1$/B02'(B/,67 *(1(5$/B6,*1$/B02'(B/,67 *(1(5$/B6,*1$/B02'(B/,67 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& 093ODQQLQJ n 6DPHVWHSVDV09*DWHZ 09*DWHZD\3/86!!!! n 5HVHUYHORZHVWIUHTXHQF\ED QF\EDQGIRUWKHILUVW/9KRS n 8VHWKHUHVWRIWKHEDQGIRU0 QGIRU09LQ7''RU)'' n 'HFRXSOH/9XVHUVIURPWKHQ IURPWKHQHWZRUNZLWKD)''UHSHDWHUFRVW DOORZLQJ n 8VH7''WRLPSURYHIUHTXHQF IUHTXHQF\UHXVHIHZHUEDQGV n 8VH7''LQ/9VHJPHQWVZLWK WVZLWKIHZXVHUV n 8VHLQWHURSHUDEOHPRGHVLQ/9 HVLQ/97''WRUHGXFHODWHQF\LQQG KRS n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n n n n ,3DQG'+&3LQLWLDOVHWXS 6WDUWXSWKHPRGHP 3URYLGLQJ,3$GGUHVV 7HOQHWWRWKHPRGHP n ,QWKH6HVVLRQVHFWLRQW\SHWKH,3DG ,3DGGUHVVRIWKHPRGHPXQGHU³+RVW1DPH´ DQGFKRRVHSRUW n ,QWKH7HUPLQDOVHFWLRQFKHFNWKHER KHER[ODEHOHG³,PSOLFLW&5LQHYHU\/)´ n ,QWKH7HUPLQDOVHFWLRQVHOHFWWKHRS KHRSWLRQ³)RUFH2Q´XQGHU ³/RFDO/LQH (GLWLQJ´ n ,QWKH .H\ERDUGVHFWLRQ VHOHFW ³/LQX[´ ³/LQX[ XQGHU ³7KH IXQFWLRQ NH\V DQGNH\SDG´ n ,QWKH7HOQHWVHFWLRQVHOHFW³3DVVLY DVVLYH´XQGHU³7HOQHWQHJRWLDWLRQPRGH´ 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& 6159LHZHU 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& 6159LHZHU%36 %36 7KHUHLVD:0XQLWUXQQLQJRQ0RGHDWWDFKLQJWRWKHVDPHRXWOHWLW HWLWLQWHUIHUHGZLWKWKLV0DVWHUPRGHDVVHHQLQWKH%36IOXFWXDWLRQDERYH 3UDFWLFDO7ULSOH3OD\6R OD\6ROXWLRQVRYHU3/& ANEXO 1.F International Amateur Radio Union o Unión Internacional de Radioaficionados La IARU Región 2 es la organización de la IARU, International Amateur Radio Union o Unión Internacional de Radioaficionados, para el Continente Americano. La IARU Región 2 de la IARU fue fundada en la ciudad de México en 1964. Los objetivos de la Unión son aquellos expresados en la Constitución de la Unión Internacional de Radioaficionados y particularmente • Proteger y representar los intereses de la radioafición en la Región y en todos los asuntos relacionados con la Unión Internacional de Telecomunicaciones (”UIT”) y con organizaciones regionales tales como la Comisión Interamericana de Telecomunicaciones (“CITEL”), organizaciones subregionales tales como la Unión de Telecomunicaciones del Caribe (“CTU”) y otras, y para coordinar tal protección en representación de la IARU. • Establecer y mantener relaciones con las regiones I y III de la IARU, coordinando y cooperando con ellas en todos los asuntos de interés mutuo. • Promover y coordinar la comunicación de radio entre los radioaficionados de los varios países y territorios de la Región II. • Promover acuerdos mutuos y cooperativos entre las sociedades de radioaficionados de los diferentes países dentro de la Región II y entre las varias áreas geográficas dentro de la Región II. • Promover el progreso de la ciencia de la radio a través de la experimentación. • Promover la amistad internacional y el crecimiento de la radioafición en de la Región II. • Promover la adopción del principio de reciprocidad para la emisión de licencias de radioaficionados entre los países de la Región II así como aquellos de las Regiones I y III. • Promover todas las actividades adicionales relacionadas con la radioafición. A la IARU Región 2 la gobierna un Comité Ejecutivo elegido por la Asamblea General Trienal de Delegados, de acuerdo con los procedimientos electorales establecidos. En el directorio pueden ver quienes son este grupo de voluntarios. La IARU Región 2 está integrada por Sociedades Miembro que representan a la mayoría de países del continente. ANEXO 2.A AnyWire Connectivity™ Corinex Medium Voltage Access Gateways Las familia de productos de Corinex Medium Voltage Access Gateway transforma una red eléctrica de un Servicio Público en un backbone (columna vertebral) de comunicaciones de banda ancha para los usos de redes inteligentes y/o el acceso de banda ancha. Cada MV Gateway contiene tres módulos de banda ancha de Powerline de 200Mbps (BPL) que permiten comunicaciones en líneas de MV (en el modo eficiente de FDD) y la inyección simultánea en las líneas del LV (desviando el transformador). El Corinex MV Gateway puede actuar como un equipo cabecera de una red o un dispositivo de repetición, con distancias de hasta 2 kilómetros (1.25 millas) entre los servicios. Dentro de los usos de redes inteligentes, la tecnología de Corinex permite incluso que usted salte los transformadores, usando asi menos dispositivos y mejorando el Retorno de la Inversión. La tecnología Corinex “Noise Resistant” en el MV Gateway – NR, el producto entrega el mejor funcionamiento (en término de ancho de banda y la distancia) bajo áreas ruidosas pesadas en áreas urbanas. Cada MV Gateway se fabrica estándar con un puerto de Ethernet integrado para permitir conexiones a otros dispositivos. Los filtros de frecuencia internos automatizados son opcionales en las unidades y permiten que las redes de MV Gateway configuren automáticamente sus bandas de frecuencia, asegurando completa evolución de la red. Una batería de reserva de 2 horas es opcional para asegurar que la red de los BPL es operacional durante interrupciones. Cada dispositivo es también completamente compatible con los puntos finales de Corinex incluyendo las series de AV200 de Corinex de equipo de CPE y metros contadores. MV Gateway MV Gateway Noise Resistant 1 2 1 2 Señal de propagación Buena Mejor Resistencia al ruido Buena Mejor Características Línea de transmisión #MV Acopladores requeridos Filtro interno RF Opcional Si Filtro de selección automática Opcional Si Filtro de Frecuencia Standard Si Si ! Filtros de frecuencias Aeronáutico optimizado / FCC Opcional Si Selector Remoto LV de acompladores No Si 2 Horas de baterías w/ Indicador de salud Opcional Si ¡El Corinex MV Gateways, es líder en la industria por sus características, precio y funcionamiento! Usos Red eléctrica inteligente y AMI MV Acoplador LV línea Servicios Del Consumidor MV Acoplador Servicio a las empresas publicas Línea LV Corinex Gateway MV Corinex Gateway MV Línea LV Contador electrico inteligente de Corinex LV línea Transformador Transformador • Acceso de Internet de banda ancha, VoIP, Trasmisión de video, Juego •Lectura automática del metro contador •Automatización de la distribución •Detector de la falta de Alta Impedancia / Conductor detector bajo •Transformador de evaluación y monitoreo • SCADA •Monitor de calidad de la alimentación eléctrica •Control remoto del balance de carga para maximizar la eficiencia •Administración avanzada de la red con GIS y mapping •Vigilancia Acceso de Banda ancha Red Corinex en edificios Gateway Corinex MDU Red Corinex en hogares Otro medio de medida AMI Corinex AV200 Powerline Adapter V i d e o , Vo i c e a n d B r o a d b a n d C o n n e c t i v i t y S o l u t i o n s AnyWire Connectivity™ Especificaciones técnicas Estándares IEEE 802.3u, 802.1p, 802.1Q, 802.1Q OPERA, FCC Part 15G EMC EN 55022 Class B, EN 55024, EN 50412 Seguridad eléctrica EN 60950-1:2001 IEC 60950-1 :2001 Velocidad de Backbone Hasta 200 Mbps (TDD) Hasta 85 Mbps (FDD) MV/LV Powerline Tipo Elevado Soterrado Interfaz MV: F-Conector tipo coaxial (TNC) LV: Interfase del cliente RJ45 10/100 BASE-T RS485 serial port Rango de Frecuencia 2 – 34 MHz Alimentación 85 hasta 265 V AC, 50/60 Hz Peso 7 kg Dimensiones 400mm L x 230mm W x 170mm H Densidad espectral trasmitida -50 dBm/Hz Consumo 35 W Temperatura de Operación -20° hasta 50°C (-4°F hasta 122°F) Humedad de operación 5% hasta 95% no-condensado Management MIB SNMP Características • Unidad de todo en uno para ambos MV repetidor y LV acoplado con Molex y interfaces de coaxiales • Velocidad de Transferencia de datos de backbone de 200 Mbps con alcance hasta 2 km • Seguridad superior con ponderosa encryptación DES/3DES • Capacidades de control, con soporte del protocolo SNMP • Soporte Bridging para 2048 direcciones MAC • 802.1Q VLAN & Optimized VLANs •Tecnología OFMD y un poderoso sistema de corrección de errores, brindando un fuerte desempeño aún bajo severas condiciones en el Powerline de MV o LV. • Puente Ethernet 802.1 D integrado con el protocolo optimizado (Optimized Spanning Tree) • 8 niveles de colas de prioridad, con prioridad programable. • Clasificación de Prioridades de acuerdo a la etiqueta 802.1 P, la codificación IP (IPv4 o IPv6) o el puerto Origen/Destino TCP • Filtración MAC - puede descartar estructuras de Ethernet que provengan de una dirección MAC no presente en la lista de direcciones MAC permitidas • Frecuencia configurable, con muesqueo en las bandas de frecuencia, incluyendo un radio Amateur y bandas de frecuencia restringidas. Accesorios (opcional) •Acoplador capacitivo elevado •Acoplador capacitivo soterrado Código del producto CXP-MVA-GWY Versión estándar – Requisitos externosfiltros ( 2 filtros externos incluidos) CXP-MVA-GNR-A1 Gateway resistente a ruidos con filtros de selección automática - Requisito CXP-MVA-GNR-A1-B Gateway Resiste a ruidos con filtros de selección automática integrado y batería Modulacion OFDM con 1536 carriers uplink/ downlink, simétrica, hasta10 bits por el símbolo adaptante por el portador. CXP-MVA-GNR-A2 Gateway Reistente a ruidos con filtros de selección automática incorporado FCC Direcciones MAC Soportadas 2048 CXP-MVA-GNR-A2-B Gateway Resiste a ruidos con filtros de selección automática integrado y batería Ambiente IP68 Los servicios, las características del producto y los diseños pueden variar por la versión y la región AnyWire Connectivity™ Corinex Communications Corp. 601 - 905 West Pender Street Vancouver, BC V6C 1L6, Canada Tel.: +1 604 692 0520 Fax: +1 604 694 0061 http://www.corinex.com Corinex Communications a,s Ambrova 6 83101 Bratislava 37 Slovak Republic Tel: +421 2 5921 2000 Fax:+421 2 5921 2222 http://www.corinex.eu Corinex es una marca registrada de Corinex Communication 2007-10-31 El contenido de este documento es para un uso internacional, Estas están sujetas a cambio sin avios y no representa un compromiso para la Corinex Communication Corp. V i d e o , Vo i c e a n d B r o a d b a n d C o n n e c t i v i t y S o l u t i o n s AnyWire Connectivity™ Corinex Low Voltage Access Gateway El Corinex Low Voltage Access Gateway es el más reciente desarrollo de la Tecnología AV200 de Corinex. El Corinex Low Voltage Access Gateway es de fácil instalación en los vecindarios o en Unidades Múltiples de Vivienda (Multiple Dwelling Units, MDU), donde el LV Gateway actúa como un módem tipo head-end (cabeza terminal), extendiendo una conexión de Internet (Fibra ADSL, Satélite) ya sea a un Powerline o a una infraestructura de cable coaxial, dependiendo de los requerimientos del cliente. El Corinex Low Voltage Access Gateway permite a los usuarios extender una conexión de Internet a una Red Powerline o coaxial dentro de MDU's, sin necesidad de instalar cableado nuevo. Los usuarios pueden conectar sus dispositivos Ethernet, tales como PC´s, teléfonos VoIP, Media Centers, etc. utilizando el Corinex AV200 Powerline Ethernet Adapter o el Corinex AV200 CableLAN Adapter, a cualquier enchufe eléctrico o coaxial para crear un enlace a Internet. Combinando el Corinex LV Access Gateway con el Corinex MDU Gateway, el MDU puede evitar el problema de demora excesiva asociado con los repetidores tradicionales de división del tiempo que son utilizados para múltiples MDU's dentro de una misma comunidad. La poderosa Tecnología de Corinex pendiente de patente, se asegura de que cada LV Access Gateway se comunique solamente con cada head-end MDU Gateway y no con los centenares o millares de usuarios, en donde otros productos de LV Access comparten ranuras de tiempo entre sí. El efecto neto es una topología de red que brinda un óptimo funcionamiento y escalabilidad ilimitada virtualmente. Red Coaxial La Tecnología AV200 Powerline de Corinex ofrece numerosas posibilidades de red con una asombrosa velocidad en transferencia de datos de hasta 200 Mbps en capa física. La Tecnología OFDM y el poderoso sistema de corrección de errores, utilizados en la Tecnología AV200 permiten un óptimo desempeño aún bajo condiciones severas en las redes eléctricas o coaxiales. Combinado con otro Corinex Access y en productos para el hogar u oficina tales como el Corinex Medium Voltage Access Gateway, Corinex AV200 Router, Corinex AV200 Powerline Ethernet Adapter y el Corinex AV200 CableLAN Adapter, el Corinex Low Voltage Access Gateway ronda el portafolio más grande de productos Powerline de 200 Mbps en todo el mundo. El Corinex Low Voltage Access Gateway también soporta los couplers externos de baja tensión que pueden ser utilizados para inyectar una señal de Internet en diversas fases dentro del MDU o para juntarse con otros voltajes tales como el Power 480V el cual se encuentra presente en muchos MDU´s. Red Powerline N MDU N MDU N AV200 CableLAN AV200 CableLAN Conexión a Internet LVA Gateway LVA Gateway LVA Gateway AV200 CableLAN Cable coaxial V i d e o , Vo i c e a n d B r o a d b a n d C o n n e c t i v i t y S o l u t i o n s ERROR: rangecheck OFFENDING COMMAND: .buildshading3 STACK: -dictionary-dictionary-savelevel-