CD-2220.pdf

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
ƒ 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
ƒ 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
ƒ 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
ƒ 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
ƒ 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.
ƒ 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.
ƒ 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
ƒ 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.
ƒ 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.
ƒ 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.
ƒ 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]
[Ÿ]
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:
ƒ 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.
ƒ 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
ƒ El nombre del operador de acceso BPL
ƒ Las frecuencias utilizadas por la operación de acceso BPL
ƒ Los códigos postales del operador.
ƒ 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.
ƒ 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.
ƒ 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:
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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
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[5] HIDALGO, Pablo. Telemática. Editorial EPN. Ecuador. 2007.
[6] JIMÉNEZ, Soledad. Comunicación Digital. Editorial EPN. Ecuador. 2005
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(Confidential). Editorial Corinex Communications. Canadá.
Features
[8] CORINEX. Manual In-Home Technology Description (Confidential). .
Editorial Corinex Communications. Canadá. 2005.
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Versión 1.0. Editorial Corinex Communications. Canadá. 2006.
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Editorial Corinex Communications. Canadá.
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(Confidential). Editorial Corinex Communications. Canadá.
Installation
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(Confidential). Editorial Corinex Communications. Canadá. 2007.
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Versión 1.2. Editorial Corinex Communications. Canadá. 2005.
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Versión 2.0. Editorial Corinex Communications. Canadá. 2007.
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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:
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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.
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tecnología "Broadband Over Power Line" (BPL) usando la
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Politécnica Nacional. Quito. 2006.
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Tecnológica. 06/01/2008.
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[28] OPERA.http://www.istopera.org/drupal2/documents/OP_WP2_D11_1.6_M2_version.pdf
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[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
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_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&
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[39] Superintendencia de Telecomunicaciones.
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[41] International Amateur Radio Union. http://www.iaru-r2.org/normatividad
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[47] Cenelec. http://www.cenelec.org (13-2008)
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[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)
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http://grouper.ieee.org/groups/1901/P1901_WorkFlow.pdf (12-2005)
[51] International Telecommunication Union
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[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
[œ] 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
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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
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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.
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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.
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product, or made available to you by CORINEX via download or otherwise, in whatever form or media,
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suppliers warrant that the functions contained in the Software will meet your requirements or that the
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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.
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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
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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.
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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.
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Figure 8.1 Deployment of an MDU Gateway in a small MDU
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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Figure 9.1 Medium MTU
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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:
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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.
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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).
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&RULQH[7HFK
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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
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