Últimas técnicas de acceso a banda ancha en el bucle de abonado

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