02. Concepto

CONCEPTO
POWER LINE COMMUNICATIONS
[CONCEPTO PLC]
Powerline Communications (PLC) permite ofrecer servicios de telecomunicaciones hasta el
usuario final a través de la red eléctrica. Provee acceso de banda ancha aprovechando la
extensa capilaridad de las redes eléctricas, y brinda a los usuarios, además de la energía
eléctrica, la posibilidad de transmitir voz, datos y video a través de una infraestructura ya
desplegada. Permite convertir los enchufes convencionales en conexiones a servicios de
telecomunicaciones más avanzados tales como Internet de alta velocidad, telefonía IP,
mensajería, videoconferencia, televisión interactiva, radio y música, juegos en red, domótica,
redes privadas, etc.
Esta tecnología resulta ser hoy en día una nueva oportunidad de servicios para las empresas de
energía y cooperativas eléctricas, permitiendo brindar a los usuarios soluciones para las
demandas de conectividad y uso eficiente de la energía.
La tecnología PLC se denomina en forma diferente dependiendo del país y el organismo que la
estudie:

PLC/PLT (Power Line Communications/Power Line Transmission), según ETSI (European
Telecommunications Standard Institute),
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CAPITULO 1: CONCEPTO

DPL/BPL (Digital Power Line / Broadband over Powerline), según FCC (Federal
Communications Commission) en los Estados Unidos.
PLC utiliza las líneas de energía eléctrica como medio de transmisión de datos y voz. Por lo
tanto, viajan juntas la señal eléctrica, a 60 Hz, y la señal de datos, aunque para ella utiliza un
rango de frecuencias de bajo tráfico, con el propósito de que no se vean afectadas entre sí. Este
rango espectral se encuentra comprendido entre los 1.6 y los 30 MHz, hallándose en la banda
de HF (“high frequency”). Dicha señal no puede pasar a través de un transformador, dado que
su alta inductancia los hace actuar como filtros pasa-bajos, bloqueando las señales de alta
frecuencia. Esto requiere dispositivos (“outdoor devices”) que combinen las señales de datos y
voz con la corriente de bajo voltaje suministrada en las estaciones transformadoras locales de
la última milla. Dentro de la casa, se usan adaptadores (“indoor devices”) para recuperar las
señales de datos y voz y alimentar con ellas a las distintas aplicaciones (ej. PC, teléfono, etc.).
Figura 1: Diagrama general de PLC
A primera vista, la tecnología PLC parece ofrecer ventajas con respecto a las conexiones
regulares de banda ancha basadas en cable coaxial o en DSL.
La amplia infraestructura disponible permitiría que la gente en lugares remotos tenga acceso a
Internet con una inversión de equipo relativamente pequeña para la compañía de electricidad.
Más de 3.000 millones de personas disponen de energía eléctrica en su hogar, frente a los 800
millones que disponen de conexión telefónica. Utilizar esa extensa red para la transmisión de
voz y datos, sin la necesidad de realizar nuevos tendidos de cables, puede facilitar el desarrollo
de países menos avanzados gracias a una tecnología barata aplicada a las redes eléctricas
existentes.
También, tal disponibilidad ubicua haría mucho más fácil para otros dispositivos electrónicos,
tales como televisores o sistemas de sonido, el poder conectarse a la red. No se requieren
cables adicionales, ni en la casa ni en las instalaciones de la compañía eléctrica, y el usuario no
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POWER LINE COMMUNICATIONS
está limitado a un determinado enchufe, como habitualmente es el caso para los teléfonos. La
instalación eléctrica domiciliaria se comporta como una red de datos en donde cada enchufe es
un potencial punto de conexión a una red local, compuesta tanto por el resto los dispositivos
electrónicos así como también de puntos de accesos a otras redes, tales como Internet.
Al mismo tiempo, ofrece una alta velocidad, suministra servicios múltiples con la misma
plataforma y permite disponer de conexión permanente.
Sin embargo, las variaciones en las características físicas de la red eléctrica y la carencia actual
de estándares y un marco regulatorio completamente definidos, significan que el suministro del
servicio está lejos de ser un proceso estandarizado y repetible, y que el ancho de banda que un
sistema PLC puede proporcionar comparado con sistemas de cable e inalámbricos está en duda.
El sistema tiene un número de problemas complejos, siendo el primero que las líneas de
energía intrínsecamente constituyen ambientes muy ruidosos. Cada vez que un dispositivo se
enciende o apaga, introduce voltajes transitorios en la línea. El sistema se debe diseñar para ser
capaz de afrontar estas interrupciones naturales de las señales y trabajar con ellas.
Las tecnologías de banda ancha sobre líneas eléctricas se han desarrollado más rápidamente en
Europa que en Estados Unidos debido a una diferencia histórica en las filosofías de diseño de
sistemas de energía. Casi todas las grandes redes eléctricas transmiten energía a altos voltajes
para reducir las pérdidas de transmisión, después en el lado de los usuarios se usan
transformadores reductores para disminuir el voltaje. Puesto que las señales de PLC no pueden
pasar fácilmente a través de los transformadores los repetidores, se deben unir a los
transformadores. En Estados Unidos, es común colocar un transformador pequeño en un poste
para uso de una sola casa, mientras que en Europa, es más común para un transformador algo
más grande servir a 10 o 100 viviendas. Para suministrar energía a los clientes, esta diferencia
en diseño es pequeña, pero significa que suministrar el servicio PLC sobre la red de energía de
una ciudad típica de los Estados Unidos requerirá más repetidores en esa misma proporción,
que los necesarios en una ciudad europea comparable. Una alternativa posible es utilizar los
sistemas PLC como redes de retorno para las comunicaciones inalámbricas, por ejemplo
colocando puntos de acceso Wi-Fi o radio bases de telefonía celular en los postes de energía,
permitiendo así que los usuarios finales dentro de cierta área se conecten con los equipos que
ya poseen. En un futuro próximo, los PLC se pudieran utilizar también como redes de retorno
para las redes de WiMAX.
Otro problema importante de PLC tiene que ver con la intensidad de la señal junto con la
frecuencia de operación. Se espera que el sistema utilice frecuencias en la banda de 10 a 30
MHz, que ha sido utilizada por décadas por los radio aficionados, así como por emisoras
radiales internacionales en onda corta y por diversos sistemas de comunicaciones (militar,
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CAPITULO 1: CONCEPTO
aeronáutico, etc.). Las líneas de energía carecen de blindaje y pueden actuar como antenas
para las señales que transportan, y tienen el potencial de eliminar la utilidad de la banda de 10
a 30 MHz para los propósitos de las comunicaciones en onda corta.
Los sistemas modernos de PLC utilizan la modulación OFDM que permite minimizar la
interferencia con los servicios de radio mediante la remoción de las frecuencias específicas
usadas. Un estudio de 2001 conjuntamente realizado por la ARRL (American Radio Relay
League) y HomePlug demostró que con módems que usan esta técnica la interferencia era
apenas perceptible y que sucedió interferencia solamente cuando la antena estaba físicamente
cerca de las líneas de energía.
En definitiva, la tecnología PLC se constituye como una alternativa fiable. No obstante, el
trabajo de desarrollo de esta tecnología se ha de completar en el campo de la estandarización
en los que trabajan diversos organismos internacionales como CISPR, ETSI, CENELEC y
PLCForum.
El desarrollo de la tecnología PLC progresa adecuadamente. El proceso de estandarización está
en desarrollo, las conexiones son cada vez más estables y los problemas de interferencias
pronto se habrán solucionado. Sin embargo, comercialmente tiene por delante un camino
complicado, ya que debe enfrentar una fuerte competencia con ADSL y cable al ofrecer
servicios de internet y banda ancha en general. Las tecnologías Wi-Fi suponen también una
fuerte competencia en el ámbito domestico y zonas rurales o suburbanas.
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POWER LINE COMMUNICATIONS
[ANALISIS FODA]
La sigla FODA está conformada por las primeras letras de las palabras Fortalezas,
Oportunidades, Debilidades y Amenazas. Tanto las fortalezas como debilidades son factores
internos, por lo que es posible actuar directamente sobre ellos. En cambio las oportunidades y
las amenazas son externos, por lo que en general resulta muy difícil poder modificarlos.
Positivos
Negativos
Externos
Oportunidades
Amenazas
Internos
Fortalezas
Debilidades
 Fortalezas
•
Económico: Significativamente más barato que volver a cablear un edificio. Brindar el
servicio a lugares muy distantes.
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CAPITULO 1: CONCEPTO
•
•
•
•
Instalación rápida: La instalación puede tomar entre algunas horas hasta unos pocos
días, sin tener que realizar ninguna construcción especial y sin interrupciones de las
tareas diarias.
Seguro: Los datos están encriptados y protegidos contra intrusiones externas.
Conveniente: Acceso a transmisión de datos e Internet en todos los tomacorrientes.
Flexible: Soporta cualquier dispositivo o aplicación que utilice el Protocolo de Internet
estándar.
 Oportunidades
•
•
Explotación de esta tecnología por parte de las empresas proveedoras de energía.
Utilizar el cableado eléctrico que existe en casi en todos los lugares para implementar
está tecnología.
 Debilidades
•
El sistema tiene problemas complejos, siendo el primero que las líneas de energía
intrínsecamente constituyen ambientes muy ruidosos. Cada vez que un dispositivo se
enciende o apaga, introduce voltajes transitorios en la línea. Los dispositivos
ahorradores de energía introducen a menudo armónicos ruidosos en la línea.
 Amenazas



Crisis económica
Seguridad jurídica en los países.
Siniestros, catástrofes.
Características de PLC
•
Tecnología de banda ancha.
•
No sufre de los inconvenientes de ADSL o cable que no llega en muchos casos al usuario
final. Al estar ya implantada la red eléctrica permite llegar a cualquier punto geográfico.
•
Posibilidad de implementar servicios como Internet a altas velocidades, telefonía VoIP,
videoconferencias, VPN’s, redes LAN, juegos online, teletrabajo y comercio electrónico.
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POWER LINE COMMUNICATIONS
•
Velocidades de transmisión altas, permitiendo la distribución de datos, voz y video de
manera rápida y confiable.
•
Proceso de instalación sencillo y rápido para el cliente final.
•
Enchufe eléctrico (toma única de alimentación, para transmisión simultánea de voz y
datos).
•
Sin necesidad de obras ni cableado adicional.
•
Equipo de conexión necesario: modem con tecnología PLC.
•
Conexión de datos permanente (activa las 24 horas de día / “always on”).
•
Seguridad y privacidad en el flujo de datos garantizada por algoritmos de encriptación
implementados en hardware (diseño del chip).
•
Permite seguir prestando el suministro eléctrico sin inconvenientes.
•
Conexión no afectada por interferencias con otros electrodomésticos.
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CAPITULO 1: CONCEPTO
[RESEÑA HISTORICA]
Aunque las comunicaciones sobre redes eléctricas (PLC) han estado presentes desde hace
tiempo, nunca se han tenido seriamente en cuenta como un medio de comunicación debido a
su baja velocidad, poca funcionalidad y elevado costo. Sin embargo, el avance de las tecnologías
de modulación de la señal, procesamiento de señales digitales, y codificación de control de
errores han permitido que este medio llegue a ser reconsiderado de forma realista y práctica.
La utilización del cable eléctrico para la transmisión de información no es reciente. La primera
técnica para transportar mensajes de control a través de la línea de alimentación se desarrolló
en la década de 1950. Este método, llamado "Ripple Control", consistía en el uso de
frecuencias bajas (100 a 900 Hz), con lo cual se lograba conseguir una tasa de bits baja y una
demanda de potencia de transmisión muy alta, a menudo de varios 10 kW. El sistema proveía
comunicación unidireccional, y su uso se limitaba (en algunos casos aún se usa) al alumbrado de
ciudades, tarifas de conexión, control de cargas de voltaje, e incluso las mismas empresas
eléctricas empezaron a utilizar sus propias redes eléctricas para la transmisión de datos a modo
interno.
Nuevos sistemas se desarrollaron en la década de 1980, con una velocidad ligeramente superior
respecto de la tasa de bits. A mediados de la década de 1980 varios fabricantes de utilidades y
equipamiento investigaron las propiedades y características de la red eléctrica como medio de
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POWER LINE COMMUNICATIONS
para la transferencia de datos. Se estudiaron las frecuencias en el rango de 5 a 500 KHz,
siempre en una sola dirección.
Entre los principales temas analizados se encuentran los niveles de la relación señal-ruido y la
atenuación de la señal por la red. Muchas empresas llevaron a cabo dichos estudios tanto en
Europa como en los EE.UU. Uno de los mayores logros fue la implementación de la tecnología
SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de Datos). Este sistema de comunicación
bidireccional fue desarrollado a finales de los 80s y principios de los 90s y se utiliza para el
monitoreo de procesos industriales. La principal diferencia, fue el uso de frecuencias mucho
más altas. Esta característica hizo posible las comunicaciones en dos vías, lo cual permitió
poseer una mejor idea para lograr una transmisión efectiva mediante las líneas de energía
eléctrica.
Hacia 1992 se puso en operación el primer sistema que utilizaba frecuencias de 15 a 1500 KHz.
Su primera aplicación fue en transmisión de voz. Usando las tecnologías de modulación digital y
decodificación, como las empleadas en los servicios de ADSL para el acceso a Internet,
permitieron un uso más eficiente de los cables de alta tensión para el envío y recepción de
datos, bajo este esquema que también se conoce como Sistema de Frecuencias en la Portadora
(CFS).
En 1997, las compañías United Utilities, de Inglaterra, y Northern Telecom, de Canadá, usan
estos antecedentes para crear Digital Power Line, antecesor a PLC/PLT, una tecnología que
podía conseguir que Internet fuera accesible desde la red eléctrica. Al año siguiente, Siemens y
ENBW hacen madurar la tecnología usando la técnica de modulación de datos OFDM
(Orthogonal Frequency Division Multiplexing), llegando a los 1,2 Mbps Así nacía el PLC/PLT
comercial.
Muchas compañías eléctricas alrededor de todo el planeta ya han realizado pruebas piloto
masivas de PLC, como paso previo a un lanzamiento comercial. Estas pruebas incluyen servicios
de Internet por banda ancha, televigilancia, telefonía IP, servicio multimedia, video streaming,
música, televisión, radio digital y videoconferencia. A mediados del 2004, se detectaron más de
100 iniciativas de esta tecnología en más de 40 países. El objetivo de este tipo de pruebas es
probar la tecnología PLC en entornos reales, asegurar el nivel de calidad del servicio y verificar
la compatibilidad con otras tecnologías.
Alemania fue el primer país en ofertarlo comercialmente y luego le siguió España, a principios
de 2000.
En la actualidad, en algunos países como Austria o Suiza se ofrecen servicios básicos a un
número relativamente bajo de usuarios.
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CAPITULO 1: CONCEPTO
España es el país más avanzado y las dos principales compañías eléctricas de ese país han
puesto en marcha el PLC a nivel comercial con excelentes resultados.
En Estados Unidos el servicio comercial se ofrece en New York, Ohio y Virginia.
En países en vías de desarrollo como México y la India, se están llevando a cabo pruebas con el
fin de analizar la posibilidad de introducción de PLC como medio acelerador para reducir la
brecha digital entre las comunidades que no cuentan con infraestructura de
telecomunicaciones.
Al momento la tecnología sigue desarrollándose, y se busca desde hace un par de años darle un
estándar. Además se siguen creando chips más eficientes que permiten aumentar la tasa de
transmisión debido al uso de técnicas de modulación más eficientes. Los primeros equipos
comerciales funcionaban a 14Mbps luego le siguieron los dispositivos a 85Mbps, actualmente
se cuenta con equipos de 200Mbps e incluso ya se tienen construidos chips para tasas de
400Mbps.
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