ULACIT

ULACIT
Universidad Latinoamericana de Ciencia y Tecnológica
Licenciatura en Ingeniaría en Informática
Énfasis Redes y Telemática
Facultad de Ingeniería
Para Optar por el Titulo:
Licenciado en Ingeniaría en Informática
Énfasis Redes y Telemática
Warner Carrillo Ramirez
Cédula: 1-1113-0642
Tutor
Lic. Miguel Pérez
TEMA
Transmisión de Datos y Acceso a Internet a través de la Red
Eléctrica de Distribución (PLC)
II CO 2005
Agradecimiento
Agradezco a Dios que me ha dado la oportunidad de vivir, la
fortaleza de afrontar dificultades, el don de cumplir mis metas y
sobre la salud y trabajo que recibo de Él día con día.
A mis padre José Luis Carrillo y Rose Mary Ramírez, por estar a mi
lado en los momentos mas difíciles de mi vida y por inculcar en ella
valores de respeto, lucha y humildad; a mis hermanos Karol y
Christopher por todo el apoyo y amor brindado. De igual forma a mis
amigos por enseñarme el verdadero significado de la palabra amistad
y a los COTISA Boys por luchar a mi lado por un sueño en común.
Gracias a todos por hacer de esto una realidad.
Dedicatoria
Dedico este artículo a Dios por devolverme la vida y dejarme concluir
este sueño de la mejor forma, además a mis padres y amigos por no
dejarme caer en ningún momento y a cada uno de mis profesores por
ser los guías en este camino que hoy concluye
Gracias
-ii-
Resumen
Transmisión de datos y acceso a Internet a través de la red
eléctrica de distribución (PLC)
¿Qué es PLC?
Power Line Communications (PLC), también conocida por DPL (Digital
Power Line) o bien como BPL (Broadband Power Line) es una
tecnología que permite ofrecer servicios de telecomunicación a través
de la red eléctrica.
Permite ofrecer servicios de banda ancha basados en tecnología IP,
accediendo el usuario final a los contenidos através de la red eléctrica
de baja tensión mediante un módem PLC, es decir “Internet en el
enchufe de la luz”.
El sistema PLC solamente cubre la última milla del acceso de los
usuarios ya sean residenciales, PYME o autónomos, por lo tanto
necesita del soporte de una red de datos que permita acceder a los
usuarios a los contenidos y servicios de Internet.
Características de los PLC
1. Tecnología de banda ancha.
2. Proceso de instalación sencillo y rápido para el cliente final.
3. Enchufe eléctrico (Toma única de alimentación, voz y datos).
-iii-
4. Conexión de datos permanente (activa las 24 horas del día).
La arquitectura de una red PLC consta de dos sistemas formados por
tres elementos: El 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. El segundo
sistema cubre el tramo que va desde el medidor del usuario hasta
todos los toma corrientes o enchufes ubicados al interior de los
hogares.
Para comunicar estos dos sistemas, se utiliza un equipo repetidor,
segundo elemento de la red PLC. El tercer y ultimo 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.
En la actualidad, la tecnología PLC permite la transmisión de datos a
velocidades de hasta 135 Mbps, lo que posibilita la transformación de
la red eléctrica en una autentica red de banda ancha.
En un futuro próximo es previsible la integración de tecnologías PLC
e inalámbricas en redes mixtas, con dispositivos híbridos PLC–WiFi.
-iv-
Abstract
Access And Data Transmission To Internet Through The Power
Line Communication (PLC)
What is PLC?
Power Line Communication (PLC), also DPL (Digital Power Line) or
BPL (Broadband Power Line) is a technology that offers services of
telecommunication through the grid line.
It allows to offer services of broadband based on technology IP,
acceding the end user to the contents through the grid line of low
tension by means of a PLC
modem, is to say "Internet in the
electrical plug".
The System PLC only covers the last mile with the access of the users
even it be residential, independent PYME, therefore it needs the
support of a data network that allows to accede to the users to the
contents and services of Internet.
Characteristics of PLC
1. Broadband Technology.
2. Simple process and fast final user installation.
3. Electrical plug (unique Taking of feeding, voice and data).
4. Permanent connection data (active the 24 hours of the day).
-v-
The architecture of a network PLC consists of two systems formed by
three elements: The first system is administered by an head
equipment (first network PLC element) that connects to this network
with the one of transport of telecommunications or backbone.
The
second system covers the section that goes from the measurer of the
user to all takes currents or plugs located to the interior of the
homes.
In order to communicate these two systems, a repeating
equipment is used, second PLC network element.
Third element of
PLC network constitutes the terminal modem or client modem, who
directly gathers the signal of the grid line through the plug.
At the present time, the PLC technology allows the data transmission
at speeds up to 135 Mbps, which makes possible the transformation
of the grid line in one authenticates broadband network.
In
the
future,
is
foreseeable
the
integration
between
PLC
Technologies and wireless in mixed net, with hybrid devices PLC-WiFi.
-vi-
Palabras Claves
1. Power Line Communication (PLC).
2. Broadband Power Line (BPL).
3. Digital Power Line (DPL).
4. Red Eléctrica.
5. Internet por Red Eléctrica.
6. Red Alta Frecuencia.
-vii-
Índice
Índice...................................................................................... 1
Transmisión de Datos y Acceso a Internet a Través de la Red Eléctrica
de Distribución (PLC) ................................................................. 2
Historia................................................................................. 2
¿Qué es un PLC? ....................................................................... 7
Modulación Empleada ............................................................. 9
¿Cómo Funciona? ................................................................. 11
Características de los PLC ...................................................... 12
Ventajas ............................................................................. 13
Inconvenientes .................................................................... 13
Topología ............................................................................ 13
Estado Actual de PLC ............................................................ 15
PLC - Es una Tecnología Contaminante?.................................. 15
PLC - Tecnología No Solidaria ................................................. 16
Normalización de las Redes Eléctricas ........................................ 18
Internet por Redes Eléctricas .................................................... 20
Una Solución Simple pero Efectiva .......................................... 23
Infraestructura de un PLC......................................................... 25
El Servidor .......................................................................... 27
La Unidad de Condicionamiento de HFCPN ............................... 28
Unidades de Servicio............................................................. 29
Conclusiones .......................................................................... 31
Bibliografía............................................................................. 33
Glosario ................................................................................. 35
-1-
Transmisión de Datos y Acceso a Internet a Través de la
Red Eléctrica de Distribución (PLC)
Autor: Ing.Warner Carrillo Ramírez1.
La
tecnología
PLC
(Power
Line
Communications)
posibilita
la
transmisión de voz y datos a través del tendido eléctrico de baja
tensión. Bajo esta tecnología cualquier enchufe de la casa se
convierte en una conexión potencial a Internet, telefonía y datos. El
hecho de que en todos los hogares del mundo haya un enchufe
provoca que la tecnología PLC se convierta en la pieza clave de una
nueva "revolución industrial" e Internet se convierta en lo que en un
principio todos imaginaban que sería. La tecnología PLC se perfila
como la "bestia negra" del resto de las tecnologías alternativas cuya
finalidad es la transmisión de voz y datos.
Historia
Esta tecnología fue probada por primera vez en una escuela primaria
de un parque de Seymour, Manchester, Reino Unido, en 12
computadoras, que fueron conectadas mediante un único acceso. La
1
Bachillerato en Ingeniería en Informática, Candidato a Licenciatura en Ingeniaría en Informática Énfasis
Redes y Telecomunicaciones. Correo electronico: [email protected] ó [email protected]
-2-
alta velocidad obtenida resultó un gran éxito ante los ojos de los
estudiantes y profesores.
Figura 1: Distribución primera red de acceso
Mediante PLC
Fuente: http://electrica.frba.utn.edu.ar
Siguiendo el camino exitoso en el parque de Seymour, un ensayo
más completo fue iniciado en la subestación de electricidad del
camino de Stanley, también situada en Manchester. El objetivo de
este ensayo era probar los límites de la tecnología de PowerLine y
cerciorarse de que podría resolver estándares de la industria incluso
en los peores panoramas del caso. La subestación del camino de
Stanley fue instalada para el uso de dos distintas vecindades. El
circuito de Northumberland que se localiza a 350 metros de la
subestación y el circuito de Seymour que se localiza a 600 metros de
la subestación.
Eligieron a quince usuarios entre las dos vecindades para participar
en el programa experimental. Recibieron varios datos y servicios
-3-
telefónicos. La única indicación del éxito de los ensayos es una
cotización subjetiva de Nor.Web. La cotización indica que los
"resultados producidos sobre este período ahora han probado
concluyentemente que la tecnología de Nor.Web proporciona una
alternativa comercialmente viable a los medios establecidos de la
entrega de las telecomunicaciones acorde a las premisas del cliente".
Las ventajas potenciales de esta tecnología sobre este modelo de
telecomunicaciones son múltiples, incluyendo velocidad, un lazo local
establecido, y conexiones dedicadas. Estas ventajas hacen a esta
tecnología
una
alternativa
atractiva
para
los
sistemas
de
telecomunicaciones. En el modelo, se crea una LAN pequeña; la cual
terminan en la subestación local de electricidad. Esta LAN compartirá
una
conexión
a
Internet.
Los
usuarios
individuales
deben
experimentar la enorme ventaja de los aumentos de la velocidad
sobre las conexiones del dial-up 28.8kbps ó 56kbps convencional,
uniformes en el uso máximo. Otra ventaja inherente al modelo es el
hecho de que trabaja bien sobre la infraestructura existente de la
energía eléctrica (por lo menos en el Reino Unido).
Las unidades de la subestación del servidor del equipo y del cliente
necesitan ser instaladas para establecer una red. Las líneas de
comunicación dedicadas multipropósito hacen del modelo una opción
-4-
atractiva para la edad de la información. La multiplexación en el
ancho de banda y de frecuencia permite líneas múltiples a una sola
casa. Idealmente, una familia entera podría utilizar sus propios
dispositivos de comunicación simultáneamente,
teléfono o un
computador, sin que uno interrumpa el funcionamiento del otro. Las
extensiones potenciales a esta tecnología son muchas. Puesto que el
sistema crea un ambiente de tipo LAN funcionando el IP, el usuario
podría controlar teóricamente todas las aplicaciones en su hogar
desde su computador o de un dispositivo alejado. Cada hogar en el
LAN de la vecindad funcionaría como sub-red del LAN y cada enchufe
eléctrico se podría tratar como nodo en dicha sub-red. El Website de
Nortel predice que, "Se podría también hacer un Internet address
para cada enchufe de la casa, a través de la cual usted podría
generarle
una
dirección
de
E-mail,
por
ejemplo:
refrigerador@hogar".Por lo anterior se deduce que los usuarios de
esta tecnología podrán supervisar remotamente su hogar.
Las limitaciones actuales de esta tecnología para la puesta en práctica
han sostenido que el problema es los números de usuarios por
transformador y el tamaño y la forma de los postes. En Norteamérica,
un transformador sirve a partir 5 a 10 casas mientras que en Europa
un transformador sirve 150 casas. Las señales de esta tecnología no
pueden pasar a través de un transformador. Por lo tanto, todo el
-5-
equipo eléctrico de la subestación necesitado para esta tecnología
tiene que ser situado después del transformador. Puesto que hay
pocas casas por transformador en Norteamérica, los costes de equipo
predichos son prohibitivos. Sin embargo, se ha discutido esta
conclusión. Los analistas sugieren que las tarifas 100% de la
suscripción sean posibles en los EE.UU., y que en tales tarifas es
provechoso. La sabiduría convencional sugiere que haya una manera
de hacer rentable el sistema en Norteamérica, se está por aliar una
variedad de servicios.
Inmediatamente después de los primeros ensayos en el Reino Unido,
algunos
problemas
inesperados
se
presentaron.
Ciertas
radiofrecuencias fueron inundadas repentinamente con el tráfico,
haciendo imposible transmitir en esas frecuencias. Por ejemplo BBC,
la radio aficionada, y el servicio de difusión de emergencia de UK
fueron afectados, los culpables evidentes eran los postes eléctricos,
utilizados para realizar la transmisión datos y servicios. Esta situación
planteó problemas debido a las frecuencias implicadas pero también
porque cualquier persona podría escuchar adentro en el tráfico, pero
esto puede ser solucionado cifrando las comunicaciones.
Fuente: http://electrica.frba.utn.edu.ar
-6-
¿Qué es un PLC?
Power Line Communications (PLC), también conocida por DPL (Digital
Power Line) o bien como BPL (Broadband Power Line) es una
tecnología que permite ofrecer servicios de telecomunicación a través
de la red eléctrica. Se trata por lo tanto de transmisión bifilar usando
como línea de transmisión el coloquialmente conocido “cable de la
luz” que ha sido pensado para transportar energía en vez de
información.
Permite ofrecer servicios de banda ancha basados en tecnología IP
(Internet Protocol), accediendo el usuario final a los contenidos a
través de la red eléctrica de baja tensión mediante un módem PLC, es
decir “Internet en el enchufe de la luz”.
El sistema PLC solamente cubre la última milla del acceso de los
usuarios ya sean residenciales, PYME o autónomos, por lo tanto
necesita del soporte de una red de datos que permita acceder a los
usuarios a los contenidos y servicios de Internet.
-7-
Figura 2: Sistema de transmisión PLC
Fuente: http://www.plcforum.com
En la figura 2 se muestra el diagrama general de conexión del
sistema PLC desde el usuario hasta los contenidos. En la residencia
del usuario se instalan el módem PLC que realiza una conexión punto
a punto con la pasarela PLC (Gateway), cerca del contador de la
compañía eléctrica se instala un repetidor que realiza varias funciones
en el proceso de conexión entre la pasarela y el módem PLC. Por
cada PC conectado sería necesario establecer una conexión punto a
punto con un módem distinto (algunos módem PLC permiten hasta
dos conexiones). El usuario corre con el consumo de cada módem y
repetidor PLC (aproximadamente 40W durante un mes = 28,800
KWh/mes)
-8-
Los contenidos pueden llegar mediante una red de fibra óptica, una
conexión mediante Internet vía satélite o mediante una conexión a un
operador de banda ancha. La línea de la luz es un sistema muy
ruidoso por lo que la conexión PLC se debe de adaptar a los cambios
en dicho medio de transmisión realizando ajustes. Como la aplicación
necesita una velocidad binaria alta es necesario utilizar señales de un
gran ancho de banda y utilizar potencias de transmisión elevadas.
Modulación Empleada
La señal PLC va modulada entre 1,6 y 40Mhz dependiendo del
sistema, actualmente no hay un estándar si no un grupo de sistemas
diferentes e incompatibles entre si, básicamente se usan 3 tipos de
modulación:
DSSSM (Direct Sequence Spread Spectrum Modulation) Puede operar
con baja densidad de potencia espectral (PSD).
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) Que usa un gran
número de portadoras con anchos de banda muy estrechos (p.e.
Codengy y DS2).
GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) Es una forma especial de
modulación en banda estrecha (p.e. Ascom).
Todos estos sistemas ocupan el espectro de HF (onda corta). En la
figura 3 se muestra el espectro empleado por ASCOM que utiliza tres
-9-
grupos de portadoras en cada sentido con una capacidad entre 0,75
Mb/s y 1,5 Mb/s cada una.
Figura 3: sistema PLC de ASCOM, plan de bandas
Fuente: ICE
La figura 3 muestra el sistema con OFDM que también utiliza tres
enlaces en cada sentido pero al hacerlo mediante un sistema
multiportador
es
más
eficiente
y
flexible.
Los
fabricantes
se
diferencian según el número de portadoras empleado tenemos:
Sistema de Codengy: 84 Portadoras, de 4,5 MHz a 21 MHz.
Capacidad total máxima 14 Mb/s.
Sistema de DS2: 1280 portadoras hasta 30 MHz. Flujo de datos de
45 Mb/s; 27 Mb/s en bajada y 18 Mb/s en subida.
Figura 4: Sistema DS2
Fuente: ICE
-10-
La principal ventaja de este sistema es que se puede adaptar
fácilmente a los cambios en las condiciones de transmisión de la línea
eléctrica y que se pueden utilizar filtros para proteger los servicios
que puedan resultar interferidos.
Figura 5: Sistema OFDM con filtros
Fuente: ICE
La forma de implementar estos filtros es variada y en general los
fabricantes hablan de un sistema de control de espectro (Spectral
Density Control) diferente según el fabricante. La penalización por
colocar filtros consiste en una disminución del ancho de banda
máximo y velocidad binaria alcanzable por el sistema.
¿Cómo Funciona?
El concepto técnico es sencillo, desde la estación de transformación
hasta el usuario final se utiliza la red eléctrica y a partir de la estación
de transformación se conecta con la red de telecomunicaciones
-11-
convencional. Esto supone que se podrá tener acceso a Internet en
cualquier punto de la geografía donde llegue la red eléctrica no siendo
necesario acceso a la red telefónica, lo que posibilita el acceso a
Internet en puntos donde la red telefónica no llega y por lo tanto no
te permite tener acceso al ADSL y si lo hace la red eléctrica.
La señal utilizada para transmitir datos a través de la red eléctrica
suele ser de 1,6 a 30 Mhz, la cual difiere mucho de la frecuencia de la
red eléctrica convencional (50 Hz - 60 Hz, según el país) esto supone
que
la
posibilidad
de
interferencias
entre
ambas
señales
es
prácticamente nula.
Características de los PLC
1. Tecnología de banda ancha, velocidades de transmisión de
hasta 45 Mbps.
2. Proceso de instalación sencillo y rápido para el cliente final.
3. Enchufe eléctrico (Toma única de alimentación, voz y datos.)
Sin necesidad de obras ni cableado adicional.
4. Equipo de conexión (Módem PLC), transmisión simultánea de
voz y datos.
5. Conexión de datos permanente (activa las 24 horas del día)
Permite seguir prestando el suministro eléctrico sin ningún
problema
-12-
Ventajas
ƒ
La principal: se emplea la infraestructura existente.
ƒ
Los servicios ofertados son competitivos en calidad y en precio.
ƒ
Alternativa válida a las conexiones ADSL.
ƒ
Gran ubicuidad: permite un despliegue masivo de la tecnología,
ya que la red ya está implantada.
Inconvenientes
•
Tecnología en fase de desarrollo, por lo que aún no está
implantada.
•
Posibles interferencias sobre las transmisiones de radio en onda
corta tanto a radioaficionados como a servicios de radiodifusión
y utilitarios.
Topología
Para acceder a este servicio, es necesario un módem especial PLC por
cada conexión particular doméstico o empresa. Este módem, que es
el único aparato del que se tendrá que preocupar el usuario, se
conecta con el equipo situado en el cuarto de contadores del edificio
o manzana. Este último equipo puede atender hasta 256 módems.
-13-
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.
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
-14-
con la parte terminal del repetidor e inyecta la señal en el tramo
indoor.
El tercer y ultimo 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.
Estado Actual de PLC
PLC permite actualmente la transmisión de datos a velocidades de
hasta 135 Mbps, lo que posibilita la transformación de la red eléctrica
en una autentica red de banda ancha.
PLC - Es una Tecnología Contaminante?
Por un lado PLC utiliza aproximadamente 40MHz de ancho de banda
mediante el consumo aproximado de 28,8 KWh/mes, gran parte de
esa energía se radia al espectro de HF generándose interferencias.
-15-
Por estos motivos PLC ha sido prohibido en Finlandia y en Japón, en
Alemania la explotación comercial del sistema PLC se ha parado en
seco debido a las denuncias por interferencias.
PLC - Tecnología No Solidaria
¿A quien contamina?
La radioastronomía en general puede verse afectada por ese aumento
del ruido.
Los usuarios más afectados, con la utilización de esta tecnología, son
los radioaficionados y todos los que trasmitan bajo la banda HF,
además, se ha comprobado que las emisiones de radiodifusión de
onda corta también puede verse afectada.
Otros servicios afectados pueden ser:
1. Emisiones meteorológicas para servicios navales.
2. Servicios Volmet.
3. Redes de transmisión de datos.
4. Servicios de WEFAX
5. Servicios de información de aeropuertos
6. Redes de emergencia de radioaficionados (muy activas durante
el 11seg, los incendios de California y otras catástrofes
recientes).
-16-
7. Banda Ciudadana usada por miles de transportistas y otros
usuarios.
El uso militar de la HF no es crítico y actualmente no es una banda
principal, no obstante en Inglaterra y Alemania se ha aumentado la
reserva de espectro para señales de información.
En Estados Unidos las redes de alerta y protección civil han
protestado por las interferencias que pudieran sufrir en su actividad.
Todos estos servicios tienen asignado el espectro de HF a título
primario es decir que son sus usuarios legítimos. La única forma de
solucionar estos problemas es apantallando los conductores lo
máximo posible y colocando filtros en las bandas a proteger.
-17-
Normalización de las Redes Eléctricas
Pese a la ausencia de estándares, en los últimos años la tecnología
PLC ocupa la actividad de diversos grupos en organizaciones como
ETSI (European Telecommunication Standart Institud), que en 1999
aprobó la creación del proyecto llamado EP PLT (European Proyect
Power Line Telecummunication), con el objetivo fundamental de
desarrollar
estándares
y
especificaciones
de
alta
calidad
para
proporcionar servicios de voz y datos a usuarios finales a través de
redes eléctricas.
EP PLT vela para que la cooperación y relación con otros organismos
e iniciativas relacionadas, como son los casos de ERM (ETSI Project
for Electromacnetic Compatibility and Radio Spectrum Matters) y
CENELEC (European Comité for Electrotechnical Standardization) esté
claramente definida.
Es importante destacar que esta normalización
da un vistazo a los
dos vértices de esta tecnología PLC: Acceso a Internet (outdoor), que
es lo que en los últimos días llaman “Internet Eléctrica”
internas o LAN (indoor). Para que
y soluciones
estos dos extremos de la
tecnología puedan coexistir se divide el espectro PLC en dos rangos
de frecuencia:
-18-
1. El Primero comprende de 3 a 12MHz y se dedica al acceso.
2. De 13 a 32 MHz se asigna a aplicaciones indoor.
Por otro lado, PLC Forum es una asociación internacional que
representa los intereses de fabricantes y otros organismos activos en
el campo de PLC. Fue creado a comienzos del año 2000 y desde
entonces el número de miembros e invitados ascienden a los 150.
En esta sección de normativa de la tecnología PLC, es conveniente
hablar de HomePlug, que es un estándar que se esta desarrollando en
E.E.U.U.
y
es
promovido
por
HomePlug
PowerLine
Alliance.
Organización compuesta por un amplio grupo de empresas, en su
mayoría estadounidenses, que tienen como meta promover y acelerar
la demanda de esta tecnología.
-19-
Internet por Redes Eléctricas
Conectarse con Internet, es algo vital para la empresa, el gobierno, y
la mayoría de las casas. Seducidos por el video a pedido, por el
comercio electrónico, y por el e-mail, han traído a más de 60 millones
de personas a Internet.
Una vez que tienen Internet, van descubriendo qué sitios son de su
agrado, para ello, deben tener paciencia, ya que implica largas
esperas para los sitios más populares, las esperas obligadas de los
sitios seguros, y cuando bajan los videos son de calidad horrible, no
obstante el usuario de Internet persevera.
Lo real es que las compañías proveedoras de Internet no han
brindado
como
de
costumbre
los
servicios
que
los
usuarios
esperaban. El usuario de Internet requiere un servicio más rápido que
lo que las líneas telefónicas y los módems de 56Kbps pueden
brindarle. Muchas compañías han ofrecido paquetes mezclando la
televisión por cable con el proveedor de Internet, con las llamadas
locales, o con las llamadas internacionales, etc. Tarea que no fue
sencilla ya que la solución es una red de banda ancha con
acoplamientos en cada lugar donde estén los usuarios. La principal
desventaja de este sistema, ADSL, es el costo, no obstante las
-20-
compañías de teléfono y otras han estado ofreciendo este tipo de
servicio durante algún tiempo, pero siempre el costo de los equipos
que se deben instalar en la central telefónica para cada usuario, y el
equipo a instalar en casa del usuario, ha limitado en gran escala el
uso de este sistema.
El ISDN (Integrated Services Digital Network) es un sistema que en
forma solitaria ofrece el acceso rápido a Internet (128K) a un costo
relativamente bajo.
Entonces las compañías de teléfonos han comenzado a sustituir sus
líneas
de
teléfono
convencionales
que
conectan
residencias
y
empresas por líneas que soporten mayor ancho de banda. Sin
embargo este proceso es costoso y lleva mucho tiempo, además
existe la duda de qué pasará con las líneas que soportan mayor
ancho de banda en cuanto a que sea operacional por varios años.
Las compañías de TV por cable también saltaron al mercado de
acceso a Internet, las líneas que llevan la TV por cable son mucho
más rápidas (1500 K) que las líneas telefónicas o aún el ISDN
estándar.
-21-
El problema principal de estas líneas es el direccionamiento único, o
unidireccional.
Éstas
son
diseñadas
únicamente
para
traer
información al cliente, pero no para que el cliente envíe información
hacia la red. Este defecto fundamental en las líneas de TV por cable,
ha aumentado los costos para desarrollar los servicios de acceso a
Internet basados en ellas, de ahí que un sistema bidireccional de
Internet por cable no está disponible en muchos casos, no obstante
existe la conexión disponible para casi todos los usuarios de cable,
pero el cable maneja la señal de entrada y telefónicamente
manejamos la saliente, lo cual obviamente no es una solución óptima,
si en cuanto a obtener mayor velocidad pero no en cuanto al costo
telefónico.
Otra solución fue la Internet inalámbrica, pero funcionan con
limitaciones, ya que en primer lugar, el funcionamiento y la
confiabilidad no estuvo a la altura de las circunstancias, ni siquiera al
nivel de las anteriormente descritas, y por otra parte, la capacidad
del cliente de enviar datos a Internet requiere mucho más equipo que
el equipo necesario si solo recibiese datos. Esto hace que la Internet
inalámbrica tenga un acceso mucho más costoso en líneas generales,
e incluso un costo mayor que la TV por cable inalámbrica.
-22-
Una Solución Simple pero Efectiva
De lo anterior se concluye que ninguno de los sistemas de Internet
tiene una buena relación costo, conveniencia, velocidad y servicio. La
tecnología Power Line Communication (PLC) puede cambiar todo eso.
Esta tecnología brinda a los clientes un acceso de alta velocidad a
Internet pero a través de redes eléctricas. Se alcanzan costos mucho
más bajos porque el sistema opera en líneas eléctricas estándares.
También es conveniente porque las tomas de red ya se hallan en su
casa instaladas. Por otra parte el acceso a Internet mediante PLC
estaría entre los 1 Mbps, y los 10 Mbps, (dependiendo del
proveedor), lo cual de por si es mucho más rápido que el acceso
telefónico (mínimo 20 veces más rápido), y que los demás sistemas.
Cuando se diseñan los grandes esquemas de acceso a la red de
Internet, mediante banda ancha normalmente falla en el punto de
interconexión entre las residencias y los negocios a la red, ya que el
costo de interconectar muchos puntos individuales de la red,
normalmente abruman el proyecto e incluso hasta lo hacen caer, no
obstante el sistema diseñado mediante la utilización de PLC, ya se
encuentran interconectados desde el instante mismo en que se pensó
el sistema, y lo que es en otros sistemas un problema, en esta
tecnología es un dato más, ya que todas las residencias y los
-23-
negocios se encuentran conectados a la red eléctrica, haciendo así un
servicio más económico para los prestadores del servicio de Internet
y para el usuario, e incluso para la compañía abastecedora de energía
eléctrica. Otras ventajas son: Que no es necesario un gran aparato
asociado
al
acceso
sin
cable.
No
deja
sin
la posibilidad
de
comunicación telefónica cual es el caso de la conexión telefónica
normal, ni en el 90% de las conexiones por cable que también
utilizan el teléfono. Además brinda el acceso las 24 horas sin costo
adicional, y gran parte del equipamiento ya se encuentra en su hogar
y lo que es mejor, ya instalado. Mediante el uso de este sistema se
puede navegar la red a más de 1 Mbps. Además de otros beneficios
incluidos en el servicio, como por ejemplo hablar por teléfono y mirar
videos a demanda online por la red mientras se navega y se bajan y
envían e-mail, lo cual es permitido por la alta velocidad de conexión.
-24-
Infraestructura de un PLC
Para este sistema es necesario un "acondicionamiento" de la
infraestructura existente en la red eléctrica. Las redes normalmente
pueden transmitir señales regulares de baja frecuencia en 50 ó 60
Hz. y señales mucho más altas, sobre 1 Mhz. Sin que ambas
frecuencias se molesten entre si, ya que las de baja frecuencia llevan
energía mientras que las de alta frecuencia llevan los datos.
Se utiliza un HFCPN (Red condicionada de alta frecuencia de energía),
para transmitir datos y señales eléctricas. Un HFCPN utiliza una serie
de unidades de condicionamiento (UC) para filtrar esas señales
separadas.
El UC envía electricidad a los enchufes del hogar o comercio, y una
vez decodificados los datos, los envía a un módulo de comunicación o
a una unidad de servicio. La unidad de servicio proporciona los
canales múltiples para los datos, la voz, teléfono, etc.
Los servidores de las estaciones o subestaciones locales, se conectan
a Internet mediante fibra óptica o cable coaxial tipo banda ancha, el
resultado final, es similar a una red de área local (LAN).
-25-
La integración de la tecnología de red y de la capa física o eléctrica
permite que los datos de alta velocidad sean transmitidos sobre las
líneas de energía para uso general, estos datos son direccionados a
los usuarios ininterrumpidamente, sin errores, intactos y asegurados
(cifrados). Los productos principales dentro de la capa física son los
acopladores. La tecnología propietaria del acoplador
se utiliza para
juntar señales del PLC entre las líneas bajas y medias del voltaje así
como los dispositivos de puente (típicamente un transformador de la
distribución) que prevendrían normalmente la transmisión de las
señales del PLC en las líneas de energía.
Además, el componente principal de la topología de red PLC es el HE
(Head End), que se suele denominar también TPE (Transformer
Premises Equipment) o MODEM de cabecera. Este equipo autentica,
coordina la frecuencia y actividad del resto de la red PLC; de forma
que mantienen constante todo el tiempo el flujo de datos en la red
eléctrica.
Otra de las funciones de este MODEM es permitir la
interconexión de redes externas con la nuestra tales como WAN,
INTERNET entre otras.
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Figura 6: Infraestructura Básica PLC
Fuente: ICE
El Servidor
También
llamados
"estaciones
bajas"
Es
un
sistema
que
se
interconecta a la red mediante algún servicio de Internet y lo
distribuyen a los usuarios mediante la red eléctrica, existen varios
sistemas en ejecución y actualmente en prueba, uno de ellos es el de
Digital Power Line, que sirven por unidad a aproximadamente 50
clientes, proporcionando 20 Mhz. del espectro utilizable a los clientes
cercanos al servidor y entre 6 y 10 Mhz. a los más alejados. El
servidor funciona vía el IP para crear un ambiente del tipo LAN para
cada área del servicio local.
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La Unidad de Condicionamiento de HFCPN
La unidad de acondicionamiento UC se pone cerca del alimentaron
eléctrico o toma eléctrico del hogar. Las aplicaciones del UC contienen
los filtros de pase para segregar las señales de electricidad y de los
datos, facilitando el acoplamiento entre los clientes y una subestación
eléctrica.
El CU contiene tres puertos que se juntan. El dispositivo recibe la
entrada agregada en su puerto de red (NP), esta entrada agregada
pasa por un filtro pasa altos. Este filtrado de las señales de alta
frecuencia permite derivarlos al puerto de comunicación CDP, y
mediante un filtro pasa bajos se envía la electricidad al consumo.
La señal de 50 Hz. fluye del filtro pasa bajos y también sirve para
atenuar el ruido provocado por las aplicaciones eléctricas en casa del
cliente, ya que el agregado de estos ruidos extraños provocarían
distorsión significativa en la red. La señal de datos, sale del CU a las
unidades de consumo y distribución de datos mediante el empleo de
cables coaxiales estándar
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Figura 7: Unidad de Condicionamiento
Fuente: http://www.plcforum.com
Unidades de Servicio
Desde la CU, mediante cable coaxial, se va a la unidad del servicio,
cuya imagen puede verse abajo, la misma es una caja multiuso que
proporciona las distintas señales de datos a los módems de cable, las
conexiones de teléfono, etc.
La unidad de servicio proporciona su propia energía desde la línea
para funcionar y contiene una reserva de batería en caso de la
interrupción de la energía. Posee además la modulación de código
diferenciado alternativo (ADPCM).
La unidad de servicio puede facilitar varias premisas del cliente
simultáneamente en un solo equipo. De una manera similar al ISDN,
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los dispositivos de los datos (computadoras) y de la voz (teléfonos)
pueden coexistir sin interferir unos con otros.
Figura 8: Unidades de Servicios
Fuente: http://www.plcforum.com
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Conclusiones
En el análisis de soluciones tecnológicas de banda ancha que puedan
actuar como alternativa o complemento a otras tecnologías más
desarrolladas (como es el caso de ASDL o Cable módem),
en el
campo de las redes de área local, el PLC puede competir en
prestaciones con las técnicas de cableado estructurado tradicional y el
empuje de las redes inalámbricas. Adicionalmente, al hacer uso de
una infraestructura ya existente y muy extendida (muy superior
incluso a la línea telefónica), representa una solución muy valiosa
para ser utilizada en aquellos casos en los que la instalación de redes
no resulte viable por razones económicas o normativas.
En un futuro próximo, la evolución de la tecnología PLC ofrecerá un
mayor ancho de banda y una reducción del tamaño de los equipos,
así como la integración de tarjetas PLC en los ordenadores,
aprovechando así el cable de la fuente de alimentación de los mismos
para la conexión a la red de datos. También es previsible la
integración de tecnologías PLC e inalámbricas en redes mixtas, con
dispositivos híbridos PLC–WiFi.
Mientras se completa el marco normativo y regulador, es de esperar
que las diversas iniciativas que se están llevando a cabo, entre ellas
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los proyectos piloto de Fuerza y Luz en conjunto con RACSA
desarrollados en la provincia de Cartago, ayuden a perfilar el papel
que la tecnología PLC puede desempeñar en el marco de los
Programas para el Desarrollo de la Sociedad de la Información en
Costa Rica.
Es importante mencionar que la red eléctrica en Costa Rica es
superior en alcance y distribución que la red telefónica, basados en
ese hecho, la tecnología PLC en Costa Rica puede romper muchos de
los
paradigmas
y
telecomunicaciones en
trabas
que
en
la
actualidad
posee
las
nuestro país, ya que se puede masificar los
servicios de Internet en banda ancha en lugares tan lejanos donde no
puede llegar otros proveedores (ISP), con solo tener a mano un
enchufe de electricidad el usuario tendrá a su disposición toda la
gama de servicios y facilidades que ofrece en la actualidad la
conexión a Internet por banda ancha, esto desde el punto de vista de
usuarios finales pero hay no queda todo, otro sector que se puede ver
beneficiado con estos servicios son nuestras PYMES que de igual
forma obtendrán todos los servicios y beneficios de esta tecnología;
debido a esto la Sociedad de Tecnología Información en nuestro país
tendrá un gran auge por la diversidad de proveedores y servicios a
ofrecer.
-32-
Bibliografía
Sitios Web:
Disponible en: http://www.plcforum.com. Recuperado: 25 Mayo de
2005
Disponible en: http://www.plcendesa.com/. Recuperado: 25 Mayo de
2005
Disponible en: http://electrica.frba.utn.edu.ar .Recuperado: 09 Junio
de 2005
Disponible en:
http://www.ciberpais.elpais.es/d/20010405/tecno/portada.htm.
Recuperado: 09 Junio de 2005
Disponible en: http://www.iberdrola.es/. Recuperado:09 Junio de
2005
Disponible en:
http://www.redhispanica.com/servicios/adba/electro.htm.
Recuperado: 15 Junio de 2005
Disponible en: http://www.rnw.nl/realradio/html/se35_01_05.htm.
Recuperado: 20 Junio de 2005
Disponible en: http://www.eham.net/articles/1936. Recuperado:20
Junio de 2005
Disponible en:
http://www.ahdoc.com/informacion/internet/red_electrica.htm.
Recuperado: 04 Julio de 2005
Disponible en: http://www.alambre.info/archives/00000012.html.
Recuperado: 04 Julio de 2005
-33-
Artículos:
Instituto Costarricense de Electricidad. (2005).A Power Line
Communication Tutorial. Costa Rica: ICE
Instituto Costarricense de Electricidad. (2005).Homeplug Powerline
Alliance. Costa Rica: ICE
Instituto Costarricense de Electricidad. (2005). Modeling Mac Layer
For Powerline Communications Networks. Costa Rica: ICE
Instituto Costarricense de Electricidad. (2005). Networking In Private
Households. Costa Rica: ICE
Instituto Costarricense de Electricidad. (2005). Performance
Evaluation Of Poweline Communication System. Costa Rica: ICE
Instituto Costarricense de Electricidad. (2005). PLC And Xdsl
Situation In Germany. Costa Rica: ICE
Instituto Costarricense de Electricidad. (2005). PowerLine
Technology, The Alternative Local Loop. Costa Rica: ICE
Instituto Costarricense de Electricidad. (2005). The Powerline As A
Reliable High-Speed Networking Medium. Costa Rica: ICE
Instituto Costarricense de Electricidad. (2005). Transmitter Diversity
For Ofdm Systems And Its. Costa Rica: ICE
Instituto Costarricense de Electricidad. (2005). The PowerLine. Costa
Rica: ICE
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Glosario
Bifilar: Cruce o intersección de dos hilos de una forma determinada.
BPL: Sinónimo de PLC, Broadband Power Line.
CENELEC: European Comité for Electrotechnical Standardization.
Conexiones del dial-up: Conexión Comnutada via Telefono
DPL: Sinónimo de PLC, Digital Power Line.
DSSSM: Direct Sequence Spread Spectrum Modulation.
EP PLT: European Proyect Power Line Telecummunication.
ERM: ETSI Project for Electromacnetic Compatibility and Radio
Spectrum Matters.
ETSI: European Telecommunication Standart Institud.
GMSK: Gaussian Minimum Shift Keying.
HE: Head End.
HFCPN: Network Frequency Condicional Network o Red condicionada
de alta frecuencia de energía.
Internet Address: Dirección IP que identifica de forma inequívoca
un nodo en una red internet.
IP: Conjunto de reglas que regulan la transmisión de paquetes de
datos a través de Internet.
ISDN: Integrated Services Digital Network.
LAN: Local Area Network ó Red de Área Local.
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Multiplexación: Es la combinación de dos o más canales de
información en un solo medio de transmisión usando un dispositivo
llamado multiplexor
OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplex.
PLC: Power Line Comunications ó Red Eléctrica de Distribución.
TPE: Transformer Premises Equipment.
UC: Unidades de Condicionamiento.
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