PLCPower Line Communications

Renan Ribeiro de Vasconcelos

Sumário

• Histórico• Padronização• Tecnologia• Topologias• Equipamentos• Vantagens x Desvantagens• Aplicações• Perspectivas• Considerações Finais

Histórico

• Década de 1920▫ Companhias distribuidoras▫ Banda estreita: telemetria, controle remoto etc.

• Manchester, 1991▫ Norweb: testes em banda larga

• 1997▫ Norweb e Nortel: acesso à Internet

Padronização

• Organizações

▫ HomePlug Powerline Alliance▫ High-Definition Power Line Communication▫ Universal Powerline Association▫ PLCForum▫ PLC Utilities Alliance

Tecnologia

• Transmissão▫ Energia elétrica x Sinais de dados▫ Sinais de rádio▫ Redes de baixa e média tensão

• Sobreposição de sinais▫ Eletricidade: 50 e 60 Hz▫ PLC Banda Estreita: 3 e 148,5 kHz▫ PLC Banda Larga: 1,6 e 30 MHz

Modulação

• Spread Spectrum – Espalhamento Espectral

▫ Distribuição de potência através de uma grande faixa de frequências

Modulação• OFDM - Multiplexação por Divisão de Frequência

Ortogonal▫ Múltiplo acesso▫ Largura de banda dividida em N subcanais paralelos▫ À cada subcanal são destinados bits e recursos▫ Carregamento de acordo com a relação sinal/ruído ou

atenuação do enlace

• ROBO – ROBust OFDM▫ Situações de muito ruído▫ Maior redundância

Modulação

• GMSK - Chaveamento por Deslocamento Mínimo Gaussiano

▫ Modulação de faixa estreita

▫ Transmissão na fase da portadora

▫ Uso simplificado de amplificadores

Padrões

• PLIC - Power Line Indoor Communication▫ Rede de dados x Rede elétrica interna▫ Tomadas: pontos de acesso

• PLOC - Power Line Outdoor Communication▫ Interligado à distribuição elétrica▫ Repetição e controle▫ Permite estipular taxas de transmissão

HomePlug

• HomePlug 1.0

▫ HomePlug Powerline Alliance

▫ Camada física: OFDM

Acesso ao Meio

• CSMA/CA - Carrier Sense Multiple Access withCollision Avoidance

▫ Redes elétricas: muito ruído e atenuação

• Prioridades de acesso

▫ Níveis: CA0, CA1, CA2, CA3

Acesso ao Meio

• Transmissão

▫ Meio ocupado?▫ Canal livre: estação determina a prioridade▫ Maior prioridade? Inicializar um contador▫ Transmitir▫ Aguardar resposta (ACK, NACK ou FAIL)

Formato de Quadro

• Quadro longo

• Quadro curto

Topologia

• Sistema Elétrico

Topologia

• Rede PLC

Equipamentos

Modem

Equipamento Transformador

Equipamentos

Repetidores

Acopladores

Equipamentos

Caixa de Distribuição

Isolador de Ruídos

Vantagens

• Infraestrutura▫ Alcance da malha elétrica▫ Redução de custos▫ Instalação

• Segurança▫ Interceptar transmissão▫ Solução: DES

Desvantagens

• Desvantagens▫ Proporcional à tensão▫ Varia com a frequência e o tempo

• Atenuação▫ Grandes distâncias e altas frequências▫ Descontinuidades na fiação

• Ruído▫ Aparelhos eletroeletrônicos: interferência

Aplicações• Internet Banda Larga▫ Baseado em TCP/IP▫ Taxa: 45 Mbps

• Telefonia▫ Transmissão: prioriza VoIP

• Transmissão de Vídeo▫ Videoconferência, TV digital etc.

• Automação• Casa inteligente• Controle de temperatura, ar condicionado, lâmpadas etc.

Perspectivas

• No mundo▫ HomePlug AV: até 200 Mbps▫ Rede domiciliar G.hn

• No Brasil▫ “Luz para todos” x “Internet para todos”▫ Aneel: Regulamentação▫ Fiscalização

Considerações Finais

• Inclusão digital

• Serviços de telecomunicação▫ Maior concorrência no mercado

• Redes domiciliares▫ Casa inteligente▫ Novo rumo para uma padronização global

Obrigado!

Perguntas

• Questão 1

• Em uma rede PLC, como são transmitidos juntos

o sinal de energia elétrica e o sinal de

comunicação no mesmo canal, sem

interferências?

Perguntas

• Questão 1

• Resposta: Os sinais de telecomunicação usamintervalos de frequência entre 3 e 148,5 kHz parabanda estreita e entre 1,6 e 30 MHz paraaplicações de banda larga, bem distantes dafrequência utilizada pelo sinal de energiaelétrica, que é de 50 Hz em diversos países e 60Hz nas Américas, incluindo o Brasil.

Perguntas

• Questão 2

• Em termos de níveis da topologia do sistema

PLC, quais são as quatros categorias de rede

existentes? Em qual delas é realizada a conexão

com os provedores de serviço?

Perguntas

• Questão 2

• Resposta: A organização da rede que incorpora atecnologia PLC distingue quatro níveis principais:Rede Interna, Rede de Acesso, Rede de Distribuiçãoe Rede de Transporte. A Rede de Transporterepresenta a conexão da rede PLC com as redes dosprovedores de serviço, onde são estabelecidasligações com pontos de acesso à Internet e serviçosde telefonia.

Perguntas

• Questão 3

• No que diz respeito à segurança, qual a grande

questão posta sobre uma rede PLC interna? Qual

o método utilizado como solução?

Perguntas

• Questão 3

• Resposta: Ao compartilhar o canal com todos osambientes de acesso interligados ao mesmotransformador, seria possível interceptartransmissões de outros pontos de acesso. Ométodo utilizado para evitar esse problema é oalgoritmo criptográfico DES (Data EncryptionStandard).

Perguntas

• Questão 4

• Como a utilização de alguns equipamentoseletroeletrônicos pode prejudicar a transmissãode sinais numa rede PLC?

Perguntas

• Questão 4

• Resposta: A interferência causada por aparelhoseletroeletrônicos insere ruídos no canal de transmissão,reduzindo a qualidade da transferência de dados.Equipamentos conectados nas tomadas tambémcontribuem no sentido de provocar atenuação do sinal,pois utilizam filtros capacitivos que impõem limites parasinais com frequência baixa, causando diferença deimpedância entre esses aparelhos, o que gera perda dosinal, que acaba sendo refletido.

Perguntas

• Questão 5

• Explique o conceito de automação em termos de

possíveis aplicações para a tecnologia PLC?

Perguntas

• Questão 5

• Resposta: As aplicações de automação seguem aideia de casa inteligente, com a implementaçãode uma única rede doméstica, o quepossibilitaria tarefas como: automatização dofuncionamento de aparelhos de ar condicionado,controle de temperatura, acendimento delâmpadas, entre outros.

Obrigado!