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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAacute CURSO DE SISTEMAS DE INFORMACcedilAtildeO
Campus Universitaacuterio de Marabaacute
Estudo de utilizaccedilatildeo da Tecnologia PLC (Power Line
Communication) na Comunicaccedilatildeo de Dados no Brasil
Glauber Rocha Martins
Orientador Profordf Rita de Castro Esp
Marabaacute PA 2008
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAacute CURSO DE SISTEMAS DE INFORMACcedilAtildeO
Campus Universitaacuterio de Marabaacute
Estudo de utilizaccedilatildeo da Tecnologia PLC (Power Line
Communication) na Comunicaccedilatildeo de Dados no Brasil
Glauber Rocha Martins
Trabalho de Conclusatildeo de Curso apresentado agrave Universidade Federal do Paraacute como parte dos requisitos necessaacuterios para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de
Bacharel em Sistemas de Informaccedilatildeo
Orientador Profordf Rita de Castro Esp
Marabaacute PA 2008
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAacute CURSO DE SISTEMAS DE INFORMACcedilAtildeO
Campus Universitaacuterio de Marabaacute
Estudo de utilizaccedilatildeo da Tecnologia PLC (Power Line
Communication) na Comunicaccedilatildeo de Dados no Brasil
Trabalho de Conclusatildeo de Curso apresentado agrave Universidade Federal do Paraacute como parte dos requisitos necessaacuterios para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de
Bacharel em Sistemas de Informaccedilatildeo Marabaacute _____ de _______________ de 2008
Conceito ________________________
Banca Examinadora
____________________________________________
Profordf Esp Rita de Caacutessia Cordeiro de Castro (Orientadora)
____________________________________________ Profordf Esp Joelma Fabiane de Almeida
____________________________________________
Profordm Msc Luceacutelio Albuquerque Gomes Juacutenior
____________________________________________ Profordf Msc Zenaiacutede Carvalho da Silva
Marabaacute PA 2008
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IV
Agradecimentos
Agradeccedilo a todos que contribuiacuteram para que este Projeto
acontecesse em especial Aos meus pais Nilce Rocha e Isnaldo Teixeira pelo grande incentivo durante a vida acadecircmica Agrave minha namorada Deliane Marinho pelo esforccedilo incontestaacutevel
durante os momentos mais difiacuteceis dessa longa jornada
acadecircmica Agrave Prof Rita de Castro pela orientaccedilatildeo Aos Docentes e Discentes que contribuiacuteram direta ou
indiretamente para que esse trabalho acontecesse Ao Welliton Barros pelas longas e pacientes horas de ensinamento Ao Luceacutelio Juacutenior pela inestimaacutevel contribuiccedilatildeo
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V
Resumo Com o avanccedilo e estudo de novas tecnologias para transmissatildeo de dados a tecnologia PLC - Power Line Communication surgiu como mais uma opccedilatildeo versaacutetil de comunicaccedilatildeo de dados
sobre a rede eleacutetrica tanto em baixa meacutedia ou alta tensatildeo E isso contribui para a expansatildeo
dessa tecnologia que ofereceraacute uma enorme gama de serviccedilos ao cliente em um uacutenico meio de
transmissatildeo de dados Pelo fato de atingir altas taxas de transmissatildeo um dos fatores que
influenciam bastante para aprimoramento do PLC no Brasil eacute o grande mercado no qual
poderaacute se atingir jaacute que se utiliza a estrutura da rede eleacutetrica e juntamente com esse fator a
inclusatildeo digital um tema muito discutido em nossa realidade Dessa forma nesse trabalho eacute
pesquisado o cenaacuterio atual dessa tecnologia
Palavra-Chave Inclusatildeo Digital Comunicaccedilatildeo em Linhas de Potecircncia Meio de
Transmissatildeo Transmissatildeo de Informaccedilatildeo Transmissatildeo em banda larga
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VI
Abstract
With the progress and study of new technologies for data transmission the technology PLC - Power Line Communication appeared as more a versatile option of data communication on the electric net so much in drop average or high tension And that contributes to the expansion of that technology that will offer an enormous range of services to the customer in an only middle of transmission of data For the fact of reaching discharges transmission rates one of the factors that influence enough for improvement of PLC in Brazil is the great market in which can be reached since the structure of the electric net is used and together with that factor the digital inclusion a theme very discussed in our reality In that way in that work it is researched the current scenery this tecnology
Key-Word Digital inclusion Potency Lines Communication Middle of Transmission Information Transmission Band releases transmission
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VII
Sumaacuterio
Agradecimentos IV Resumo V Abstract VI Sumaacuterio VII Lista de Figuras IX Lista de Abreviaturas e Siglas X CAPIacuteTULO 1 INTRODUCcedilAtildeO 11 Consideraccedilotildees gerais 11 12 Objetivos 12 13 Justificativa 13 14 Dificuldades 14 15 Estrutura do Trabalho 14 CAPIacuteTULO 2 A REDE ELEacuteTRICA 21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras 16 211 Linha Convencional (BT) 16 212 Linha Compacta 17 213 Linha Preacute-formada 18 22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica 19 221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT) 20 222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT) 21
CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC 24 32 Arquitetura dos sistema PLC 25 321 Consideraccedilotildees iniciais 25 322 Sistema Outdoor 25 323 Sistema Indoor 26 324 Modem PLC 27 33 Espectro de frequumlecircncia 27 34 Modulaccedilatildeo de sinal 28 341 Modulaccedilatildeo OFDM 29 342 Modulaccedilatildeo GMSK 30 343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum 30 35 PLC e suas aplicaccedilotildees 31 351 Consideraccedilotildees iniciais 31 352 Redes domeacutesticas independentes 31 353 Internet banda larga 31 354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica 32 36 Vantagens e desvantagens 33 361 Vantagens 33 362 Desvantagens 33 37 Restriccedilotildees teacutecnicas no PLC 34 371 Consideraccedilotildees iniciais 34
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VIII
372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo 35 373 Interferecircncia 35 374 Segmentaccedilatildeo de alimentadores 36 375 Seguranccedila no trabalho 36 376 Regulamentaccedilatildeo 37 377 Interferecircncias do PLC no sistema raacutedio 38 CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA INCLUSAtildeO DIGITAL 41 Consideraccedilotildees iniciais 39 42 Projeto Vila Digital Barreirinhas MA 39 43 Projeto Piloto PLC Restinga RS 41 CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR INDUSTRIAL 51 Consideraccedilotildees iniciais 43 52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras de Alta Tensatildeo) 43 53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier 43 54 Principais caracteriacutesticas dos equipamentos Carrier de comunicaccedilatildeo 44 55 Tipos Carrier comunicaccedilatildeo 45 56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier 45 57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo 45 58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor 46 581 Transmissor 46 582 Receptor 46 CONCLUSAtildeO 48 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 49
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IX
Lista de Figuras
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003) 17 Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007) 18 Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002) 18 Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power
Transmission 2007) 19
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007) 23 Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004) 25 Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003) 26 Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003) 26 Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003) 27 Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003) 28 Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (PINHO 2005) 29 Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003) 29 Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL
2003) 31 Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007) 32 Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007) 40 Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia
tensatildeo (TIC 2007) 42 Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE2007) 44
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X
Lista de Abreviaturas e Siglas ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line AMD Advanced Micro Devices ANEEL Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica ANATEL Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees APTEL Associaccedilatildeo de Empresas Proprietaacuterias de Infra-Estrutura e Sistemas Privados BT Baixa Tensatildeo CEEE Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica CEMAR Centrais Eleacutetricas do Maranhatildeo CEEMIG Centrais Eleacutetricas de Minas Gerais CEPA Centro de Estudos e Pesquisas Avanccediladas RS CETA Centro de Excelecircncia em Tecnologias Avanccediladas CPEs Costumers Premises Equipment DHCP Dynamic Host Configuration Protocol ELETROBRAacuteS Centrais Eleacutetricas Brasileiras ELETRONORTE Centrais Eleacutetricas do Norte FSK Frequency Shift Keying GSM Global System for Mobile communications
GMSK Gaussian minimum shift keying
HE Head End IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica IDH Iacutendice de Desenvolvimento Humano IP Internet Protocol LMDS Local Multipoint Distribution System MT Meacutedia Tensatildeo OFDM Orthogonal Frequency-Division Multiplexing OPGW Optical Ground Wire PLC Power Line Communication PLOC Power Line Outdoors Telecoms PLIC Power Line Internal Telecoms POP Point of Presence Procempa Companhia de Processamento de Dados SDEE Sistemas de Distribuiccedilatildeo de Energia Eleacutetrica SENAI Serviccedilo Nacional de Aprendizagem Industrial SNMP Simple Network Management Protocol Triple Play Aacuteudio Viacutedeo e Dados VLAN Virtual Local Area Network VoD Viacutedeo on Demand UFRGS Universidade Federal do Rio Grande do Sul UHT Usina Hidreleacutetrica de Tucuruiacute USB Universal Serial Bus
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11
CAPIacuteTULO 1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Consideraccedilotildees gerais
A comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica (PLC Power Line
Communication) vem crescendo rapidamente em termos de pesquisa No ano de 2000
empresas de energia eleacutetrica brasileiras iniciaram testes com a tecnologia PLC
Do ponto de vista econocircmico a tecnologia PLC apresenta uma grande vantagem
com relaccedilatildeo a outras tecnologias para transmissatildeo de dados a jaacute existecircncia de infra-estrutura
baacutesica para a comunicaccedilatildeo a rede de energia eleacutetrica Jaacute do ponto de vista social em termos
de inclusatildeo digital essa tecnologia pode representar a democratizaccedilatildeo dos meios de
transmissatildeo de informaccedilatildeo
A velocidade de transmissatildeo que essa tecnologia permitiraacute alcanccedilar eacute de ateacute
200Mbps (teoricamente) permitindo a implementaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos digitais simultacircneos
como automaccedilatildeo iluminaccedilatildeo climatizaccedilatildeo seguranccedila comunicaccedilatildeo triple play (aacuteudio
viacutedeo dados) e gerenciamento de recursos (eletricidade aacutegua gaacutes etc)
O mercado consumidor de Internet em banda larga com exigecircncias cada vez
maiores teraacute em breve uma alternativa acessiacutevel a mais de conexatildeo Estudos realizados pela
CEMIG (Companhia Eleacutetrica de Minas Gerais) e CEPA (Centro de Estudos e Pesquisas
Avanccediladas RS) por exemplo mostram que esta nova tecnologia de transmissatildeo de dados
promete elevar bastante as taxas de transmissatildeo de dados para o usuaacuterio final Um outro fator
relevante sobre eacute a disponibilidade do serviccedilo pois na atualidade segundo dados da ANEEL
(Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica) satildeo 47 milhotildees de unidades consumidoras de energia
das quais 85 satildeo consumidores residenciais em mais de 99 dos municiacutepios brasileiros
Em diversos paiacuteses estatildeo sendo realizados projetos experimentais utilizando uma
seacuterie de teacutecnicas de modulaccedilatildeo de sinal nas redes de baixa tensatildeo visando solucionar um dos
grandes problemas dessa tecnologia interferecircncias na rede Poreacutem teacutecnicas de modulaccedilatildeo
como GMSK (Gaussian Minimum Shifl Keying) Spread Spectrum e OFDM (Orthogonal
Frequency-Division Multiplexing) jaacute solucionam esse tipo de problema
A tecnologia PLC estaacute se tornando uma alternativa frente agraves jaacute existentes
conforme afirma (OPERA 2007)
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12
Na Europa designada como PLC (Power Line Communication) e nos Estados Unidos designado como BPL (Broadband Power Line) a comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica jaacute eacute uma alternativa que
concorre eou complementa diretamente os sistemas de comunicaccedilatildeo sem fio
(wireless) sateacutelite e cabos coaxiais das operadoras de TV por assinatura
Avanccedilos significativos foram alcanccedilados nos uacuteltimos trecircs anos e permitiram que
algumas empresas Europeacuteias e Americanas iniciassem ao final de 2003 a operaccedilatildeo comercial
do PLC As aplicaccedilotildees possiacuteveis natildeo se limitam agraves aplicaccedilotildees normalmente impostas pelas
atuais tecnologias disponiacuteveis em banda larga Com a tecnologia PLC DS2 Geraccedilatildeo II eacute
possiacutevel atingir velocidades de ateacute 200 Mbps e com essa velocidade a implementaccedilatildeo de
serviccedilos em tempo real como por exemplo telemedicinaeacute bastante viaacutevel
12 Objetivos
A ideacuteia de se transmitir sinais por linhas de potecircncia natildeo era considerado um meio
viaacutevel devido agrave baixa funcionalidade e ao alto custo de desenvolvimento E nos uacuteltimos anos
houve um grande esforccedilo para o desenvolvimento dessa tecnologia conforme explica
(ZIMMERMANN 2000)
Nos uacuteltimos anos um grande esforccedilo tem sido realizado para a produccedilatildeo de
tecnologia que permita a utilizaccedilatildeo da rede eleacutetrica para a transmissatildeo de
dados em banda larga Este esforccedilo inclui o desenvolvimento de
equipamentos de acesso agrave rede tanto em baixa quanto em meacutedia tensatildeo
aleacutem de equipamentos a serem utilizados dentro das instalaccedilotildees do usuaacuterio
Como o cenaacuterio atual desponta para tecnologias que visam a melhora tanto no
aspecto de serviccedilos quanto social a Tecnologia PLC se encontra nesse patamar fazendo com
que o objetivo do nosso trabalho seja o estudo das potencialidades que possam ser atingidas
por essa Tecnologia jaacute que a grande maioria dos domiciacutelios jaacute tem uma estrutura proacutepria para
o uso da mesma e assim facilitando ainda mais a sua implementaccedilatildeo
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13
13 Justificativa
A partir da crescente demanda da procura de serviccedilos de conexatildeo com taxas de
transmissatildeo cada vez mais altas e a necessidade de que venha a ser um serviccedilo de baixo custo
ao futuro cliente isso incentivou um aumento expressivo na aacuterea de pesquisas relacionadas agrave
Tecnologia PLC pois o mesmo poderaacute enquadrar-se nesse contexto Haacute todo um ambiente
propiacutecio para que isso ocorra primeiramente pela quantidade de domiciacutelios com rede de
energia eleacutetrica jaacute instalada que segundo dados do IBGE (2000) 97 (noventa e sete) dos
domiciacutelios com serviccedilos e bens duraacuteveis tem energia eleacutetrica
Quando os cabos eleacutetricos satildeo utilizados como meio transmissatildeo a instalaccedilatildeo
eleacutetrica domiciliar comporta-se como uma rede de dados onde cada tomada eleacutetrica eacute um
ponto de conexatildeo da rede Na praacutetica a rede eleacutetrica eacute transformada em um canal de
comunicaccedilatildeo por meio da sobreposiccedilatildeo de sinais de informaccedilatildeo de baixa intensidade agrave onda
de energia A Tecnologia PLC utiliza redes de distribuiccedilatildeo que requer baixo investimento
pois cada tomada de energia eleacutetrica seraacute um ponto de entrada e saiacuteda de dados
No PLC a largura de banda disponiacutevel eacute compartilhada entre dezenas de usuaacuterios
ao mesmo tempo ou seja usuaacuterios que estiverem ligados ao um ponto de distribuiccedilatildeo de
energia eleacutetrica comum isto eacute atraveacutes de um transformador O desempenho de uma conexatildeo
pode variar de acordo com o nuacutemero de pessoas que estiverem navegando simultaneamente e
por consequumlecircncia desse compartilhamento faz-se necessaacuterio a proteccedilatildeo do conteuacutedo dos
dados do traacutefego de cada usuaacuterio
No modelo atual da tecnologia PLC cada HE (head end) eacute constituiacutedo de 254
canais individuais ou seja satildeo 254 usuaacuterios que compartilham a mesma rede fiacutesica poreacutem
em redes loacutegicas diferentes Devem-se tambeacutem utilizar algoritmos de criptografia para
otimizaccedilatildeo da seguranccedila uma vez que a rede eacute fisicamente aberta E visando monitorar o
traacutefego e corrigir erros a tecnologia deve possuir um sistema de gerenciamento automaacutetico e
de supervisatildeo como por exemplo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) para
atribuiccedilatildeo automaacutetica de endereccedilos e SNMP (Simple Network Management Protocol) para
gerecircncia
Essa tecnologia oferece uma gama de benefiacutecios conforme explicitado por
(CURRENT 2006)
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Os principais benefiacutecios disponibilizados pela utilizaccedilatildeo da tecnologia PLC
satildeo acesso agrave Internet banda larga com velocidade de transmissatildeo de ateacute
200Mbps serviccedilos de telefonia IP serviccedilo completo de triple play para
residecircncias incluindo VoD (Viacutedeo on Demand) conectividade em qualquer
tipo de edificaccedilatildeo abrangendo desde residecircncias simples ateacute grandes
condomiacutenios natildeo necessita de cabeamento adicional pois usa os cabos da
rede de energia eleacutetrica jaacute existente faacutecil instalaccedilatildeo com modems plug and
play e uma central head-end disponibilidade de repetidores para grandes
extensotildees de rede privacidade e seguranccedila atraveacutes da encriptaccedilatildeo e
autenticaccedilatildeo de dados e por fim baixa taxa de manutenccedilatildeo dos
equipamentos
Eacute por causa disso que essa Tecnologia desperta tanto interesse nos mais diversos
setores da nossa sociedade e com o avanccedilo constante pode-se atingir um dos fatores que mais
contribuiacuteram para isso ocorresse a acessibilidade de informaccedilotildees atraveacutes de sua capilaridade
ou seja atraveacutes de sua grande facilidade de disseminaccedilatildeo atraveacutes de sua estrutura
14 Dificuldades
Algumas das grandes dificuldades dessa Tecnologia enfrentadas no contexto atual
brasileiro satildeo a ausecircncia de uma regulamentaccedilatildeo consistente a ampliaccedilatildeo de maior
investimento por parte das distribuidoras de energia eleacutetrica restriccedilotildees de acircmbito teacutecnico o
custo que natildeo estaacute tatildeo acessiacutevel ainda para o cliente que usaraacute o serviccedilo Todos esses fatores
contribuem para a lentidatildeo de um futuro oferecimento desse serviccedilo em larga escala
15 Estrutura do Trabalho
O conteuacutedo desse Trabalho de Conclusatildeo de Curso estaacute distribuiacutedo em 6
capiacutetulos As referecircncias citadas em todo o trabalho estatildeo apresentadas ao final do mesmo e
compreendem publicaccedilotildees bibliograacuteficas e teacutecnicas
Este trabalho estaacute organizado da seguinte maneira
No capiacutetulo 1 Introduccedilatildeo eacute apresentada uma breve descriccedilatildeo sobre a Tecnologia
PLC conceitos baacutesicos e dificuldades enfrentadas no contexto brasileiro
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No capiacutetulo 2 A Rede Eleacutetrica eacute demonstrado o princiacutepio de funcionamento da
rede eleacutetrica
No capiacutetulo 3 PLC e sua Estrutura satildeo apresentadas todas as suas
aplicabilidades vantagens e desvantagens funcionamento da Tecnologia PLC arquitetura e
os componentes de hardware que compotildeem essa tecnologia
No capiacutetulo 4 PLC como meio de Inclusatildeo Digital eacute demonstrado como essa
tecnologia pode ser uacutetil para a inclusatildeo digital atraveacutes de um estudo dos projetos pilotos nas
cidades de Barreirinhas (MA) e Restinga (RS)
No capiacutetulo 5 Aplicaccedilatildeo do PLC no setor industrial eacute demonstrada a aplicaccedilatildeo
dessa tecnologia PLC no acircmbito regional pela empresa de transmissatildeo de energia eleacutetrica do
norte do Brasil Eletronorte localizada na cidade de Marabaacute (PA)
E finalmente na Conclusatildeo satildeo apresentas as principais caracteriacutesticas que visam
a aplicabilidade desta tecnologia
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CAPIacuteTULO 2 A Rede de Energia Eleacutetrica
21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras
Na Europa e EUA satildeo muito utilizadas redes subterracircneas as quais minimizam
problemas inerentes a interferecircncias atenuaccedilatildeo e ruiacutedos No Brasil a maioria das redes eacute do
tipo convencional (aeacuterea) Estas redes possuem algumas caracteriacutesticas que podem ser de vital
importacircncia para a transmissatildeo de dados
As caracteriacutesticas desejaacuteveis de uma linha de transmissatildeo de dados satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica uniforme ao longo da linha
Baixa atenuaccedilatildeo para sinais transmitidos
Baixa reflexatildeo e baixa irradiaccedilatildeo
Baixa captaccedilatildeo de sinais externos e ruiacutedos
Geralmente nas concessionaacuterias de energia eleacutetrica existem trecircs tipos de redes de
distribuiccedilatildeo aeacuterea cada tipo tem vantagens e desvantagens para transmissatildeo de dados
conforme a seguir
211 Linha Convencional (BT)
A utilizaccedilatildeo deste tipo de linha apresenta uma dificuldade praacutetica devido a que
grande parte da rede brasileira de iluminaccedilatildeo puacuteblica utiliza capacitores para fins de correccedilatildeo
do fator de potecircncia dos conjuntos lacircmpadasreatores Como em muitos casos a iluminaccedilatildeo eacute
alimentada diretamente a partir da rede aeacuterea de distribuiccedilatildeo estes capacitores atenuam ou
bloqueiam a transmissatildeo de sinais de frequumlecircncias elevadas
As linhas aeacutereas de baixa tensatildeo tecircm comportamento semelhante agraves linhas de
comunicaccedilatildeo de condutores paralelos aeacutereos permitindo em princiacutepio a transmissatildeo de sinais
de frequumlecircncias mais elevadas sem risco da ocorrecircncia de irradiaccedilotildees questionaacuteveis Elas
diferem das linhas aeacutereas de meacutedia tensatildeo devido ao fato de que as cargas dispostas ao longo
de sua extensatildeo se repetem em intervalos mais curtos e satildeo representadas por cargas de baixa
impedacircncia para os sinais transmitidos Aleacutem do efeito do desacoplamento de sinal estas
cargas apresentam perdas elevadas aumentando a atenuaccedilatildeo total
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Ao contraacuterio das linhas de meacutedia tensatildeo os isoladores nas linhas de baixa tensatildeo
natildeo costumam gerar ruiacutedo Podem estar presentes ruiacutedos produzidos pelo homem tais como
aqueles provocados por aparelhos eleacutetricos dotados de motores eleacutetricos Aleacutem desses ruiacutedos
estatildeo presentes sinais de emissoras comerciais de radiodifusatildeo em niacutevel comparaacutevel aos
encontrados em linhas de meacutedia tensatildeo
Os ramais de serviccedilo que conectam cada consumidor agrave linha se constituem em
dezenas de pontos de derivaccedilatildeo geradores de reflexotildees A combinaccedilatildeo dos ruiacutedos presentes
nas linhas de baixa tensatildeo com as frequumlentes derivaccedilotildees e os elevados valores de atenuaccedilatildeo
total faz dessas linhas um ambiente relativamente hostil para a transmissatildeo de sinais de
telecomunicaccedilotildees
Um modelo de linha convencional eacute mostrado conforme a figura 21
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada por
Impedacircncia caracteriacutestica variaacutevel ao longo da linha
Descasamento devido a conexotildees de transformadores de 138 kV
(Kilovolts)
Ruiacutedos causados por isoladores defeituosos (meacutedia tensatildeo)
Reflexotildees devido a derivaccedilotildees para outros consumidores
Interferecircncias de emissoras de raacutedio em ondas meacutedias
212 Linha Compacta
O modelo de linha compacta eacute mostrado na figura 22
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Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute altamente influenciada por
Condiccedilotildees mais favoraacuteveis para transmissatildeo de sinais
Menor afastamento entre condutores logo menor irradiaccedilatildeo
Afastamento entre cabos mais constante logo menor reflexatildeo
213 Linha Preacute-formada
O modelo de linha preacute-formada eacute mostrado na figura 23
Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada pelas
caracteriacutesticas da rede que satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica mais constante devido sua construccedilatildeo (menor
reflexatildeo)
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Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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35
372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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37
376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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39
CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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40
encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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43
CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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httpwwwcsegengbrrepositoriotccTCC_PLCHpdf Acesso em 19 Out 2007
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50
PCWORLD Navegando na internet por um fio Disponiacutevel em httppcworldterracombrpcwtestesredes_hard0028html Acesso em 20 Nov 2007 POWERLINE Transmission 2006 Disponiacutevel em
httpstatichswcombrgifpower_transmissiongif Acesso em 15 Out 2007 REIS Dalton Joseacute Telecomunicaccedilotildees em alta velocidade na rede eleacutetrica secundaacuteria 2002
32f Dissertaccedilatildeo (Poacutes-graduaccedilatildeo) Curso de Poacutes-graduaccedilatildeo latu sensu aperfeiccediloamento em
engenharia de telecomunicaccedilotildees IETC Belo Horizonte REZENDE E PLC traz Internet agrave rede eleacutetrica Jul 2006 Disponiacutevel em
httpwnewsuolcombrsitenoticiasmateria_especialphpid_secao=17ampid_conteudo Acesso em 22 Nov 2007 TIC III Encontro da Tecnologia de Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo na construccedilatildeo civil Tecnologia PLC A nova era da comunicaccedilatildeo de dados em banda larga Jul 2007 ZIMMERMANN K D M An analysis of the broadband noise scenario in Powerline networks 2000 YAHKIN S Sistemas de Comunicaccedilatildeo analoacutegicos e digitais Porto Alegre Bookman 2004 A Represa aposta fortemente pela implantaccedilatildeo do PLC para a transmissatildeo de banda larga nas
vivendas Nov 2007 Disponiacutevel em
httprevistarepresaesindexphpoption=com_contentamptask=viewampid=181ampitemid Acesso em 25 de Nov 2007 A Tecnologia PLC Power Line Communication Portal ADSL 2006 Disponiacutevel em
httpwwwportaladslcombrportaladsl_article_765html Acesso em 22 Nov 2007 O Uso da Tecnologia PLC no Contexto da Realidade Brasileira Mai 2007 Workshop sobre PLC na ANEEL Disponiacutevel em
httpwwwaneelgovbrarquivosPDF12020APTEL2020PEDRO20JATOBC38120(2)pdf Acesso em 19 Out 2007
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAacute CURSO DE SISTEMAS DE INFORMACcedilAtildeO
Campus Universitaacuterio de Marabaacute
Estudo de utilizaccedilatildeo da Tecnologia PLC (Power Line
Communication) na Comunicaccedilatildeo de Dados no Brasil
Glauber Rocha Martins
Trabalho de Conclusatildeo de Curso apresentado agrave Universidade Federal do Paraacute como parte dos requisitos necessaacuterios para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de
Bacharel em Sistemas de Informaccedilatildeo
Orientador Profordf Rita de Castro Esp
Marabaacute PA 2008
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAacute CURSO DE SISTEMAS DE INFORMACcedilAtildeO
Campus Universitaacuterio de Marabaacute
Estudo de utilizaccedilatildeo da Tecnologia PLC (Power Line
Communication) na Comunicaccedilatildeo de Dados no Brasil
Trabalho de Conclusatildeo de Curso apresentado agrave Universidade Federal do Paraacute como parte dos requisitos necessaacuterios para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de
Bacharel em Sistemas de Informaccedilatildeo Marabaacute _____ de _______________ de 2008
Conceito ________________________
Banca Examinadora
____________________________________________
Profordf Esp Rita de Caacutessia Cordeiro de Castro (Orientadora)
____________________________________________ Profordf Esp Joelma Fabiane de Almeida
____________________________________________
Profordm Msc Luceacutelio Albuquerque Gomes Juacutenior
____________________________________________ Profordf Msc Zenaiacutede Carvalho da Silva
Marabaacute PA 2008
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IV
Agradecimentos
Agradeccedilo a todos que contribuiacuteram para que este Projeto
acontecesse em especial Aos meus pais Nilce Rocha e Isnaldo Teixeira pelo grande incentivo durante a vida acadecircmica Agrave minha namorada Deliane Marinho pelo esforccedilo incontestaacutevel
durante os momentos mais difiacuteceis dessa longa jornada
acadecircmica Agrave Prof Rita de Castro pela orientaccedilatildeo Aos Docentes e Discentes que contribuiacuteram direta ou
indiretamente para que esse trabalho acontecesse Ao Welliton Barros pelas longas e pacientes horas de ensinamento Ao Luceacutelio Juacutenior pela inestimaacutevel contribuiccedilatildeo
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V
Resumo Com o avanccedilo e estudo de novas tecnologias para transmissatildeo de dados a tecnologia PLC - Power Line Communication surgiu como mais uma opccedilatildeo versaacutetil de comunicaccedilatildeo de dados
sobre a rede eleacutetrica tanto em baixa meacutedia ou alta tensatildeo E isso contribui para a expansatildeo
dessa tecnologia que ofereceraacute uma enorme gama de serviccedilos ao cliente em um uacutenico meio de
transmissatildeo de dados Pelo fato de atingir altas taxas de transmissatildeo um dos fatores que
influenciam bastante para aprimoramento do PLC no Brasil eacute o grande mercado no qual
poderaacute se atingir jaacute que se utiliza a estrutura da rede eleacutetrica e juntamente com esse fator a
inclusatildeo digital um tema muito discutido em nossa realidade Dessa forma nesse trabalho eacute
pesquisado o cenaacuterio atual dessa tecnologia
Palavra-Chave Inclusatildeo Digital Comunicaccedilatildeo em Linhas de Potecircncia Meio de
Transmissatildeo Transmissatildeo de Informaccedilatildeo Transmissatildeo em banda larga
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VI
Abstract
With the progress and study of new technologies for data transmission the technology PLC - Power Line Communication appeared as more a versatile option of data communication on the electric net so much in drop average or high tension And that contributes to the expansion of that technology that will offer an enormous range of services to the customer in an only middle of transmission of data For the fact of reaching discharges transmission rates one of the factors that influence enough for improvement of PLC in Brazil is the great market in which can be reached since the structure of the electric net is used and together with that factor the digital inclusion a theme very discussed in our reality In that way in that work it is researched the current scenery this tecnology
Key-Word Digital inclusion Potency Lines Communication Middle of Transmission Information Transmission Band releases transmission
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VII
Sumaacuterio
Agradecimentos IV Resumo V Abstract VI Sumaacuterio VII Lista de Figuras IX Lista de Abreviaturas e Siglas X CAPIacuteTULO 1 INTRODUCcedilAtildeO 11 Consideraccedilotildees gerais 11 12 Objetivos 12 13 Justificativa 13 14 Dificuldades 14 15 Estrutura do Trabalho 14 CAPIacuteTULO 2 A REDE ELEacuteTRICA 21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras 16 211 Linha Convencional (BT) 16 212 Linha Compacta 17 213 Linha Preacute-formada 18 22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica 19 221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT) 20 222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT) 21
CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC 24 32 Arquitetura dos sistema PLC 25 321 Consideraccedilotildees iniciais 25 322 Sistema Outdoor 25 323 Sistema Indoor 26 324 Modem PLC 27 33 Espectro de frequumlecircncia 27 34 Modulaccedilatildeo de sinal 28 341 Modulaccedilatildeo OFDM 29 342 Modulaccedilatildeo GMSK 30 343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum 30 35 PLC e suas aplicaccedilotildees 31 351 Consideraccedilotildees iniciais 31 352 Redes domeacutesticas independentes 31 353 Internet banda larga 31 354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica 32 36 Vantagens e desvantagens 33 361 Vantagens 33 362 Desvantagens 33 37 Restriccedilotildees teacutecnicas no PLC 34 371 Consideraccedilotildees iniciais 34
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VIII
372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo 35 373 Interferecircncia 35 374 Segmentaccedilatildeo de alimentadores 36 375 Seguranccedila no trabalho 36 376 Regulamentaccedilatildeo 37 377 Interferecircncias do PLC no sistema raacutedio 38 CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA INCLUSAtildeO DIGITAL 41 Consideraccedilotildees iniciais 39 42 Projeto Vila Digital Barreirinhas MA 39 43 Projeto Piloto PLC Restinga RS 41 CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR INDUSTRIAL 51 Consideraccedilotildees iniciais 43 52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras de Alta Tensatildeo) 43 53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier 43 54 Principais caracteriacutesticas dos equipamentos Carrier de comunicaccedilatildeo 44 55 Tipos Carrier comunicaccedilatildeo 45 56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier 45 57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo 45 58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor 46 581 Transmissor 46 582 Receptor 46 CONCLUSAtildeO 48 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 49
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IX
Lista de Figuras
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003) 17 Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007) 18 Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002) 18 Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power
Transmission 2007) 19
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007) 23 Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004) 25 Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003) 26 Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003) 26 Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003) 27 Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003) 28 Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (PINHO 2005) 29 Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003) 29 Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL
2003) 31 Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007) 32 Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007) 40 Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia
tensatildeo (TIC 2007) 42 Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE2007) 44
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X
Lista de Abreviaturas e Siglas ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line AMD Advanced Micro Devices ANEEL Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica ANATEL Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees APTEL Associaccedilatildeo de Empresas Proprietaacuterias de Infra-Estrutura e Sistemas Privados BT Baixa Tensatildeo CEEE Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica CEMAR Centrais Eleacutetricas do Maranhatildeo CEEMIG Centrais Eleacutetricas de Minas Gerais CEPA Centro de Estudos e Pesquisas Avanccediladas RS CETA Centro de Excelecircncia em Tecnologias Avanccediladas CPEs Costumers Premises Equipment DHCP Dynamic Host Configuration Protocol ELETROBRAacuteS Centrais Eleacutetricas Brasileiras ELETRONORTE Centrais Eleacutetricas do Norte FSK Frequency Shift Keying GSM Global System for Mobile communications
GMSK Gaussian minimum shift keying
HE Head End IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica IDH Iacutendice de Desenvolvimento Humano IP Internet Protocol LMDS Local Multipoint Distribution System MT Meacutedia Tensatildeo OFDM Orthogonal Frequency-Division Multiplexing OPGW Optical Ground Wire PLC Power Line Communication PLOC Power Line Outdoors Telecoms PLIC Power Line Internal Telecoms POP Point of Presence Procempa Companhia de Processamento de Dados SDEE Sistemas de Distribuiccedilatildeo de Energia Eleacutetrica SENAI Serviccedilo Nacional de Aprendizagem Industrial SNMP Simple Network Management Protocol Triple Play Aacuteudio Viacutedeo e Dados VLAN Virtual Local Area Network VoD Viacutedeo on Demand UFRGS Universidade Federal do Rio Grande do Sul UHT Usina Hidreleacutetrica de Tucuruiacute USB Universal Serial Bus
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11
CAPIacuteTULO 1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Consideraccedilotildees gerais
A comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica (PLC Power Line
Communication) vem crescendo rapidamente em termos de pesquisa No ano de 2000
empresas de energia eleacutetrica brasileiras iniciaram testes com a tecnologia PLC
Do ponto de vista econocircmico a tecnologia PLC apresenta uma grande vantagem
com relaccedilatildeo a outras tecnologias para transmissatildeo de dados a jaacute existecircncia de infra-estrutura
baacutesica para a comunicaccedilatildeo a rede de energia eleacutetrica Jaacute do ponto de vista social em termos
de inclusatildeo digital essa tecnologia pode representar a democratizaccedilatildeo dos meios de
transmissatildeo de informaccedilatildeo
A velocidade de transmissatildeo que essa tecnologia permitiraacute alcanccedilar eacute de ateacute
200Mbps (teoricamente) permitindo a implementaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos digitais simultacircneos
como automaccedilatildeo iluminaccedilatildeo climatizaccedilatildeo seguranccedila comunicaccedilatildeo triple play (aacuteudio
viacutedeo dados) e gerenciamento de recursos (eletricidade aacutegua gaacutes etc)
O mercado consumidor de Internet em banda larga com exigecircncias cada vez
maiores teraacute em breve uma alternativa acessiacutevel a mais de conexatildeo Estudos realizados pela
CEMIG (Companhia Eleacutetrica de Minas Gerais) e CEPA (Centro de Estudos e Pesquisas
Avanccediladas RS) por exemplo mostram que esta nova tecnologia de transmissatildeo de dados
promete elevar bastante as taxas de transmissatildeo de dados para o usuaacuterio final Um outro fator
relevante sobre eacute a disponibilidade do serviccedilo pois na atualidade segundo dados da ANEEL
(Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica) satildeo 47 milhotildees de unidades consumidoras de energia
das quais 85 satildeo consumidores residenciais em mais de 99 dos municiacutepios brasileiros
Em diversos paiacuteses estatildeo sendo realizados projetos experimentais utilizando uma
seacuterie de teacutecnicas de modulaccedilatildeo de sinal nas redes de baixa tensatildeo visando solucionar um dos
grandes problemas dessa tecnologia interferecircncias na rede Poreacutem teacutecnicas de modulaccedilatildeo
como GMSK (Gaussian Minimum Shifl Keying) Spread Spectrum e OFDM (Orthogonal
Frequency-Division Multiplexing) jaacute solucionam esse tipo de problema
A tecnologia PLC estaacute se tornando uma alternativa frente agraves jaacute existentes
conforme afirma (OPERA 2007)
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12
Na Europa designada como PLC (Power Line Communication) e nos Estados Unidos designado como BPL (Broadband Power Line) a comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica jaacute eacute uma alternativa que
concorre eou complementa diretamente os sistemas de comunicaccedilatildeo sem fio
(wireless) sateacutelite e cabos coaxiais das operadoras de TV por assinatura
Avanccedilos significativos foram alcanccedilados nos uacuteltimos trecircs anos e permitiram que
algumas empresas Europeacuteias e Americanas iniciassem ao final de 2003 a operaccedilatildeo comercial
do PLC As aplicaccedilotildees possiacuteveis natildeo se limitam agraves aplicaccedilotildees normalmente impostas pelas
atuais tecnologias disponiacuteveis em banda larga Com a tecnologia PLC DS2 Geraccedilatildeo II eacute
possiacutevel atingir velocidades de ateacute 200 Mbps e com essa velocidade a implementaccedilatildeo de
serviccedilos em tempo real como por exemplo telemedicinaeacute bastante viaacutevel
12 Objetivos
A ideacuteia de se transmitir sinais por linhas de potecircncia natildeo era considerado um meio
viaacutevel devido agrave baixa funcionalidade e ao alto custo de desenvolvimento E nos uacuteltimos anos
houve um grande esforccedilo para o desenvolvimento dessa tecnologia conforme explica
(ZIMMERMANN 2000)
Nos uacuteltimos anos um grande esforccedilo tem sido realizado para a produccedilatildeo de
tecnologia que permita a utilizaccedilatildeo da rede eleacutetrica para a transmissatildeo de
dados em banda larga Este esforccedilo inclui o desenvolvimento de
equipamentos de acesso agrave rede tanto em baixa quanto em meacutedia tensatildeo
aleacutem de equipamentos a serem utilizados dentro das instalaccedilotildees do usuaacuterio
Como o cenaacuterio atual desponta para tecnologias que visam a melhora tanto no
aspecto de serviccedilos quanto social a Tecnologia PLC se encontra nesse patamar fazendo com
que o objetivo do nosso trabalho seja o estudo das potencialidades que possam ser atingidas
por essa Tecnologia jaacute que a grande maioria dos domiciacutelios jaacute tem uma estrutura proacutepria para
o uso da mesma e assim facilitando ainda mais a sua implementaccedilatildeo
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13
13 Justificativa
A partir da crescente demanda da procura de serviccedilos de conexatildeo com taxas de
transmissatildeo cada vez mais altas e a necessidade de que venha a ser um serviccedilo de baixo custo
ao futuro cliente isso incentivou um aumento expressivo na aacuterea de pesquisas relacionadas agrave
Tecnologia PLC pois o mesmo poderaacute enquadrar-se nesse contexto Haacute todo um ambiente
propiacutecio para que isso ocorra primeiramente pela quantidade de domiciacutelios com rede de
energia eleacutetrica jaacute instalada que segundo dados do IBGE (2000) 97 (noventa e sete) dos
domiciacutelios com serviccedilos e bens duraacuteveis tem energia eleacutetrica
Quando os cabos eleacutetricos satildeo utilizados como meio transmissatildeo a instalaccedilatildeo
eleacutetrica domiciliar comporta-se como uma rede de dados onde cada tomada eleacutetrica eacute um
ponto de conexatildeo da rede Na praacutetica a rede eleacutetrica eacute transformada em um canal de
comunicaccedilatildeo por meio da sobreposiccedilatildeo de sinais de informaccedilatildeo de baixa intensidade agrave onda
de energia A Tecnologia PLC utiliza redes de distribuiccedilatildeo que requer baixo investimento
pois cada tomada de energia eleacutetrica seraacute um ponto de entrada e saiacuteda de dados
No PLC a largura de banda disponiacutevel eacute compartilhada entre dezenas de usuaacuterios
ao mesmo tempo ou seja usuaacuterios que estiverem ligados ao um ponto de distribuiccedilatildeo de
energia eleacutetrica comum isto eacute atraveacutes de um transformador O desempenho de uma conexatildeo
pode variar de acordo com o nuacutemero de pessoas que estiverem navegando simultaneamente e
por consequumlecircncia desse compartilhamento faz-se necessaacuterio a proteccedilatildeo do conteuacutedo dos
dados do traacutefego de cada usuaacuterio
No modelo atual da tecnologia PLC cada HE (head end) eacute constituiacutedo de 254
canais individuais ou seja satildeo 254 usuaacuterios que compartilham a mesma rede fiacutesica poreacutem
em redes loacutegicas diferentes Devem-se tambeacutem utilizar algoritmos de criptografia para
otimizaccedilatildeo da seguranccedila uma vez que a rede eacute fisicamente aberta E visando monitorar o
traacutefego e corrigir erros a tecnologia deve possuir um sistema de gerenciamento automaacutetico e
de supervisatildeo como por exemplo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) para
atribuiccedilatildeo automaacutetica de endereccedilos e SNMP (Simple Network Management Protocol) para
gerecircncia
Essa tecnologia oferece uma gama de benefiacutecios conforme explicitado por
(CURRENT 2006)
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Os principais benefiacutecios disponibilizados pela utilizaccedilatildeo da tecnologia PLC
satildeo acesso agrave Internet banda larga com velocidade de transmissatildeo de ateacute
200Mbps serviccedilos de telefonia IP serviccedilo completo de triple play para
residecircncias incluindo VoD (Viacutedeo on Demand) conectividade em qualquer
tipo de edificaccedilatildeo abrangendo desde residecircncias simples ateacute grandes
condomiacutenios natildeo necessita de cabeamento adicional pois usa os cabos da
rede de energia eleacutetrica jaacute existente faacutecil instalaccedilatildeo com modems plug and
play e uma central head-end disponibilidade de repetidores para grandes
extensotildees de rede privacidade e seguranccedila atraveacutes da encriptaccedilatildeo e
autenticaccedilatildeo de dados e por fim baixa taxa de manutenccedilatildeo dos
equipamentos
Eacute por causa disso que essa Tecnologia desperta tanto interesse nos mais diversos
setores da nossa sociedade e com o avanccedilo constante pode-se atingir um dos fatores que mais
contribuiacuteram para isso ocorresse a acessibilidade de informaccedilotildees atraveacutes de sua capilaridade
ou seja atraveacutes de sua grande facilidade de disseminaccedilatildeo atraveacutes de sua estrutura
14 Dificuldades
Algumas das grandes dificuldades dessa Tecnologia enfrentadas no contexto atual
brasileiro satildeo a ausecircncia de uma regulamentaccedilatildeo consistente a ampliaccedilatildeo de maior
investimento por parte das distribuidoras de energia eleacutetrica restriccedilotildees de acircmbito teacutecnico o
custo que natildeo estaacute tatildeo acessiacutevel ainda para o cliente que usaraacute o serviccedilo Todos esses fatores
contribuem para a lentidatildeo de um futuro oferecimento desse serviccedilo em larga escala
15 Estrutura do Trabalho
O conteuacutedo desse Trabalho de Conclusatildeo de Curso estaacute distribuiacutedo em 6
capiacutetulos As referecircncias citadas em todo o trabalho estatildeo apresentadas ao final do mesmo e
compreendem publicaccedilotildees bibliograacuteficas e teacutecnicas
Este trabalho estaacute organizado da seguinte maneira
No capiacutetulo 1 Introduccedilatildeo eacute apresentada uma breve descriccedilatildeo sobre a Tecnologia
PLC conceitos baacutesicos e dificuldades enfrentadas no contexto brasileiro
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No capiacutetulo 2 A Rede Eleacutetrica eacute demonstrado o princiacutepio de funcionamento da
rede eleacutetrica
No capiacutetulo 3 PLC e sua Estrutura satildeo apresentadas todas as suas
aplicabilidades vantagens e desvantagens funcionamento da Tecnologia PLC arquitetura e
os componentes de hardware que compotildeem essa tecnologia
No capiacutetulo 4 PLC como meio de Inclusatildeo Digital eacute demonstrado como essa
tecnologia pode ser uacutetil para a inclusatildeo digital atraveacutes de um estudo dos projetos pilotos nas
cidades de Barreirinhas (MA) e Restinga (RS)
No capiacutetulo 5 Aplicaccedilatildeo do PLC no setor industrial eacute demonstrada a aplicaccedilatildeo
dessa tecnologia PLC no acircmbito regional pela empresa de transmissatildeo de energia eleacutetrica do
norte do Brasil Eletronorte localizada na cidade de Marabaacute (PA)
E finalmente na Conclusatildeo satildeo apresentas as principais caracteriacutesticas que visam
a aplicabilidade desta tecnologia
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CAPIacuteTULO 2 A Rede de Energia Eleacutetrica
21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras
Na Europa e EUA satildeo muito utilizadas redes subterracircneas as quais minimizam
problemas inerentes a interferecircncias atenuaccedilatildeo e ruiacutedos No Brasil a maioria das redes eacute do
tipo convencional (aeacuterea) Estas redes possuem algumas caracteriacutesticas que podem ser de vital
importacircncia para a transmissatildeo de dados
As caracteriacutesticas desejaacuteveis de uma linha de transmissatildeo de dados satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica uniforme ao longo da linha
Baixa atenuaccedilatildeo para sinais transmitidos
Baixa reflexatildeo e baixa irradiaccedilatildeo
Baixa captaccedilatildeo de sinais externos e ruiacutedos
Geralmente nas concessionaacuterias de energia eleacutetrica existem trecircs tipos de redes de
distribuiccedilatildeo aeacuterea cada tipo tem vantagens e desvantagens para transmissatildeo de dados
conforme a seguir
211 Linha Convencional (BT)
A utilizaccedilatildeo deste tipo de linha apresenta uma dificuldade praacutetica devido a que
grande parte da rede brasileira de iluminaccedilatildeo puacuteblica utiliza capacitores para fins de correccedilatildeo
do fator de potecircncia dos conjuntos lacircmpadasreatores Como em muitos casos a iluminaccedilatildeo eacute
alimentada diretamente a partir da rede aeacuterea de distribuiccedilatildeo estes capacitores atenuam ou
bloqueiam a transmissatildeo de sinais de frequumlecircncias elevadas
As linhas aeacutereas de baixa tensatildeo tecircm comportamento semelhante agraves linhas de
comunicaccedilatildeo de condutores paralelos aeacutereos permitindo em princiacutepio a transmissatildeo de sinais
de frequumlecircncias mais elevadas sem risco da ocorrecircncia de irradiaccedilotildees questionaacuteveis Elas
diferem das linhas aeacutereas de meacutedia tensatildeo devido ao fato de que as cargas dispostas ao longo
de sua extensatildeo se repetem em intervalos mais curtos e satildeo representadas por cargas de baixa
impedacircncia para os sinais transmitidos Aleacutem do efeito do desacoplamento de sinal estas
cargas apresentam perdas elevadas aumentando a atenuaccedilatildeo total
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Ao contraacuterio das linhas de meacutedia tensatildeo os isoladores nas linhas de baixa tensatildeo
natildeo costumam gerar ruiacutedo Podem estar presentes ruiacutedos produzidos pelo homem tais como
aqueles provocados por aparelhos eleacutetricos dotados de motores eleacutetricos Aleacutem desses ruiacutedos
estatildeo presentes sinais de emissoras comerciais de radiodifusatildeo em niacutevel comparaacutevel aos
encontrados em linhas de meacutedia tensatildeo
Os ramais de serviccedilo que conectam cada consumidor agrave linha se constituem em
dezenas de pontos de derivaccedilatildeo geradores de reflexotildees A combinaccedilatildeo dos ruiacutedos presentes
nas linhas de baixa tensatildeo com as frequumlentes derivaccedilotildees e os elevados valores de atenuaccedilatildeo
total faz dessas linhas um ambiente relativamente hostil para a transmissatildeo de sinais de
telecomunicaccedilotildees
Um modelo de linha convencional eacute mostrado conforme a figura 21
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada por
Impedacircncia caracteriacutestica variaacutevel ao longo da linha
Descasamento devido a conexotildees de transformadores de 138 kV
(Kilovolts)
Ruiacutedos causados por isoladores defeituosos (meacutedia tensatildeo)
Reflexotildees devido a derivaccedilotildees para outros consumidores
Interferecircncias de emissoras de raacutedio em ondas meacutedias
212 Linha Compacta
O modelo de linha compacta eacute mostrado na figura 22
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Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute altamente influenciada por
Condiccedilotildees mais favoraacuteveis para transmissatildeo de sinais
Menor afastamento entre condutores logo menor irradiaccedilatildeo
Afastamento entre cabos mais constante logo menor reflexatildeo
213 Linha Preacute-formada
O modelo de linha preacute-formada eacute mostrado na figura 23
Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada pelas
caracteriacutesticas da rede que satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica mais constante devido sua construccedilatildeo (menor
reflexatildeo)
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Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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35
372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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36
niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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37
376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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38
377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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39
CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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40
encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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43
CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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44
Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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Referecircncias Bibliograacuteficas
APTEL Rio de Janeiro Associaccedilatildeo de Empresas Proprietaacuterias de Infra-Estrutura e Sistemas Privados de Telecomunicaccedilotildees Disponiacutevel em httpwwwaptelcombr Acesso em 29 Nov 2007 BORGES Aderbal Alves Tecnologia PLC Satildeo Joseacute dos campos 2006 Disponiacutevel em httpwwwtelecocombremdebateaderbal01asp Acesso em 29 Nov 2007 CELG Projetos Ambientais rede aeacuterea compacta Disponiacutevel em
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primeiro passo para internet via rede eleacutetrica Disponiacutevel em httpwwwacessacom Acesso em 20 Out 2007 CURRENT Last Mile solutions-Data Voice and Video Distribution Current Technologies International GmgH Maumlgenwil-CH 2006 DANIL Marcelo Internet na Rede Eleacutetrica Out 2006 Word TELECOM online Disponiacutevel
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50
PCWORLD Navegando na internet por um fio Disponiacutevel em httppcworldterracombrpcwtestesredes_hard0028html Acesso em 20 Nov 2007 POWERLINE Transmission 2006 Disponiacutevel em
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32f Dissertaccedilatildeo (Poacutes-graduaccedilatildeo) Curso de Poacutes-graduaccedilatildeo latu sensu aperfeiccediloamento em
engenharia de telecomunicaccedilotildees IETC Belo Horizonte REZENDE E PLC traz Internet agrave rede eleacutetrica Jul 2006 Disponiacutevel em
httpwnewsuolcombrsitenoticiasmateria_especialphpid_secao=17ampid_conteudo Acesso em 22 Nov 2007 TIC III Encontro da Tecnologia de Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo na construccedilatildeo civil Tecnologia PLC A nova era da comunicaccedilatildeo de dados em banda larga Jul 2007 ZIMMERMANN K D M An analysis of the broadband noise scenario in Powerline networks 2000 YAHKIN S Sistemas de Comunicaccedilatildeo analoacutegicos e digitais Porto Alegre Bookman 2004 A Represa aposta fortemente pela implantaccedilatildeo do PLC para a transmissatildeo de banda larga nas
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httpwwwaneelgovbrarquivosPDF12020APTEL2020PEDRO20JATOBC38120(2)pdf Acesso em 19 Out 2007
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARAacute CURSO DE SISTEMAS DE INFORMACcedilAtildeO
Campus Universitaacuterio de Marabaacute
Estudo de utilizaccedilatildeo da Tecnologia PLC (Power Line
Communication) na Comunicaccedilatildeo de Dados no Brasil
Trabalho de Conclusatildeo de Curso apresentado agrave Universidade Federal do Paraacute como parte dos requisitos necessaacuterios para obtenccedilatildeo do Tiacutetulo de
Bacharel em Sistemas de Informaccedilatildeo Marabaacute _____ de _______________ de 2008
Conceito ________________________
Banca Examinadora
____________________________________________
Profordf Esp Rita de Caacutessia Cordeiro de Castro (Orientadora)
____________________________________________ Profordf Esp Joelma Fabiane de Almeida
____________________________________________
Profordm Msc Luceacutelio Albuquerque Gomes Juacutenior
____________________________________________ Profordf Msc Zenaiacutede Carvalho da Silva
Marabaacute PA 2008
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IV
Agradecimentos
Agradeccedilo a todos que contribuiacuteram para que este Projeto
acontecesse em especial Aos meus pais Nilce Rocha e Isnaldo Teixeira pelo grande incentivo durante a vida acadecircmica Agrave minha namorada Deliane Marinho pelo esforccedilo incontestaacutevel
durante os momentos mais difiacuteceis dessa longa jornada
acadecircmica Agrave Prof Rita de Castro pela orientaccedilatildeo Aos Docentes e Discentes que contribuiacuteram direta ou
indiretamente para que esse trabalho acontecesse Ao Welliton Barros pelas longas e pacientes horas de ensinamento Ao Luceacutelio Juacutenior pela inestimaacutevel contribuiccedilatildeo
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V
Resumo Com o avanccedilo e estudo de novas tecnologias para transmissatildeo de dados a tecnologia PLC - Power Line Communication surgiu como mais uma opccedilatildeo versaacutetil de comunicaccedilatildeo de dados
sobre a rede eleacutetrica tanto em baixa meacutedia ou alta tensatildeo E isso contribui para a expansatildeo
dessa tecnologia que ofereceraacute uma enorme gama de serviccedilos ao cliente em um uacutenico meio de
transmissatildeo de dados Pelo fato de atingir altas taxas de transmissatildeo um dos fatores que
influenciam bastante para aprimoramento do PLC no Brasil eacute o grande mercado no qual
poderaacute se atingir jaacute que se utiliza a estrutura da rede eleacutetrica e juntamente com esse fator a
inclusatildeo digital um tema muito discutido em nossa realidade Dessa forma nesse trabalho eacute
pesquisado o cenaacuterio atual dessa tecnologia
Palavra-Chave Inclusatildeo Digital Comunicaccedilatildeo em Linhas de Potecircncia Meio de
Transmissatildeo Transmissatildeo de Informaccedilatildeo Transmissatildeo em banda larga
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VI
Abstract
With the progress and study of new technologies for data transmission the technology PLC - Power Line Communication appeared as more a versatile option of data communication on the electric net so much in drop average or high tension And that contributes to the expansion of that technology that will offer an enormous range of services to the customer in an only middle of transmission of data For the fact of reaching discharges transmission rates one of the factors that influence enough for improvement of PLC in Brazil is the great market in which can be reached since the structure of the electric net is used and together with that factor the digital inclusion a theme very discussed in our reality In that way in that work it is researched the current scenery this tecnology
Key-Word Digital inclusion Potency Lines Communication Middle of Transmission Information Transmission Band releases transmission
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VII
Sumaacuterio
Agradecimentos IV Resumo V Abstract VI Sumaacuterio VII Lista de Figuras IX Lista de Abreviaturas e Siglas X CAPIacuteTULO 1 INTRODUCcedilAtildeO 11 Consideraccedilotildees gerais 11 12 Objetivos 12 13 Justificativa 13 14 Dificuldades 14 15 Estrutura do Trabalho 14 CAPIacuteTULO 2 A REDE ELEacuteTRICA 21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras 16 211 Linha Convencional (BT) 16 212 Linha Compacta 17 213 Linha Preacute-formada 18 22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica 19 221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT) 20 222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT) 21
CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC 24 32 Arquitetura dos sistema PLC 25 321 Consideraccedilotildees iniciais 25 322 Sistema Outdoor 25 323 Sistema Indoor 26 324 Modem PLC 27 33 Espectro de frequumlecircncia 27 34 Modulaccedilatildeo de sinal 28 341 Modulaccedilatildeo OFDM 29 342 Modulaccedilatildeo GMSK 30 343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum 30 35 PLC e suas aplicaccedilotildees 31 351 Consideraccedilotildees iniciais 31 352 Redes domeacutesticas independentes 31 353 Internet banda larga 31 354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica 32 36 Vantagens e desvantagens 33 361 Vantagens 33 362 Desvantagens 33 37 Restriccedilotildees teacutecnicas no PLC 34 371 Consideraccedilotildees iniciais 34
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VIII
372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo 35 373 Interferecircncia 35 374 Segmentaccedilatildeo de alimentadores 36 375 Seguranccedila no trabalho 36 376 Regulamentaccedilatildeo 37 377 Interferecircncias do PLC no sistema raacutedio 38 CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA INCLUSAtildeO DIGITAL 41 Consideraccedilotildees iniciais 39 42 Projeto Vila Digital Barreirinhas MA 39 43 Projeto Piloto PLC Restinga RS 41 CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR INDUSTRIAL 51 Consideraccedilotildees iniciais 43 52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras de Alta Tensatildeo) 43 53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier 43 54 Principais caracteriacutesticas dos equipamentos Carrier de comunicaccedilatildeo 44 55 Tipos Carrier comunicaccedilatildeo 45 56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier 45 57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo 45 58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor 46 581 Transmissor 46 582 Receptor 46 CONCLUSAtildeO 48 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 49
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IX
Lista de Figuras
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003) 17 Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007) 18 Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002) 18 Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power
Transmission 2007) 19
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007) 23 Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004) 25 Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003) 26 Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003) 26 Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003) 27 Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003) 28 Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (PINHO 2005) 29 Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003) 29 Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL
2003) 31 Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007) 32 Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007) 40 Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia
tensatildeo (TIC 2007) 42 Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE2007) 44
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X
Lista de Abreviaturas e Siglas ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line AMD Advanced Micro Devices ANEEL Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica ANATEL Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees APTEL Associaccedilatildeo de Empresas Proprietaacuterias de Infra-Estrutura e Sistemas Privados BT Baixa Tensatildeo CEEE Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica CEMAR Centrais Eleacutetricas do Maranhatildeo CEEMIG Centrais Eleacutetricas de Minas Gerais CEPA Centro de Estudos e Pesquisas Avanccediladas RS CETA Centro de Excelecircncia em Tecnologias Avanccediladas CPEs Costumers Premises Equipment DHCP Dynamic Host Configuration Protocol ELETROBRAacuteS Centrais Eleacutetricas Brasileiras ELETRONORTE Centrais Eleacutetricas do Norte FSK Frequency Shift Keying GSM Global System for Mobile communications
GMSK Gaussian minimum shift keying
HE Head End IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica IDH Iacutendice de Desenvolvimento Humano IP Internet Protocol LMDS Local Multipoint Distribution System MT Meacutedia Tensatildeo OFDM Orthogonal Frequency-Division Multiplexing OPGW Optical Ground Wire PLC Power Line Communication PLOC Power Line Outdoors Telecoms PLIC Power Line Internal Telecoms POP Point of Presence Procempa Companhia de Processamento de Dados SDEE Sistemas de Distribuiccedilatildeo de Energia Eleacutetrica SENAI Serviccedilo Nacional de Aprendizagem Industrial SNMP Simple Network Management Protocol Triple Play Aacuteudio Viacutedeo e Dados VLAN Virtual Local Area Network VoD Viacutedeo on Demand UFRGS Universidade Federal do Rio Grande do Sul UHT Usina Hidreleacutetrica de Tucuruiacute USB Universal Serial Bus
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11
CAPIacuteTULO 1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Consideraccedilotildees gerais
A comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica (PLC Power Line
Communication) vem crescendo rapidamente em termos de pesquisa No ano de 2000
empresas de energia eleacutetrica brasileiras iniciaram testes com a tecnologia PLC
Do ponto de vista econocircmico a tecnologia PLC apresenta uma grande vantagem
com relaccedilatildeo a outras tecnologias para transmissatildeo de dados a jaacute existecircncia de infra-estrutura
baacutesica para a comunicaccedilatildeo a rede de energia eleacutetrica Jaacute do ponto de vista social em termos
de inclusatildeo digital essa tecnologia pode representar a democratizaccedilatildeo dos meios de
transmissatildeo de informaccedilatildeo
A velocidade de transmissatildeo que essa tecnologia permitiraacute alcanccedilar eacute de ateacute
200Mbps (teoricamente) permitindo a implementaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos digitais simultacircneos
como automaccedilatildeo iluminaccedilatildeo climatizaccedilatildeo seguranccedila comunicaccedilatildeo triple play (aacuteudio
viacutedeo dados) e gerenciamento de recursos (eletricidade aacutegua gaacutes etc)
O mercado consumidor de Internet em banda larga com exigecircncias cada vez
maiores teraacute em breve uma alternativa acessiacutevel a mais de conexatildeo Estudos realizados pela
CEMIG (Companhia Eleacutetrica de Minas Gerais) e CEPA (Centro de Estudos e Pesquisas
Avanccediladas RS) por exemplo mostram que esta nova tecnologia de transmissatildeo de dados
promete elevar bastante as taxas de transmissatildeo de dados para o usuaacuterio final Um outro fator
relevante sobre eacute a disponibilidade do serviccedilo pois na atualidade segundo dados da ANEEL
(Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica) satildeo 47 milhotildees de unidades consumidoras de energia
das quais 85 satildeo consumidores residenciais em mais de 99 dos municiacutepios brasileiros
Em diversos paiacuteses estatildeo sendo realizados projetos experimentais utilizando uma
seacuterie de teacutecnicas de modulaccedilatildeo de sinal nas redes de baixa tensatildeo visando solucionar um dos
grandes problemas dessa tecnologia interferecircncias na rede Poreacutem teacutecnicas de modulaccedilatildeo
como GMSK (Gaussian Minimum Shifl Keying) Spread Spectrum e OFDM (Orthogonal
Frequency-Division Multiplexing) jaacute solucionam esse tipo de problema
A tecnologia PLC estaacute se tornando uma alternativa frente agraves jaacute existentes
conforme afirma (OPERA 2007)
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12
Na Europa designada como PLC (Power Line Communication) e nos Estados Unidos designado como BPL (Broadband Power Line) a comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica jaacute eacute uma alternativa que
concorre eou complementa diretamente os sistemas de comunicaccedilatildeo sem fio
(wireless) sateacutelite e cabos coaxiais das operadoras de TV por assinatura
Avanccedilos significativos foram alcanccedilados nos uacuteltimos trecircs anos e permitiram que
algumas empresas Europeacuteias e Americanas iniciassem ao final de 2003 a operaccedilatildeo comercial
do PLC As aplicaccedilotildees possiacuteveis natildeo se limitam agraves aplicaccedilotildees normalmente impostas pelas
atuais tecnologias disponiacuteveis em banda larga Com a tecnologia PLC DS2 Geraccedilatildeo II eacute
possiacutevel atingir velocidades de ateacute 200 Mbps e com essa velocidade a implementaccedilatildeo de
serviccedilos em tempo real como por exemplo telemedicinaeacute bastante viaacutevel
12 Objetivos
A ideacuteia de se transmitir sinais por linhas de potecircncia natildeo era considerado um meio
viaacutevel devido agrave baixa funcionalidade e ao alto custo de desenvolvimento E nos uacuteltimos anos
houve um grande esforccedilo para o desenvolvimento dessa tecnologia conforme explica
(ZIMMERMANN 2000)
Nos uacuteltimos anos um grande esforccedilo tem sido realizado para a produccedilatildeo de
tecnologia que permita a utilizaccedilatildeo da rede eleacutetrica para a transmissatildeo de
dados em banda larga Este esforccedilo inclui o desenvolvimento de
equipamentos de acesso agrave rede tanto em baixa quanto em meacutedia tensatildeo
aleacutem de equipamentos a serem utilizados dentro das instalaccedilotildees do usuaacuterio
Como o cenaacuterio atual desponta para tecnologias que visam a melhora tanto no
aspecto de serviccedilos quanto social a Tecnologia PLC se encontra nesse patamar fazendo com
que o objetivo do nosso trabalho seja o estudo das potencialidades que possam ser atingidas
por essa Tecnologia jaacute que a grande maioria dos domiciacutelios jaacute tem uma estrutura proacutepria para
o uso da mesma e assim facilitando ainda mais a sua implementaccedilatildeo
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13
13 Justificativa
A partir da crescente demanda da procura de serviccedilos de conexatildeo com taxas de
transmissatildeo cada vez mais altas e a necessidade de que venha a ser um serviccedilo de baixo custo
ao futuro cliente isso incentivou um aumento expressivo na aacuterea de pesquisas relacionadas agrave
Tecnologia PLC pois o mesmo poderaacute enquadrar-se nesse contexto Haacute todo um ambiente
propiacutecio para que isso ocorra primeiramente pela quantidade de domiciacutelios com rede de
energia eleacutetrica jaacute instalada que segundo dados do IBGE (2000) 97 (noventa e sete) dos
domiciacutelios com serviccedilos e bens duraacuteveis tem energia eleacutetrica
Quando os cabos eleacutetricos satildeo utilizados como meio transmissatildeo a instalaccedilatildeo
eleacutetrica domiciliar comporta-se como uma rede de dados onde cada tomada eleacutetrica eacute um
ponto de conexatildeo da rede Na praacutetica a rede eleacutetrica eacute transformada em um canal de
comunicaccedilatildeo por meio da sobreposiccedilatildeo de sinais de informaccedilatildeo de baixa intensidade agrave onda
de energia A Tecnologia PLC utiliza redes de distribuiccedilatildeo que requer baixo investimento
pois cada tomada de energia eleacutetrica seraacute um ponto de entrada e saiacuteda de dados
No PLC a largura de banda disponiacutevel eacute compartilhada entre dezenas de usuaacuterios
ao mesmo tempo ou seja usuaacuterios que estiverem ligados ao um ponto de distribuiccedilatildeo de
energia eleacutetrica comum isto eacute atraveacutes de um transformador O desempenho de uma conexatildeo
pode variar de acordo com o nuacutemero de pessoas que estiverem navegando simultaneamente e
por consequumlecircncia desse compartilhamento faz-se necessaacuterio a proteccedilatildeo do conteuacutedo dos
dados do traacutefego de cada usuaacuterio
No modelo atual da tecnologia PLC cada HE (head end) eacute constituiacutedo de 254
canais individuais ou seja satildeo 254 usuaacuterios que compartilham a mesma rede fiacutesica poreacutem
em redes loacutegicas diferentes Devem-se tambeacutem utilizar algoritmos de criptografia para
otimizaccedilatildeo da seguranccedila uma vez que a rede eacute fisicamente aberta E visando monitorar o
traacutefego e corrigir erros a tecnologia deve possuir um sistema de gerenciamento automaacutetico e
de supervisatildeo como por exemplo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) para
atribuiccedilatildeo automaacutetica de endereccedilos e SNMP (Simple Network Management Protocol) para
gerecircncia
Essa tecnologia oferece uma gama de benefiacutecios conforme explicitado por
(CURRENT 2006)
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14
Os principais benefiacutecios disponibilizados pela utilizaccedilatildeo da tecnologia PLC
satildeo acesso agrave Internet banda larga com velocidade de transmissatildeo de ateacute
200Mbps serviccedilos de telefonia IP serviccedilo completo de triple play para
residecircncias incluindo VoD (Viacutedeo on Demand) conectividade em qualquer
tipo de edificaccedilatildeo abrangendo desde residecircncias simples ateacute grandes
condomiacutenios natildeo necessita de cabeamento adicional pois usa os cabos da
rede de energia eleacutetrica jaacute existente faacutecil instalaccedilatildeo com modems plug and
play e uma central head-end disponibilidade de repetidores para grandes
extensotildees de rede privacidade e seguranccedila atraveacutes da encriptaccedilatildeo e
autenticaccedilatildeo de dados e por fim baixa taxa de manutenccedilatildeo dos
equipamentos
Eacute por causa disso que essa Tecnologia desperta tanto interesse nos mais diversos
setores da nossa sociedade e com o avanccedilo constante pode-se atingir um dos fatores que mais
contribuiacuteram para isso ocorresse a acessibilidade de informaccedilotildees atraveacutes de sua capilaridade
ou seja atraveacutes de sua grande facilidade de disseminaccedilatildeo atraveacutes de sua estrutura
14 Dificuldades
Algumas das grandes dificuldades dessa Tecnologia enfrentadas no contexto atual
brasileiro satildeo a ausecircncia de uma regulamentaccedilatildeo consistente a ampliaccedilatildeo de maior
investimento por parte das distribuidoras de energia eleacutetrica restriccedilotildees de acircmbito teacutecnico o
custo que natildeo estaacute tatildeo acessiacutevel ainda para o cliente que usaraacute o serviccedilo Todos esses fatores
contribuem para a lentidatildeo de um futuro oferecimento desse serviccedilo em larga escala
15 Estrutura do Trabalho
O conteuacutedo desse Trabalho de Conclusatildeo de Curso estaacute distribuiacutedo em 6
capiacutetulos As referecircncias citadas em todo o trabalho estatildeo apresentadas ao final do mesmo e
compreendem publicaccedilotildees bibliograacuteficas e teacutecnicas
Este trabalho estaacute organizado da seguinte maneira
No capiacutetulo 1 Introduccedilatildeo eacute apresentada uma breve descriccedilatildeo sobre a Tecnologia
PLC conceitos baacutesicos e dificuldades enfrentadas no contexto brasileiro
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No capiacutetulo 2 A Rede Eleacutetrica eacute demonstrado o princiacutepio de funcionamento da
rede eleacutetrica
No capiacutetulo 3 PLC e sua Estrutura satildeo apresentadas todas as suas
aplicabilidades vantagens e desvantagens funcionamento da Tecnologia PLC arquitetura e
os componentes de hardware que compotildeem essa tecnologia
No capiacutetulo 4 PLC como meio de Inclusatildeo Digital eacute demonstrado como essa
tecnologia pode ser uacutetil para a inclusatildeo digital atraveacutes de um estudo dos projetos pilotos nas
cidades de Barreirinhas (MA) e Restinga (RS)
No capiacutetulo 5 Aplicaccedilatildeo do PLC no setor industrial eacute demonstrada a aplicaccedilatildeo
dessa tecnologia PLC no acircmbito regional pela empresa de transmissatildeo de energia eleacutetrica do
norte do Brasil Eletronorte localizada na cidade de Marabaacute (PA)
E finalmente na Conclusatildeo satildeo apresentas as principais caracteriacutesticas que visam
a aplicabilidade desta tecnologia
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CAPIacuteTULO 2 A Rede de Energia Eleacutetrica
21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras
Na Europa e EUA satildeo muito utilizadas redes subterracircneas as quais minimizam
problemas inerentes a interferecircncias atenuaccedilatildeo e ruiacutedos No Brasil a maioria das redes eacute do
tipo convencional (aeacuterea) Estas redes possuem algumas caracteriacutesticas que podem ser de vital
importacircncia para a transmissatildeo de dados
As caracteriacutesticas desejaacuteveis de uma linha de transmissatildeo de dados satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica uniforme ao longo da linha
Baixa atenuaccedilatildeo para sinais transmitidos
Baixa reflexatildeo e baixa irradiaccedilatildeo
Baixa captaccedilatildeo de sinais externos e ruiacutedos
Geralmente nas concessionaacuterias de energia eleacutetrica existem trecircs tipos de redes de
distribuiccedilatildeo aeacuterea cada tipo tem vantagens e desvantagens para transmissatildeo de dados
conforme a seguir
211 Linha Convencional (BT)
A utilizaccedilatildeo deste tipo de linha apresenta uma dificuldade praacutetica devido a que
grande parte da rede brasileira de iluminaccedilatildeo puacuteblica utiliza capacitores para fins de correccedilatildeo
do fator de potecircncia dos conjuntos lacircmpadasreatores Como em muitos casos a iluminaccedilatildeo eacute
alimentada diretamente a partir da rede aeacuterea de distribuiccedilatildeo estes capacitores atenuam ou
bloqueiam a transmissatildeo de sinais de frequumlecircncias elevadas
As linhas aeacutereas de baixa tensatildeo tecircm comportamento semelhante agraves linhas de
comunicaccedilatildeo de condutores paralelos aeacutereos permitindo em princiacutepio a transmissatildeo de sinais
de frequumlecircncias mais elevadas sem risco da ocorrecircncia de irradiaccedilotildees questionaacuteveis Elas
diferem das linhas aeacutereas de meacutedia tensatildeo devido ao fato de que as cargas dispostas ao longo
de sua extensatildeo se repetem em intervalos mais curtos e satildeo representadas por cargas de baixa
impedacircncia para os sinais transmitidos Aleacutem do efeito do desacoplamento de sinal estas
cargas apresentam perdas elevadas aumentando a atenuaccedilatildeo total
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Ao contraacuterio das linhas de meacutedia tensatildeo os isoladores nas linhas de baixa tensatildeo
natildeo costumam gerar ruiacutedo Podem estar presentes ruiacutedos produzidos pelo homem tais como
aqueles provocados por aparelhos eleacutetricos dotados de motores eleacutetricos Aleacutem desses ruiacutedos
estatildeo presentes sinais de emissoras comerciais de radiodifusatildeo em niacutevel comparaacutevel aos
encontrados em linhas de meacutedia tensatildeo
Os ramais de serviccedilo que conectam cada consumidor agrave linha se constituem em
dezenas de pontos de derivaccedilatildeo geradores de reflexotildees A combinaccedilatildeo dos ruiacutedos presentes
nas linhas de baixa tensatildeo com as frequumlentes derivaccedilotildees e os elevados valores de atenuaccedilatildeo
total faz dessas linhas um ambiente relativamente hostil para a transmissatildeo de sinais de
telecomunicaccedilotildees
Um modelo de linha convencional eacute mostrado conforme a figura 21
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada por
Impedacircncia caracteriacutestica variaacutevel ao longo da linha
Descasamento devido a conexotildees de transformadores de 138 kV
(Kilovolts)
Ruiacutedos causados por isoladores defeituosos (meacutedia tensatildeo)
Reflexotildees devido a derivaccedilotildees para outros consumidores
Interferecircncias de emissoras de raacutedio em ondas meacutedias
212 Linha Compacta
O modelo de linha compacta eacute mostrado na figura 22
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Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute altamente influenciada por
Condiccedilotildees mais favoraacuteveis para transmissatildeo de sinais
Menor afastamento entre condutores logo menor irradiaccedilatildeo
Afastamento entre cabos mais constante logo menor reflexatildeo
213 Linha Preacute-formada
O modelo de linha preacute-formada eacute mostrado na figura 23
Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada pelas
caracteriacutesticas da rede que satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica mais constante devido sua construccedilatildeo (menor
reflexatildeo)
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Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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34
tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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35
372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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37
376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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39
CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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40
encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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43
CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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49
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IV
Agradecimentos
Agradeccedilo a todos que contribuiacuteram para que este Projeto
acontecesse em especial Aos meus pais Nilce Rocha e Isnaldo Teixeira pelo grande incentivo durante a vida acadecircmica Agrave minha namorada Deliane Marinho pelo esforccedilo incontestaacutevel
durante os momentos mais difiacuteceis dessa longa jornada
acadecircmica Agrave Prof Rita de Castro pela orientaccedilatildeo Aos Docentes e Discentes que contribuiacuteram direta ou
indiretamente para que esse trabalho acontecesse Ao Welliton Barros pelas longas e pacientes horas de ensinamento Ao Luceacutelio Juacutenior pela inestimaacutevel contribuiccedilatildeo
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V
Resumo Com o avanccedilo e estudo de novas tecnologias para transmissatildeo de dados a tecnologia PLC - Power Line Communication surgiu como mais uma opccedilatildeo versaacutetil de comunicaccedilatildeo de dados
sobre a rede eleacutetrica tanto em baixa meacutedia ou alta tensatildeo E isso contribui para a expansatildeo
dessa tecnologia que ofereceraacute uma enorme gama de serviccedilos ao cliente em um uacutenico meio de
transmissatildeo de dados Pelo fato de atingir altas taxas de transmissatildeo um dos fatores que
influenciam bastante para aprimoramento do PLC no Brasil eacute o grande mercado no qual
poderaacute se atingir jaacute que se utiliza a estrutura da rede eleacutetrica e juntamente com esse fator a
inclusatildeo digital um tema muito discutido em nossa realidade Dessa forma nesse trabalho eacute
pesquisado o cenaacuterio atual dessa tecnologia
Palavra-Chave Inclusatildeo Digital Comunicaccedilatildeo em Linhas de Potecircncia Meio de
Transmissatildeo Transmissatildeo de Informaccedilatildeo Transmissatildeo em banda larga
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VI
Abstract
With the progress and study of new technologies for data transmission the technology PLC - Power Line Communication appeared as more a versatile option of data communication on the electric net so much in drop average or high tension And that contributes to the expansion of that technology that will offer an enormous range of services to the customer in an only middle of transmission of data For the fact of reaching discharges transmission rates one of the factors that influence enough for improvement of PLC in Brazil is the great market in which can be reached since the structure of the electric net is used and together with that factor the digital inclusion a theme very discussed in our reality In that way in that work it is researched the current scenery this tecnology
Key-Word Digital inclusion Potency Lines Communication Middle of Transmission Information Transmission Band releases transmission
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VII
Sumaacuterio
Agradecimentos IV Resumo V Abstract VI Sumaacuterio VII Lista de Figuras IX Lista de Abreviaturas e Siglas X CAPIacuteTULO 1 INTRODUCcedilAtildeO 11 Consideraccedilotildees gerais 11 12 Objetivos 12 13 Justificativa 13 14 Dificuldades 14 15 Estrutura do Trabalho 14 CAPIacuteTULO 2 A REDE ELEacuteTRICA 21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras 16 211 Linha Convencional (BT) 16 212 Linha Compacta 17 213 Linha Preacute-formada 18 22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica 19 221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT) 20 222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT) 21
CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC 24 32 Arquitetura dos sistema PLC 25 321 Consideraccedilotildees iniciais 25 322 Sistema Outdoor 25 323 Sistema Indoor 26 324 Modem PLC 27 33 Espectro de frequumlecircncia 27 34 Modulaccedilatildeo de sinal 28 341 Modulaccedilatildeo OFDM 29 342 Modulaccedilatildeo GMSK 30 343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum 30 35 PLC e suas aplicaccedilotildees 31 351 Consideraccedilotildees iniciais 31 352 Redes domeacutesticas independentes 31 353 Internet banda larga 31 354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica 32 36 Vantagens e desvantagens 33 361 Vantagens 33 362 Desvantagens 33 37 Restriccedilotildees teacutecnicas no PLC 34 371 Consideraccedilotildees iniciais 34
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VIII
372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo 35 373 Interferecircncia 35 374 Segmentaccedilatildeo de alimentadores 36 375 Seguranccedila no trabalho 36 376 Regulamentaccedilatildeo 37 377 Interferecircncias do PLC no sistema raacutedio 38 CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA INCLUSAtildeO DIGITAL 41 Consideraccedilotildees iniciais 39 42 Projeto Vila Digital Barreirinhas MA 39 43 Projeto Piloto PLC Restinga RS 41 CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR INDUSTRIAL 51 Consideraccedilotildees iniciais 43 52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras de Alta Tensatildeo) 43 53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier 43 54 Principais caracteriacutesticas dos equipamentos Carrier de comunicaccedilatildeo 44 55 Tipos Carrier comunicaccedilatildeo 45 56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier 45 57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo 45 58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor 46 581 Transmissor 46 582 Receptor 46 CONCLUSAtildeO 48 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 49
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IX
Lista de Figuras
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003) 17 Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007) 18 Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002) 18 Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power
Transmission 2007) 19
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007) 23 Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004) 25 Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003) 26 Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003) 26 Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003) 27 Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003) 28 Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (PINHO 2005) 29 Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003) 29 Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL
2003) 31 Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007) 32 Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007) 40 Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia
tensatildeo (TIC 2007) 42 Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE2007) 44
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X
Lista de Abreviaturas e Siglas ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line AMD Advanced Micro Devices ANEEL Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica ANATEL Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees APTEL Associaccedilatildeo de Empresas Proprietaacuterias de Infra-Estrutura e Sistemas Privados BT Baixa Tensatildeo CEEE Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica CEMAR Centrais Eleacutetricas do Maranhatildeo CEEMIG Centrais Eleacutetricas de Minas Gerais CEPA Centro de Estudos e Pesquisas Avanccediladas RS CETA Centro de Excelecircncia em Tecnologias Avanccediladas CPEs Costumers Premises Equipment DHCP Dynamic Host Configuration Protocol ELETROBRAacuteS Centrais Eleacutetricas Brasileiras ELETRONORTE Centrais Eleacutetricas do Norte FSK Frequency Shift Keying GSM Global System for Mobile communications
GMSK Gaussian minimum shift keying
HE Head End IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica IDH Iacutendice de Desenvolvimento Humano IP Internet Protocol LMDS Local Multipoint Distribution System MT Meacutedia Tensatildeo OFDM Orthogonal Frequency-Division Multiplexing OPGW Optical Ground Wire PLC Power Line Communication PLOC Power Line Outdoors Telecoms PLIC Power Line Internal Telecoms POP Point of Presence Procempa Companhia de Processamento de Dados SDEE Sistemas de Distribuiccedilatildeo de Energia Eleacutetrica SENAI Serviccedilo Nacional de Aprendizagem Industrial SNMP Simple Network Management Protocol Triple Play Aacuteudio Viacutedeo e Dados VLAN Virtual Local Area Network VoD Viacutedeo on Demand UFRGS Universidade Federal do Rio Grande do Sul UHT Usina Hidreleacutetrica de Tucuruiacute USB Universal Serial Bus
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11
CAPIacuteTULO 1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Consideraccedilotildees gerais
A comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica (PLC Power Line
Communication) vem crescendo rapidamente em termos de pesquisa No ano de 2000
empresas de energia eleacutetrica brasileiras iniciaram testes com a tecnologia PLC
Do ponto de vista econocircmico a tecnologia PLC apresenta uma grande vantagem
com relaccedilatildeo a outras tecnologias para transmissatildeo de dados a jaacute existecircncia de infra-estrutura
baacutesica para a comunicaccedilatildeo a rede de energia eleacutetrica Jaacute do ponto de vista social em termos
de inclusatildeo digital essa tecnologia pode representar a democratizaccedilatildeo dos meios de
transmissatildeo de informaccedilatildeo
A velocidade de transmissatildeo que essa tecnologia permitiraacute alcanccedilar eacute de ateacute
200Mbps (teoricamente) permitindo a implementaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos digitais simultacircneos
como automaccedilatildeo iluminaccedilatildeo climatizaccedilatildeo seguranccedila comunicaccedilatildeo triple play (aacuteudio
viacutedeo dados) e gerenciamento de recursos (eletricidade aacutegua gaacutes etc)
O mercado consumidor de Internet em banda larga com exigecircncias cada vez
maiores teraacute em breve uma alternativa acessiacutevel a mais de conexatildeo Estudos realizados pela
CEMIG (Companhia Eleacutetrica de Minas Gerais) e CEPA (Centro de Estudos e Pesquisas
Avanccediladas RS) por exemplo mostram que esta nova tecnologia de transmissatildeo de dados
promete elevar bastante as taxas de transmissatildeo de dados para o usuaacuterio final Um outro fator
relevante sobre eacute a disponibilidade do serviccedilo pois na atualidade segundo dados da ANEEL
(Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica) satildeo 47 milhotildees de unidades consumidoras de energia
das quais 85 satildeo consumidores residenciais em mais de 99 dos municiacutepios brasileiros
Em diversos paiacuteses estatildeo sendo realizados projetos experimentais utilizando uma
seacuterie de teacutecnicas de modulaccedilatildeo de sinal nas redes de baixa tensatildeo visando solucionar um dos
grandes problemas dessa tecnologia interferecircncias na rede Poreacutem teacutecnicas de modulaccedilatildeo
como GMSK (Gaussian Minimum Shifl Keying) Spread Spectrum e OFDM (Orthogonal
Frequency-Division Multiplexing) jaacute solucionam esse tipo de problema
A tecnologia PLC estaacute se tornando uma alternativa frente agraves jaacute existentes
conforme afirma (OPERA 2007)
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12
Na Europa designada como PLC (Power Line Communication) e nos Estados Unidos designado como BPL (Broadband Power Line) a comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica jaacute eacute uma alternativa que
concorre eou complementa diretamente os sistemas de comunicaccedilatildeo sem fio
(wireless) sateacutelite e cabos coaxiais das operadoras de TV por assinatura
Avanccedilos significativos foram alcanccedilados nos uacuteltimos trecircs anos e permitiram que
algumas empresas Europeacuteias e Americanas iniciassem ao final de 2003 a operaccedilatildeo comercial
do PLC As aplicaccedilotildees possiacuteveis natildeo se limitam agraves aplicaccedilotildees normalmente impostas pelas
atuais tecnologias disponiacuteveis em banda larga Com a tecnologia PLC DS2 Geraccedilatildeo II eacute
possiacutevel atingir velocidades de ateacute 200 Mbps e com essa velocidade a implementaccedilatildeo de
serviccedilos em tempo real como por exemplo telemedicinaeacute bastante viaacutevel
12 Objetivos
A ideacuteia de se transmitir sinais por linhas de potecircncia natildeo era considerado um meio
viaacutevel devido agrave baixa funcionalidade e ao alto custo de desenvolvimento E nos uacuteltimos anos
houve um grande esforccedilo para o desenvolvimento dessa tecnologia conforme explica
(ZIMMERMANN 2000)
Nos uacuteltimos anos um grande esforccedilo tem sido realizado para a produccedilatildeo de
tecnologia que permita a utilizaccedilatildeo da rede eleacutetrica para a transmissatildeo de
dados em banda larga Este esforccedilo inclui o desenvolvimento de
equipamentos de acesso agrave rede tanto em baixa quanto em meacutedia tensatildeo
aleacutem de equipamentos a serem utilizados dentro das instalaccedilotildees do usuaacuterio
Como o cenaacuterio atual desponta para tecnologias que visam a melhora tanto no
aspecto de serviccedilos quanto social a Tecnologia PLC se encontra nesse patamar fazendo com
que o objetivo do nosso trabalho seja o estudo das potencialidades que possam ser atingidas
por essa Tecnologia jaacute que a grande maioria dos domiciacutelios jaacute tem uma estrutura proacutepria para
o uso da mesma e assim facilitando ainda mais a sua implementaccedilatildeo
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13
13 Justificativa
A partir da crescente demanda da procura de serviccedilos de conexatildeo com taxas de
transmissatildeo cada vez mais altas e a necessidade de que venha a ser um serviccedilo de baixo custo
ao futuro cliente isso incentivou um aumento expressivo na aacuterea de pesquisas relacionadas agrave
Tecnologia PLC pois o mesmo poderaacute enquadrar-se nesse contexto Haacute todo um ambiente
propiacutecio para que isso ocorra primeiramente pela quantidade de domiciacutelios com rede de
energia eleacutetrica jaacute instalada que segundo dados do IBGE (2000) 97 (noventa e sete) dos
domiciacutelios com serviccedilos e bens duraacuteveis tem energia eleacutetrica
Quando os cabos eleacutetricos satildeo utilizados como meio transmissatildeo a instalaccedilatildeo
eleacutetrica domiciliar comporta-se como uma rede de dados onde cada tomada eleacutetrica eacute um
ponto de conexatildeo da rede Na praacutetica a rede eleacutetrica eacute transformada em um canal de
comunicaccedilatildeo por meio da sobreposiccedilatildeo de sinais de informaccedilatildeo de baixa intensidade agrave onda
de energia A Tecnologia PLC utiliza redes de distribuiccedilatildeo que requer baixo investimento
pois cada tomada de energia eleacutetrica seraacute um ponto de entrada e saiacuteda de dados
No PLC a largura de banda disponiacutevel eacute compartilhada entre dezenas de usuaacuterios
ao mesmo tempo ou seja usuaacuterios que estiverem ligados ao um ponto de distribuiccedilatildeo de
energia eleacutetrica comum isto eacute atraveacutes de um transformador O desempenho de uma conexatildeo
pode variar de acordo com o nuacutemero de pessoas que estiverem navegando simultaneamente e
por consequumlecircncia desse compartilhamento faz-se necessaacuterio a proteccedilatildeo do conteuacutedo dos
dados do traacutefego de cada usuaacuterio
No modelo atual da tecnologia PLC cada HE (head end) eacute constituiacutedo de 254
canais individuais ou seja satildeo 254 usuaacuterios que compartilham a mesma rede fiacutesica poreacutem
em redes loacutegicas diferentes Devem-se tambeacutem utilizar algoritmos de criptografia para
otimizaccedilatildeo da seguranccedila uma vez que a rede eacute fisicamente aberta E visando monitorar o
traacutefego e corrigir erros a tecnologia deve possuir um sistema de gerenciamento automaacutetico e
de supervisatildeo como por exemplo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) para
atribuiccedilatildeo automaacutetica de endereccedilos e SNMP (Simple Network Management Protocol) para
gerecircncia
Essa tecnologia oferece uma gama de benefiacutecios conforme explicitado por
(CURRENT 2006)
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Os principais benefiacutecios disponibilizados pela utilizaccedilatildeo da tecnologia PLC
satildeo acesso agrave Internet banda larga com velocidade de transmissatildeo de ateacute
200Mbps serviccedilos de telefonia IP serviccedilo completo de triple play para
residecircncias incluindo VoD (Viacutedeo on Demand) conectividade em qualquer
tipo de edificaccedilatildeo abrangendo desde residecircncias simples ateacute grandes
condomiacutenios natildeo necessita de cabeamento adicional pois usa os cabos da
rede de energia eleacutetrica jaacute existente faacutecil instalaccedilatildeo com modems plug and
play e uma central head-end disponibilidade de repetidores para grandes
extensotildees de rede privacidade e seguranccedila atraveacutes da encriptaccedilatildeo e
autenticaccedilatildeo de dados e por fim baixa taxa de manutenccedilatildeo dos
equipamentos
Eacute por causa disso que essa Tecnologia desperta tanto interesse nos mais diversos
setores da nossa sociedade e com o avanccedilo constante pode-se atingir um dos fatores que mais
contribuiacuteram para isso ocorresse a acessibilidade de informaccedilotildees atraveacutes de sua capilaridade
ou seja atraveacutes de sua grande facilidade de disseminaccedilatildeo atraveacutes de sua estrutura
14 Dificuldades
Algumas das grandes dificuldades dessa Tecnologia enfrentadas no contexto atual
brasileiro satildeo a ausecircncia de uma regulamentaccedilatildeo consistente a ampliaccedilatildeo de maior
investimento por parte das distribuidoras de energia eleacutetrica restriccedilotildees de acircmbito teacutecnico o
custo que natildeo estaacute tatildeo acessiacutevel ainda para o cliente que usaraacute o serviccedilo Todos esses fatores
contribuem para a lentidatildeo de um futuro oferecimento desse serviccedilo em larga escala
15 Estrutura do Trabalho
O conteuacutedo desse Trabalho de Conclusatildeo de Curso estaacute distribuiacutedo em 6
capiacutetulos As referecircncias citadas em todo o trabalho estatildeo apresentadas ao final do mesmo e
compreendem publicaccedilotildees bibliograacuteficas e teacutecnicas
Este trabalho estaacute organizado da seguinte maneira
No capiacutetulo 1 Introduccedilatildeo eacute apresentada uma breve descriccedilatildeo sobre a Tecnologia
PLC conceitos baacutesicos e dificuldades enfrentadas no contexto brasileiro
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No capiacutetulo 2 A Rede Eleacutetrica eacute demonstrado o princiacutepio de funcionamento da
rede eleacutetrica
No capiacutetulo 3 PLC e sua Estrutura satildeo apresentadas todas as suas
aplicabilidades vantagens e desvantagens funcionamento da Tecnologia PLC arquitetura e
os componentes de hardware que compotildeem essa tecnologia
No capiacutetulo 4 PLC como meio de Inclusatildeo Digital eacute demonstrado como essa
tecnologia pode ser uacutetil para a inclusatildeo digital atraveacutes de um estudo dos projetos pilotos nas
cidades de Barreirinhas (MA) e Restinga (RS)
No capiacutetulo 5 Aplicaccedilatildeo do PLC no setor industrial eacute demonstrada a aplicaccedilatildeo
dessa tecnologia PLC no acircmbito regional pela empresa de transmissatildeo de energia eleacutetrica do
norte do Brasil Eletronorte localizada na cidade de Marabaacute (PA)
E finalmente na Conclusatildeo satildeo apresentas as principais caracteriacutesticas que visam
a aplicabilidade desta tecnologia
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CAPIacuteTULO 2 A Rede de Energia Eleacutetrica
21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras
Na Europa e EUA satildeo muito utilizadas redes subterracircneas as quais minimizam
problemas inerentes a interferecircncias atenuaccedilatildeo e ruiacutedos No Brasil a maioria das redes eacute do
tipo convencional (aeacuterea) Estas redes possuem algumas caracteriacutesticas que podem ser de vital
importacircncia para a transmissatildeo de dados
As caracteriacutesticas desejaacuteveis de uma linha de transmissatildeo de dados satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica uniforme ao longo da linha
Baixa atenuaccedilatildeo para sinais transmitidos
Baixa reflexatildeo e baixa irradiaccedilatildeo
Baixa captaccedilatildeo de sinais externos e ruiacutedos
Geralmente nas concessionaacuterias de energia eleacutetrica existem trecircs tipos de redes de
distribuiccedilatildeo aeacuterea cada tipo tem vantagens e desvantagens para transmissatildeo de dados
conforme a seguir
211 Linha Convencional (BT)
A utilizaccedilatildeo deste tipo de linha apresenta uma dificuldade praacutetica devido a que
grande parte da rede brasileira de iluminaccedilatildeo puacuteblica utiliza capacitores para fins de correccedilatildeo
do fator de potecircncia dos conjuntos lacircmpadasreatores Como em muitos casos a iluminaccedilatildeo eacute
alimentada diretamente a partir da rede aeacuterea de distribuiccedilatildeo estes capacitores atenuam ou
bloqueiam a transmissatildeo de sinais de frequumlecircncias elevadas
As linhas aeacutereas de baixa tensatildeo tecircm comportamento semelhante agraves linhas de
comunicaccedilatildeo de condutores paralelos aeacutereos permitindo em princiacutepio a transmissatildeo de sinais
de frequumlecircncias mais elevadas sem risco da ocorrecircncia de irradiaccedilotildees questionaacuteveis Elas
diferem das linhas aeacutereas de meacutedia tensatildeo devido ao fato de que as cargas dispostas ao longo
de sua extensatildeo se repetem em intervalos mais curtos e satildeo representadas por cargas de baixa
impedacircncia para os sinais transmitidos Aleacutem do efeito do desacoplamento de sinal estas
cargas apresentam perdas elevadas aumentando a atenuaccedilatildeo total
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Ao contraacuterio das linhas de meacutedia tensatildeo os isoladores nas linhas de baixa tensatildeo
natildeo costumam gerar ruiacutedo Podem estar presentes ruiacutedos produzidos pelo homem tais como
aqueles provocados por aparelhos eleacutetricos dotados de motores eleacutetricos Aleacutem desses ruiacutedos
estatildeo presentes sinais de emissoras comerciais de radiodifusatildeo em niacutevel comparaacutevel aos
encontrados em linhas de meacutedia tensatildeo
Os ramais de serviccedilo que conectam cada consumidor agrave linha se constituem em
dezenas de pontos de derivaccedilatildeo geradores de reflexotildees A combinaccedilatildeo dos ruiacutedos presentes
nas linhas de baixa tensatildeo com as frequumlentes derivaccedilotildees e os elevados valores de atenuaccedilatildeo
total faz dessas linhas um ambiente relativamente hostil para a transmissatildeo de sinais de
telecomunicaccedilotildees
Um modelo de linha convencional eacute mostrado conforme a figura 21
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada por
Impedacircncia caracteriacutestica variaacutevel ao longo da linha
Descasamento devido a conexotildees de transformadores de 138 kV
(Kilovolts)
Ruiacutedos causados por isoladores defeituosos (meacutedia tensatildeo)
Reflexotildees devido a derivaccedilotildees para outros consumidores
Interferecircncias de emissoras de raacutedio em ondas meacutedias
212 Linha Compacta
O modelo de linha compacta eacute mostrado na figura 22
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Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute altamente influenciada por
Condiccedilotildees mais favoraacuteveis para transmissatildeo de sinais
Menor afastamento entre condutores logo menor irradiaccedilatildeo
Afastamento entre cabos mais constante logo menor reflexatildeo
213 Linha Preacute-formada
O modelo de linha preacute-formada eacute mostrado na figura 23
Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada pelas
caracteriacutesticas da rede que satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica mais constante devido sua construccedilatildeo (menor
reflexatildeo)
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Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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32
Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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34
tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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35
372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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37
376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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39
CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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40
encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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43
CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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49
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engenharia de telecomunicaccedilotildees IETC Belo Horizonte REZENDE E PLC traz Internet agrave rede eleacutetrica Jul 2006 Disponiacutevel em
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V
Resumo Com o avanccedilo e estudo de novas tecnologias para transmissatildeo de dados a tecnologia PLC - Power Line Communication surgiu como mais uma opccedilatildeo versaacutetil de comunicaccedilatildeo de dados
sobre a rede eleacutetrica tanto em baixa meacutedia ou alta tensatildeo E isso contribui para a expansatildeo
dessa tecnologia que ofereceraacute uma enorme gama de serviccedilos ao cliente em um uacutenico meio de
transmissatildeo de dados Pelo fato de atingir altas taxas de transmissatildeo um dos fatores que
influenciam bastante para aprimoramento do PLC no Brasil eacute o grande mercado no qual
poderaacute se atingir jaacute que se utiliza a estrutura da rede eleacutetrica e juntamente com esse fator a
inclusatildeo digital um tema muito discutido em nossa realidade Dessa forma nesse trabalho eacute
pesquisado o cenaacuterio atual dessa tecnologia
Palavra-Chave Inclusatildeo Digital Comunicaccedilatildeo em Linhas de Potecircncia Meio de
Transmissatildeo Transmissatildeo de Informaccedilatildeo Transmissatildeo em banda larga
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VI
Abstract
With the progress and study of new technologies for data transmission the technology PLC - Power Line Communication appeared as more a versatile option of data communication on the electric net so much in drop average or high tension And that contributes to the expansion of that technology that will offer an enormous range of services to the customer in an only middle of transmission of data For the fact of reaching discharges transmission rates one of the factors that influence enough for improvement of PLC in Brazil is the great market in which can be reached since the structure of the electric net is used and together with that factor the digital inclusion a theme very discussed in our reality In that way in that work it is researched the current scenery this tecnology
Key-Word Digital inclusion Potency Lines Communication Middle of Transmission Information Transmission Band releases transmission
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VII
Sumaacuterio
Agradecimentos IV Resumo V Abstract VI Sumaacuterio VII Lista de Figuras IX Lista de Abreviaturas e Siglas X CAPIacuteTULO 1 INTRODUCcedilAtildeO 11 Consideraccedilotildees gerais 11 12 Objetivos 12 13 Justificativa 13 14 Dificuldades 14 15 Estrutura do Trabalho 14 CAPIacuteTULO 2 A REDE ELEacuteTRICA 21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras 16 211 Linha Convencional (BT) 16 212 Linha Compacta 17 213 Linha Preacute-formada 18 22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica 19 221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT) 20 222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT) 21
CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC 24 32 Arquitetura dos sistema PLC 25 321 Consideraccedilotildees iniciais 25 322 Sistema Outdoor 25 323 Sistema Indoor 26 324 Modem PLC 27 33 Espectro de frequumlecircncia 27 34 Modulaccedilatildeo de sinal 28 341 Modulaccedilatildeo OFDM 29 342 Modulaccedilatildeo GMSK 30 343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum 30 35 PLC e suas aplicaccedilotildees 31 351 Consideraccedilotildees iniciais 31 352 Redes domeacutesticas independentes 31 353 Internet banda larga 31 354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica 32 36 Vantagens e desvantagens 33 361 Vantagens 33 362 Desvantagens 33 37 Restriccedilotildees teacutecnicas no PLC 34 371 Consideraccedilotildees iniciais 34
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VIII
372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo 35 373 Interferecircncia 35 374 Segmentaccedilatildeo de alimentadores 36 375 Seguranccedila no trabalho 36 376 Regulamentaccedilatildeo 37 377 Interferecircncias do PLC no sistema raacutedio 38 CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA INCLUSAtildeO DIGITAL 41 Consideraccedilotildees iniciais 39 42 Projeto Vila Digital Barreirinhas MA 39 43 Projeto Piloto PLC Restinga RS 41 CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR INDUSTRIAL 51 Consideraccedilotildees iniciais 43 52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras de Alta Tensatildeo) 43 53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier 43 54 Principais caracteriacutesticas dos equipamentos Carrier de comunicaccedilatildeo 44 55 Tipos Carrier comunicaccedilatildeo 45 56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier 45 57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo 45 58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor 46 581 Transmissor 46 582 Receptor 46 CONCLUSAtildeO 48 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 49
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IX
Lista de Figuras
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003) 17 Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007) 18 Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002) 18 Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power
Transmission 2007) 19
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007) 23 Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004) 25 Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003) 26 Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003) 26 Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003) 27 Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003) 28 Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (PINHO 2005) 29 Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003) 29 Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL
2003) 31 Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007) 32 Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007) 40 Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia
tensatildeo (TIC 2007) 42 Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE2007) 44
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X
Lista de Abreviaturas e Siglas ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line AMD Advanced Micro Devices ANEEL Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica ANATEL Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees APTEL Associaccedilatildeo de Empresas Proprietaacuterias de Infra-Estrutura e Sistemas Privados BT Baixa Tensatildeo CEEE Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica CEMAR Centrais Eleacutetricas do Maranhatildeo CEEMIG Centrais Eleacutetricas de Minas Gerais CEPA Centro de Estudos e Pesquisas Avanccediladas RS CETA Centro de Excelecircncia em Tecnologias Avanccediladas CPEs Costumers Premises Equipment DHCP Dynamic Host Configuration Protocol ELETROBRAacuteS Centrais Eleacutetricas Brasileiras ELETRONORTE Centrais Eleacutetricas do Norte FSK Frequency Shift Keying GSM Global System for Mobile communications
GMSK Gaussian minimum shift keying
HE Head End IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica IDH Iacutendice de Desenvolvimento Humano IP Internet Protocol LMDS Local Multipoint Distribution System MT Meacutedia Tensatildeo OFDM Orthogonal Frequency-Division Multiplexing OPGW Optical Ground Wire PLC Power Line Communication PLOC Power Line Outdoors Telecoms PLIC Power Line Internal Telecoms POP Point of Presence Procempa Companhia de Processamento de Dados SDEE Sistemas de Distribuiccedilatildeo de Energia Eleacutetrica SENAI Serviccedilo Nacional de Aprendizagem Industrial SNMP Simple Network Management Protocol Triple Play Aacuteudio Viacutedeo e Dados VLAN Virtual Local Area Network VoD Viacutedeo on Demand UFRGS Universidade Federal do Rio Grande do Sul UHT Usina Hidreleacutetrica de Tucuruiacute USB Universal Serial Bus
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11
CAPIacuteTULO 1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Consideraccedilotildees gerais
A comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica (PLC Power Line
Communication) vem crescendo rapidamente em termos de pesquisa No ano de 2000
empresas de energia eleacutetrica brasileiras iniciaram testes com a tecnologia PLC
Do ponto de vista econocircmico a tecnologia PLC apresenta uma grande vantagem
com relaccedilatildeo a outras tecnologias para transmissatildeo de dados a jaacute existecircncia de infra-estrutura
baacutesica para a comunicaccedilatildeo a rede de energia eleacutetrica Jaacute do ponto de vista social em termos
de inclusatildeo digital essa tecnologia pode representar a democratizaccedilatildeo dos meios de
transmissatildeo de informaccedilatildeo
A velocidade de transmissatildeo que essa tecnologia permitiraacute alcanccedilar eacute de ateacute
200Mbps (teoricamente) permitindo a implementaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos digitais simultacircneos
como automaccedilatildeo iluminaccedilatildeo climatizaccedilatildeo seguranccedila comunicaccedilatildeo triple play (aacuteudio
viacutedeo dados) e gerenciamento de recursos (eletricidade aacutegua gaacutes etc)
O mercado consumidor de Internet em banda larga com exigecircncias cada vez
maiores teraacute em breve uma alternativa acessiacutevel a mais de conexatildeo Estudos realizados pela
CEMIG (Companhia Eleacutetrica de Minas Gerais) e CEPA (Centro de Estudos e Pesquisas
Avanccediladas RS) por exemplo mostram que esta nova tecnologia de transmissatildeo de dados
promete elevar bastante as taxas de transmissatildeo de dados para o usuaacuterio final Um outro fator
relevante sobre eacute a disponibilidade do serviccedilo pois na atualidade segundo dados da ANEEL
(Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica) satildeo 47 milhotildees de unidades consumidoras de energia
das quais 85 satildeo consumidores residenciais em mais de 99 dos municiacutepios brasileiros
Em diversos paiacuteses estatildeo sendo realizados projetos experimentais utilizando uma
seacuterie de teacutecnicas de modulaccedilatildeo de sinal nas redes de baixa tensatildeo visando solucionar um dos
grandes problemas dessa tecnologia interferecircncias na rede Poreacutem teacutecnicas de modulaccedilatildeo
como GMSK (Gaussian Minimum Shifl Keying) Spread Spectrum e OFDM (Orthogonal
Frequency-Division Multiplexing) jaacute solucionam esse tipo de problema
A tecnologia PLC estaacute se tornando uma alternativa frente agraves jaacute existentes
conforme afirma (OPERA 2007)
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12
Na Europa designada como PLC (Power Line Communication) e nos Estados Unidos designado como BPL (Broadband Power Line) a comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica jaacute eacute uma alternativa que
concorre eou complementa diretamente os sistemas de comunicaccedilatildeo sem fio
(wireless) sateacutelite e cabos coaxiais das operadoras de TV por assinatura
Avanccedilos significativos foram alcanccedilados nos uacuteltimos trecircs anos e permitiram que
algumas empresas Europeacuteias e Americanas iniciassem ao final de 2003 a operaccedilatildeo comercial
do PLC As aplicaccedilotildees possiacuteveis natildeo se limitam agraves aplicaccedilotildees normalmente impostas pelas
atuais tecnologias disponiacuteveis em banda larga Com a tecnologia PLC DS2 Geraccedilatildeo II eacute
possiacutevel atingir velocidades de ateacute 200 Mbps e com essa velocidade a implementaccedilatildeo de
serviccedilos em tempo real como por exemplo telemedicinaeacute bastante viaacutevel
12 Objetivos
A ideacuteia de se transmitir sinais por linhas de potecircncia natildeo era considerado um meio
viaacutevel devido agrave baixa funcionalidade e ao alto custo de desenvolvimento E nos uacuteltimos anos
houve um grande esforccedilo para o desenvolvimento dessa tecnologia conforme explica
(ZIMMERMANN 2000)
Nos uacuteltimos anos um grande esforccedilo tem sido realizado para a produccedilatildeo de
tecnologia que permita a utilizaccedilatildeo da rede eleacutetrica para a transmissatildeo de
dados em banda larga Este esforccedilo inclui o desenvolvimento de
equipamentos de acesso agrave rede tanto em baixa quanto em meacutedia tensatildeo
aleacutem de equipamentos a serem utilizados dentro das instalaccedilotildees do usuaacuterio
Como o cenaacuterio atual desponta para tecnologias que visam a melhora tanto no
aspecto de serviccedilos quanto social a Tecnologia PLC se encontra nesse patamar fazendo com
que o objetivo do nosso trabalho seja o estudo das potencialidades que possam ser atingidas
por essa Tecnologia jaacute que a grande maioria dos domiciacutelios jaacute tem uma estrutura proacutepria para
o uso da mesma e assim facilitando ainda mais a sua implementaccedilatildeo
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13
13 Justificativa
A partir da crescente demanda da procura de serviccedilos de conexatildeo com taxas de
transmissatildeo cada vez mais altas e a necessidade de que venha a ser um serviccedilo de baixo custo
ao futuro cliente isso incentivou um aumento expressivo na aacuterea de pesquisas relacionadas agrave
Tecnologia PLC pois o mesmo poderaacute enquadrar-se nesse contexto Haacute todo um ambiente
propiacutecio para que isso ocorra primeiramente pela quantidade de domiciacutelios com rede de
energia eleacutetrica jaacute instalada que segundo dados do IBGE (2000) 97 (noventa e sete) dos
domiciacutelios com serviccedilos e bens duraacuteveis tem energia eleacutetrica
Quando os cabos eleacutetricos satildeo utilizados como meio transmissatildeo a instalaccedilatildeo
eleacutetrica domiciliar comporta-se como uma rede de dados onde cada tomada eleacutetrica eacute um
ponto de conexatildeo da rede Na praacutetica a rede eleacutetrica eacute transformada em um canal de
comunicaccedilatildeo por meio da sobreposiccedilatildeo de sinais de informaccedilatildeo de baixa intensidade agrave onda
de energia A Tecnologia PLC utiliza redes de distribuiccedilatildeo que requer baixo investimento
pois cada tomada de energia eleacutetrica seraacute um ponto de entrada e saiacuteda de dados
No PLC a largura de banda disponiacutevel eacute compartilhada entre dezenas de usuaacuterios
ao mesmo tempo ou seja usuaacuterios que estiverem ligados ao um ponto de distribuiccedilatildeo de
energia eleacutetrica comum isto eacute atraveacutes de um transformador O desempenho de uma conexatildeo
pode variar de acordo com o nuacutemero de pessoas que estiverem navegando simultaneamente e
por consequumlecircncia desse compartilhamento faz-se necessaacuterio a proteccedilatildeo do conteuacutedo dos
dados do traacutefego de cada usuaacuterio
No modelo atual da tecnologia PLC cada HE (head end) eacute constituiacutedo de 254
canais individuais ou seja satildeo 254 usuaacuterios que compartilham a mesma rede fiacutesica poreacutem
em redes loacutegicas diferentes Devem-se tambeacutem utilizar algoritmos de criptografia para
otimizaccedilatildeo da seguranccedila uma vez que a rede eacute fisicamente aberta E visando monitorar o
traacutefego e corrigir erros a tecnologia deve possuir um sistema de gerenciamento automaacutetico e
de supervisatildeo como por exemplo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) para
atribuiccedilatildeo automaacutetica de endereccedilos e SNMP (Simple Network Management Protocol) para
gerecircncia
Essa tecnologia oferece uma gama de benefiacutecios conforme explicitado por
(CURRENT 2006)
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Os principais benefiacutecios disponibilizados pela utilizaccedilatildeo da tecnologia PLC
satildeo acesso agrave Internet banda larga com velocidade de transmissatildeo de ateacute
200Mbps serviccedilos de telefonia IP serviccedilo completo de triple play para
residecircncias incluindo VoD (Viacutedeo on Demand) conectividade em qualquer
tipo de edificaccedilatildeo abrangendo desde residecircncias simples ateacute grandes
condomiacutenios natildeo necessita de cabeamento adicional pois usa os cabos da
rede de energia eleacutetrica jaacute existente faacutecil instalaccedilatildeo com modems plug and
play e uma central head-end disponibilidade de repetidores para grandes
extensotildees de rede privacidade e seguranccedila atraveacutes da encriptaccedilatildeo e
autenticaccedilatildeo de dados e por fim baixa taxa de manutenccedilatildeo dos
equipamentos
Eacute por causa disso que essa Tecnologia desperta tanto interesse nos mais diversos
setores da nossa sociedade e com o avanccedilo constante pode-se atingir um dos fatores que mais
contribuiacuteram para isso ocorresse a acessibilidade de informaccedilotildees atraveacutes de sua capilaridade
ou seja atraveacutes de sua grande facilidade de disseminaccedilatildeo atraveacutes de sua estrutura
14 Dificuldades
Algumas das grandes dificuldades dessa Tecnologia enfrentadas no contexto atual
brasileiro satildeo a ausecircncia de uma regulamentaccedilatildeo consistente a ampliaccedilatildeo de maior
investimento por parte das distribuidoras de energia eleacutetrica restriccedilotildees de acircmbito teacutecnico o
custo que natildeo estaacute tatildeo acessiacutevel ainda para o cliente que usaraacute o serviccedilo Todos esses fatores
contribuem para a lentidatildeo de um futuro oferecimento desse serviccedilo em larga escala
15 Estrutura do Trabalho
O conteuacutedo desse Trabalho de Conclusatildeo de Curso estaacute distribuiacutedo em 6
capiacutetulos As referecircncias citadas em todo o trabalho estatildeo apresentadas ao final do mesmo e
compreendem publicaccedilotildees bibliograacuteficas e teacutecnicas
Este trabalho estaacute organizado da seguinte maneira
No capiacutetulo 1 Introduccedilatildeo eacute apresentada uma breve descriccedilatildeo sobre a Tecnologia
PLC conceitos baacutesicos e dificuldades enfrentadas no contexto brasileiro
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No capiacutetulo 2 A Rede Eleacutetrica eacute demonstrado o princiacutepio de funcionamento da
rede eleacutetrica
No capiacutetulo 3 PLC e sua Estrutura satildeo apresentadas todas as suas
aplicabilidades vantagens e desvantagens funcionamento da Tecnologia PLC arquitetura e
os componentes de hardware que compotildeem essa tecnologia
No capiacutetulo 4 PLC como meio de Inclusatildeo Digital eacute demonstrado como essa
tecnologia pode ser uacutetil para a inclusatildeo digital atraveacutes de um estudo dos projetos pilotos nas
cidades de Barreirinhas (MA) e Restinga (RS)
No capiacutetulo 5 Aplicaccedilatildeo do PLC no setor industrial eacute demonstrada a aplicaccedilatildeo
dessa tecnologia PLC no acircmbito regional pela empresa de transmissatildeo de energia eleacutetrica do
norte do Brasil Eletronorte localizada na cidade de Marabaacute (PA)
E finalmente na Conclusatildeo satildeo apresentas as principais caracteriacutesticas que visam
a aplicabilidade desta tecnologia
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CAPIacuteTULO 2 A Rede de Energia Eleacutetrica
21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras
Na Europa e EUA satildeo muito utilizadas redes subterracircneas as quais minimizam
problemas inerentes a interferecircncias atenuaccedilatildeo e ruiacutedos No Brasil a maioria das redes eacute do
tipo convencional (aeacuterea) Estas redes possuem algumas caracteriacutesticas que podem ser de vital
importacircncia para a transmissatildeo de dados
As caracteriacutesticas desejaacuteveis de uma linha de transmissatildeo de dados satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica uniforme ao longo da linha
Baixa atenuaccedilatildeo para sinais transmitidos
Baixa reflexatildeo e baixa irradiaccedilatildeo
Baixa captaccedilatildeo de sinais externos e ruiacutedos
Geralmente nas concessionaacuterias de energia eleacutetrica existem trecircs tipos de redes de
distribuiccedilatildeo aeacuterea cada tipo tem vantagens e desvantagens para transmissatildeo de dados
conforme a seguir
211 Linha Convencional (BT)
A utilizaccedilatildeo deste tipo de linha apresenta uma dificuldade praacutetica devido a que
grande parte da rede brasileira de iluminaccedilatildeo puacuteblica utiliza capacitores para fins de correccedilatildeo
do fator de potecircncia dos conjuntos lacircmpadasreatores Como em muitos casos a iluminaccedilatildeo eacute
alimentada diretamente a partir da rede aeacuterea de distribuiccedilatildeo estes capacitores atenuam ou
bloqueiam a transmissatildeo de sinais de frequumlecircncias elevadas
As linhas aeacutereas de baixa tensatildeo tecircm comportamento semelhante agraves linhas de
comunicaccedilatildeo de condutores paralelos aeacutereos permitindo em princiacutepio a transmissatildeo de sinais
de frequumlecircncias mais elevadas sem risco da ocorrecircncia de irradiaccedilotildees questionaacuteveis Elas
diferem das linhas aeacutereas de meacutedia tensatildeo devido ao fato de que as cargas dispostas ao longo
de sua extensatildeo se repetem em intervalos mais curtos e satildeo representadas por cargas de baixa
impedacircncia para os sinais transmitidos Aleacutem do efeito do desacoplamento de sinal estas
cargas apresentam perdas elevadas aumentando a atenuaccedilatildeo total
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Ao contraacuterio das linhas de meacutedia tensatildeo os isoladores nas linhas de baixa tensatildeo
natildeo costumam gerar ruiacutedo Podem estar presentes ruiacutedos produzidos pelo homem tais como
aqueles provocados por aparelhos eleacutetricos dotados de motores eleacutetricos Aleacutem desses ruiacutedos
estatildeo presentes sinais de emissoras comerciais de radiodifusatildeo em niacutevel comparaacutevel aos
encontrados em linhas de meacutedia tensatildeo
Os ramais de serviccedilo que conectam cada consumidor agrave linha se constituem em
dezenas de pontos de derivaccedilatildeo geradores de reflexotildees A combinaccedilatildeo dos ruiacutedos presentes
nas linhas de baixa tensatildeo com as frequumlentes derivaccedilotildees e os elevados valores de atenuaccedilatildeo
total faz dessas linhas um ambiente relativamente hostil para a transmissatildeo de sinais de
telecomunicaccedilotildees
Um modelo de linha convencional eacute mostrado conforme a figura 21
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada por
Impedacircncia caracteriacutestica variaacutevel ao longo da linha
Descasamento devido a conexotildees de transformadores de 138 kV
(Kilovolts)
Ruiacutedos causados por isoladores defeituosos (meacutedia tensatildeo)
Reflexotildees devido a derivaccedilotildees para outros consumidores
Interferecircncias de emissoras de raacutedio em ondas meacutedias
212 Linha Compacta
O modelo de linha compacta eacute mostrado na figura 22
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Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute altamente influenciada por
Condiccedilotildees mais favoraacuteveis para transmissatildeo de sinais
Menor afastamento entre condutores logo menor irradiaccedilatildeo
Afastamento entre cabos mais constante logo menor reflexatildeo
213 Linha Preacute-formada
O modelo de linha preacute-formada eacute mostrado na figura 23
Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada pelas
caracteriacutesticas da rede que satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica mais constante devido sua construccedilatildeo (menor
reflexatildeo)
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Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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40
encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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Referecircncias Bibliograacuteficas
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50
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engenharia de telecomunicaccedilotildees IETC Belo Horizonte REZENDE E PLC traz Internet agrave rede eleacutetrica Jul 2006 Disponiacutevel em
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VI
Abstract
With the progress and study of new technologies for data transmission the technology PLC - Power Line Communication appeared as more a versatile option of data communication on the electric net so much in drop average or high tension And that contributes to the expansion of that technology that will offer an enormous range of services to the customer in an only middle of transmission of data For the fact of reaching discharges transmission rates one of the factors that influence enough for improvement of PLC in Brazil is the great market in which can be reached since the structure of the electric net is used and together with that factor the digital inclusion a theme very discussed in our reality In that way in that work it is researched the current scenery this tecnology
Key-Word Digital inclusion Potency Lines Communication Middle of Transmission Information Transmission Band releases transmission
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VII
Sumaacuterio
Agradecimentos IV Resumo V Abstract VI Sumaacuterio VII Lista de Figuras IX Lista de Abreviaturas e Siglas X CAPIacuteTULO 1 INTRODUCcedilAtildeO 11 Consideraccedilotildees gerais 11 12 Objetivos 12 13 Justificativa 13 14 Dificuldades 14 15 Estrutura do Trabalho 14 CAPIacuteTULO 2 A REDE ELEacuteTRICA 21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras 16 211 Linha Convencional (BT) 16 212 Linha Compacta 17 213 Linha Preacute-formada 18 22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica 19 221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT) 20 222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT) 21
CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC 24 32 Arquitetura dos sistema PLC 25 321 Consideraccedilotildees iniciais 25 322 Sistema Outdoor 25 323 Sistema Indoor 26 324 Modem PLC 27 33 Espectro de frequumlecircncia 27 34 Modulaccedilatildeo de sinal 28 341 Modulaccedilatildeo OFDM 29 342 Modulaccedilatildeo GMSK 30 343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum 30 35 PLC e suas aplicaccedilotildees 31 351 Consideraccedilotildees iniciais 31 352 Redes domeacutesticas independentes 31 353 Internet banda larga 31 354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica 32 36 Vantagens e desvantagens 33 361 Vantagens 33 362 Desvantagens 33 37 Restriccedilotildees teacutecnicas no PLC 34 371 Consideraccedilotildees iniciais 34
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VIII
372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo 35 373 Interferecircncia 35 374 Segmentaccedilatildeo de alimentadores 36 375 Seguranccedila no trabalho 36 376 Regulamentaccedilatildeo 37 377 Interferecircncias do PLC no sistema raacutedio 38 CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA INCLUSAtildeO DIGITAL 41 Consideraccedilotildees iniciais 39 42 Projeto Vila Digital Barreirinhas MA 39 43 Projeto Piloto PLC Restinga RS 41 CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR INDUSTRIAL 51 Consideraccedilotildees iniciais 43 52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras de Alta Tensatildeo) 43 53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier 43 54 Principais caracteriacutesticas dos equipamentos Carrier de comunicaccedilatildeo 44 55 Tipos Carrier comunicaccedilatildeo 45 56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier 45 57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo 45 58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor 46 581 Transmissor 46 582 Receptor 46 CONCLUSAtildeO 48 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 49
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IX
Lista de Figuras
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003) 17 Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007) 18 Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002) 18 Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power
Transmission 2007) 19
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007) 23 Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004) 25 Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003) 26 Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003) 26 Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003) 27 Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003) 28 Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (PINHO 2005) 29 Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003) 29 Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL
2003) 31 Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007) 32 Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007) 40 Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia
tensatildeo (TIC 2007) 42 Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE2007) 44
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X
Lista de Abreviaturas e Siglas ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line AMD Advanced Micro Devices ANEEL Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica ANATEL Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees APTEL Associaccedilatildeo de Empresas Proprietaacuterias de Infra-Estrutura e Sistemas Privados BT Baixa Tensatildeo CEEE Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica CEMAR Centrais Eleacutetricas do Maranhatildeo CEEMIG Centrais Eleacutetricas de Minas Gerais CEPA Centro de Estudos e Pesquisas Avanccediladas RS CETA Centro de Excelecircncia em Tecnologias Avanccediladas CPEs Costumers Premises Equipment DHCP Dynamic Host Configuration Protocol ELETROBRAacuteS Centrais Eleacutetricas Brasileiras ELETRONORTE Centrais Eleacutetricas do Norte FSK Frequency Shift Keying GSM Global System for Mobile communications
GMSK Gaussian minimum shift keying
HE Head End IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica IDH Iacutendice de Desenvolvimento Humano IP Internet Protocol LMDS Local Multipoint Distribution System MT Meacutedia Tensatildeo OFDM Orthogonal Frequency-Division Multiplexing OPGW Optical Ground Wire PLC Power Line Communication PLOC Power Line Outdoors Telecoms PLIC Power Line Internal Telecoms POP Point of Presence Procempa Companhia de Processamento de Dados SDEE Sistemas de Distribuiccedilatildeo de Energia Eleacutetrica SENAI Serviccedilo Nacional de Aprendizagem Industrial SNMP Simple Network Management Protocol Triple Play Aacuteudio Viacutedeo e Dados VLAN Virtual Local Area Network VoD Viacutedeo on Demand UFRGS Universidade Federal do Rio Grande do Sul UHT Usina Hidreleacutetrica de Tucuruiacute USB Universal Serial Bus
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11
CAPIacuteTULO 1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Consideraccedilotildees gerais
A comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica (PLC Power Line
Communication) vem crescendo rapidamente em termos de pesquisa No ano de 2000
empresas de energia eleacutetrica brasileiras iniciaram testes com a tecnologia PLC
Do ponto de vista econocircmico a tecnologia PLC apresenta uma grande vantagem
com relaccedilatildeo a outras tecnologias para transmissatildeo de dados a jaacute existecircncia de infra-estrutura
baacutesica para a comunicaccedilatildeo a rede de energia eleacutetrica Jaacute do ponto de vista social em termos
de inclusatildeo digital essa tecnologia pode representar a democratizaccedilatildeo dos meios de
transmissatildeo de informaccedilatildeo
A velocidade de transmissatildeo que essa tecnologia permitiraacute alcanccedilar eacute de ateacute
200Mbps (teoricamente) permitindo a implementaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos digitais simultacircneos
como automaccedilatildeo iluminaccedilatildeo climatizaccedilatildeo seguranccedila comunicaccedilatildeo triple play (aacuteudio
viacutedeo dados) e gerenciamento de recursos (eletricidade aacutegua gaacutes etc)
O mercado consumidor de Internet em banda larga com exigecircncias cada vez
maiores teraacute em breve uma alternativa acessiacutevel a mais de conexatildeo Estudos realizados pela
CEMIG (Companhia Eleacutetrica de Minas Gerais) e CEPA (Centro de Estudos e Pesquisas
Avanccediladas RS) por exemplo mostram que esta nova tecnologia de transmissatildeo de dados
promete elevar bastante as taxas de transmissatildeo de dados para o usuaacuterio final Um outro fator
relevante sobre eacute a disponibilidade do serviccedilo pois na atualidade segundo dados da ANEEL
(Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica) satildeo 47 milhotildees de unidades consumidoras de energia
das quais 85 satildeo consumidores residenciais em mais de 99 dos municiacutepios brasileiros
Em diversos paiacuteses estatildeo sendo realizados projetos experimentais utilizando uma
seacuterie de teacutecnicas de modulaccedilatildeo de sinal nas redes de baixa tensatildeo visando solucionar um dos
grandes problemas dessa tecnologia interferecircncias na rede Poreacutem teacutecnicas de modulaccedilatildeo
como GMSK (Gaussian Minimum Shifl Keying) Spread Spectrum e OFDM (Orthogonal
Frequency-Division Multiplexing) jaacute solucionam esse tipo de problema
A tecnologia PLC estaacute se tornando uma alternativa frente agraves jaacute existentes
conforme afirma (OPERA 2007)
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12
Na Europa designada como PLC (Power Line Communication) e nos Estados Unidos designado como BPL (Broadband Power Line) a comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica jaacute eacute uma alternativa que
concorre eou complementa diretamente os sistemas de comunicaccedilatildeo sem fio
(wireless) sateacutelite e cabos coaxiais das operadoras de TV por assinatura
Avanccedilos significativos foram alcanccedilados nos uacuteltimos trecircs anos e permitiram que
algumas empresas Europeacuteias e Americanas iniciassem ao final de 2003 a operaccedilatildeo comercial
do PLC As aplicaccedilotildees possiacuteveis natildeo se limitam agraves aplicaccedilotildees normalmente impostas pelas
atuais tecnologias disponiacuteveis em banda larga Com a tecnologia PLC DS2 Geraccedilatildeo II eacute
possiacutevel atingir velocidades de ateacute 200 Mbps e com essa velocidade a implementaccedilatildeo de
serviccedilos em tempo real como por exemplo telemedicinaeacute bastante viaacutevel
12 Objetivos
A ideacuteia de se transmitir sinais por linhas de potecircncia natildeo era considerado um meio
viaacutevel devido agrave baixa funcionalidade e ao alto custo de desenvolvimento E nos uacuteltimos anos
houve um grande esforccedilo para o desenvolvimento dessa tecnologia conforme explica
(ZIMMERMANN 2000)
Nos uacuteltimos anos um grande esforccedilo tem sido realizado para a produccedilatildeo de
tecnologia que permita a utilizaccedilatildeo da rede eleacutetrica para a transmissatildeo de
dados em banda larga Este esforccedilo inclui o desenvolvimento de
equipamentos de acesso agrave rede tanto em baixa quanto em meacutedia tensatildeo
aleacutem de equipamentos a serem utilizados dentro das instalaccedilotildees do usuaacuterio
Como o cenaacuterio atual desponta para tecnologias que visam a melhora tanto no
aspecto de serviccedilos quanto social a Tecnologia PLC se encontra nesse patamar fazendo com
que o objetivo do nosso trabalho seja o estudo das potencialidades que possam ser atingidas
por essa Tecnologia jaacute que a grande maioria dos domiciacutelios jaacute tem uma estrutura proacutepria para
o uso da mesma e assim facilitando ainda mais a sua implementaccedilatildeo
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13 Justificativa
A partir da crescente demanda da procura de serviccedilos de conexatildeo com taxas de
transmissatildeo cada vez mais altas e a necessidade de que venha a ser um serviccedilo de baixo custo
ao futuro cliente isso incentivou um aumento expressivo na aacuterea de pesquisas relacionadas agrave
Tecnologia PLC pois o mesmo poderaacute enquadrar-se nesse contexto Haacute todo um ambiente
propiacutecio para que isso ocorra primeiramente pela quantidade de domiciacutelios com rede de
energia eleacutetrica jaacute instalada que segundo dados do IBGE (2000) 97 (noventa e sete) dos
domiciacutelios com serviccedilos e bens duraacuteveis tem energia eleacutetrica
Quando os cabos eleacutetricos satildeo utilizados como meio transmissatildeo a instalaccedilatildeo
eleacutetrica domiciliar comporta-se como uma rede de dados onde cada tomada eleacutetrica eacute um
ponto de conexatildeo da rede Na praacutetica a rede eleacutetrica eacute transformada em um canal de
comunicaccedilatildeo por meio da sobreposiccedilatildeo de sinais de informaccedilatildeo de baixa intensidade agrave onda
de energia A Tecnologia PLC utiliza redes de distribuiccedilatildeo que requer baixo investimento
pois cada tomada de energia eleacutetrica seraacute um ponto de entrada e saiacuteda de dados
No PLC a largura de banda disponiacutevel eacute compartilhada entre dezenas de usuaacuterios
ao mesmo tempo ou seja usuaacuterios que estiverem ligados ao um ponto de distribuiccedilatildeo de
energia eleacutetrica comum isto eacute atraveacutes de um transformador O desempenho de uma conexatildeo
pode variar de acordo com o nuacutemero de pessoas que estiverem navegando simultaneamente e
por consequumlecircncia desse compartilhamento faz-se necessaacuterio a proteccedilatildeo do conteuacutedo dos
dados do traacutefego de cada usuaacuterio
No modelo atual da tecnologia PLC cada HE (head end) eacute constituiacutedo de 254
canais individuais ou seja satildeo 254 usuaacuterios que compartilham a mesma rede fiacutesica poreacutem
em redes loacutegicas diferentes Devem-se tambeacutem utilizar algoritmos de criptografia para
otimizaccedilatildeo da seguranccedila uma vez que a rede eacute fisicamente aberta E visando monitorar o
traacutefego e corrigir erros a tecnologia deve possuir um sistema de gerenciamento automaacutetico e
de supervisatildeo como por exemplo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) para
atribuiccedilatildeo automaacutetica de endereccedilos e SNMP (Simple Network Management Protocol) para
gerecircncia
Essa tecnologia oferece uma gama de benefiacutecios conforme explicitado por
(CURRENT 2006)
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Os principais benefiacutecios disponibilizados pela utilizaccedilatildeo da tecnologia PLC
satildeo acesso agrave Internet banda larga com velocidade de transmissatildeo de ateacute
200Mbps serviccedilos de telefonia IP serviccedilo completo de triple play para
residecircncias incluindo VoD (Viacutedeo on Demand) conectividade em qualquer
tipo de edificaccedilatildeo abrangendo desde residecircncias simples ateacute grandes
condomiacutenios natildeo necessita de cabeamento adicional pois usa os cabos da
rede de energia eleacutetrica jaacute existente faacutecil instalaccedilatildeo com modems plug and
play e uma central head-end disponibilidade de repetidores para grandes
extensotildees de rede privacidade e seguranccedila atraveacutes da encriptaccedilatildeo e
autenticaccedilatildeo de dados e por fim baixa taxa de manutenccedilatildeo dos
equipamentos
Eacute por causa disso que essa Tecnologia desperta tanto interesse nos mais diversos
setores da nossa sociedade e com o avanccedilo constante pode-se atingir um dos fatores que mais
contribuiacuteram para isso ocorresse a acessibilidade de informaccedilotildees atraveacutes de sua capilaridade
ou seja atraveacutes de sua grande facilidade de disseminaccedilatildeo atraveacutes de sua estrutura
14 Dificuldades
Algumas das grandes dificuldades dessa Tecnologia enfrentadas no contexto atual
brasileiro satildeo a ausecircncia de uma regulamentaccedilatildeo consistente a ampliaccedilatildeo de maior
investimento por parte das distribuidoras de energia eleacutetrica restriccedilotildees de acircmbito teacutecnico o
custo que natildeo estaacute tatildeo acessiacutevel ainda para o cliente que usaraacute o serviccedilo Todos esses fatores
contribuem para a lentidatildeo de um futuro oferecimento desse serviccedilo em larga escala
15 Estrutura do Trabalho
O conteuacutedo desse Trabalho de Conclusatildeo de Curso estaacute distribuiacutedo em 6
capiacutetulos As referecircncias citadas em todo o trabalho estatildeo apresentadas ao final do mesmo e
compreendem publicaccedilotildees bibliograacuteficas e teacutecnicas
Este trabalho estaacute organizado da seguinte maneira
No capiacutetulo 1 Introduccedilatildeo eacute apresentada uma breve descriccedilatildeo sobre a Tecnologia
PLC conceitos baacutesicos e dificuldades enfrentadas no contexto brasileiro
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No capiacutetulo 2 A Rede Eleacutetrica eacute demonstrado o princiacutepio de funcionamento da
rede eleacutetrica
No capiacutetulo 3 PLC e sua Estrutura satildeo apresentadas todas as suas
aplicabilidades vantagens e desvantagens funcionamento da Tecnologia PLC arquitetura e
os componentes de hardware que compotildeem essa tecnologia
No capiacutetulo 4 PLC como meio de Inclusatildeo Digital eacute demonstrado como essa
tecnologia pode ser uacutetil para a inclusatildeo digital atraveacutes de um estudo dos projetos pilotos nas
cidades de Barreirinhas (MA) e Restinga (RS)
No capiacutetulo 5 Aplicaccedilatildeo do PLC no setor industrial eacute demonstrada a aplicaccedilatildeo
dessa tecnologia PLC no acircmbito regional pela empresa de transmissatildeo de energia eleacutetrica do
norte do Brasil Eletronorte localizada na cidade de Marabaacute (PA)
E finalmente na Conclusatildeo satildeo apresentas as principais caracteriacutesticas que visam
a aplicabilidade desta tecnologia
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CAPIacuteTULO 2 A Rede de Energia Eleacutetrica
21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras
Na Europa e EUA satildeo muito utilizadas redes subterracircneas as quais minimizam
problemas inerentes a interferecircncias atenuaccedilatildeo e ruiacutedos No Brasil a maioria das redes eacute do
tipo convencional (aeacuterea) Estas redes possuem algumas caracteriacutesticas que podem ser de vital
importacircncia para a transmissatildeo de dados
As caracteriacutesticas desejaacuteveis de uma linha de transmissatildeo de dados satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica uniforme ao longo da linha
Baixa atenuaccedilatildeo para sinais transmitidos
Baixa reflexatildeo e baixa irradiaccedilatildeo
Baixa captaccedilatildeo de sinais externos e ruiacutedos
Geralmente nas concessionaacuterias de energia eleacutetrica existem trecircs tipos de redes de
distribuiccedilatildeo aeacuterea cada tipo tem vantagens e desvantagens para transmissatildeo de dados
conforme a seguir
211 Linha Convencional (BT)
A utilizaccedilatildeo deste tipo de linha apresenta uma dificuldade praacutetica devido a que
grande parte da rede brasileira de iluminaccedilatildeo puacuteblica utiliza capacitores para fins de correccedilatildeo
do fator de potecircncia dos conjuntos lacircmpadasreatores Como em muitos casos a iluminaccedilatildeo eacute
alimentada diretamente a partir da rede aeacuterea de distribuiccedilatildeo estes capacitores atenuam ou
bloqueiam a transmissatildeo de sinais de frequumlecircncias elevadas
As linhas aeacutereas de baixa tensatildeo tecircm comportamento semelhante agraves linhas de
comunicaccedilatildeo de condutores paralelos aeacutereos permitindo em princiacutepio a transmissatildeo de sinais
de frequumlecircncias mais elevadas sem risco da ocorrecircncia de irradiaccedilotildees questionaacuteveis Elas
diferem das linhas aeacutereas de meacutedia tensatildeo devido ao fato de que as cargas dispostas ao longo
de sua extensatildeo se repetem em intervalos mais curtos e satildeo representadas por cargas de baixa
impedacircncia para os sinais transmitidos Aleacutem do efeito do desacoplamento de sinal estas
cargas apresentam perdas elevadas aumentando a atenuaccedilatildeo total
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Ao contraacuterio das linhas de meacutedia tensatildeo os isoladores nas linhas de baixa tensatildeo
natildeo costumam gerar ruiacutedo Podem estar presentes ruiacutedos produzidos pelo homem tais como
aqueles provocados por aparelhos eleacutetricos dotados de motores eleacutetricos Aleacutem desses ruiacutedos
estatildeo presentes sinais de emissoras comerciais de radiodifusatildeo em niacutevel comparaacutevel aos
encontrados em linhas de meacutedia tensatildeo
Os ramais de serviccedilo que conectam cada consumidor agrave linha se constituem em
dezenas de pontos de derivaccedilatildeo geradores de reflexotildees A combinaccedilatildeo dos ruiacutedos presentes
nas linhas de baixa tensatildeo com as frequumlentes derivaccedilotildees e os elevados valores de atenuaccedilatildeo
total faz dessas linhas um ambiente relativamente hostil para a transmissatildeo de sinais de
telecomunicaccedilotildees
Um modelo de linha convencional eacute mostrado conforme a figura 21
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada por
Impedacircncia caracteriacutestica variaacutevel ao longo da linha
Descasamento devido a conexotildees de transformadores de 138 kV
(Kilovolts)
Ruiacutedos causados por isoladores defeituosos (meacutedia tensatildeo)
Reflexotildees devido a derivaccedilotildees para outros consumidores
Interferecircncias de emissoras de raacutedio em ondas meacutedias
212 Linha Compacta
O modelo de linha compacta eacute mostrado na figura 22
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Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute altamente influenciada por
Condiccedilotildees mais favoraacuteveis para transmissatildeo de sinais
Menor afastamento entre condutores logo menor irradiaccedilatildeo
Afastamento entre cabos mais constante logo menor reflexatildeo
213 Linha Preacute-formada
O modelo de linha preacute-formada eacute mostrado na figura 23
Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada pelas
caracteriacutesticas da rede que satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica mais constante devido sua construccedilatildeo (menor
reflexatildeo)
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Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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35
372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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36
niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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37
376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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39
CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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40
encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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43
CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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44
Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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50
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engenharia de telecomunicaccedilotildees IETC Belo Horizonte REZENDE E PLC traz Internet agrave rede eleacutetrica Jul 2006 Disponiacutevel em
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VII
Sumaacuterio
Agradecimentos IV Resumo V Abstract VI Sumaacuterio VII Lista de Figuras IX Lista de Abreviaturas e Siglas X CAPIacuteTULO 1 INTRODUCcedilAtildeO 11 Consideraccedilotildees gerais 11 12 Objetivos 12 13 Justificativa 13 14 Dificuldades 14 15 Estrutura do Trabalho 14 CAPIacuteTULO 2 A REDE ELEacuteTRICA 21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras 16 211 Linha Convencional (BT) 16 212 Linha Compacta 17 213 Linha Preacute-formada 18 22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica 19 221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT) 20 222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT) 21
CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC 24 32 Arquitetura dos sistema PLC 25 321 Consideraccedilotildees iniciais 25 322 Sistema Outdoor 25 323 Sistema Indoor 26 324 Modem PLC 27 33 Espectro de frequumlecircncia 27 34 Modulaccedilatildeo de sinal 28 341 Modulaccedilatildeo OFDM 29 342 Modulaccedilatildeo GMSK 30 343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum 30 35 PLC e suas aplicaccedilotildees 31 351 Consideraccedilotildees iniciais 31 352 Redes domeacutesticas independentes 31 353 Internet banda larga 31 354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica 32 36 Vantagens e desvantagens 33 361 Vantagens 33 362 Desvantagens 33 37 Restriccedilotildees teacutecnicas no PLC 34 371 Consideraccedilotildees iniciais 34
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VIII
372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo 35 373 Interferecircncia 35 374 Segmentaccedilatildeo de alimentadores 36 375 Seguranccedila no trabalho 36 376 Regulamentaccedilatildeo 37 377 Interferecircncias do PLC no sistema raacutedio 38 CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA INCLUSAtildeO DIGITAL 41 Consideraccedilotildees iniciais 39 42 Projeto Vila Digital Barreirinhas MA 39 43 Projeto Piloto PLC Restinga RS 41 CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR INDUSTRIAL 51 Consideraccedilotildees iniciais 43 52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras de Alta Tensatildeo) 43 53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier 43 54 Principais caracteriacutesticas dos equipamentos Carrier de comunicaccedilatildeo 44 55 Tipos Carrier comunicaccedilatildeo 45 56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier 45 57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo 45 58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor 46 581 Transmissor 46 582 Receptor 46 CONCLUSAtildeO 48 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 49
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IX
Lista de Figuras
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003) 17 Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007) 18 Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002) 18 Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power
Transmission 2007) 19
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007) 23 Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004) 25 Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003) 26 Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003) 26 Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003) 27 Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003) 28 Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (PINHO 2005) 29 Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003) 29 Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL
2003) 31 Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007) 32 Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007) 40 Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia
tensatildeo (TIC 2007) 42 Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE2007) 44
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X
Lista de Abreviaturas e Siglas ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line AMD Advanced Micro Devices ANEEL Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica ANATEL Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees APTEL Associaccedilatildeo de Empresas Proprietaacuterias de Infra-Estrutura e Sistemas Privados BT Baixa Tensatildeo CEEE Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica CEMAR Centrais Eleacutetricas do Maranhatildeo CEEMIG Centrais Eleacutetricas de Minas Gerais CEPA Centro de Estudos e Pesquisas Avanccediladas RS CETA Centro de Excelecircncia em Tecnologias Avanccediladas CPEs Costumers Premises Equipment DHCP Dynamic Host Configuration Protocol ELETROBRAacuteS Centrais Eleacutetricas Brasileiras ELETRONORTE Centrais Eleacutetricas do Norte FSK Frequency Shift Keying GSM Global System for Mobile communications
GMSK Gaussian minimum shift keying
HE Head End IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica IDH Iacutendice de Desenvolvimento Humano IP Internet Protocol LMDS Local Multipoint Distribution System MT Meacutedia Tensatildeo OFDM Orthogonal Frequency-Division Multiplexing OPGW Optical Ground Wire PLC Power Line Communication PLOC Power Line Outdoors Telecoms PLIC Power Line Internal Telecoms POP Point of Presence Procempa Companhia de Processamento de Dados SDEE Sistemas de Distribuiccedilatildeo de Energia Eleacutetrica SENAI Serviccedilo Nacional de Aprendizagem Industrial SNMP Simple Network Management Protocol Triple Play Aacuteudio Viacutedeo e Dados VLAN Virtual Local Area Network VoD Viacutedeo on Demand UFRGS Universidade Federal do Rio Grande do Sul UHT Usina Hidreleacutetrica de Tucuruiacute USB Universal Serial Bus
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11
CAPIacuteTULO 1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Consideraccedilotildees gerais
A comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica (PLC Power Line
Communication) vem crescendo rapidamente em termos de pesquisa No ano de 2000
empresas de energia eleacutetrica brasileiras iniciaram testes com a tecnologia PLC
Do ponto de vista econocircmico a tecnologia PLC apresenta uma grande vantagem
com relaccedilatildeo a outras tecnologias para transmissatildeo de dados a jaacute existecircncia de infra-estrutura
baacutesica para a comunicaccedilatildeo a rede de energia eleacutetrica Jaacute do ponto de vista social em termos
de inclusatildeo digital essa tecnologia pode representar a democratizaccedilatildeo dos meios de
transmissatildeo de informaccedilatildeo
A velocidade de transmissatildeo que essa tecnologia permitiraacute alcanccedilar eacute de ateacute
200Mbps (teoricamente) permitindo a implementaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos digitais simultacircneos
como automaccedilatildeo iluminaccedilatildeo climatizaccedilatildeo seguranccedila comunicaccedilatildeo triple play (aacuteudio
viacutedeo dados) e gerenciamento de recursos (eletricidade aacutegua gaacutes etc)
O mercado consumidor de Internet em banda larga com exigecircncias cada vez
maiores teraacute em breve uma alternativa acessiacutevel a mais de conexatildeo Estudos realizados pela
CEMIG (Companhia Eleacutetrica de Minas Gerais) e CEPA (Centro de Estudos e Pesquisas
Avanccediladas RS) por exemplo mostram que esta nova tecnologia de transmissatildeo de dados
promete elevar bastante as taxas de transmissatildeo de dados para o usuaacuterio final Um outro fator
relevante sobre eacute a disponibilidade do serviccedilo pois na atualidade segundo dados da ANEEL
(Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica) satildeo 47 milhotildees de unidades consumidoras de energia
das quais 85 satildeo consumidores residenciais em mais de 99 dos municiacutepios brasileiros
Em diversos paiacuteses estatildeo sendo realizados projetos experimentais utilizando uma
seacuterie de teacutecnicas de modulaccedilatildeo de sinal nas redes de baixa tensatildeo visando solucionar um dos
grandes problemas dessa tecnologia interferecircncias na rede Poreacutem teacutecnicas de modulaccedilatildeo
como GMSK (Gaussian Minimum Shifl Keying) Spread Spectrum e OFDM (Orthogonal
Frequency-Division Multiplexing) jaacute solucionam esse tipo de problema
A tecnologia PLC estaacute se tornando uma alternativa frente agraves jaacute existentes
conforme afirma (OPERA 2007)
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Na Europa designada como PLC (Power Line Communication) e nos Estados Unidos designado como BPL (Broadband Power Line) a comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica jaacute eacute uma alternativa que
concorre eou complementa diretamente os sistemas de comunicaccedilatildeo sem fio
(wireless) sateacutelite e cabos coaxiais das operadoras de TV por assinatura
Avanccedilos significativos foram alcanccedilados nos uacuteltimos trecircs anos e permitiram que
algumas empresas Europeacuteias e Americanas iniciassem ao final de 2003 a operaccedilatildeo comercial
do PLC As aplicaccedilotildees possiacuteveis natildeo se limitam agraves aplicaccedilotildees normalmente impostas pelas
atuais tecnologias disponiacuteveis em banda larga Com a tecnologia PLC DS2 Geraccedilatildeo II eacute
possiacutevel atingir velocidades de ateacute 200 Mbps e com essa velocidade a implementaccedilatildeo de
serviccedilos em tempo real como por exemplo telemedicinaeacute bastante viaacutevel
12 Objetivos
A ideacuteia de se transmitir sinais por linhas de potecircncia natildeo era considerado um meio
viaacutevel devido agrave baixa funcionalidade e ao alto custo de desenvolvimento E nos uacuteltimos anos
houve um grande esforccedilo para o desenvolvimento dessa tecnologia conforme explica
(ZIMMERMANN 2000)
Nos uacuteltimos anos um grande esforccedilo tem sido realizado para a produccedilatildeo de
tecnologia que permita a utilizaccedilatildeo da rede eleacutetrica para a transmissatildeo de
dados em banda larga Este esforccedilo inclui o desenvolvimento de
equipamentos de acesso agrave rede tanto em baixa quanto em meacutedia tensatildeo
aleacutem de equipamentos a serem utilizados dentro das instalaccedilotildees do usuaacuterio
Como o cenaacuterio atual desponta para tecnologias que visam a melhora tanto no
aspecto de serviccedilos quanto social a Tecnologia PLC se encontra nesse patamar fazendo com
que o objetivo do nosso trabalho seja o estudo das potencialidades que possam ser atingidas
por essa Tecnologia jaacute que a grande maioria dos domiciacutelios jaacute tem uma estrutura proacutepria para
o uso da mesma e assim facilitando ainda mais a sua implementaccedilatildeo
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13
13 Justificativa
A partir da crescente demanda da procura de serviccedilos de conexatildeo com taxas de
transmissatildeo cada vez mais altas e a necessidade de que venha a ser um serviccedilo de baixo custo
ao futuro cliente isso incentivou um aumento expressivo na aacuterea de pesquisas relacionadas agrave
Tecnologia PLC pois o mesmo poderaacute enquadrar-se nesse contexto Haacute todo um ambiente
propiacutecio para que isso ocorra primeiramente pela quantidade de domiciacutelios com rede de
energia eleacutetrica jaacute instalada que segundo dados do IBGE (2000) 97 (noventa e sete) dos
domiciacutelios com serviccedilos e bens duraacuteveis tem energia eleacutetrica
Quando os cabos eleacutetricos satildeo utilizados como meio transmissatildeo a instalaccedilatildeo
eleacutetrica domiciliar comporta-se como uma rede de dados onde cada tomada eleacutetrica eacute um
ponto de conexatildeo da rede Na praacutetica a rede eleacutetrica eacute transformada em um canal de
comunicaccedilatildeo por meio da sobreposiccedilatildeo de sinais de informaccedilatildeo de baixa intensidade agrave onda
de energia A Tecnologia PLC utiliza redes de distribuiccedilatildeo que requer baixo investimento
pois cada tomada de energia eleacutetrica seraacute um ponto de entrada e saiacuteda de dados
No PLC a largura de banda disponiacutevel eacute compartilhada entre dezenas de usuaacuterios
ao mesmo tempo ou seja usuaacuterios que estiverem ligados ao um ponto de distribuiccedilatildeo de
energia eleacutetrica comum isto eacute atraveacutes de um transformador O desempenho de uma conexatildeo
pode variar de acordo com o nuacutemero de pessoas que estiverem navegando simultaneamente e
por consequumlecircncia desse compartilhamento faz-se necessaacuterio a proteccedilatildeo do conteuacutedo dos
dados do traacutefego de cada usuaacuterio
No modelo atual da tecnologia PLC cada HE (head end) eacute constituiacutedo de 254
canais individuais ou seja satildeo 254 usuaacuterios que compartilham a mesma rede fiacutesica poreacutem
em redes loacutegicas diferentes Devem-se tambeacutem utilizar algoritmos de criptografia para
otimizaccedilatildeo da seguranccedila uma vez que a rede eacute fisicamente aberta E visando monitorar o
traacutefego e corrigir erros a tecnologia deve possuir um sistema de gerenciamento automaacutetico e
de supervisatildeo como por exemplo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) para
atribuiccedilatildeo automaacutetica de endereccedilos e SNMP (Simple Network Management Protocol) para
gerecircncia
Essa tecnologia oferece uma gama de benefiacutecios conforme explicitado por
(CURRENT 2006)
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Os principais benefiacutecios disponibilizados pela utilizaccedilatildeo da tecnologia PLC
satildeo acesso agrave Internet banda larga com velocidade de transmissatildeo de ateacute
200Mbps serviccedilos de telefonia IP serviccedilo completo de triple play para
residecircncias incluindo VoD (Viacutedeo on Demand) conectividade em qualquer
tipo de edificaccedilatildeo abrangendo desde residecircncias simples ateacute grandes
condomiacutenios natildeo necessita de cabeamento adicional pois usa os cabos da
rede de energia eleacutetrica jaacute existente faacutecil instalaccedilatildeo com modems plug and
play e uma central head-end disponibilidade de repetidores para grandes
extensotildees de rede privacidade e seguranccedila atraveacutes da encriptaccedilatildeo e
autenticaccedilatildeo de dados e por fim baixa taxa de manutenccedilatildeo dos
equipamentos
Eacute por causa disso que essa Tecnologia desperta tanto interesse nos mais diversos
setores da nossa sociedade e com o avanccedilo constante pode-se atingir um dos fatores que mais
contribuiacuteram para isso ocorresse a acessibilidade de informaccedilotildees atraveacutes de sua capilaridade
ou seja atraveacutes de sua grande facilidade de disseminaccedilatildeo atraveacutes de sua estrutura
14 Dificuldades
Algumas das grandes dificuldades dessa Tecnologia enfrentadas no contexto atual
brasileiro satildeo a ausecircncia de uma regulamentaccedilatildeo consistente a ampliaccedilatildeo de maior
investimento por parte das distribuidoras de energia eleacutetrica restriccedilotildees de acircmbito teacutecnico o
custo que natildeo estaacute tatildeo acessiacutevel ainda para o cliente que usaraacute o serviccedilo Todos esses fatores
contribuem para a lentidatildeo de um futuro oferecimento desse serviccedilo em larga escala
15 Estrutura do Trabalho
O conteuacutedo desse Trabalho de Conclusatildeo de Curso estaacute distribuiacutedo em 6
capiacutetulos As referecircncias citadas em todo o trabalho estatildeo apresentadas ao final do mesmo e
compreendem publicaccedilotildees bibliograacuteficas e teacutecnicas
Este trabalho estaacute organizado da seguinte maneira
No capiacutetulo 1 Introduccedilatildeo eacute apresentada uma breve descriccedilatildeo sobre a Tecnologia
PLC conceitos baacutesicos e dificuldades enfrentadas no contexto brasileiro
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No capiacutetulo 2 A Rede Eleacutetrica eacute demonstrado o princiacutepio de funcionamento da
rede eleacutetrica
No capiacutetulo 3 PLC e sua Estrutura satildeo apresentadas todas as suas
aplicabilidades vantagens e desvantagens funcionamento da Tecnologia PLC arquitetura e
os componentes de hardware que compotildeem essa tecnologia
No capiacutetulo 4 PLC como meio de Inclusatildeo Digital eacute demonstrado como essa
tecnologia pode ser uacutetil para a inclusatildeo digital atraveacutes de um estudo dos projetos pilotos nas
cidades de Barreirinhas (MA) e Restinga (RS)
No capiacutetulo 5 Aplicaccedilatildeo do PLC no setor industrial eacute demonstrada a aplicaccedilatildeo
dessa tecnologia PLC no acircmbito regional pela empresa de transmissatildeo de energia eleacutetrica do
norte do Brasil Eletronorte localizada na cidade de Marabaacute (PA)
E finalmente na Conclusatildeo satildeo apresentas as principais caracteriacutesticas que visam
a aplicabilidade desta tecnologia
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CAPIacuteTULO 2 A Rede de Energia Eleacutetrica
21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras
Na Europa e EUA satildeo muito utilizadas redes subterracircneas as quais minimizam
problemas inerentes a interferecircncias atenuaccedilatildeo e ruiacutedos No Brasil a maioria das redes eacute do
tipo convencional (aeacuterea) Estas redes possuem algumas caracteriacutesticas que podem ser de vital
importacircncia para a transmissatildeo de dados
As caracteriacutesticas desejaacuteveis de uma linha de transmissatildeo de dados satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica uniforme ao longo da linha
Baixa atenuaccedilatildeo para sinais transmitidos
Baixa reflexatildeo e baixa irradiaccedilatildeo
Baixa captaccedilatildeo de sinais externos e ruiacutedos
Geralmente nas concessionaacuterias de energia eleacutetrica existem trecircs tipos de redes de
distribuiccedilatildeo aeacuterea cada tipo tem vantagens e desvantagens para transmissatildeo de dados
conforme a seguir
211 Linha Convencional (BT)
A utilizaccedilatildeo deste tipo de linha apresenta uma dificuldade praacutetica devido a que
grande parte da rede brasileira de iluminaccedilatildeo puacuteblica utiliza capacitores para fins de correccedilatildeo
do fator de potecircncia dos conjuntos lacircmpadasreatores Como em muitos casos a iluminaccedilatildeo eacute
alimentada diretamente a partir da rede aeacuterea de distribuiccedilatildeo estes capacitores atenuam ou
bloqueiam a transmissatildeo de sinais de frequumlecircncias elevadas
As linhas aeacutereas de baixa tensatildeo tecircm comportamento semelhante agraves linhas de
comunicaccedilatildeo de condutores paralelos aeacutereos permitindo em princiacutepio a transmissatildeo de sinais
de frequumlecircncias mais elevadas sem risco da ocorrecircncia de irradiaccedilotildees questionaacuteveis Elas
diferem das linhas aeacutereas de meacutedia tensatildeo devido ao fato de que as cargas dispostas ao longo
de sua extensatildeo se repetem em intervalos mais curtos e satildeo representadas por cargas de baixa
impedacircncia para os sinais transmitidos Aleacutem do efeito do desacoplamento de sinal estas
cargas apresentam perdas elevadas aumentando a atenuaccedilatildeo total
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Ao contraacuterio das linhas de meacutedia tensatildeo os isoladores nas linhas de baixa tensatildeo
natildeo costumam gerar ruiacutedo Podem estar presentes ruiacutedos produzidos pelo homem tais como
aqueles provocados por aparelhos eleacutetricos dotados de motores eleacutetricos Aleacutem desses ruiacutedos
estatildeo presentes sinais de emissoras comerciais de radiodifusatildeo em niacutevel comparaacutevel aos
encontrados em linhas de meacutedia tensatildeo
Os ramais de serviccedilo que conectam cada consumidor agrave linha se constituem em
dezenas de pontos de derivaccedilatildeo geradores de reflexotildees A combinaccedilatildeo dos ruiacutedos presentes
nas linhas de baixa tensatildeo com as frequumlentes derivaccedilotildees e os elevados valores de atenuaccedilatildeo
total faz dessas linhas um ambiente relativamente hostil para a transmissatildeo de sinais de
telecomunicaccedilotildees
Um modelo de linha convencional eacute mostrado conforme a figura 21
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada por
Impedacircncia caracteriacutestica variaacutevel ao longo da linha
Descasamento devido a conexotildees de transformadores de 138 kV
(Kilovolts)
Ruiacutedos causados por isoladores defeituosos (meacutedia tensatildeo)
Reflexotildees devido a derivaccedilotildees para outros consumidores
Interferecircncias de emissoras de raacutedio em ondas meacutedias
212 Linha Compacta
O modelo de linha compacta eacute mostrado na figura 22
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Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute altamente influenciada por
Condiccedilotildees mais favoraacuteveis para transmissatildeo de sinais
Menor afastamento entre condutores logo menor irradiaccedilatildeo
Afastamento entre cabos mais constante logo menor reflexatildeo
213 Linha Preacute-formada
O modelo de linha preacute-formada eacute mostrado na figura 23
Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada pelas
caracteriacutesticas da rede que satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica mais constante devido sua construccedilatildeo (menor
reflexatildeo)
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Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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36
niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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37
376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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39
CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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40
encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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43
CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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httpwnewsuolcombrsitenoticiasmateria_especialphpid_secao=17ampid_conteudo Acesso em 22 Nov 2007 TIC III Encontro da Tecnologia de Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo na construccedilatildeo civil Tecnologia PLC A nova era da comunicaccedilatildeo de dados em banda larga Jul 2007 ZIMMERMANN K D M An analysis of the broadband noise scenario in Powerline networks 2000 YAHKIN S Sistemas de Comunicaccedilatildeo analoacutegicos e digitais Porto Alegre Bookman 2004 A Represa aposta fortemente pela implantaccedilatildeo do PLC para a transmissatildeo de banda larga nas
vivendas Nov 2007 Disponiacutevel em
httprevistarepresaesindexphpoption=com_contentamptask=viewampid=181ampitemid Acesso em 25 de Nov 2007 A Tecnologia PLC Power Line Communication Portal ADSL 2006 Disponiacutevel em
httpwwwportaladslcombrportaladsl_article_765html Acesso em 22 Nov 2007 O Uso da Tecnologia PLC no Contexto da Realidade Brasileira Mai 2007 Workshop sobre PLC na ANEEL Disponiacutevel em
httpwwwaneelgovbrarquivosPDF12020APTEL2020PEDRO20JATOBC38120(2)pdf Acesso em 19 Out 2007
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VIII
372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo 35 373 Interferecircncia 35 374 Segmentaccedilatildeo de alimentadores 36 375 Seguranccedila no trabalho 36 376 Regulamentaccedilatildeo 37 377 Interferecircncias do PLC no sistema raacutedio 38 CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA INCLUSAtildeO DIGITAL 41 Consideraccedilotildees iniciais 39 42 Projeto Vila Digital Barreirinhas MA 39 43 Projeto Piloto PLC Restinga RS 41 CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR INDUSTRIAL 51 Consideraccedilotildees iniciais 43 52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras de Alta Tensatildeo) 43 53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier 43 54 Principais caracteriacutesticas dos equipamentos Carrier de comunicaccedilatildeo 44 55 Tipos Carrier comunicaccedilatildeo 45 56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier 45 57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo 45 58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor 46 581 Transmissor 46 582 Receptor 46 CONCLUSAtildeO 48 REFEREcircNCIAS BIBLIOGRAacuteFICAS 49
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IX
Lista de Figuras
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003) 17 Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007) 18 Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002) 18 Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power
Transmission 2007) 19
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007) 23 Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004) 25 Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003) 26 Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003) 26 Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003) 27 Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003) 28 Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (PINHO 2005) 29 Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003) 29 Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL
2003) 31 Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007) 32 Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007) 40 Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia
tensatildeo (TIC 2007) 42 Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE2007) 44
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X
Lista de Abreviaturas e Siglas ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line AMD Advanced Micro Devices ANEEL Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica ANATEL Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees APTEL Associaccedilatildeo de Empresas Proprietaacuterias de Infra-Estrutura e Sistemas Privados BT Baixa Tensatildeo CEEE Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica CEMAR Centrais Eleacutetricas do Maranhatildeo CEEMIG Centrais Eleacutetricas de Minas Gerais CEPA Centro de Estudos e Pesquisas Avanccediladas RS CETA Centro de Excelecircncia em Tecnologias Avanccediladas CPEs Costumers Premises Equipment DHCP Dynamic Host Configuration Protocol ELETROBRAacuteS Centrais Eleacutetricas Brasileiras ELETRONORTE Centrais Eleacutetricas do Norte FSK Frequency Shift Keying GSM Global System for Mobile communications
GMSK Gaussian minimum shift keying
HE Head End IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica IDH Iacutendice de Desenvolvimento Humano IP Internet Protocol LMDS Local Multipoint Distribution System MT Meacutedia Tensatildeo OFDM Orthogonal Frequency-Division Multiplexing OPGW Optical Ground Wire PLC Power Line Communication PLOC Power Line Outdoors Telecoms PLIC Power Line Internal Telecoms POP Point of Presence Procempa Companhia de Processamento de Dados SDEE Sistemas de Distribuiccedilatildeo de Energia Eleacutetrica SENAI Serviccedilo Nacional de Aprendizagem Industrial SNMP Simple Network Management Protocol Triple Play Aacuteudio Viacutedeo e Dados VLAN Virtual Local Area Network VoD Viacutedeo on Demand UFRGS Universidade Federal do Rio Grande do Sul UHT Usina Hidreleacutetrica de Tucuruiacute USB Universal Serial Bus
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11
CAPIacuteTULO 1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Consideraccedilotildees gerais
A comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica (PLC Power Line
Communication) vem crescendo rapidamente em termos de pesquisa No ano de 2000
empresas de energia eleacutetrica brasileiras iniciaram testes com a tecnologia PLC
Do ponto de vista econocircmico a tecnologia PLC apresenta uma grande vantagem
com relaccedilatildeo a outras tecnologias para transmissatildeo de dados a jaacute existecircncia de infra-estrutura
baacutesica para a comunicaccedilatildeo a rede de energia eleacutetrica Jaacute do ponto de vista social em termos
de inclusatildeo digital essa tecnologia pode representar a democratizaccedilatildeo dos meios de
transmissatildeo de informaccedilatildeo
A velocidade de transmissatildeo que essa tecnologia permitiraacute alcanccedilar eacute de ateacute
200Mbps (teoricamente) permitindo a implementaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos digitais simultacircneos
como automaccedilatildeo iluminaccedilatildeo climatizaccedilatildeo seguranccedila comunicaccedilatildeo triple play (aacuteudio
viacutedeo dados) e gerenciamento de recursos (eletricidade aacutegua gaacutes etc)
O mercado consumidor de Internet em banda larga com exigecircncias cada vez
maiores teraacute em breve uma alternativa acessiacutevel a mais de conexatildeo Estudos realizados pela
CEMIG (Companhia Eleacutetrica de Minas Gerais) e CEPA (Centro de Estudos e Pesquisas
Avanccediladas RS) por exemplo mostram que esta nova tecnologia de transmissatildeo de dados
promete elevar bastante as taxas de transmissatildeo de dados para o usuaacuterio final Um outro fator
relevante sobre eacute a disponibilidade do serviccedilo pois na atualidade segundo dados da ANEEL
(Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica) satildeo 47 milhotildees de unidades consumidoras de energia
das quais 85 satildeo consumidores residenciais em mais de 99 dos municiacutepios brasileiros
Em diversos paiacuteses estatildeo sendo realizados projetos experimentais utilizando uma
seacuterie de teacutecnicas de modulaccedilatildeo de sinal nas redes de baixa tensatildeo visando solucionar um dos
grandes problemas dessa tecnologia interferecircncias na rede Poreacutem teacutecnicas de modulaccedilatildeo
como GMSK (Gaussian Minimum Shifl Keying) Spread Spectrum e OFDM (Orthogonal
Frequency-Division Multiplexing) jaacute solucionam esse tipo de problema
A tecnologia PLC estaacute se tornando uma alternativa frente agraves jaacute existentes
conforme afirma (OPERA 2007)
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Na Europa designada como PLC (Power Line Communication) e nos Estados Unidos designado como BPL (Broadband Power Line) a comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica jaacute eacute uma alternativa que
concorre eou complementa diretamente os sistemas de comunicaccedilatildeo sem fio
(wireless) sateacutelite e cabos coaxiais das operadoras de TV por assinatura
Avanccedilos significativos foram alcanccedilados nos uacuteltimos trecircs anos e permitiram que
algumas empresas Europeacuteias e Americanas iniciassem ao final de 2003 a operaccedilatildeo comercial
do PLC As aplicaccedilotildees possiacuteveis natildeo se limitam agraves aplicaccedilotildees normalmente impostas pelas
atuais tecnologias disponiacuteveis em banda larga Com a tecnologia PLC DS2 Geraccedilatildeo II eacute
possiacutevel atingir velocidades de ateacute 200 Mbps e com essa velocidade a implementaccedilatildeo de
serviccedilos em tempo real como por exemplo telemedicinaeacute bastante viaacutevel
12 Objetivos
A ideacuteia de se transmitir sinais por linhas de potecircncia natildeo era considerado um meio
viaacutevel devido agrave baixa funcionalidade e ao alto custo de desenvolvimento E nos uacuteltimos anos
houve um grande esforccedilo para o desenvolvimento dessa tecnologia conforme explica
(ZIMMERMANN 2000)
Nos uacuteltimos anos um grande esforccedilo tem sido realizado para a produccedilatildeo de
tecnologia que permita a utilizaccedilatildeo da rede eleacutetrica para a transmissatildeo de
dados em banda larga Este esforccedilo inclui o desenvolvimento de
equipamentos de acesso agrave rede tanto em baixa quanto em meacutedia tensatildeo
aleacutem de equipamentos a serem utilizados dentro das instalaccedilotildees do usuaacuterio
Como o cenaacuterio atual desponta para tecnologias que visam a melhora tanto no
aspecto de serviccedilos quanto social a Tecnologia PLC se encontra nesse patamar fazendo com
que o objetivo do nosso trabalho seja o estudo das potencialidades que possam ser atingidas
por essa Tecnologia jaacute que a grande maioria dos domiciacutelios jaacute tem uma estrutura proacutepria para
o uso da mesma e assim facilitando ainda mais a sua implementaccedilatildeo
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13 Justificativa
A partir da crescente demanda da procura de serviccedilos de conexatildeo com taxas de
transmissatildeo cada vez mais altas e a necessidade de que venha a ser um serviccedilo de baixo custo
ao futuro cliente isso incentivou um aumento expressivo na aacuterea de pesquisas relacionadas agrave
Tecnologia PLC pois o mesmo poderaacute enquadrar-se nesse contexto Haacute todo um ambiente
propiacutecio para que isso ocorra primeiramente pela quantidade de domiciacutelios com rede de
energia eleacutetrica jaacute instalada que segundo dados do IBGE (2000) 97 (noventa e sete) dos
domiciacutelios com serviccedilos e bens duraacuteveis tem energia eleacutetrica
Quando os cabos eleacutetricos satildeo utilizados como meio transmissatildeo a instalaccedilatildeo
eleacutetrica domiciliar comporta-se como uma rede de dados onde cada tomada eleacutetrica eacute um
ponto de conexatildeo da rede Na praacutetica a rede eleacutetrica eacute transformada em um canal de
comunicaccedilatildeo por meio da sobreposiccedilatildeo de sinais de informaccedilatildeo de baixa intensidade agrave onda
de energia A Tecnologia PLC utiliza redes de distribuiccedilatildeo que requer baixo investimento
pois cada tomada de energia eleacutetrica seraacute um ponto de entrada e saiacuteda de dados
No PLC a largura de banda disponiacutevel eacute compartilhada entre dezenas de usuaacuterios
ao mesmo tempo ou seja usuaacuterios que estiverem ligados ao um ponto de distribuiccedilatildeo de
energia eleacutetrica comum isto eacute atraveacutes de um transformador O desempenho de uma conexatildeo
pode variar de acordo com o nuacutemero de pessoas que estiverem navegando simultaneamente e
por consequumlecircncia desse compartilhamento faz-se necessaacuterio a proteccedilatildeo do conteuacutedo dos
dados do traacutefego de cada usuaacuterio
No modelo atual da tecnologia PLC cada HE (head end) eacute constituiacutedo de 254
canais individuais ou seja satildeo 254 usuaacuterios que compartilham a mesma rede fiacutesica poreacutem
em redes loacutegicas diferentes Devem-se tambeacutem utilizar algoritmos de criptografia para
otimizaccedilatildeo da seguranccedila uma vez que a rede eacute fisicamente aberta E visando monitorar o
traacutefego e corrigir erros a tecnologia deve possuir um sistema de gerenciamento automaacutetico e
de supervisatildeo como por exemplo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) para
atribuiccedilatildeo automaacutetica de endereccedilos e SNMP (Simple Network Management Protocol) para
gerecircncia
Essa tecnologia oferece uma gama de benefiacutecios conforme explicitado por
(CURRENT 2006)
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Os principais benefiacutecios disponibilizados pela utilizaccedilatildeo da tecnologia PLC
satildeo acesso agrave Internet banda larga com velocidade de transmissatildeo de ateacute
200Mbps serviccedilos de telefonia IP serviccedilo completo de triple play para
residecircncias incluindo VoD (Viacutedeo on Demand) conectividade em qualquer
tipo de edificaccedilatildeo abrangendo desde residecircncias simples ateacute grandes
condomiacutenios natildeo necessita de cabeamento adicional pois usa os cabos da
rede de energia eleacutetrica jaacute existente faacutecil instalaccedilatildeo com modems plug and
play e uma central head-end disponibilidade de repetidores para grandes
extensotildees de rede privacidade e seguranccedila atraveacutes da encriptaccedilatildeo e
autenticaccedilatildeo de dados e por fim baixa taxa de manutenccedilatildeo dos
equipamentos
Eacute por causa disso que essa Tecnologia desperta tanto interesse nos mais diversos
setores da nossa sociedade e com o avanccedilo constante pode-se atingir um dos fatores que mais
contribuiacuteram para isso ocorresse a acessibilidade de informaccedilotildees atraveacutes de sua capilaridade
ou seja atraveacutes de sua grande facilidade de disseminaccedilatildeo atraveacutes de sua estrutura
14 Dificuldades
Algumas das grandes dificuldades dessa Tecnologia enfrentadas no contexto atual
brasileiro satildeo a ausecircncia de uma regulamentaccedilatildeo consistente a ampliaccedilatildeo de maior
investimento por parte das distribuidoras de energia eleacutetrica restriccedilotildees de acircmbito teacutecnico o
custo que natildeo estaacute tatildeo acessiacutevel ainda para o cliente que usaraacute o serviccedilo Todos esses fatores
contribuem para a lentidatildeo de um futuro oferecimento desse serviccedilo em larga escala
15 Estrutura do Trabalho
O conteuacutedo desse Trabalho de Conclusatildeo de Curso estaacute distribuiacutedo em 6
capiacutetulos As referecircncias citadas em todo o trabalho estatildeo apresentadas ao final do mesmo e
compreendem publicaccedilotildees bibliograacuteficas e teacutecnicas
Este trabalho estaacute organizado da seguinte maneira
No capiacutetulo 1 Introduccedilatildeo eacute apresentada uma breve descriccedilatildeo sobre a Tecnologia
PLC conceitos baacutesicos e dificuldades enfrentadas no contexto brasileiro
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No capiacutetulo 2 A Rede Eleacutetrica eacute demonstrado o princiacutepio de funcionamento da
rede eleacutetrica
No capiacutetulo 3 PLC e sua Estrutura satildeo apresentadas todas as suas
aplicabilidades vantagens e desvantagens funcionamento da Tecnologia PLC arquitetura e
os componentes de hardware que compotildeem essa tecnologia
No capiacutetulo 4 PLC como meio de Inclusatildeo Digital eacute demonstrado como essa
tecnologia pode ser uacutetil para a inclusatildeo digital atraveacutes de um estudo dos projetos pilotos nas
cidades de Barreirinhas (MA) e Restinga (RS)
No capiacutetulo 5 Aplicaccedilatildeo do PLC no setor industrial eacute demonstrada a aplicaccedilatildeo
dessa tecnologia PLC no acircmbito regional pela empresa de transmissatildeo de energia eleacutetrica do
norte do Brasil Eletronorte localizada na cidade de Marabaacute (PA)
E finalmente na Conclusatildeo satildeo apresentas as principais caracteriacutesticas que visam
a aplicabilidade desta tecnologia
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CAPIacuteTULO 2 A Rede de Energia Eleacutetrica
21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras
Na Europa e EUA satildeo muito utilizadas redes subterracircneas as quais minimizam
problemas inerentes a interferecircncias atenuaccedilatildeo e ruiacutedos No Brasil a maioria das redes eacute do
tipo convencional (aeacuterea) Estas redes possuem algumas caracteriacutesticas que podem ser de vital
importacircncia para a transmissatildeo de dados
As caracteriacutesticas desejaacuteveis de uma linha de transmissatildeo de dados satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica uniforme ao longo da linha
Baixa atenuaccedilatildeo para sinais transmitidos
Baixa reflexatildeo e baixa irradiaccedilatildeo
Baixa captaccedilatildeo de sinais externos e ruiacutedos
Geralmente nas concessionaacuterias de energia eleacutetrica existem trecircs tipos de redes de
distribuiccedilatildeo aeacuterea cada tipo tem vantagens e desvantagens para transmissatildeo de dados
conforme a seguir
211 Linha Convencional (BT)
A utilizaccedilatildeo deste tipo de linha apresenta uma dificuldade praacutetica devido a que
grande parte da rede brasileira de iluminaccedilatildeo puacuteblica utiliza capacitores para fins de correccedilatildeo
do fator de potecircncia dos conjuntos lacircmpadasreatores Como em muitos casos a iluminaccedilatildeo eacute
alimentada diretamente a partir da rede aeacuterea de distribuiccedilatildeo estes capacitores atenuam ou
bloqueiam a transmissatildeo de sinais de frequumlecircncias elevadas
As linhas aeacutereas de baixa tensatildeo tecircm comportamento semelhante agraves linhas de
comunicaccedilatildeo de condutores paralelos aeacutereos permitindo em princiacutepio a transmissatildeo de sinais
de frequumlecircncias mais elevadas sem risco da ocorrecircncia de irradiaccedilotildees questionaacuteveis Elas
diferem das linhas aeacutereas de meacutedia tensatildeo devido ao fato de que as cargas dispostas ao longo
de sua extensatildeo se repetem em intervalos mais curtos e satildeo representadas por cargas de baixa
impedacircncia para os sinais transmitidos Aleacutem do efeito do desacoplamento de sinal estas
cargas apresentam perdas elevadas aumentando a atenuaccedilatildeo total
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Ao contraacuterio das linhas de meacutedia tensatildeo os isoladores nas linhas de baixa tensatildeo
natildeo costumam gerar ruiacutedo Podem estar presentes ruiacutedos produzidos pelo homem tais como
aqueles provocados por aparelhos eleacutetricos dotados de motores eleacutetricos Aleacutem desses ruiacutedos
estatildeo presentes sinais de emissoras comerciais de radiodifusatildeo em niacutevel comparaacutevel aos
encontrados em linhas de meacutedia tensatildeo
Os ramais de serviccedilo que conectam cada consumidor agrave linha se constituem em
dezenas de pontos de derivaccedilatildeo geradores de reflexotildees A combinaccedilatildeo dos ruiacutedos presentes
nas linhas de baixa tensatildeo com as frequumlentes derivaccedilotildees e os elevados valores de atenuaccedilatildeo
total faz dessas linhas um ambiente relativamente hostil para a transmissatildeo de sinais de
telecomunicaccedilotildees
Um modelo de linha convencional eacute mostrado conforme a figura 21
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada por
Impedacircncia caracteriacutestica variaacutevel ao longo da linha
Descasamento devido a conexotildees de transformadores de 138 kV
(Kilovolts)
Ruiacutedos causados por isoladores defeituosos (meacutedia tensatildeo)
Reflexotildees devido a derivaccedilotildees para outros consumidores
Interferecircncias de emissoras de raacutedio em ondas meacutedias
212 Linha Compacta
O modelo de linha compacta eacute mostrado na figura 22
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Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute altamente influenciada por
Condiccedilotildees mais favoraacuteveis para transmissatildeo de sinais
Menor afastamento entre condutores logo menor irradiaccedilatildeo
Afastamento entre cabos mais constante logo menor reflexatildeo
213 Linha Preacute-formada
O modelo de linha preacute-formada eacute mostrado na figura 23
Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada pelas
caracteriacutesticas da rede que satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica mais constante devido sua construccedilatildeo (menor
reflexatildeo)
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Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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38
377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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39
CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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40
encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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43
CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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44
Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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50
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engenharia de telecomunicaccedilotildees IETC Belo Horizonte REZENDE E PLC traz Internet agrave rede eleacutetrica Jul 2006 Disponiacutevel em
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IX
Lista de Figuras
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003) 17 Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007) 18 Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002) 18 Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power
Transmission 2007) 19
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007) 23 Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004) 25 Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003) 26 Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003) 26 Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003) 27 Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003) 28 Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (PINHO 2005) 29 Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003) 29 Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL
2003) 31 Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007) 32 Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007) 40 Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia
tensatildeo (TIC 2007) 42 Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE2007) 44
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X
Lista de Abreviaturas e Siglas ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line AMD Advanced Micro Devices ANEEL Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica ANATEL Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees APTEL Associaccedilatildeo de Empresas Proprietaacuterias de Infra-Estrutura e Sistemas Privados BT Baixa Tensatildeo CEEE Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica CEMAR Centrais Eleacutetricas do Maranhatildeo CEEMIG Centrais Eleacutetricas de Minas Gerais CEPA Centro de Estudos e Pesquisas Avanccediladas RS CETA Centro de Excelecircncia em Tecnologias Avanccediladas CPEs Costumers Premises Equipment DHCP Dynamic Host Configuration Protocol ELETROBRAacuteS Centrais Eleacutetricas Brasileiras ELETRONORTE Centrais Eleacutetricas do Norte FSK Frequency Shift Keying GSM Global System for Mobile communications
GMSK Gaussian minimum shift keying
HE Head End IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica IDH Iacutendice de Desenvolvimento Humano IP Internet Protocol LMDS Local Multipoint Distribution System MT Meacutedia Tensatildeo OFDM Orthogonal Frequency-Division Multiplexing OPGW Optical Ground Wire PLC Power Line Communication PLOC Power Line Outdoors Telecoms PLIC Power Line Internal Telecoms POP Point of Presence Procempa Companhia de Processamento de Dados SDEE Sistemas de Distribuiccedilatildeo de Energia Eleacutetrica SENAI Serviccedilo Nacional de Aprendizagem Industrial SNMP Simple Network Management Protocol Triple Play Aacuteudio Viacutedeo e Dados VLAN Virtual Local Area Network VoD Viacutedeo on Demand UFRGS Universidade Federal do Rio Grande do Sul UHT Usina Hidreleacutetrica de Tucuruiacute USB Universal Serial Bus
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CAPIacuteTULO 1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Consideraccedilotildees gerais
A comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica (PLC Power Line
Communication) vem crescendo rapidamente em termos de pesquisa No ano de 2000
empresas de energia eleacutetrica brasileiras iniciaram testes com a tecnologia PLC
Do ponto de vista econocircmico a tecnologia PLC apresenta uma grande vantagem
com relaccedilatildeo a outras tecnologias para transmissatildeo de dados a jaacute existecircncia de infra-estrutura
baacutesica para a comunicaccedilatildeo a rede de energia eleacutetrica Jaacute do ponto de vista social em termos
de inclusatildeo digital essa tecnologia pode representar a democratizaccedilatildeo dos meios de
transmissatildeo de informaccedilatildeo
A velocidade de transmissatildeo que essa tecnologia permitiraacute alcanccedilar eacute de ateacute
200Mbps (teoricamente) permitindo a implementaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos digitais simultacircneos
como automaccedilatildeo iluminaccedilatildeo climatizaccedilatildeo seguranccedila comunicaccedilatildeo triple play (aacuteudio
viacutedeo dados) e gerenciamento de recursos (eletricidade aacutegua gaacutes etc)
O mercado consumidor de Internet em banda larga com exigecircncias cada vez
maiores teraacute em breve uma alternativa acessiacutevel a mais de conexatildeo Estudos realizados pela
CEMIG (Companhia Eleacutetrica de Minas Gerais) e CEPA (Centro de Estudos e Pesquisas
Avanccediladas RS) por exemplo mostram que esta nova tecnologia de transmissatildeo de dados
promete elevar bastante as taxas de transmissatildeo de dados para o usuaacuterio final Um outro fator
relevante sobre eacute a disponibilidade do serviccedilo pois na atualidade segundo dados da ANEEL
(Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica) satildeo 47 milhotildees de unidades consumidoras de energia
das quais 85 satildeo consumidores residenciais em mais de 99 dos municiacutepios brasileiros
Em diversos paiacuteses estatildeo sendo realizados projetos experimentais utilizando uma
seacuterie de teacutecnicas de modulaccedilatildeo de sinal nas redes de baixa tensatildeo visando solucionar um dos
grandes problemas dessa tecnologia interferecircncias na rede Poreacutem teacutecnicas de modulaccedilatildeo
como GMSK (Gaussian Minimum Shifl Keying) Spread Spectrum e OFDM (Orthogonal
Frequency-Division Multiplexing) jaacute solucionam esse tipo de problema
A tecnologia PLC estaacute se tornando uma alternativa frente agraves jaacute existentes
conforme afirma (OPERA 2007)
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Na Europa designada como PLC (Power Line Communication) e nos Estados Unidos designado como BPL (Broadband Power Line) a comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica jaacute eacute uma alternativa que
concorre eou complementa diretamente os sistemas de comunicaccedilatildeo sem fio
(wireless) sateacutelite e cabos coaxiais das operadoras de TV por assinatura
Avanccedilos significativos foram alcanccedilados nos uacuteltimos trecircs anos e permitiram que
algumas empresas Europeacuteias e Americanas iniciassem ao final de 2003 a operaccedilatildeo comercial
do PLC As aplicaccedilotildees possiacuteveis natildeo se limitam agraves aplicaccedilotildees normalmente impostas pelas
atuais tecnologias disponiacuteveis em banda larga Com a tecnologia PLC DS2 Geraccedilatildeo II eacute
possiacutevel atingir velocidades de ateacute 200 Mbps e com essa velocidade a implementaccedilatildeo de
serviccedilos em tempo real como por exemplo telemedicinaeacute bastante viaacutevel
12 Objetivos
A ideacuteia de se transmitir sinais por linhas de potecircncia natildeo era considerado um meio
viaacutevel devido agrave baixa funcionalidade e ao alto custo de desenvolvimento E nos uacuteltimos anos
houve um grande esforccedilo para o desenvolvimento dessa tecnologia conforme explica
(ZIMMERMANN 2000)
Nos uacuteltimos anos um grande esforccedilo tem sido realizado para a produccedilatildeo de
tecnologia que permita a utilizaccedilatildeo da rede eleacutetrica para a transmissatildeo de
dados em banda larga Este esforccedilo inclui o desenvolvimento de
equipamentos de acesso agrave rede tanto em baixa quanto em meacutedia tensatildeo
aleacutem de equipamentos a serem utilizados dentro das instalaccedilotildees do usuaacuterio
Como o cenaacuterio atual desponta para tecnologias que visam a melhora tanto no
aspecto de serviccedilos quanto social a Tecnologia PLC se encontra nesse patamar fazendo com
que o objetivo do nosso trabalho seja o estudo das potencialidades que possam ser atingidas
por essa Tecnologia jaacute que a grande maioria dos domiciacutelios jaacute tem uma estrutura proacutepria para
o uso da mesma e assim facilitando ainda mais a sua implementaccedilatildeo
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13 Justificativa
A partir da crescente demanda da procura de serviccedilos de conexatildeo com taxas de
transmissatildeo cada vez mais altas e a necessidade de que venha a ser um serviccedilo de baixo custo
ao futuro cliente isso incentivou um aumento expressivo na aacuterea de pesquisas relacionadas agrave
Tecnologia PLC pois o mesmo poderaacute enquadrar-se nesse contexto Haacute todo um ambiente
propiacutecio para que isso ocorra primeiramente pela quantidade de domiciacutelios com rede de
energia eleacutetrica jaacute instalada que segundo dados do IBGE (2000) 97 (noventa e sete) dos
domiciacutelios com serviccedilos e bens duraacuteveis tem energia eleacutetrica
Quando os cabos eleacutetricos satildeo utilizados como meio transmissatildeo a instalaccedilatildeo
eleacutetrica domiciliar comporta-se como uma rede de dados onde cada tomada eleacutetrica eacute um
ponto de conexatildeo da rede Na praacutetica a rede eleacutetrica eacute transformada em um canal de
comunicaccedilatildeo por meio da sobreposiccedilatildeo de sinais de informaccedilatildeo de baixa intensidade agrave onda
de energia A Tecnologia PLC utiliza redes de distribuiccedilatildeo que requer baixo investimento
pois cada tomada de energia eleacutetrica seraacute um ponto de entrada e saiacuteda de dados
No PLC a largura de banda disponiacutevel eacute compartilhada entre dezenas de usuaacuterios
ao mesmo tempo ou seja usuaacuterios que estiverem ligados ao um ponto de distribuiccedilatildeo de
energia eleacutetrica comum isto eacute atraveacutes de um transformador O desempenho de uma conexatildeo
pode variar de acordo com o nuacutemero de pessoas que estiverem navegando simultaneamente e
por consequumlecircncia desse compartilhamento faz-se necessaacuterio a proteccedilatildeo do conteuacutedo dos
dados do traacutefego de cada usuaacuterio
No modelo atual da tecnologia PLC cada HE (head end) eacute constituiacutedo de 254
canais individuais ou seja satildeo 254 usuaacuterios que compartilham a mesma rede fiacutesica poreacutem
em redes loacutegicas diferentes Devem-se tambeacutem utilizar algoritmos de criptografia para
otimizaccedilatildeo da seguranccedila uma vez que a rede eacute fisicamente aberta E visando monitorar o
traacutefego e corrigir erros a tecnologia deve possuir um sistema de gerenciamento automaacutetico e
de supervisatildeo como por exemplo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) para
atribuiccedilatildeo automaacutetica de endereccedilos e SNMP (Simple Network Management Protocol) para
gerecircncia
Essa tecnologia oferece uma gama de benefiacutecios conforme explicitado por
(CURRENT 2006)
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Os principais benefiacutecios disponibilizados pela utilizaccedilatildeo da tecnologia PLC
satildeo acesso agrave Internet banda larga com velocidade de transmissatildeo de ateacute
200Mbps serviccedilos de telefonia IP serviccedilo completo de triple play para
residecircncias incluindo VoD (Viacutedeo on Demand) conectividade em qualquer
tipo de edificaccedilatildeo abrangendo desde residecircncias simples ateacute grandes
condomiacutenios natildeo necessita de cabeamento adicional pois usa os cabos da
rede de energia eleacutetrica jaacute existente faacutecil instalaccedilatildeo com modems plug and
play e uma central head-end disponibilidade de repetidores para grandes
extensotildees de rede privacidade e seguranccedila atraveacutes da encriptaccedilatildeo e
autenticaccedilatildeo de dados e por fim baixa taxa de manutenccedilatildeo dos
equipamentos
Eacute por causa disso que essa Tecnologia desperta tanto interesse nos mais diversos
setores da nossa sociedade e com o avanccedilo constante pode-se atingir um dos fatores que mais
contribuiacuteram para isso ocorresse a acessibilidade de informaccedilotildees atraveacutes de sua capilaridade
ou seja atraveacutes de sua grande facilidade de disseminaccedilatildeo atraveacutes de sua estrutura
14 Dificuldades
Algumas das grandes dificuldades dessa Tecnologia enfrentadas no contexto atual
brasileiro satildeo a ausecircncia de uma regulamentaccedilatildeo consistente a ampliaccedilatildeo de maior
investimento por parte das distribuidoras de energia eleacutetrica restriccedilotildees de acircmbito teacutecnico o
custo que natildeo estaacute tatildeo acessiacutevel ainda para o cliente que usaraacute o serviccedilo Todos esses fatores
contribuem para a lentidatildeo de um futuro oferecimento desse serviccedilo em larga escala
15 Estrutura do Trabalho
O conteuacutedo desse Trabalho de Conclusatildeo de Curso estaacute distribuiacutedo em 6
capiacutetulos As referecircncias citadas em todo o trabalho estatildeo apresentadas ao final do mesmo e
compreendem publicaccedilotildees bibliograacuteficas e teacutecnicas
Este trabalho estaacute organizado da seguinte maneira
No capiacutetulo 1 Introduccedilatildeo eacute apresentada uma breve descriccedilatildeo sobre a Tecnologia
PLC conceitos baacutesicos e dificuldades enfrentadas no contexto brasileiro
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No capiacutetulo 2 A Rede Eleacutetrica eacute demonstrado o princiacutepio de funcionamento da
rede eleacutetrica
No capiacutetulo 3 PLC e sua Estrutura satildeo apresentadas todas as suas
aplicabilidades vantagens e desvantagens funcionamento da Tecnologia PLC arquitetura e
os componentes de hardware que compotildeem essa tecnologia
No capiacutetulo 4 PLC como meio de Inclusatildeo Digital eacute demonstrado como essa
tecnologia pode ser uacutetil para a inclusatildeo digital atraveacutes de um estudo dos projetos pilotos nas
cidades de Barreirinhas (MA) e Restinga (RS)
No capiacutetulo 5 Aplicaccedilatildeo do PLC no setor industrial eacute demonstrada a aplicaccedilatildeo
dessa tecnologia PLC no acircmbito regional pela empresa de transmissatildeo de energia eleacutetrica do
norte do Brasil Eletronorte localizada na cidade de Marabaacute (PA)
E finalmente na Conclusatildeo satildeo apresentas as principais caracteriacutesticas que visam
a aplicabilidade desta tecnologia
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CAPIacuteTULO 2 A Rede de Energia Eleacutetrica
21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras
Na Europa e EUA satildeo muito utilizadas redes subterracircneas as quais minimizam
problemas inerentes a interferecircncias atenuaccedilatildeo e ruiacutedos No Brasil a maioria das redes eacute do
tipo convencional (aeacuterea) Estas redes possuem algumas caracteriacutesticas que podem ser de vital
importacircncia para a transmissatildeo de dados
As caracteriacutesticas desejaacuteveis de uma linha de transmissatildeo de dados satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica uniforme ao longo da linha
Baixa atenuaccedilatildeo para sinais transmitidos
Baixa reflexatildeo e baixa irradiaccedilatildeo
Baixa captaccedilatildeo de sinais externos e ruiacutedos
Geralmente nas concessionaacuterias de energia eleacutetrica existem trecircs tipos de redes de
distribuiccedilatildeo aeacuterea cada tipo tem vantagens e desvantagens para transmissatildeo de dados
conforme a seguir
211 Linha Convencional (BT)
A utilizaccedilatildeo deste tipo de linha apresenta uma dificuldade praacutetica devido a que
grande parte da rede brasileira de iluminaccedilatildeo puacuteblica utiliza capacitores para fins de correccedilatildeo
do fator de potecircncia dos conjuntos lacircmpadasreatores Como em muitos casos a iluminaccedilatildeo eacute
alimentada diretamente a partir da rede aeacuterea de distribuiccedilatildeo estes capacitores atenuam ou
bloqueiam a transmissatildeo de sinais de frequumlecircncias elevadas
As linhas aeacutereas de baixa tensatildeo tecircm comportamento semelhante agraves linhas de
comunicaccedilatildeo de condutores paralelos aeacutereos permitindo em princiacutepio a transmissatildeo de sinais
de frequumlecircncias mais elevadas sem risco da ocorrecircncia de irradiaccedilotildees questionaacuteveis Elas
diferem das linhas aeacutereas de meacutedia tensatildeo devido ao fato de que as cargas dispostas ao longo
de sua extensatildeo se repetem em intervalos mais curtos e satildeo representadas por cargas de baixa
impedacircncia para os sinais transmitidos Aleacutem do efeito do desacoplamento de sinal estas
cargas apresentam perdas elevadas aumentando a atenuaccedilatildeo total
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Ao contraacuterio das linhas de meacutedia tensatildeo os isoladores nas linhas de baixa tensatildeo
natildeo costumam gerar ruiacutedo Podem estar presentes ruiacutedos produzidos pelo homem tais como
aqueles provocados por aparelhos eleacutetricos dotados de motores eleacutetricos Aleacutem desses ruiacutedos
estatildeo presentes sinais de emissoras comerciais de radiodifusatildeo em niacutevel comparaacutevel aos
encontrados em linhas de meacutedia tensatildeo
Os ramais de serviccedilo que conectam cada consumidor agrave linha se constituem em
dezenas de pontos de derivaccedilatildeo geradores de reflexotildees A combinaccedilatildeo dos ruiacutedos presentes
nas linhas de baixa tensatildeo com as frequumlentes derivaccedilotildees e os elevados valores de atenuaccedilatildeo
total faz dessas linhas um ambiente relativamente hostil para a transmissatildeo de sinais de
telecomunicaccedilotildees
Um modelo de linha convencional eacute mostrado conforme a figura 21
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada por
Impedacircncia caracteriacutestica variaacutevel ao longo da linha
Descasamento devido a conexotildees de transformadores de 138 kV
(Kilovolts)
Ruiacutedos causados por isoladores defeituosos (meacutedia tensatildeo)
Reflexotildees devido a derivaccedilotildees para outros consumidores
Interferecircncias de emissoras de raacutedio em ondas meacutedias
212 Linha Compacta
O modelo de linha compacta eacute mostrado na figura 22
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Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute altamente influenciada por
Condiccedilotildees mais favoraacuteveis para transmissatildeo de sinais
Menor afastamento entre condutores logo menor irradiaccedilatildeo
Afastamento entre cabos mais constante logo menor reflexatildeo
213 Linha Preacute-formada
O modelo de linha preacute-formada eacute mostrado na figura 23
Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada pelas
caracteriacutesticas da rede que satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica mais constante devido sua construccedilatildeo (menor
reflexatildeo)
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Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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43
CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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44
Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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46
CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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49
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50
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X
Lista de Abreviaturas e Siglas ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line AMD Advanced Micro Devices ANEEL Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica ANATEL Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees APTEL Associaccedilatildeo de Empresas Proprietaacuterias de Infra-Estrutura e Sistemas Privados BT Baixa Tensatildeo CEEE Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica CEMAR Centrais Eleacutetricas do Maranhatildeo CEEMIG Centrais Eleacutetricas de Minas Gerais CEPA Centro de Estudos e Pesquisas Avanccediladas RS CETA Centro de Excelecircncia em Tecnologias Avanccediladas CPEs Costumers Premises Equipment DHCP Dynamic Host Configuration Protocol ELETROBRAacuteS Centrais Eleacutetricas Brasileiras ELETRONORTE Centrais Eleacutetricas do Norte FSK Frequency Shift Keying GSM Global System for Mobile communications
GMSK Gaussian minimum shift keying
HE Head End IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica IDH Iacutendice de Desenvolvimento Humano IP Internet Protocol LMDS Local Multipoint Distribution System MT Meacutedia Tensatildeo OFDM Orthogonal Frequency-Division Multiplexing OPGW Optical Ground Wire PLC Power Line Communication PLOC Power Line Outdoors Telecoms PLIC Power Line Internal Telecoms POP Point of Presence Procempa Companhia de Processamento de Dados SDEE Sistemas de Distribuiccedilatildeo de Energia Eleacutetrica SENAI Serviccedilo Nacional de Aprendizagem Industrial SNMP Simple Network Management Protocol Triple Play Aacuteudio Viacutedeo e Dados VLAN Virtual Local Area Network VoD Viacutedeo on Demand UFRGS Universidade Federal do Rio Grande do Sul UHT Usina Hidreleacutetrica de Tucuruiacute USB Universal Serial Bus
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11
CAPIacuteTULO 1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Consideraccedilotildees gerais
A comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica (PLC Power Line
Communication) vem crescendo rapidamente em termos de pesquisa No ano de 2000
empresas de energia eleacutetrica brasileiras iniciaram testes com a tecnologia PLC
Do ponto de vista econocircmico a tecnologia PLC apresenta uma grande vantagem
com relaccedilatildeo a outras tecnologias para transmissatildeo de dados a jaacute existecircncia de infra-estrutura
baacutesica para a comunicaccedilatildeo a rede de energia eleacutetrica Jaacute do ponto de vista social em termos
de inclusatildeo digital essa tecnologia pode representar a democratizaccedilatildeo dos meios de
transmissatildeo de informaccedilatildeo
A velocidade de transmissatildeo que essa tecnologia permitiraacute alcanccedilar eacute de ateacute
200Mbps (teoricamente) permitindo a implementaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos digitais simultacircneos
como automaccedilatildeo iluminaccedilatildeo climatizaccedilatildeo seguranccedila comunicaccedilatildeo triple play (aacuteudio
viacutedeo dados) e gerenciamento de recursos (eletricidade aacutegua gaacutes etc)
O mercado consumidor de Internet em banda larga com exigecircncias cada vez
maiores teraacute em breve uma alternativa acessiacutevel a mais de conexatildeo Estudos realizados pela
CEMIG (Companhia Eleacutetrica de Minas Gerais) e CEPA (Centro de Estudos e Pesquisas
Avanccediladas RS) por exemplo mostram que esta nova tecnologia de transmissatildeo de dados
promete elevar bastante as taxas de transmissatildeo de dados para o usuaacuterio final Um outro fator
relevante sobre eacute a disponibilidade do serviccedilo pois na atualidade segundo dados da ANEEL
(Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica) satildeo 47 milhotildees de unidades consumidoras de energia
das quais 85 satildeo consumidores residenciais em mais de 99 dos municiacutepios brasileiros
Em diversos paiacuteses estatildeo sendo realizados projetos experimentais utilizando uma
seacuterie de teacutecnicas de modulaccedilatildeo de sinal nas redes de baixa tensatildeo visando solucionar um dos
grandes problemas dessa tecnologia interferecircncias na rede Poreacutem teacutecnicas de modulaccedilatildeo
como GMSK (Gaussian Minimum Shifl Keying) Spread Spectrum e OFDM (Orthogonal
Frequency-Division Multiplexing) jaacute solucionam esse tipo de problema
A tecnologia PLC estaacute se tornando uma alternativa frente agraves jaacute existentes
conforme afirma (OPERA 2007)
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12
Na Europa designada como PLC (Power Line Communication) e nos Estados Unidos designado como BPL (Broadband Power Line) a comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica jaacute eacute uma alternativa que
concorre eou complementa diretamente os sistemas de comunicaccedilatildeo sem fio
(wireless) sateacutelite e cabos coaxiais das operadoras de TV por assinatura
Avanccedilos significativos foram alcanccedilados nos uacuteltimos trecircs anos e permitiram que
algumas empresas Europeacuteias e Americanas iniciassem ao final de 2003 a operaccedilatildeo comercial
do PLC As aplicaccedilotildees possiacuteveis natildeo se limitam agraves aplicaccedilotildees normalmente impostas pelas
atuais tecnologias disponiacuteveis em banda larga Com a tecnologia PLC DS2 Geraccedilatildeo II eacute
possiacutevel atingir velocidades de ateacute 200 Mbps e com essa velocidade a implementaccedilatildeo de
serviccedilos em tempo real como por exemplo telemedicinaeacute bastante viaacutevel
12 Objetivos
A ideacuteia de se transmitir sinais por linhas de potecircncia natildeo era considerado um meio
viaacutevel devido agrave baixa funcionalidade e ao alto custo de desenvolvimento E nos uacuteltimos anos
houve um grande esforccedilo para o desenvolvimento dessa tecnologia conforme explica
(ZIMMERMANN 2000)
Nos uacuteltimos anos um grande esforccedilo tem sido realizado para a produccedilatildeo de
tecnologia que permita a utilizaccedilatildeo da rede eleacutetrica para a transmissatildeo de
dados em banda larga Este esforccedilo inclui o desenvolvimento de
equipamentos de acesso agrave rede tanto em baixa quanto em meacutedia tensatildeo
aleacutem de equipamentos a serem utilizados dentro das instalaccedilotildees do usuaacuterio
Como o cenaacuterio atual desponta para tecnologias que visam a melhora tanto no
aspecto de serviccedilos quanto social a Tecnologia PLC se encontra nesse patamar fazendo com
que o objetivo do nosso trabalho seja o estudo das potencialidades que possam ser atingidas
por essa Tecnologia jaacute que a grande maioria dos domiciacutelios jaacute tem uma estrutura proacutepria para
o uso da mesma e assim facilitando ainda mais a sua implementaccedilatildeo
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13
13 Justificativa
A partir da crescente demanda da procura de serviccedilos de conexatildeo com taxas de
transmissatildeo cada vez mais altas e a necessidade de que venha a ser um serviccedilo de baixo custo
ao futuro cliente isso incentivou um aumento expressivo na aacuterea de pesquisas relacionadas agrave
Tecnologia PLC pois o mesmo poderaacute enquadrar-se nesse contexto Haacute todo um ambiente
propiacutecio para que isso ocorra primeiramente pela quantidade de domiciacutelios com rede de
energia eleacutetrica jaacute instalada que segundo dados do IBGE (2000) 97 (noventa e sete) dos
domiciacutelios com serviccedilos e bens duraacuteveis tem energia eleacutetrica
Quando os cabos eleacutetricos satildeo utilizados como meio transmissatildeo a instalaccedilatildeo
eleacutetrica domiciliar comporta-se como uma rede de dados onde cada tomada eleacutetrica eacute um
ponto de conexatildeo da rede Na praacutetica a rede eleacutetrica eacute transformada em um canal de
comunicaccedilatildeo por meio da sobreposiccedilatildeo de sinais de informaccedilatildeo de baixa intensidade agrave onda
de energia A Tecnologia PLC utiliza redes de distribuiccedilatildeo que requer baixo investimento
pois cada tomada de energia eleacutetrica seraacute um ponto de entrada e saiacuteda de dados
No PLC a largura de banda disponiacutevel eacute compartilhada entre dezenas de usuaacuterios
ao mesmo tempo ou seja usuaacuterios que estiverem ligados ao um ponto de distribuiccedilatildeo de
energia eleacutetrica comum isto eacute atraveacutes de um transformador O desempenho de uma conexatildeo
pode variar de acordo com o nuacutemero de pessoas que estiverem navegando simultaneamente e
por consequumlecircncia desse compartilhamento faz-se necessaacuterio a proteccedilatildeo do conteuacutedo dos
dados do traacutefego de cada usuaacuterio
No modelo atual da tecnologia PLC cada HE (head end) eacute constituiacutedo de 254
canais individuais ou seja satildeo 254 usuaacuterios que compartilham a mesma rede fiacutesica poreacutem
em redes loacutegicas diferentes Devem-se tambeacutem utilizar algoritmos de criptografia para
otimizaccedilatildeo da seguranccedila uma vez que a rede eacute fisicamente aberta E visando monitorar o
traacutefego e corrigir erros a tecnologia deve possuir um sistema de gerenciamento automaacutetico e
de supervisatildeo como por exemplo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) para
atribuiccedilatildeo automaacutetica de endereccedilos e SNMP (Simple Network Management Protocol) para
gerecircncia
Essa tecnologia oferece uma gama de benefiacutecios conforme explicitado por
(CURRENT 2006)
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14
Os principais benefiacutecios disponibilizados pela utilizaccedilatildeo da tecnologia PLC
satildeo acesso agrave Internet banda larga com velocidade de transmissatildeo de ateacute
200Mbps serviccedilos de telefonia IP serviccedilo completo de triple play para
residecircncias incluindo VoD (Viacutedeo on Demand) conectividade em qualquer
tipo de edificaccedilatildeo abrangendo desde residecircncias simples ateacute grandes
condomiacutenios natildeo necessita de cabeamento adicional pois usa os cabos da
rede de energia eleacutetrica jaacute existente faacutecil instalaccedilatildeo com modems plug and
play e uma central head-end disponibilidade de repetidores para grandes
extensotildees de rede privacidade e seguranccedila atraveacutes da encriptaccedilatildeo e
autenticaccedilatildeo de dados e por fim baixa taxa de manutenccedilatildeo dos
equipamentos
Eacute por causa disso que essa Tecnologia desperta tanto interesse nos mais diversos
setores da nossa sociedade e com o avanccedilo constante pode-se atingir um dos fatores que mais
contribuiacuteram para isso ocorresse a acessibilidade de informaccedilotildees atraveacutes de sua capilaridade
ou seja atraveacutes de sua grande facilidade de disseminaccedilatildeo atraveacutes de sua estrutura
14 Dificuldades
Algumas das grandes dificuldades dessa Tecnologia enfrentadas no contexto atual
brasileiro satildeo a ausecircncia de uma regulamentaccedilatildeo consistente a ampliaccedilatildeo de maior
investimento por parte das distribuidoras de energia eleacutetrica restriccedilotildees de acircmbito teacutecnico o
custo que natildeo estaacute tatildeo acessiacutevel ainda para o cliente que usaraacute o serviccedilo Todos esses fatores
contribuem para a lentidatildeo de um futuro oferecimento desse serviccedilo em larga escala
15 Estrutura do Trabalho
O conteuacutedo desse Trabalho de Conclusatildeo de Curso estaacute distribuiacutedo em 6
capiacutetulos As referecircncias citadas em todo o trabalho estatildeo apresentadas ao final do mesmo e
compreendem publicaccedilotildees bibliograacuteficas e teacutecnicas
Este trabalho estaacute organizado da seguinte maneira
No capiacutetulo 1 Introduccedilatildeo eacute apresentada uma breve descriccedilatildeo sobre a Tecnologia
PLC conceitos baacutesicos e dificuldades enfrentadas no contexto brasileiro
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15
No capiacutetulo 2 A Rede Eleacutetrica eacute demonstrado o princiacutepio de funcionamento da
rede eleacutetrica
No capiacutetulo 3 PLC e sua Estrutura satildeo apresentadas todas as suas
aplicabilidades vantagens e desvantagens funcionamento da Tecnologia PLC arquitetura e
os componentes de hardware que compotildeem essa tecnologia
No capiacutetulo 4 PLC como meio de Inclusatildeo Digital eacute demonstrado como essa
tecnologia pode ser uacutetil para a inclusatildeo digital atraveacutes de um estudo dos projetos pilotos nas
cidades de Barreirinhas (MA) e Restinga (RS)
No capiacutetulo 5 Aplicaccedilatildeo do PLC no setor industrial eacute demonstrada a aplicaccedilatildeo
dessa tecnologia PLC no acircmbito regional pela empresa de transmissatildeo de energia eleacutetrica do
norte do Brasil Eletronorte localizada na cidade de Marabaacute (PA)
E finalmente na Conclusatildeo satildeo apresentas as principais caracteriacutesticas que visam
a aplicabilidade desta tecnologia
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CAPIacuteTULO 2 A Rede de Energia Eleacutetrica
21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras
Na Europa e EUA satildeo muito utilizadas redes subterracircneas as quais minimizam
problemas inerentes a interferecircncias atenuaccedilatildeo e ruiacutedos No Brasil a maioria das redes eacute do
tipo convencional (aeacuterea) Estas redes possuem algumas caracteriacutesticas que podem ser de vital
importacircncia para a transmissatildeo de dados
As caracteriacutesticas desejaacuteveis de uma linha de transmissatildeo de dados satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica uniforme ao longo da linha
Baixa atenuaccedilatildeo para sinais transmitidos
Baixa reflexatildeo e baixa irradiaccedilatildeo
Baixa captaccedilatildeo de sinais externos e ruiacutedos
Geralmente nas concessionaacuterias de energia eleacutetrica existem trecircs tipos de redes de
distribuiccedilatildeo aeacuterea cada tipo tem vantagens e desvantagens para transmissatildeo de dados
conforme a seguir
211 Linha Convencional (BT)
A utilizaccedilatildeo deste tipo de linha apresenta uma dificuldade praacutetica devido a que
grande parte da rede brasileira de iluminaccedilatildeo puacuteblica utiliza capacitores para fins de correccedilatildeo
do fator de potecircncia dos conjuntos lacircmpadasreatores Como em muitos casos a iluminaccedilatildeo eacute
alimentada diretamente a partir da rede aeacuterea de distribuiccedilatildeo estes capacitores atenuam ou
bloqueiam a transmissatildeo de sinais de frequumlecircncias elevadas
As linhas aeacutereas de baixa tensatildeo tecircm comportamento semelhante agraves linhas de
comunicaccedilatildeo de condutores paralelos aeacutereos permitindo em princiacutepio a transmissatildeo de sinais
de frequumlecircncias mais elevadas sem risco da ocorrecircncia de irradiaccedilotildees questionaacuteveis Elas
diferem das linhas aeacutereas de meacutedia tensatildeo devido ao fato de que as cargas dispostas ao longo
de sua extensatildeo se repetem em intervalos mais curtos e satildeo representadas por cargas de baixa
impedacircncia para os sinais transmitidos Aleacutem do efeito do desacoplamento de sinal estas
cargas apresentam perdas elevadas aumentando a atenuaccedilatildeo total
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Ao contraacuterio das linhas de meacutedia tensatildeo os isoladores nas linhas de baixa tensatildeo
natildeo costumam gerar ruiacutedo Podem estar presentes ruiacutedos produzidos pelo homem tais como
aqueles provocados por aparelhos eleacutetricos dotados de motores eleacutetricos Aleacutem desses ruiacutedos
estatildeo presentes sinais de emissoras comerciais de radiodifusatildeo em niacutevel comparaacutevel aos
encontrados em linhas de meacutedia tensatildeo
Os ramais de serviccedilo que conectam cada consumidor agrave linha se constituem em
dezenas de pontos de derivaccedilatildeo geradores de reflexotildees A combinaccedilatildeo dos ruiacutedos presentes
nas linhas de baixa tensatildeo com as frequumlentes derivaccedilotildees e os elevados valores de atenuaccedilatildeo
total faz dessas linhas um ambiente relativamente hostil para a transmissatildeo de sinais de
telecomunicaccedilotildees
Um modelo de linha convencional eacute mostrado conforme a figura 21
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada por
Impedacircncia caracteriacutestica variaacutevel ao longo da linha
Descasamento devido a conexotildees de transformadores de 138 kV
(Kilovolts)
Ruiacutedos causados por isoladores defeituosos (meacutedia tensatildeo)
Reflexotildees devido a derivaccedilotildees para outros consumidores
Interferecircncias de emissoras de raacutedio em ondas meacutedias
212 Linha Compacta
O modelo de linha compacta eacute mostrado na figura 22
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Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute altamente influenciada por
Condiccedilotildees mais favoraacuteveis para transmissatildeo de sinais
Menor afastamento entre condutores logo menor irradiaccedilatildeo
Afastamento entre cabos mais constante logo menor reflexatildeo
213 Linha Preacute-formada
O modelo de linha preacute-formada eacute mostrado na figura 23
Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada pelas
caracteriacutesticas da rede que satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica mais constante devido sua construccedilatildeo (menor
reflexatildeo)
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19
Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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21
estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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22
altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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39
CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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CAPIacuteTULO 1 INTRODUCcedilAtildeO
11 Consideraccedilotildees gerais
A comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica (PLC Power Line
Communication) vem crescendo rapidamente em termos de pesquisa No ano de 2000
empresas de energia eleacutetrica brasileiras iniciaram testes com a tecnologia PLC
Do ponto de vista econocircmico a tecnologia PLC apresenta uma grande vantagem
com relaccedilatildeo a outras tecnologias para transmissatildeo de dados a jaacute existecircncia de infra-estrutura
baacutesica para a comunicaccedilatildeo a rede de energia eleacutetrica Jaacute do ponto de vista social em termos
de inclusatildeo digital essa tecnologia pode representar a democratizaccedilatildeo dos meios de
transmissatildeo de informaccedilatildeo
A velocidade de transmissatildeo que essa tecnologia permitiraacute alcanccedilar eacute de ateacute
200Mbps (teoricamente) permitindo a implementaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos digitais simultacircneos
como automaccedilatildeo iluminaccedilatildeo climatizaccedilatildeo seguranccedila comunicaccedilatildeo triple play (aacuteudio
viacutedeo dados) e gerenciamento de recursos (eletricidade aacutegua gaacutes etc)
O mercado consumidor de Internet em banda larga com exigecircncias cada vez
maiores teraacute em breve uma alternativa acessiacutevel a mais de conexatildeo Estudos realizados pela
CEMIG (Companhia Eleacutetrica de Minas Gerais) e CEPA (Centro de Estudos e Pesquisas
Avanccediladas RS) por exemplo mostram que esta nova tecnologia de transmissatildeo de dados
promete elevar bastante as taxas de transmissatildeo de dados para o usuaacuterio final Um outro fator
relevante sobre eacute a disponibilidade do serviccedilo pois na atualidade segundo dados da ANEEL
(Agecircncia Nacional de Energia Eleacutetrica) satildeo 47 milhotildees de unidades consumidoras de energia
das quais 85 satildeo consumidores residenciais em mais de 99 dos municiacutepios brasileiros
Em diversos paiacuteses estatildeo sendo realizados projetos experimentais utilizando uma
seacuterie de teacutecnicas de modulaccedilatildeo de sinal nas redes de baixa tensatildeo visando solucionar um dos
grandes problemas dessa tecnologia interferecircncias na rede Poreacutem teacutecnicas de modulaccedilatildeo
como GMSK (Gaussian Minimum Shifl Keying) Spread Spectrum e OFDM (Orthogonal
Frequency-Division Multiplexing) jaacute solucionam esse tipo de problema
A tecnologia PLC estaacute se tornando uma alternativa frente agraves jaacute existentes
conforme afirma (OPERA 2007)
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Na Europa designada como PLC (Power Line Communication) e nos Estados Unidos designado como BPL (Broadband Power Line) a comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica jaacute eacute uma alternativa que
concorre eou complementa diretamente os sistemas de comunicaccedilatildeo sem fio
(wireless) sateacutelite e cabos coaxiais das operadoras de TV por assinatura
Avanccedilos significativos foram alcanccedilados nos uacuteltimos trecircs anos e permitiram que
algumas empresas Europeacuteias e Americanas iniciassem ao final de 2003 a operaccedilatildeo comercial
do PLC As aplicaccedilotildees possiacuteveis natildeo se limitam agraves aplicaccedilotildees normalmente impostas pelas
atuais tecnologias disponiacuteveis em banda larga Com a tecnologia PLC DS2 Geraccedilatildeo II eacute
possiacutevel atingir velocidades de ateacute 200 Mbps e com essa velocidade a implementaccedilatildeo de
serviccedilos em tempo real como por exemplo telemedicinaeacute bastante viaacutevel
12 Objetivos
A ideacuteia de se transmitir sinais por linhas de potecircncia natildeo era considerado um meio
viaacutevel devido agrave baixa funcionalidade e ao alto custo de desenvolvimento E nos uacuteltimos anos
houve um grande esforccedilo para o desenvolvimento dessa tecnologia conforme explica
(ZIMMERMANN 2000)
Nos uacuteltimos anos um grande esforccedilo tem sido realizado para a produccedilatildeo de
tecnologia que permita a utilizaccedilatildeo da rede eleacutetrica para a transmissatildeo de
dados em banda larga Este esforccedilo inclui o desenvolvimento de
equipamentos de acesso agrave rede tanto em baixa quanto em meacutedia tensatildeo
aleacutem de equipamentos a serem utilizados dentro das instalaccedilotildees do usuaacuterio
Como o cenaacuterio atual desponta para tecnologias que visam a melhora tanto no
aspecto de serviccedilos quanto social a Tecnologia PLC se encontra nesse patamar fazendo com
que o objetivo do nosso trabalho seja o estudo das potencialidades que possam ser atingidas
por essa Tecnologia jaacute que a grande maioria dos domiciacutelios jaacute tem uma estrutura proacutepria para
o uso da mesma e assim facilitando ainda mais a sua implementaccedilatildeo
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13 Justificativa
A partir da crescente demanda da procura de serviccedilos de conexatildeo com taxas de
transmissatildeo cada vez mais altas e a necessidade de que venha a ser um serviccedilo de baixo custo
ao futuro cliente isso incentivou um aumento expressivo na aacuterea de pesquisas relacionadas agrave
Tecnologia PLC pois o mesmo poderaacute enquadrar-se nesse contexto Haacute todo um ambiente
propiacutecio para que isso ocorra primeiramente pela quantidade de domiciacutelios com rede de
energia eleacutetrica jaacute instalada que segundo dados do IBGE (2000) 97 (noventa e sete) dos
domiciacutelios com serviccedilos e bens duraacuteveis tem energia eleacutetrica
Quando os cabos eleacutetricos satildeo utilizados como meio transmissatildeo a instalaccedilatildeo
eleacutetrica domiciliar comporta-se como uma rede de dados onde cada tomada eleacutetrica eacute um
ponto de conexatildeo da rede Na praacutetica a rede eleacutetrica eacute transformada em um canal de
comunicaccedilatildeo por meio da sobreposiccedilatildeo de sinais de informaccedilatildeo de baixa intensidade agrave onda
de energia A Tecnologia PLC utiliza redes de distribuiccedilatildeo que requer baixo investimento
pois cada tomada de energia eleacutetrica seraacute um ponto de entrada e saiacuteda de dados
No PLC a largura de banda disponiacutevel eacute compartilhada entre dezenas de usuaacuterios
ao mesmo tempo ou seja usuaacuterios que estiverem ligados ao um ponto de distribuiccedilatildeo de
energia eleacutetrica comum isto eacute atraveacutes de um transformador O desempenho de uma conexatildeo
pode variar de acordo com o nuacutemero de pessoas que estiverem navegando simultaneamente e
por consequumlecircncia desse compartilhamento faz-se necessaacuterio a proteccedilatildeo do conteuacutedo dos
dados do traacutefego de cada usuaacuterio
No modelo atual da tecnologia PLC cada HE (head end) eacute constituiacutedo de 254
canais individuais ou seja satildeo 254 usuaacuterios que compartilham a mesma rede fiacutesica poreacutem
em redes loacutegicas diferentes Devem-se tambeacutem utilizar algoritmos de criptografia para
otimizaccedilatildeo da seguranccedila uma vez que a rede eacute fisicamente aberta E visando monitorar o
traacutefego e corrigir erros a tecnologia deve possuir um sistema de gerenciamento automaacutetico e
de supervisatildeo como por exemplo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) para
atribuiccedilatildeo automaacutetica de endereccedilos e SNMP (Simple Network Management Protocol) para
gerecircncia
Essa tecnologia oferece uma gama de benefiacutecios conforme explicitado por
(CURRENT 2006)
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Os principais benefiacutecios disponibilizados pela utilizaccedilatildeo da tecnologia PLC
satildeo acesso agrave Internet banda larga com velocidade de transmissatildeo de ateacute
200Mbps serviccedilos de telefonia IP serviccedilo completo de triple play para
residecircncias incluindo VoD (Viacutedeo on Demand) conectividade em qualquer
tipo de edificaccedilatildeo abrangendo desde residecircncias simples ateacute grandes
condomiacutenios natildeo necessita de cabeamento adicional pois usa os cabos da
rede de energia eleacutetrica jaacute existente faacutecil instalaccedilatildeo com modems plug and
play e uma central head-end disponibilidade de repetidores para grandes
extensotildees de rede privacidade e seguranccedila atraveacutes da encriptaccedilatildeo e
autenticaccedilatildeo de dados e por fim baixa taxa de manutenccedilatildeo dos
equipamentos
Eacute por causa disso que essa Tecnologia desperta tanto interesse nos mais diversos
setores da nossa sociedade e com o avanccedilo constante pode-se atingir um dos fatores que mais
contribuiacuteram para isso ocorresse a acessibilidade de informaccedilotildees atraveacutes de sua capilaridade
ou seja atraveacutes de sua grande facilidade de disseminaccedilatildeo atraveacutes de sua estrutura
14 Dificuldades
Algumas das grandes dificuldades dessa Tecnologia enfrentadas no contexto atual
brasileiro satildeo a ausecircncia de uma regulamentaccedilatildeo consistente a ampliaccedilatildeo de maior
investimento por parte das distribuidoras de energia eleacutetrica restriccedilotildees de acircmbito teacutecnico o
custo que natildeo estaacute tatildeo acessiacutevel ainda para o cliente que usaraacute o serviccedilo Todos esses fatores
contribuem para a lentidatildeo de um futuro oferecimento desse serviccedilo em larga escala
15 Estrutura do Trabalho
O conteuacutedo desse Trabalho de Conclusatildeo de Curso estaacute distribuiacutedo em 6
capiacutetulos As referecircncias citadas em todo o trabalho estatildeo apresentadas ao final do mesmo e
compreendem publicaccedilotildees bibliograacuteficas e teacutecnicas
Este trabalho estaacute organizado da seguinte maneira
No capiacutetulo 1 Introduccedilatildeo eacute apresentada uma breve descriccedilatildeo sobre a Tecnologia
PLC conceitos baacutesicos e dificuldades enfrentadas no contexto brasileiro
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No capiacutetulo 2 A Rede Eleacutetrica eacute demonstrado o princiacutepio de funcionamento da
rede eleacutetrica
No capiacutetulo 3 PLC e sua Estrutura satildeo apresentadas todas as suas
aplicabilidades vantagens e desvantagens funcionamento da Tecnologia PLC arquitetura e
os componentes de hardware que compotildeem essa tecnologia
No capiacutetulo 4 PLC como meio de Inclusatildeo Digital eacute demonstrado como essa
tecnologia pode ser uacutetil para a inclusatildeo digital atraveacutes de um estudo dos projetos pilotos nas
cidades de Barreirinhas (MA) e Restinga (RS)
No capiacutetulo 5 Aplicaccedilatildeo do PLC no setor industrial eacute demonstrada a aplicaccedilatildeo
dessa tecnologia PLC no acircmbito regional pela empresa de transmissatildeo de energia eleacutetrica do
norte do Brasil Eletronorte localizada na cidade de Marabaacute (PA)
E finalmente na Conclusatildeo satildeo apresentas as principais caracteriacutesticas que visam
a aplicabilidade desta tecnologia
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CAPIacuteTULO 2 A Rede de Energia Eleacutetrica
21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras
Na Europa e EUA satildeo muito utilizadas redes subterracircneas as quais minimizam
problemas inerentes a interferecircncias atenuaccedilatildeo e ruiacutedos No Brasil a maioria das redes eacute do
tipo convencional (aeacuterea) Estas redes possuem algumas caracteriacutesticas que podem ser de vital
importacircncia para a transmissatildeo de dados
As caracteriacutesticas desejaacuteveis de uma linha de transmissatildeo de dados satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica uniforme ao longo da linha
Baixa atenuaccedilatildeo para sinais transmitidos
Baixa reflexatildeo e baixa irradiaccedilatildeo
Baixa captaccedilatildeo de sinais externos e ruiacutedos
Geralmente nas concessionaacuterias de energia eleacutetrica existem trecircs tipos de redes de
distribuiccedilatildeo aeacuterea cada tipo tem vantagens e desvantagens para transmissatildeo de dados
conforme a seguir
211 Linha Convencional (BT)
A utilizaccedilatildeo deste tipo de linha apresenta uma dificuldade praacutetica devido a que
grande parte da rede brasileira de iluminaccedilatildeo puacuteblica utiliza capacitores para fins de correccedilatildeo
do fator de potecircncia dos conjuntos lacircmpadasreatores Como em muitos casos a iluminaccedilatildeo eacute
alimentada diretamente a partir da rede aeacuterea de distribuiccedilatildeo estes capacitores atenuam ou
bloqueiam a transmissatildeo de sinais de frequumlecircncias elevadas
As linhas aeacutereas de baixa tensatildeo tecircm comportamento semelhante agraves linhas de
comunicaccedilatildeo de condutores paralelos aeacutereos permitindo em princiacutepio a transmissatildeo de sinais
de frequumlecircncias mais elevadas sem risco da ocorrecircncia de irradiaccedilotildees questionaacuteveis Elas
diferem das linhas aeacutereas de meacutedia tensatildeo devido ao fato de que as cargas dispostas ao longo
de sua extensatildeo se repetem em intervalos mais curtos e satildeo representadas por cargas de baixa
impedacircncia para os sinais transmitidos Aleacutem do efeito do desacoplamento de sinal estas
cargas apresentam perdas elevadas aumentando a atenuaccedilatildeo total
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Ao contraacuterio das linhas de meacutedia tensatildeo os isoladores nas linhas de baixa tensatildeo
natildeo costumam gerar ruiacutedo Podem estar presentes ruiacutedos produzidos pelo homem tais como
aqueles provocados por aparelhos eleacutetricos dotados de motores eleacutetricos Aleacutem desses ruiacutedos
estatildeo presentes sinais de emissoras comerciais de radiodifusatildeo em niacutevel comparaacutevel aos
encontrados em linhas de meacutedia tensatildeo
Os ramais de serviccedilo que conectam cada consumidor agrave linha se constituem em
dezenas de pontos de derivaccedilatildeo geradores de reflexotildees A combinaccedilatildeo dos ruiacutedos presentes
nas linhas de baixa tensatildeo com as frequumlentes derivaccedilotildees e os elevados valores de atenuaccedilatildeo
total faz dessas linhas um ambiente relativamente hostil para a transmissatildeo de sinais de
telecomunicaccedilotildees
Um modelo de linha convencional eacute mostrado conforme a figura 21
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada por
Impedacircncia caracteriacutestica variaacutevel ao longo da linha
Descasamento devido a conexotildees de transformadores de 138 kV
(Kilovolts)
Ruiacutedos causados por isoladores defeituosos (meacutedia tensatildeo)
Reflexotildees devido a derivaccedilotildees para outros consumidores
Interferecircncias de emissoras de raacutedio em ondas meacutedias
212 Linha Compacta
O modelo de linha compacta eacute mostrado na figura 22
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Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute altamente influenciada por
Condiccedilotildees mais favoraacuteveis para transmissatildeo de sinais
Menor afastamento entre condutores logo menor irradiaccedilatildeo
Afastamento entre cabos mais constante logo menor reflexatildeo
213 Linha Preacute-formada
O modelo de linha preacute-formada eacute mostrado na figura 23
Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada pelas
caracteriacutesticas da rede que satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica mais constante devido sua construccedilatildeo (menor
reflexatildeo)
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Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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PCWORLD Navegando na internet por um fio Disponiacutevel em httppcworldterracombrpcwtestesredes_hard0028html Acesso em 20 Nov 2007 POWERLINE Transmission 2006 Disponiacutevel em
httpstatichswcombrgifpower_transmissiongif Acesso em 15 Out 2007 REIS Dalton Joseacute Telecomunicaccedilotildees em alta velocidade na rede eleacutetrica secundaacuteria 2002
32f Dissertaccedilatildeo (Poacutes-graduaccedilatildeo) Curso de Poacutes-graduaccedilatildeo latu sensu aperfeiccediloamento em
engenharia de telecomunicaccedilotildees IETC Belo Horizonte REZENDE E PLC traz Internet agrave rede eleacutetrica Jul 2006 Disponiacutevel em
httpwnewsuolcombrsitenoticiasmateria_especialphpid_secao=17ampid_conteudo Acesso em 22 Nov 2007 TIC III Encontro da Tecnologia de Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo na construccedilatildeo civil Tecnologia PLC A nova era da comunicaccedilatildeo de dados em banda larga Jul 2007 ZIMMERMANN K D M An analysis of the broadband noise scenario in Powerline networks 2000 YAHKIN S Sistemas de Comunicaccedilatildeo analoacutegicos e digitais Porto Alegre Bookman 2004 A Represa aposta fortemente pela implantaccedilatildeo do PLC para a transmissatildeo de banda larga nas
vivendas Nov 2007 Disponiacutevel em
httprevistarepresaesindexphpoption=com_contentamptask=viewampid=181ampitemid Acesso em 25 de Nov 2007 A Tecnologia PLC Power Line Communication Portal ADSL 2006 Disponiacutevel em
httpwwwportaladslcombrportaladsl_article_765html Acesso em 22 Nov 2007 O Uso da Tecnologia PLC no Contexto da Realidade Brasileira Mai 2007 Workshop sobre PLC na ANEEL Disponiacutevel em
httpwwwaneelgovbrarquivosPDF12020APTEL2020PEDRO20JATOBC38120(2)pdf Acesso em 19 Out 2007
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Na Europa designada como PLC (Power Line Communication) e nos Estados Unidos designado como BPL (Broadband Power Line) a comunicaccedilatildeo de dados via rede de energia eleacutetrica jaacute eacute uma alternativa que
concorre eou complementa diretamente os sistemas de comunicaccedilatildeo sem fio
(wireless) sateacutelite e cabos coaxiais das operadoras de TV por assinatura
Avanccedilos significativos foram alcanccedilados nos uacuteltimos trecircs anos e permitiram que
algumas empresas Europeacuteias e Americanas iniciassem ao final de 2003 a operaccedilatildeo comercial
do PLC As aplicaccedilotildees possiacuteveis natildeo se limitam agraves aplicaccedilotildees normalmente impostas pelas
atuais tecnologias disponiacuteveis em banda larga Com a tecnologia PLC DS2 Geraccedilatildeo II eacute
possiacutevel atingir velocidades de ateacute 200 Mbps e com essa velocidade a implementaccedilatildeo de
serviccedilos em tempo real como por exemplo telemedicinaeacute bastante viaacutevel
12 Objetivos
A ideacuteia de se transmitir sinais por linhas de potecircncia natildeo era considerado um meio
viaacutevel devido agrave baixa funcionalidade e ao alto custo de desenvolvimento E nos uacuteltimos anos
houve um grande esforccedilo para o desenvolvimento dessa tecnologia conforme explica
(ZIMMERMANN 2000)
Nos uacuteltimos anos um grande esforccedilo tem sido realizado para a produccedilatildeo de
tecnologia que permita a utilizaccedilatildeo da rede eleacutetrica para a transmissatildeo de
dados em banda larga Este esforccedilo inclui o desenvolvimento de
equipamentos de acesso agrave rede tanto em baixa quanto em meacutedia tensatildeo
aleacutem de equipamentos a serem utilizados dentro das instalaccedilotildees do usuaacuterio
Como o cenaacuterio atual desponta para tecnologias que visam a melhora tanto no
aspecto de serviccedilos quanto social a Tecnologia PLC se encontra nesse patamar fazendo com
que o objetivo do nosso trabalho seja o estudo das potencialidades que possam ser atingidas
por essa Tecnologia jaacute que a grande maioria dos domiciacutelios jaacute tem uma estrutura proacutepria para
o uso da mesma e assim facilitando ainda mais a sua implementaccedilatildeo
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13 Justificativa
A partir da crescente demanda da procura de serviccedilos de conexatildeo com taxas de
transmissatildeo cada vez mais altas e a necessidade de que venha a ser um serviccedilo de baixo custo
ao futuro cliente isso incentivou um aumento expressivo na aacuterea de pesquisas relacionadas agrave
Tecnologia PLC pois o mesmo poderaacute enquadrar-se nesse contexto Haacute todo um ambiente
propiacutecio para que isso ocorra primeiramente pela quantidade de domiciacutelios com rede de
energia eleacutetrica jaacute instalada que segundo dados do IBGE (2000) 97 (noventa e sete) dos
domiciacutelios com serviccedilos e bens duraacuteveis tem energia eleacutetrica
Quando os cabos eleacutetricos satildeo utilizados como meio transmissatildeo a instalaccedilatildeo
eleacutetrica domiciliar comporta-se como uma rede de dados onde cada tomada eleacutetrica eacute um
ponto de conexatildeo da rede Na praacutetica a rede eleacutetrica eacute transformada em um canal de
comunicaccedilatildeo por meio da sobreposiccedilatildeo de sinais de informaccedilatildeo de baixa intensidade agrave onda
de energia A Tecnologia PLC utiliza redes de distribuiccedilatildeo que requer baixo investimento
pois cada tomada de energia eleacutetrica seraacute um ponto de entrada e saiacuteda de dados
No PLC a largura de banda disponiacutevel eacute compartilhada entre dezenas de usuaacuterios
ao mesmo tempo ou seja usuaacuterios que estiverem ligados ao um ponto de distribuiccedilatildeo de
energia eleacutetrica comum isto eacute atraveacutes de um transformador O desempenho de uma conexatildeo
pode variar de acordo com o nuacutemero de pessoas que estiverem navegando simultaneamente e
por consequumlecircncia desse compartilhamento faz-se necessaacuterio a proteccedilatildeo do conteuacutedo dos
dados do traacutefego de cada usuaacuterio
No modelo atual da tecnologia PLC cada HE (head end) eacute constituiacutedo de 254
canais individuais ou seja satildeo 254 usuaacuterios que compartilham a mesma rede fiacutesica poreacutem
em redes loacutegicas diferentes Devem-se tambeacutem utilizar algoritmos de criptografia para
otimizaccedilatildeo da seguranccedila uma vez que a rede eacute fisicamente aberta E visando monitorar o
traacutefego e corrigir erros a tecnologia deve possuir um sistema de gerenciamento automaacutetico e
de supervisatildeo como por exemplo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) para
atribuiccedilatildeo automaacutetica de endereccedilos e SNMP (Simple Network Management Protocol) para
gerecircncia
Essa tecnologia oferece uma gama de benefiacutecios conforme explicitado por
(CURRENT 2006)
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Os principais benefiacutecios disponibilizados pela utilizaccedilatildeo da tecnologia PLC
satildeo acesso agrave Internet banda larga com velocidade de transmissatildeo de ateacute
200Mbps serviccedilos de telefonia IP serviccedilo completo de triple play para
residecircncias incluindo VoD (Viacutedeo on Demand) conectividade em qualquer
tipo de edificaccedilatildeo abrangendo desde residecircncias simples ateacute grandes
condomiacutenios natildeo necessita de cabeamento adicional pois usa os cabos da
rede de energia eleacutetrica jaacute existente faacutecil instalaccedilatildeo com modems plug and
play e uma central head-end disponibilidade de repetidores para grandes
extensotildees de rede privacidade e seguranccedila atraveacutes da encriptaccedilatildeo e
autenticaccedilatildeo de dados e por fim baixa taxa de manutenccedilatildeo dos
equipamentos
Eacute por causa disso que essa Tecnologia desperta tanto interesse nos mais diversos
setores da nossa sociedade e com o avanccedilo constante pode-se atingir um dos fatores que mais
contribuiacuteram para isso ocorresse a acessibilidade de informaccedilotildees atraveacutes de sua capilaridade
ou seja atraveacutes de sua grande facilidade de disseminaccedilatildeo atraveacutes de sua estrutura
14 Dificuldades
Algumas das grandes dificuldades dessa Tecnologia enfrentadas no contexto atual
brasileiro satildeo a ausecircncia de uma regulamentaccedilatildeo consistente a ampliaccedilatildeo de maior
investimento por parte das distribuidoras de energia eleacutetrica restriccedilotildees de acircmbito teacutecnico o
custo que natildeo estaacute tatildeo acessiacutevel ainda para o cliente que usaraacute o serviccedilo Todos esses fatores
contribuem para a lentidatildeo de um futuro oferecimento desse serviccedilo em larga escala
15 Estrutura do Trabalho
O conteuacutedo desse Trabalho de Conclusatildeo de Curso estaacute distribuiacutedo em 6
capiacutetulos As referecircncias citadas em todo o trabalho estatildeo apresentadas ao final do mesmo e
compreendem publicaccedilotildees bibliograacuteficas e teacutecnicas
Este trabalho estaacute organizado da seguinte maneira
No capiacutetulo 1 Introduccedilatildeo eacute apresentada uma breve descriccedilatildeo sobre a Tecnologia
PLC conceitos baacutesicos e dificuldades enfrentadas no contexto brasileiro
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No capiacutetulo 2 A Rede Eleacutetrica eacute demonstrado o princiacutepio de funcionamento da
rede eleacutetrica
No capiacutetulo 3 PLC e sua Estrutura satildeo apresentadas todas as suas
aplicabilidades vantagens e desvantagens funcionamento da Tecnologia PLC arquitetura e
os componentes de hardware que compotildeem essa tecnologia
No capiacutetulo 4 PLC como meio de Inclusatildeo Digital eacute demonstrado como essa
tecnologia pode ser uacutetil para a inclusatildeo digital atraveacutes de um estudo dos projetos pilotos nas
cidades de Barreirinhas (MA) e Restinga (RS)
No capiacutetulo 5 Aplicaccedilatildeo do PLC no setor industrial eacute demonstrada a aplicaccedilatildeo
dessa tecnologia PLC no acircmbito regional pela empresa de transmissatildeo de energia eleacutetrica do
norte do Brasil Eletronorte localizada na cidade de Marabaacute (PA)
E finalmente na Conclusatildeo satildeo apresentas as principais caracteriacutesticas que visam
a aplicabilidade desta tecnologia
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CAPIacuteTULO 2 A Rede de Energia Eleacutetrica
21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras
Na Europa e EUA satildeo muito utilizadas redes subterracircneas as quais minimizam
problemas inerentes a interferecircncias atenuaccedilatildeo e ruiacutedos No Brasil a maioria das redes eacute do
tipo convencional (aeacuterea) Estas redes possuem algumas caracteriacutesticas que podem ser de vital
importacircncia para a transmissatildeo de dados
As caracteriacutesticas desejaacuteveis de uma linha de transmissatildeo de dados satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica uniforme ao longo da linha
Baixa atenuaccedilatildeo para sinais transmitidos
Baixa reflexatildeo e baixa irradiaccedilatildeo
Baixa captaccedilatildeo de sinais externos e ruiacutedos
Geralmente nas concessionaacuterias de energia eleacutetrica existem trecircs tipos de redes de
distribuiccedilatildeo aeacuterea cada tipo tem vantagens e desvantagens para transmissatildeo de dados
conforme a seguir
211 Linha Convencional (BT)
A utilizaccedilatildeo deste tipo de linha apresenta uma dificuldade praacutetica devido a que
grande parte da rede brasileira de iluminaccedilatildeo puacuteblica utiliza capacitores para fins de correccedilatildeo
do fator de potecircncia dos conjuntos lacircmpadasreatores Como em muitos casos a iluminaccedilatildeo eacute
alimentada diretamente a partir da rede aeacuterea de distribuiccedilatildeo estes capacitores atenuam ou
bloqueiam a transmissatildeo de sinais de frequumlecircncias elevadas
As linhas aeacutereas de baixa tensatildeo tecircm comportamento semelhante agraves linhas de
comunicaccedilatildeo de condutores paralelos aeacutereos permitindo em princiacutepio a transmissatildeo de sinais
de frequumlecircncias mais elevadas sem risco da ocorrecircncia de irradiaccedilotildees questionaacuteveis Elas
diferem das linhas aeacutereas de meacutedia tensatildeo devido ao fato de que as cargas dispostas ao longo
de sua extensatildeo se repetem em intervalos mais curtos e satildeo representadas por cargas de baixa
impedacircncia para os sinais transmitidos Aleacutem do efeito do desacoplamento de sinal estas
cargas apresentam perdas elevadas aumentando a atenuaccedilatildeo total
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Ao contraacuterio das linhas de meacutedia tensatildeo os isoladores nas linhas de baixa tensatildeo
natildeo costumam gerar ruiacutedo Podem estar presentes ruiacutedos produzidos pelo homem tais como
aqueles provocados por aparelhos eleacutetricos dotados de motores eleacutetricos Aleacutem desses ruiacutedos
estatildeo presentes sinais de emissoras comerciais de radiodifusatildeo em niacutevel comparaacutevel aos
encontrados em linhas de meacutedia tensatildeo
Os ramais de serviccedilo que conectam cada consumidor agrave linha se constituem em
dezenas de pontos de derivaccedilatildeo geradores de reflexotildees A combinaccedilatildeo dos ruiacutedos presentes
nas linhas de baixa tensatildeo com as frequumlentes derivaccedilotildees e os elevados valores de atenuaccedilatildeo
total faz dessas linhas um ambiente relativamente hostil para a transmissatildeo de sinais de
telecomunicaccedilotildees
Um modelo de linha convencional eacute mostrado conforme a figura 21
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada por
Impedacircncia caracteriacutestica variaacutevel ao longo da linha
Descasamento devido a conexotildees de transformadores de 138 kV
(Kilovolts)
Ruiacutedos causados por isoladores defeituosos (meacutedia tensatildeo)
Reflexotildees devido a derivaccedilotildees para outros consumidores
Interferecircncias de emissoras de raacutedio em ondas meacutedias
212 Linha Compacta
O modelo de linha compacta eacute mostrado na figura 22
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Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute altamente influenciada por
Condiccedilotildees mais favoraacuteveis para transmissatildeo de sinais
Menor afastamento entre condutores logo menor irradiaccedilatildeo
Afastamento entre cabos mais constante logo menor reflexatildeo
213 Linha Preacute-formada
O modelo de linha preacute-formada eacute mostrado na figura 23
Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada pelas
caracteriacutesticas da rede que satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica mais constante devido sua construccedilatildeo (menor
reflexatildeo)
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Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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43
CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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49
Referecircncias Bibliograacuteficas
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50
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13
13 Justificativa
A partir da crescente demanda da procura de serviccedilos de conexatildeo com taxas de
transmissatildeo cada vez mais altas e a necessidade de que venha a ser um serviccedilo de baixo custo
ao futuro cliente isso incentivou um aumento expressivo na aacuterea de pesquisas relacionadas agrave
Tecnologia PLC pois o mesmo poderaacute enquadrar-se nesse contexto Haacute todo um ambiente
propiacutecio para que isso ocorra primeiramente pela quantidade de domiciacutelios com rede de
energia eleacutetrica jaacute instalada que segundo dados do IBGE (2000) 97 (noventa e sete) dos
domiciacutelios com serviccedilos e bens duraacuteveis tem energia eleacutetrica
Quando os cabos eleacutetricos satildeo utilizados como meio transmissatildeo a instalaccedilatildeo
eleacutetrica domiciliar comporta-se como uma rede de dados onde cada tomada eleacutetrica eacute um
ponto de conexatildeo da rede Na praacutetica a rede eleacutetrica eacute transformada em um canal de
comunicaccedilatildeo por meio da sobreposiccedilatildeo de sinais de informaccedilatildeo de baixa intensidade agrave onda
de energia A Tecnologia PLC utiliza redes de distribuiccedilatildeo que requer baixo investimento
pois cada tomada de energia eleacutetrica seraacute um ponto de entrada e saiacuteda de dados
No PLC a largura de banda disponiacutevel eacute compartilhada entre dezenas de usuaacuterios
ao mesmo tempo ou seja usuaacuterios que estiverem ligados ao um ponto de distribuiccedilatildeo de
energia eleacutetrica comum isto eacute atraveacutes de um transformador O desempenho de uma conexatildeo
pode variar de acordo com o nuacutemero de pessoas que estiverem navegando simultaneamente e
por consequumlecircncia desse compartilhamento faz-se necessaacuterio a proteccedilatildeo do conteuacutedo dos
dados do traacutefego de cada usuaacuterio
No modelo atual da tecnologia PLC cada HE (head end) eacute constituiacutedo de 254
canais individuais ou seja satildeo 254 usuaacuterios que compartilham a mesma rede fiacutesica poreacutem
em redes loacutegicas diferentes Devem-se tambeacutem utilizar algoritmos de criptografia para
otimizaccedilatildeo da seguranccedila uma vez que a rede eacute fisicamente aberta E visando monitorar o
traacutefego e corrigir erros a tecnologia deve possuir um sistema de gerenciamento automaacutetico e
de supervisatildeo como por exemplo DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) para
atribuiccedilatildeo automaacutetica de endereccedilos e SNMP (Simple Network Management Protocol) para
gerecircncia
Essa tecnologia oferece uma gama de benefiacutecios conforme explicitado por
(CURRENT 2006)
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Os principais benefiacutecios disponibilizados pela utilizaccedilatildeo da tecnologia PLC
satildeo acesso agrave Internet banda larga com velocidade de transmissatildeo de ateacute
200Mbps serviccedilos de telefonia IP serviccedilo completo de triple play para
residecircncias incluindo VoD (Viacutedeo on Demand) conectividade em qualquer
tipo de edificaccedilatildeo abrangendo desde residecircncias simples ateacute grandes
condomiacutenios natildeo necessita de cabeamento adicional pois usa os cabos da
rede de energia eleacutetrica jaacute existente faacutecil instalaccedilatildeo com modems plug and
play e uma central head-end disponibilidade de repetidores para grandes
extensotildees de rede privacidade e seguranccedila atraveacutes da encriptaccedilatildeo e
autenticaccedilatildeo de dados e por fim baixa taxa de manutenccedilatildeo dos
equipamentos
Eacute por causa disso que essa Tecnologia desperta tanto interesse nos mais diversos
setores da nossa sociedade e com o avanccedilo constante pode-se atingir um dos fatores que mais
contribuiacuteram para isso ocorresse a acessibilidade de informaccedilotildees atraveacutes de sua capilaridade
ou seja atraveacutes de sua grande facilidade de disseminaccedilatildeo atraveacutes de sua estrutura
14 Dificuldades
Algumas das grandes dificuldades dessa Tecnologia enfrentadas no contexto atual
brasileiro satildeo a ausecircncia de uma regulamentaccedilatildeo consistente a ampliaccedilatildeo de maior
investimento por parte das distribuidoras de energia eleacutetrica restriccedilotildees de acircmbito teacutecnico o
custo que natildeo estaacute tatildeo acessiacutevel ainda para o cliente que usaraacute o serviccedilo Todos esses fatores
contribuem para a lentidatildeo de um futuro oferecimento desse serviccedilo em larga escala
15 Estrutura do Trabalho
O conteuacutedo desse Trabalho de Conclusatildeo de Curso estaacute distribuiacutedo em 6
capiacutetulos As referecircncias citadas em todo o trabalho estatildeo apresentadas ao final do mesmo e
compreendem publicaccedilotildees bibliograacuteficas e teacutecnicas
Este trabalho estaacute organizado da seguinte maneira
No capiacutetulo 1 Introduccedilatildeo eacute apresentada uma breve descriccedilatildeo sobre a Tecnologia
PLC conceitos baacutesicos e dificuldades enfrentadas no contexto brasileiro
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No capiacutetulo 2 A Rede Eleacutetrica eacute demonstrado o princiacutepio de funcionamento da
rede eleacutetrica
No capiacutetulo 3 PLC e sua Estrutura satildeo apresentadas todas as suas
aplicabilidades vantagens e desvantagens funcionamento da Tecnologia PLC arquitetura e
os componentes de hardware que compotildeem essa tecnologia
No capiacutetulo 4 PLC como meio de Inclusatildeo Digital eacute demonstrado como essa
tecnologia pode ser uacutetil para a inclusatildeo digital atraveacutes de um estudo dos projetos pilotos nas
cidades de Barreirinhas (MA) e Restinga (RS)
No capiacutetulo 5 Aplicaccedilatildeo do PLC no setor industrial eacute demonstrada a aplicaccedilatildeo
dessa tecnologia PLC no acircmbito regional pela empresa de transmissatildeo de energia eleacutetrica do
norte do Brasil Eletronorte localizada na cidade de Marabaacute (PA)
E finalmente na Conclusatildeo satildeo apresentas as principais caracteriacutesticas que visam
a aplicabilidade desta tecnologia
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CAPIacuteTULO 2 A Rede de Energia Eleacutetrica
21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras
Na Europa e EUA satildeo muito utilizadas redes subterracircneas as quais minimizam
problemas inerentes a interferecircncias atenuaccedilatildeo e ruiacutedos No Brasil a maioria das redes eacute do
tipo convencional (aeacuterea) Estas redes possuem algumas caracteriacutesticas que podem ser de vital
importacircncia para a transmissatildeo de dados
As caracteriacutesticas desejaacuteveis de uma linha de transmissatildeo de dados satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica uniforme ao longo da linha
Baixa atenuaccedilatildeo para sinais transmitidos
Baixa reflexatildeo e baixa irradiaccedilatildeo
Baixa captaccedilatildeo de sinais externos e ruiacutedos
Geralmente nas concessionaacuterias de energia eleacutetrica existem trecircs tipos de redes de
distribuiccedilatildeo aeacuterea cada tipo tem vantagens e desvantagens para transmissatildeo de dados
conforme a seguir
211 Linha Convencional (BT)
A utilizaccedilatildeo deste tipo de linha apresenta uma dificuldade praacutetica devido a que
grande parte da rede brasileira de iluminaccedilatildeo puacuteblica utiliza capacitores para fins de correccedilatildeo
do fator de potecircncia dos conjuntos lacircmpadasreatores Como em muitos casos a iluminaccedilatildeo eacute
alimentada diretamente a partir da rede aeacuterea de distribuiccedilatildeo estes capacitores atenuam ou
bloqueiam a transmissatildeo de sinais de frequumlecircncias elevadas
As linhas aeacutereas de baixa tensatildeo tecircm comportamento semelhante agraves linhas de
comunicaccedilatildeo de condutores paralelos aeacutereos permitindo em princiacutepio a transmissatildeo de sinais
de frequumlecircncias mais elevadas sem risco da ocorrecircncia de irradiaccedilotildees questionaacuteveis Elas
diferem das linhas aeacutereas de meacutedia tensatildeo devido ao fato de que as cargas dispostas ao longo
de sua extensatildeo se repetem em intervalos mais curtos e satildeo representadas por cargas de baixa
impedacircncia para os sinais transmitidos Aleacutem do efeito do desacoplamento de sinal estas
cargas apresentam perdas elevadas aumentando a atenuaccedilatildeo total
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Ao contraacuterio das linhas de meacutedia tensatildeo os isoladores nas linhas de baixa tensatildeo
natildeo costumam gerar ruiacutedo Podem estar presentes ruiacutedos produzidos pelo homem tais como
aqueles provocados por aparelhos eleacutetricos dotados de motores eleacutetricos Aleacutem desses ruiacutedos
estatildeo presentes sinais de emissoras comerciais de radiodifusatildeo em niacutevel comparaacutevel aos
encontrados em linhas de meacutedia tensatildeo
Os ramais de serviccedilo que conectam cada consumidor agrave linha se constituem em
dezenas de pontos de derivaccedilatildeo geradores de reflexotildees A combinaccedilatildeo dos ruiacutedos presentes
nas linhas de baixa tensatildeo com as frequumlentes derivaccedilotildees e os elevados valores de atenuaccedilatildeo
total faz dessas linhas um ambiente relativamente hostil para a transmissatildeo de sinais de
telecomunicaccedilotildees
Um modelo de linha convencional eacute mostrado conforme a figura 21
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada por
Impedacircncia caracteriacutestica variaacutevel ao longo da linha
Descasamento devido a conexotildees de transformadores de 138 kV
(Kilovolts)
Ruiacutedos causados por isoladores defeituosos (meacutedia tensatildeo)
Reflexotildees devido a derivaccedilotildees para outros consumidores
Interferecircncias de emissoras de raacutedio em ondas meacutedias
212 Linha Compacta
O modelo de linha compacta eacute mostrado na figura 22
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Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute altamente influenciada por
Condiccedilotildees mais favoraacuteveis para transmissatildeo de sinais
Menor afastamento entre condutores logo menor irradiaccedilatildeo
Afastamento entre cabos mais constante logo menor reflexatildeo
213 Linha Preacute-formada
O modelo de linha preacute-formada eacute mostrado na figura 23
Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada pelas
caracteriacutesticas da rede que satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica mais constante devido sua construccedilatildeo (menor
reflexatildeo)
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Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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32
Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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35
372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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37
376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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39
CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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40
encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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43
CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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Referecircncias Bibliograacuteficas
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engenharia de telecomunicaccedilotildees IETC Belo Horizonte REZENDE E PLC traz Internet agrave rede eleacutetrica Jul 2006 Disponiacutevel em
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Os principais benefiacutecios disponibilizados pela utilizaccedilatildeo da tecnologia PLC
satildeo acesso agrave Internet banda larga com velocidade de transmissatildeo de ateacute
200Mbps serviccedilos de telefonia IP serviccedilo completo de triple play para
residecircncias incluindo VoD (Viacutedeo on Demand) conectividade em qualquer
tipo de edificaccedilatildeo abrangendo desde residecircncias simples ateacute grandes
condomiacutenios natildeo necessita de cabeamento adicional pois usa os cabos da
rede de energia eleacutetrica jaacute existente faacutecil instalaccedilatildeo com modems plug and
play e uma central head-end disponibilidade de repetidores para grandes
extensotildees de rede privacidade e seguranccedila atraveacutes da encriptaccedilatildeo e
autenticaccedilatildeo de dados e por fim baixa taxa de manutenccedilatildeo dos
equipamentos
Eacute por causa disso que essa Tecnologia desperta tanto interesse nos mais diversos
setores da nossa sociedade e com o avanccedilo constante pode-se atingir um dos fatores que mais
contribuiacuteram para isso ocorresse a acessibilidade de informaccedilotildees atraveacutes de sua capilaridade
ou seja atraveacutes de sua grande facilidade de disseminaccedilatildeo atraveacutes de sua estrutura
14 Dificuldades
Algumas das grandes dificuldades dessa Tecnologia enfrentadas no contexto atual
brasileiro satildeo a ausecircncia de uma regulamentaccedilatildeo consistente a ampliaccedilatildeo de maior
investimento por parte das distribuidoras de energia eleacutetrica restriccedilotildees de acircmbito teacutecnico o
custo que natildeo estaacute tatildeo acessiacutevel ainda para o cliente que usaraacute o serviccedilo Todos esses fatores
contribuem para a lentidatildeo de um futuro oferecimento desse serviccedilo em larga escala
15 Estrutura do Trabalho
O conteuacutedo desse Trabalho de Conclusatildeo de Curso estaacute distribuiacutedo em 6
capiacutetulos As referecircncias citadas em todo o trabalho estatildeo apresentadas ao final do mesmo e
compreendem publicaccedilotildees bibliograacuteficas e teacutecnicas
Este trabalho estaacute organizado da seguinte maneira
No capiacutetulo 1 Introduccedilatildeo eacute apresentada uma breve descriccedilatildeo sobre a Tecnologia
PLC conceitos baacutesicos e dificuldades enfrentadas no contexto brasileiro
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No capiacutetulo 2 A Rede Eleacutetrica eacute demonstrado o princiacutepio de funcionamento da
rede eleacutetrica
No capiacutetulo 3 PLC e sua Estrutura satildeo apresentadas todas as suas
aplicabilidades vantagens e desvantagens funcionamento da Tecnologia PLC arquitetura e
os componentes de hardware que compotildeem essa tecnologia
No capiacutetulo 4 PLC como meio de Inclusatildeo Digital eacute demonstrado como essa
tecnologia pode ser uacutetil para a inclusatildeo digital atraveacutes de um estudo dos projetos pilotos nas
cidades de Barreirinhas (MA) e Restinga (RS)
No capiacutetulo 5 Aplicaccedilatildeo do PLC no setor industrial eacute demonstrada a aplicaccedilatildeo
dessa tecnologia PLC no acircmbito regional pela empresa de transmissatildeo de energia eleacutetrica do
norte do Brasil Eletronorte localizada na cidade de Marabaacute (PA)
E finalmente na Conclusatildeo satildeo apresentas as principais caracteriacutesticas que visam
a aplicabilidade desta tecnologia
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CAPIacuteTULO 2 A Rede de Energia Eleacutetrica
21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras
Na Europa e EUA satildeo muito utilizadas redes subterracircneas as quais minimizam
problemas inerentes a interferecircncias atenuaccedilatildeo e ruiacutedos No Brasil a maioria das redes eacute do
tipo convencional (aeacuterea) Estas redes possuem algumas caracteriacutesticas que podem ser de vital
importacircncia para a transmissatildeo de dados
As caracteriacutesticas desejaacuteveis de uma linha de transmissatildeo de dados satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica uniforme ao longo da linha
Baixa atenuaccedilatildeo para sinais transmitidos
Baixa reflexatildeo e baixa irradiaccedilatildeo
Baixa captaccedilatildeo de sinais externos e ruiacutedos
Geralmente nas concessionaacuterias de energia eleacutetrica existem trecircs tipos de redes de
distribuiccedilatildeo aeacuterea cada tipo tem vantagens e desvantagens para transmissatildeo de dados
conforme a seguir
211 Linha Convencional (BT)
A utilizaccedilatildeo deste tipo de linha apresenta uma dificuldade praacutetica devido a que
grande parte da rede brasileira de iluminaccedilatildeo puacuteblica utiliza capacitores para fins de correccedilatildeo
do fator de potecircncia dos conjuntos lacircmpadasreatores Como em muitos casos a iluminaccedilatildeo eacute
alimentada diretamente a partir da rede aeacuterea de distribuiccedilatildeo estes capacitores atenuam ou
bloqueiam a transmissatildeo de sinais de frequumlecircncias elevadas
As linhas aeacutereas de baixa tensatildeo tecircm comportamento semelhante agraves linhas de
comunicaccedilatildeo de condutores paralelos aeacutereos permitindo em princiacutepio a transmissatildeo de sinais
de frequumlecircncias mais elevadas sem risco da ocorrecircncia de irradiaccedilotildees questionaacuteveis Elas
diferem das linhas aeacutereas de meacutedia tensatildeo devido ao fato de que as cargas dispostas ao longo
de sua extensatildeo se repetem em intervalos mais curtos e satildeo representadas por cargas de baixa
impedacircncia para os sinais transmitidos Aleacutem do efeito do desacoplamento de sinal estas
cargas apresentam perdas elevadas aumentando a atenuaccedilatildeo total
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Ao contraacuterio das linhas de meacutedia tensatildeo os isoladores nas linhas de baixa tensatildeo
natildeo costumam gerar ruiacutedo Podem estar presentes ruiacutedos produzidos pelo homem tais como
aqueles provocados por aparelhos eleacutetricos dotados de motores eleacutetricos Aleacutem desses ruiacutedos
estatildeo presentes sinais de emissoras comerciais de radiodifusatildeo em niacutevel comparaacutevel aos
encontrados em linhas de meacutedia tensatildeo
Os ramais de serviccedilo que conectam cada consumidor agrave linha se constituem em
dezenas de pontos de derivaccedilatildeo geradores de reflexotildees A combinaccedilatildeo dos ruiacutedos presentes
nas linhas de baixa tensatildeo com as frequumlentes derivaccedilotildees e os elevados valores de atenuaccedilatildeo
total faz dessas linhas um ambiente relativamente hostil para a transmissatildeo de sinais de
telecomunicaccedilotildees
Um modelo de linha convencional eacute mostrado conforme a figura 21
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada por
Impedacircncia caracteriacutestica variaacutevel ao longo da linha
Descasamento devido a conexotildees de transformadores de 138 kV
(Kilovolts)
Ruiacutedos causados por isoladores defeituosos (meacutedia tensatildeo)
Reflexotildees devido a derivaccedilotildees para outros consumidores
Interferecircncias de emissoras de raacutedio em ondas meacutedias
212 Linha Compacta
O modelo de linha compacta eacute mostrado na figura 22
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Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute altamente influenciada por
Condiccedilotildees mais favoraacuteveis para transmissatildeo de sinais
Menor afastamento entre condutores logo menor irradiaccedilatildeo
Afastamento entre cabos mais constante logo menor reflexatildeo
213 Linha Preacute-formada
O modelo de linha preacute-formada eacute mostrado na figura 23
Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada pelas
caracteriacutesticas da rede que satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica mais constante devido sua construccedilatildeo (menor
reflexatildeo)
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Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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39
CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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50
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No capiacutetulo 2 A Rede Eleacutetrica eacute demonstrado o princiacutepio de funcionamento da
rede eleacutetrica
No capiacutetulo 3 PLC e sua Estrutura satildeo apresentadas todas as suas
aplicabilidades vantagens e desvantagens funcionamento da Tecnologia PLC arquitetura e
os componentes de hardware que compotildeem essa tecnologia
No capiacutetulo 4 PLC como meio de Inclusatildeo Digital eacute demonstrado como essa
tecnologia pode ser uacutetil para a inclusatildeo digital atraveacutes de um estudo dos projetos pilotos nas
cidades de Barreirinhas (MA) e Restinga (RS)
No capiacutetulo 5 Aplicaccedilatildeo do PLC no setor industrial eacute demonstrada a aplicaccedilatildeo
dessa tecnologia PLC no acircmbito regional pela empresa de transmissatildeo de energia eleacutetrica do
norte do Brasil Eletronorte localizada na cidade de Marabaacute (PA)
E finalmente na Conclusatildeo satildeo apresentas as principais caracteriacutesticas que visam
a aplicabilidade desta tecnologia
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CAPIacuteTULO 2 A Rede de Energia Eleacutetrica
21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras
Na Europa e EUA satildeo muito utilizadas redes subterracircneas as quais minimizam
problemas inerentes a interferecircncias atenuaccedilatildeo e ruiacutedos No Brasil a maioria das redes eacute do
tipo convencional (aeacuterea) Estas redes possuem algumas caracteriacutesticas que podem ser de vital
importacircncia para a transmissatildeo de dados
As caracteriacutesticas desejaacuteveis de uma linha de transmissatildeo de dados satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica uniforme ao longo da linha
Baixa atenuaccedilatildeo para sinais transmitidos
Baixa reflexatildeo e baixa irradiaccedilatildeo
Baixa captaccedilatildeo de sinais externos e ruiacutedos
Geralmente nas concessionaacuterias de energia eleacutetrica existem trecircs tipos de redes de
distribuiccedilatildeo aeacuterea cada tipo tem vantagens e desvantagens para transmissatildeo de dados
conforme a seguir
211 Linha Convencional (BT)
A utilizaccedilatildeo deste tipo de linha apresenta uma dificuldade praacutetica devido a que
grande parte da rede brasileira de iluminaccedilatildeo puacuteblica utiliza capacitores para fins de correccedilatildeo
do fator de potecircncia dos conjuntos lacircmpadasreatores Como em muitos casos a iluminaccedilatildeo eacute
alimentada diretamente a partir da rede aeacuterea de distribuiccedilatildeo estes capacitores atenuam ou
bloqueiam a transmissatildeo de sinais de frequumlecircncias elevadas
As linhas aeacutereas de baixa tensatildeo tecircm comportamento semelhante agraves linhas de
comunicaccedilatildeo de condutores paralelos aeacutereos permitindo em princiacutepio a transmissatildeo de sinais
de frequumlecircncias mais elevadas sem risco da ocorrecircncia de irradiaccedilotildees questionaacuteveis Elas
diferem das linhas aeacutereas de meacutedia tensatildeo devido ao fato de que as cargas dispostas ao longo
de sua extensatildeo se repetem em intervalos mais curtos e satildeo representadas por cargas de baixa
impedacircncia para os sinais transmitidos Aleacutem do efeito do desacoplamento de sinal estas
cargas apresentam perdas elevadas aumentando a atenuaccedilatildeo total
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Ao contraacuterio das linhas de meacutedia tensatildeo os isoladores nas linhas de baixa tensatildeo
natildeo costumam gerar ruiacutedo Podem estar presentes ruiacutedos produzidos pelo homem tais como
aqueles provocados por aparelhos eleacutetricos dotados de motores eleacutetricos Aleacutem desses ruiacutedos
estatildeo presentes sinais de emissoras comerciais de radiodifusatildeo em niacutevel comparaacutevel aos
encontrados em linhas de meacutedia tensatildeo
Os ramais de serviccedilo que conectam cada consumidor agrave linha se constituem em
dezenas de pontos de derivaccedilatildeo geradores de reflexotildees A combinaccedilatildeo dos ruiacutedos presentes
nas linhas de baixa tensatildeo com as frequumlentes derivaccedilotildees e os elevados valores de atenuaccedilatildeo
total faz dessas linhas um ambiente relativamente hostil para a transmissatildeo de sinais de
telecomunicaccedilotildees
Um modelo de linha convencional eacute mostrado conforme a figura 21
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada por
Impedacircncia caracteriacutestica variaacutevel ao longo da linha
Descasamento devido a conexotildees de transformadores de 138 kV
(Kilovolts)
Ruiacutedos causados por isoladores defeituosos (meacutedia tensatildeo)
Reflexotildees devido a derivaccedilotildees para outros consumidores
Interferecircncias de emissoras de raacutedio em ondas meacutedias
212 Linha Compacta
O modelo de linha compacta eacute mostrado na figura 22
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Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute altamente influenciada por
Condiccedilotildees mais favoraacuteveis para transmissatildeo de sinais
Menor afastamento entre condutores logo menor irradiaccedilatildeo
Afastamento entre cabos mais constante logo menor reflexatildeo
213 Linha Preacute-formada
O modelo de linha preacute-formada eacute mostrado na figura 23
Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada pelas
caracteriacutesticas da rede que satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica mais constante devido sua construccedilatildeo (menor
reflexatildeo)
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Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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21
estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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37
376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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38
377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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39
CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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40
encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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43
CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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CAPIacuteTULO 2 A Rede de Energia Eleacutetrica
21 Caracteriacutesticas das Redes Eleacutetricas Brasileiras
Na Europa e EUA satildeo muito utilizadas redes subterracircneas as quais minimizam
problemas inerentes a interferecircncias atenuaccedilatildeo e ruiacutedos No Brasil a maioria das redes eacute do
tipo convencional (aeacuterea) Estas redes possuem algumas caracteriacutesticas que podem ser de vital
importacircncia para a transmissatildeo de dados
As caracteriacutesticas desejaacuteveis de uma linha de transmissatildeo de dados satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica uniforme ao longo da linha
Baixa atenuaccedilatildeo para sinais transmitidos
Baixa reflexatildeo e baixa irradiaccedilatildeo
Baixa captaccedilatildeo de sinais externos e ruiacutedos
Geralmente nas concessionaacuterias de energia eleacutetrica existem trecircs tipos de redes de
distribuiccedilatildeo aeacuterea cada tipo tem vantagens e desvantagens para transmissatildeo de dados
conforme a seguir
211 Linha Convencional (BT)
A utilizaccedilatildeo deste tipo de linha apresenta uma dificuldade praacutetica devido a que
grande parte da rede brasileira de iluminaccedilatildeo puacuteblica utiliza capacitores para fins de correccedilatildeo
do fator de potecircncia dos conjuntos lacircmpadasreatores Como em muitos casos a iluminaccedilatildeo eacute
alimentada diretamente a partir da rede aeacuterea de distribuiccedilatildeo estes capacitores atenuam ou
bloqueiam a transmissatildeo de sinais de frequumlecircncias elevadas
As linhas aeacutereas de baixa tensatildeo tecircm comportamento semelhante agraves linhas de
comunicaccedilatildeo de condutores paralelos aeacutereos permitindo em princiacutepio a transmissatildeo de sinais
de frequumlecircncias mais elevadas sem risco da ocorrecircncia de irradiaccedilotildees questionaacuteveis Elas
diferem das linhas aeacutereas de meacutedia tensatildeo devido ao fato de que as cargas dispostas ao longo
de sua extensatildeo se repetem em intervalos mais curtos e satildeo representadas por cargas de baixa
impedacircncia para os sinais transmitidos Aleacutem do efeito do desacoplamento de sinal estas
cargas apresentam perdas elevadas aumentando a atenuaccedilatildeo total
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Ao contraacuterio das linhas de meacutedia tensatildeo os isoladores nas linhas de baixa tensatildeo
natildeo costumam gerar ruiacutedo Podem estar presentes ruiacutedos produzidos pelo homem tais como
aqueles provocados por aparelhos eleacutetricos dotados de motores eleacutetricos Aleacutem desses ruiacutedos
estatildeo presentes sinais de emissoras comerciais de radiodifusatildeo em niacutevel comparaacutevel aos
encontrados em linhas de meacutedia tensatildeo
Os ramais de serviccedilo que conectam cada consumidor agrave linha se constituem em
dezenas de pontos de derivaccedilatildeo geradores de reflexotildees A combinaccedilatildeo dos ruiacutedos presentes
nas linhas de baixa tensatildeo com as frequumlentes derivaccedilotildees e os elevados valores de atenuaccedilatildeo
total faz dessas linhas um ambiente relativamente hostil para a transmissatildeo de sinais de
telecomunicaccedilotildees
Um modelo de linha convencional eacute mostrado conforme a figura 21
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada por
Impedacircncia caracteriacutestica variaacutevel ao longo da linha
Descasamento devido a conexotildees de transformadores de 138 kV
(Kilovolts)
Ruiacutedos causados por isoladores defeituosos (meacutedia tensatildeo)
Reflexotildees devido a derivaccedilotildees para outros consumidores
Interferecircncias de emissoras de raacutedio em ondas meacutedias
212 Linha Compacta
O modelo de linha compacta eacute mostrado na figura 22
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Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute altamente influenciada por
Condiccedilotildees mais favoraacuteveis para transmissatildeo de sinais
Menor afastamento entre condutores logo menor irradiaccedilatildeo
Afastamento entre cabos mais constante logo menor reflexatildeo
213 Linha Preacute-formada
O modelo de linha preacute-formada eacute mostrado na figura 23
Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada pelas
caracteriacutesticas da rede que satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica mais constante devido sua construccedilatildeo (menor
reflexatildeo)
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Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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33
36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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34
tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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35
372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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36
niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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37
376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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38
377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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39
CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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40
encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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43
CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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44
Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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46
CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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engenharia de telecomunicaccedilotildees IETC Belo Horizonte REZENDE E PLC traz Internet agrave rede eleacutetrica Jul 2006 Disponiacutevel em
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Ao contraacuterio das linhas de meacutedia tensatildeo os isoladores nas linhas de baixa tensatildeo
natildeo costumam gerar ruiacutedo Podem estar presentes ruiacutedos produzidos pelo homem tais como
aqueles provocados por aparelhos eleacutetricos dotados de motores eleacutetricos Aleacutem desses ruiacutedos
estatildeo presentes sinais de emissoras comerciais de radiodifusatildeo em niacutevel comparaacutevel aos
encontrados em linhas de meacutedia tensatildeo
Os ramais de serviccedilo que conectam cada consumidor agrave linha se constituem em
dezenas de pontos de derivaccedilatildeo geradores de reflexotildees A combinaccedilatildeo dos ruiacutedos presentes
nas linhas de baixa tensatildeo com as frequumlentes derivaccedilotildees e os elevados valores de atenuaccedilatildeo
total faz dessas linhas um ambiente relativamente hostil para a transmissatildeo de sinais de
telecomunicaccedilotildees
Um modelo de linha convencional eacute mostrado conforme a figura 21
Figura 21 Modelo de linha convencional (APTEL 2003)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada por
Impedacircncia caracteriacutestica variaacutevel ao longo da linha
Descasamento devido a conexotildees de transformadores de 138 kV
(Kilovolts)
Ruiacutedos causados por isoladores defeituosos (meacutedia tensatildeo)
Reflexotildees devido a derivaccedilotildees para outros consumidores
Interferecircncias de emissoras de raacutedio em ondas meacutedias
212 Linha Compacta
O modelo de linha compacta eacute mostrado na figura 22
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Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute altamente influenciada por
Condiccedilotildees mais favoraacuteveis para transmissatildeo de sinais
Menor afastamento entre condutores logo menor irradiaccedilatildeo
Afastamento entre cabos mais constante logo menor reflexatildeo
213 Linha Preacute-formada
O modelo de linha preacute-formada eacute mostrado na figura 23
Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada pelas
caracteriacutesticas da rede que satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica mais constante devido sua construccedilatildeo (menor
reflexatildeo)
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Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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39
CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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43
CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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Figura 22 Modelo de linha compacta (CELG 2007)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute altamente influenciada por
Condiccedilotildees mais favoraacuteveis para transmissatildeo de sinais
Menor afastamento entre condutores logo menor irradiaccedilatildeo
Afastamento entre cabos mais constante logo menor reflexatildeo
213 Linha Preacute-formada
O modelo de linha preacute-formada eacute mostrado na figura 23
Figura 23 Modelo de linha preacute-formada (REIS 2002)
Neste tipo de linha a transmissatildeo de dados eacute diretamente influenciada pelas
caracteriacutesticas da rede que satildeo
Impedacircncia caracteriacutestica mais constante devido sua construccedilatildeo (menor
reflexatildeo)
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Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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Possui caracteriacutesticas similares aos cabos coaxiais
Baixa irradiaccedilatildeo e interferecircncia pois cabos satildeo blindados
Alta atenuaccedilatildeo para sinais de alta frequumlecircncia (perdas no dieleacutetrico)
22 Princiacutepio de funcionamento do PLC na Rede Eleacutetrica
Comparando-se com outras tecnologias jaacute existentes o princiacutepio de
funcionamento da tecnologia PLC eacute parecido com o que jaacute ocorre com o ADSL que utiliza a
linha telefocircnica para inserir dados modulados em alta frequumlecircncia em um meio fiacutesico de
transmissatildeo jaacute existente No caso do PLC eacute utilizada a rede fiacutesica de energia eleacutetrica para
transmissatildeo dos sinais
A estrutura da rede eleacutetrica estaacute dividida da seguinte forma rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo E seu funcionamento ocorre da seguinte maneira os sinais disponiacuteveis nas
fibras oacutepticas das subestaccedilotildees satildeo injetados nas linhas de meacutedia tensatildeo no qual satildeo utilizados
acopladores para conectar os equipamentos agrave meacutedia tensatildeo Os sinais de telecomunicaccedilatildeo satildeo
repetidos pelos equipamentos instalados na rede e em cada transformador esse sinal eacute
acoplado agraves redes de baixa tensatildeo
O funcionamento da estrutura de uma rede baacutesica de energia eleacutetrica eacute ilustrado na
figura 24 Exemplificando para uma realidade regional tem-se o seguinte a UHT (Usina
Hidreleacutetrica de Tucuruiacute) fornecendo energia eleacutetrica de alta tensatildeo ateacute a Subestaccedilatildeo da
Eletronorte em Marabaacute e em seguida da subestaccedilatildeo eacute transmitida energia de meacutedia tensatildeo ateacute
os transformadores encontrados nos postes das ruas da cidade e do transformador seria
transmitido energia de baixa tensatildeo ateacute as residecircncias
Figura 24 Funcionamento de uma Rede de Alta Meacutedia e Baixa tensatildeo (Power Transmission 2007)
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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39
CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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44
Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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As diferentes topologias das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica sem
mencionar os serviccedilos de banda larga jaacute existentes iratildeo definir o potencial de cada regiatildeo
onde seratildeo implementados os serviccedilos PLC Por exemplo na Ameacuterica do Norte a linha de
baixa tensatildeo tem um valor de 110 Volts (entre fase-neutro) e os transformadores fornecem
energia para 10 (dez) residecircncias em meacutedia Ao contraacuterio na Europa o valor das linhas de
baixa tensatildeo eacute de 220 Volts (ente fase-neturo) e cada transformador fornece energia para
aproximadamente 250 (duzentas e cinquumlenta) residecircncias Em muitos destes ambientes redes
a cabos e serviccedilos xDSL (x Digital Subscriber Line) jaacute foram implementados com eficaacutecia
comprovada
Em paiacuteses em desenvolvimento a capilaridade da rede de energia eleacutetrica eacute
praticante total O telefone ainda natildeo estaacute presente em todas as regiotildees e as redes a cabo estatildeo
presentes apenas em aacutereas densamente industrializadas e no centro de algumas capitais Estas
satildeo claramente as regiotildees com melhores oportunidades de negoacutecio
Os sistemas de linhas de transmissatildeo em alta tensatildeo permitem a comunicaccedilatildeo de
longa distacircncia quer pela utilizaccedilatildeo direta dos condutores (sistema carrier) quer dando
suporte mecacircnico a cabos oacutepticos OPGW (optical ground wire) A distribuiccedilatildeo de energia
eleacutetrica em baixa tensatildeo por sua vez pode suportar sinais de telecomunicaccedilotildees desde que os
sinais sejam filtrados atraveacutes de uma bobina de bloqueio utilizada geralmente para separar o
sinal de potecircncia que opera em 60 Hz (Hertz) dos sinais de telecomunicaccedilatildeo que opera em
altas frequumlecircncias
221 Redes de Meacutedia Tensatildeo (MT)
Satildeo configuraccedilotildees de redes eleacutetricas com tensotildees de trabalho em 138 kV
(Kilovolts) ou 345 kV dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica (SDEE) Essas
configuraccedilotildees satildeo formadas por equipamentos e linhas que satildeo utilizadas para o transporte e a
distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica aos grandes centros de demanda
Os equipamentos da rede eleacutetrica MT (Meacutedia Tensatildeo) dos SDEE satildeo constituiacutedos
de acordo com a sua aplicaccedilatildeo ou seja equipamento de proteccedilatildeo (religadores disjuntores e
releacutes) chaveamento (chaves a oacuteleo chaves faca e chaves fusiacuteveis) abaixadores de tensatildeo
(transformadores de potecircncia) estabilizadores de tensatildeo bancos de capacitores e
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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38
377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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39
CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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40
encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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43
CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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44
Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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engenharia de telecomunicaccedilotildees IETC Belo Horizonte REZENDE E PLC traz Internet agrave rede eleacutetrica Jul 2006 Disponiacutevel em
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estabilizadores indutivos de tensatildeo jaacute as linhas satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou
alumiacutenio que satildeo denominados de alimentadores
Em rede de Media Tensatildeo o meio ou canal de comunicaccedilatildeo para os sinais PLC
satildeo os alimentadores Para o uso de um sistema PLC somente os equipamentos
transformadores bancos de capacitores e reguladores indutivos de tensatildeo seratildeo considerados
Eles fazem parte da composiccedilatildeo dos valores L (indutacircncia) e C (capacitacircncia) ou seja
paracircmetros primaacuterios do sistema e podem alterar as caracteriacutesticas necessaacuterias para a
viabilidade do canal PLC Vale salientar que o transformador representa um circuito aberto
para os sinais PLC Estes equipamentos satildeo dimensionados para baixas frequumlecircncias de
operaccedilatildeo (50 Hz ou 60 Hz)
O padratildeo das linhas MT de distribuiccedilatildeo no Brasil satildeo condutores metaacutelicos sem
blindagem ou seja sem proteccedilatildeo alguma Essa condiccedilatildeo representa uma porta aberta agraves
irradiaccedilotildees eletromagneacuteticas naqueles condutores Essas interferecircncias ou perturbaccedilotildees
eletromagneacuteticas irradiadas representam parte do ruiacutedo presente nas linhas O ruiacutedo total
presente nas linhas MT eacute o somatoacuterio das perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
conduzidas e do proacuteprio material (efeito joule) tais interferecircncias seratildeo abordadas nos
capiacutetulos seguintes
222 Redes de Baixa Tensatildeo (BT)
As redes de baixa tensatildeo (BT) constituem-se de configuraccedilotildees de redes eleacutetricas
dos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica com tensotildees de trabalho em 127220 V ou
220380 V tambeacutem conhecidas como rede secundaacuteria de BT Essas configuraccedilotildees satildeo
encontradas nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica e nas instalaccedilotildees eleacutetricas internas
de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais
Nas empresas distribuidoras de energia eleacutetrica tecircm-se os seguintes equipamentos
dessa rede por aplicaccedilatildeo e na tensatildeo de trabalho em 127220 V ou 220380 V proteccedilatildeo
(disjuntores de BT e elos) e chaveamento (chaves fusiacuteveis) As linhas de BT como as linhas
de MT satildeo condutores metaacutelicos de cobre ou alumiacutenio sendo tambeacutem o meio ou canal de
comunicaccedilatildeo mais utilizado para aplicaccedilotildees PLC Nesse caso as linhas BT das empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica passam a serem reconhecidas como a rede externa de acesso
PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para aplicaccedilotildees PLC em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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38
377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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39
CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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40
encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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43
CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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engenharia de telecomunicaccedilotildees IETC Belo Horizonte REZENDE E PLC traz Internet agrave rede eleacutetrica Jul 2006 Disponiacutevel em
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altas frequumlecircncias Contudo para as mesmas aplicaccedilotildees e banda de frequumlecircncias nas instalaccedilotildees
eleacutetricas internas de ambientes residenciais prediais comerciais e industriais a rede interna de
BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal Telecoms (PLIC)
O padratildeo atual nacional de construccedilatildeo de cabeamento das redes BT nas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica segue o seguinte modelo trecircs cabos (denominador de fases)
e um quarto cabo nu que eacute o neutro Este eacute um sistema de cabeamento de condutores os
quais satildeo distribuiacutedos nas aacutereas urbanas e rurais e deles derivam os ramais de serviccedilos a cada
ambiente dos consumidores Esses originam as ramificaccedilotildees ou seja as muitas ramificaccedilotildees
a depender da demanda e da densidade populacional da regiatildeo Logo os ramais de serviccedilos
que interligam cada ambiente do consumidor agraves linhas formam pontos de descasamento de
impedacircncia ou seja pontos de reflexotildees para os sinais incidentes
Sabe-se que no ambiente do consumidor a inserccedilatildeo e a retirada de cargas
representa um processo dinacircmico ao longo do tempo devido agraves cargas as mais variadas
principalmente as de baixa impedacircncia em ambientes residenciais (eletrodomeacutesticos
motores iluminaccedilatildeo e outros) que se repetem a cada momento nas redes eleacutetricas de baixa
tensatildeo o que torna a impedacircncia do canal PLC dentro ou fora do ambiente do consumidor
um paracircmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das inserccedilotildees e retiradas de
cargas nos sistemas de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica de baixa tensatildeo
Outra forma de implantaccedilatildeo das redes de baixa tensatildeo utilizadas pelas empresas
distribuidoras de energia eleacutetrica em determinadas situaccedilotildees eacute o sistema de cabeamento
conhecido como linhas multiplexadas Este sistema eacute formado por vaacuterios condutores
blindados e isolado o que favorece a imunidade agraves perturbaccedilotildees eletromagneacuteticas irradiadas
Aleacutem disso impotildeem aos sinais incidentes PLC os efeitos de reflexotildees nos pontos de
derivaccedilotildees do sistema multiplexado aleacutem das perdas do material dieleacutetrico para as altas
frequumlecircncias
Nas situaccedilotildees de impossibilidades de redes aeacutereas por exemplo no caso de
adequaccedilatildeo ao meio ambiente e outros casos as empresas distribuidoras de energia eleacutetrica
optam por redes subterracircneas Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterracircneos
isolados e natildeo blindados nas fases e o neutro condutor nu Esses cabos satildeo lanccedilados no solo
em dutos subterracircneos e frequumlentemente conectados aos secundaacuterios dos transformadores
da distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica e dessa forma interligados agrave rede eleacutetrica de distribuiccedilatildeo
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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A topologia dessas redes subterracircnea leva-as a apresentarem altas condutacircncias e
capacitacircncias (devido agrave proximidade do solo) e a baixas impedacircncias caracteriacutestica (por
conta das interconexotildees) acarretando consideraacuteveis atenuaccedilotildees
As redes de comunicaccedilatildeo seratildeo demonstradas conforme desenho da figura 25
Figura 25 Rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica (TIC 2007)
Em uma rede de comunicaccedilatildeo de energia eleacutetrica tem-se a rede de alta meacutedia e
baixa tensatildeo cada uma com suas caracteriacutesticas e voltagens proacuteprias
Visto que nesse capiacutetulo demonstraram-se as caracteriacutesticas das redes eleacutetricas
brasileiras e o princiacutepio de funcionamento do PLC na rede eleacutetrica para o proacuteximo capiacutetulo
seraacute explicada a tecnologia PLC e toda a sua estrutura de funcionamento
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CAPIacuteTULO 3 PLC E SUA ESTRUTURA
31 Princiacutepio de funcionamento do PLC
A tecnologia de acesso PLC conhecida tambeacutem como Broadband Over Power
Lines (BPL) Power Line Telecoms (PLT) ou comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes da rede eleacutetrica
eacute uma rede IP (Internet Protocol) sobre o sistema de baixa tensatildeo trabalhando na camada 2
do modelo ISOOSI ou seja na camada de enlace sendo assim pode ser agregado a uma
rede TCPIP (camada de rede) jaacute existente aleacutem de poder trabalhar em conjunto com outras
tecnologias da camada de enlace
A grade (ou anel) formada pelos transformadores de distribuiccedilatildeo de energia
(suspensos em postes) eacute adaptada para deixar passar os sinais de telecomunicaccedilotildees Modems e
filtros em meacutedia tensatildeo circunscrevem os transformadores de energia e deixam passar os
sinais que ficam livres para caminhar sobre os fios de cobre da rede de energia
A faixa de frequumlecircncia de operaccedilatildeo dos modems PLC estaacute compreendida entre 16
e 30MHz (POWERLINE 2006) Do ponto de vista tecnoloacutegico dois padrotildees despontam
neste cenaacuterio a espanhola DS2 e a Intellon Tambeacutem temos o padratildeo israelense Mainnet que
surge como uma soluccedilatildeo global A Amperion dos EUA eacute interessante pelo seu modelo de
acesso PLC combinado com soluccedilotildees Wi-fi
O anel assim formado eacute conectado via raacutedio (wi-fi sateacutelite LMDS) ou fibra
oacuteptica ao sistema de telecomunicaccedilotildees tradicional que o vecirc como mais um POP (point of
presence) em sua rede Do lado da distribuiccedilatildeo da energia domiciliar haacute uma caixa preta
(master) que injeta o sinal e que alcanccedila os domiciacutelios (CPEs Costumers Premises
Equipment) com uso de repetidores se necessaacuterio A modulaccedilatildeo eacute OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplexing) provendo ateacute 1500 carriers independentes A faixa
passante chega a 200 Mbits e utiliza divisatildeo em frequumlecircncia e em tempo
Uma visatildeo geral do sistema PLC no projeto do fabricante DS2 em parceria com a
concessionaacuteria de energia eleacutetrica ENDESA eacute mostrado na imagem 31
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Figura 31 Visatildeo geral do PLC Fabricante DS2 (DS 2004)
O sinal que trafega a partir do backbone Internet eacute injetado na rede secundaacuteria do
transformador atraveacutes do head end (HE) Este sinal eacute compartilhado por todos os usuaacuterios
desta rede que satildeo segregados em VLANacutes para garantir privacidade e seguranccedila Em cada
usuaacuterio eacute instalado um repetidor de sinal (Home Gateway) em paralelo com o medidor de
energia eleacutetrica Deste ponto em diante todas as tomadas estatildeo com sinal disponiacutevel para
conexatildeo de um modem PLC CPE (Customer Permisses Equipment)
32 Arquitetura do sistema PLC
321 Consideraccedilotildees Iniciais
A arquitetura utilizada pela maioria das empresas fornecedoras de energia
constitui-se de trecircs blocos distintos sistema outdoor sistema indoor e modem PLC Essas
estruturas demonstram como funcionam as redes de energia eleacutetrica em paralelo agrave tecnologia
PLC
322 Sistema Outdoor
O sistema outdoor tem a funccedilatildeo de interface entre o backbone Internet e as redes
eleacutetricas sendo composto pela rede eleacutetrica que vai desde o transformador de distribuiccedilatildeo
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que tem como saiacuteda a energia de baixa tensatildeo ateacute o medidor de energia eleacutetrica residencial
Na rede secundaacuteria do transformador eacute instalado o transceptor de sinais para a
rede de baixa tensatildeo no qual chamamos de cabeceira PLC Concentrador mestre ou Outdoor
master para conectar o backbone Internet agrave rede eleacutetrica Neste ponto existe uma conversatildeo
do tipo de sinal (agora modulado de OFDM) para que os dados possam ser injetados na rede
eleacutetrica Posteriormente no modem PLC seraacute realizado a operaccedilatildeo inversa para inserir dados
TCPIP no computador cliente A conexatildeo da cabeceira PLC agrave rede secundaacuteria do
transformador eacute mostrada na figura 32
Figura 32 Sistema Outdoor (ENDESA 2003)
323 Sistema Indoor
Abaixo eacute ilustrado o sistema indoor atraveacutes da figura 33
Figura 33 Sistema Indoor (ENDESA 2003)
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O sistema indoor abrange o trecho que vai desde o medidor de energia ateacute as
tomadas do interior da residecircncia Caso seja necessaacuterio eacute instalado um equipamento na
entrada do medidor de energia para repetir o sinal para o interior da residecircncia
324 Modem PLC
O modem PLC usado para a transmissatildeo e recepccedilatildeo de dados adquire o sinal de
dados diretamente da rede eleacutetrica atraveacutes de uma tomada simples Neste modem existem dois
filtros um filtro chamado de passa alta para os sinais de dados e um outro filtro chamado de
passa baixa para os sinais eleacutetricos Um modelo de placa modem PLC disponiacutevel no mercado
eacute mostrado na figura 34 Com este modem eacute possiacutevel conectar um computador um telefone
IP ou outro equipamento com interface Ethernet ou USB
Figura 34 Modem PLC (ENDESA 2003)
33 Espectro de frequumlecircncia
A natureza tem a propriedade de transportar frequumlecircncias na forma de ondas
eletromagneacuteticas assim as diferentes frequumlecircncias foram divididas segundo suas
caracteriacutesticas segundo suas caracteriacutesticas criando-se o espectro de frequumlecircncia E dentro do
sistema de energia eleacutetrica o espectro de frequumlecircncia utilizado pelo PLC eacute de 16 MHz a
35MHz O sistema eleacutetrico eacute constituiacutedo de uma faixa espectral de 60Hz (Hertz) como
frequumlecircncia fundamental e geraccedilatildeo de harmocircnicos de 120Hz a 1200Hz pode-se verificar que
natildeo ocorre interferecircncia de um sinal no outro devido a grande faixa de frequumlecircncia que separa
os dois sistemas conforme ilustrado na figura 35
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Figura 35 Espectro de frequumlecircncia PLC (ENDESA 2003)
34 Modulaccedilatildeo de sinal
O propoacutesito de um sistema de comunicaccedilatildeo eacute entregar uma mensagem de uma
fonte de informaccedilatildeo em um formato reconheciacutevel a um usuaacuterio com estes fisicamente
separados Para fazer isso o transmissor modifica a mensagem para uma forma apropriada agrave
transmissatildeo atraveacutes do canal Essa modificaccedilatildeo eacute realizada por um processo conhecido como
modulaccedilatildeo (HAYKIN 2004)
A modulaccedilatildeo eacute o processo pelo qual alguma caracteriacutestica de uma onda portadora
eacute variada de acordo com a mensagem (sinal modulante) produzindo um sinal modulado cujas
propriedades satildeo mais compatiacuteveis com as caracteriacutesticas do canal
O receptor recria o sinal de mensagem original a partir de uma versatildeo degradada
do sinal transmitido como mostrado na figura 36 Essa recriaccedilatildeo eacute realizada utilizando-se um
processo conhecido como demodulaccedilatildeo o qual eacute o inverso do processo de modulaccedilatildeo
utilizado no transmissor Entretanto devido agrave inevitaacutevel presenccedila de ruiacutedo e distorccedilatildeo no sinal
recebido consideramos que o receptor natildeo eacute capaz de recriar exatamente a mensagem
original A degradaccedilatildeo resultante no desempenho do sistema como um todo eacute influenciado
pelo tipo de esquema de modulaccedilatildeo utilizado E podemos considerar que alguns esquemas de
modulaccedilatildeo satildeo menos sensiacuteveis aos efeitos de ruiacutedo e distorccedilatildeo que outros
O maior problema no desenvolvimento do PLC estaacute na modulaccedilatildeo de sinais
Alguns tipos de modulaccedilatildeo utilizados no iniacutecio da tecnologia eram muitos sensiacuteveis ao
agressivo meio de transmissatildeo a rede eleacutetrica Com o passar do tempo foram se
desenvolvendo novos tipos de modulaccedilatildeo como a Modulaccedilatildeo OFDM a GMSK e a Spreed
Spectrum
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29
341 Modulaccedilatildeo OFDM
Com a evoluccedilatildeo das pesquisas surgiu um tipo de modulaccedilatildeo de sinais utilizado em
outros dispositivos como os celulares GSM (Global System for Mobile Communications) e a
TV Digital no qual se adaptou bem no PLC Este meacutetodo de modulaccedilatildeo de sinais OFDM atua
da seguinte forma ao inveacutes de combater o ruiacutedo em linhas eleacutetricas ele deixa os sinais
viajarem ao redor do ruiacutedo Eacute uma teacutecnica de modulaccedilatildeo onde existe um nuacutemero amplo de
frequumlecircncia sub-portadoras as quais satildeo transmitidas simultaneamente Estas sub-portadoras
satildeo sobrepostas em diferentes acircngulos de fase (ortogonalmente espaccediladas) a fim de
carregarem um nuacutemero mais amplo de frequumlecircncias numa aacuterea menor possiacutevel Uma
quantidade menor de dados eacute transmitida em cada sub-portadora poreacutem a soma total eacute
consideravelmente alta e proporciona uso eficiente do espectro
Este tipo de modulaccedilatildeo oferece grande adaptabilidade ao sistema pois eacute possiacutevel
suprimir portadoras interferentes ou interferidas ou variar o carregamento do nuacutemero de bits
de cada portadora de acordo com a relaccedilatildeo sinalruiacutedo ou atenuaccedilatildeo do enlace Este sistema
necessita de amplificadores altamente lineares sob pena de harmocircnicas das portadoras
provocarem interferecircncias Conforme o graacutefico A figura 37 mostra as sub-portadoras de um
sinal OFDM
Figura 37 Sub-portadoras de um sinal OFDM (APTEL 2003)
Figura 36 Processo de Modulaccedilatildeo e Demodulaccedilatildeo (Pinho 2005)
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30
O tipo de modulaccedilatildeo OFDM proporciona alto desempenho em um ambiente
ruidoso pois encontra sincronizaccedilatildeo em ambiente hostil natildeo requerendo equalizaccedilatildeo de
canal otimiza a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e utiliza um meacutetodo de correccedilatildeo de erro denominado FEC
para surtos de ruiacutedo A modulaccedilatildeo pode ocorrer em ateacute 1280 portadoras diferentes
simultaneamente
O padratildeo OFDM garante boa adequaccedilatildeo agrave rede eleacutetrica pois os equipamentos
mudam constantemente entre as vaacuterias portadoras criando assim uma estabilidade de
comunicaccedilatildeo mesmo em condiccedilotildees de redes desfavoraacuteveis
342 Modulaccedilatildeo GMSK
A teacutecnica de modulaccedilatildeo GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) transmite
dados na fase da portadora resultando num sinal envelope constante Com isso permite uma
complexidade menor no amplificador pois natildeo produziraacute harmocircnica indesejaacutevel Essa teacutecnica
eacute um caso particular de modulaccedilatildeo OFDM conhecido como OFDM de banda larga Sendo
um meacutetodo muito robusto contra interferecircncia em banda estreita que eacute tiacutepico em radiodifusatildeo
em ondas meacutedias
343 Modulaccedilatildeo Spread Spectrum
Essa teacutecnica de modulaccedilatildeo chamada de Espalhamento Espectral (Spread
Spectrum) distribui a potecircncia do sinal ao longo de uma faixa de frequumlecircncias muito ampla
garantindo que a densidade espectral de potecircncia seja bastante baixa Poreacutem a largura de
banda que eacute necessaacuteria para a transmissatildeo de taxas na ordem de Megabits eacute bastante elevada
O espectro de frequumlecircncia utilizado nas modulaccedilotildees OFDM GMSK e spread
spectrum eacute mostrado na figura 38
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Figura 38 Espectro de Frequumlecircncia GMSK OFDM e Spread Spectrum (APTEL 2003)
35 PLC E SUAS APLICACcedilOtildeES
351 Consideraccedilotildees iniciais
A gama de aplicaccedilotildees da tecnologia PLC eacute bastante vasta atualmente aleacutem de
uma simples rede domiciliar que eacute facilmente instalada e natildeo exige grande investimento em
termos de estrutura tambeacutem disponibiliza Internet em banda larga com toda sua gama de
serviccedilo e aplicaccedilotildees dedicadas para as empresas de energia eleacutetrica
352 Redes domeacutesticas independentes
Torna-se bem mais faacutecil a implementaccedilatildeo de uma rede local conforme afirma
(NAXOS 2007)
Hoje eacute possiacutevel construir uma rede local sem a necessidade de investimentos
em infra-estrutura utilizando a tecnologia PLC Existem no mercado vaacuterios
modelos de modem PLC que satildeo ligados diretamente agrave tomada eleacutetrica
possibilitando assim a construccedilatildeo de uma LAN em pouquiacutessimo tempo uma
vez que estes equipamentos satildeo Plug-and-Play O custo destes equipamentos
eacute em torno de R$ 30000 (o par) e existem vaacuterios modelos disponiacuteveis
353 Internet banda larga
Um dos focos principais na tecnologia PLC Internet banda larga disponibiliza ao
usuaacuterio uma banda compartilhada que pode chegar a 200Mbps (equipamentos no Cebit de
Hanover em Abril2004) Dentre os serviccedilos disponiacuteveis em banda larga destacam-se acesso
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Telecom
Concessionaacuterias
Entidades Puacuteblicas
agrave banda larga Internet automaccedilatildeo residencial serviccedilo de monitoraccedilatildeo e vigilacircncia serviccedilo de
monitoramento de tracircnsito viacutedeo sob demanda e telefonia IP
354 Serviccedilos PLC especiacuteficos para empresas de energia eleacutetrica
Essas empresas tecircm disponiacuteveis aplicaccedilotildees tiacutepicas de gerenciamento de rede de
distribuiccedilatildeo tais como gerenciamento de carga gerenciamento de falhas (Automaccedilatildeo da
rede) Auxiliar na isolaccedilatildeo de falhas no niacutevel de consumidor agilizando a manutenccedilatildeo e
minimizando os tempos de indisponibilidade leitura automaacutetica de medidores (AMR) e
monitoraccedilatildeo da qualidade de energia fornecida
Esses satildeo alguns poucos exemplos de atividades operacionais tornadas mais
eficientes e menos custosas pelo emprego da tecnologia PLC E com o possiacutevel uso comercial
em alta escala muitos outros sistemas poderatildeo ser incorporados ao sistema
Um pequeno resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC eacute mostrada na
figura 39
Telecontrole
Telemediccedilatildeo
Monitoraccedilatildeo remota
Liga religa remoto
Supervisatildeo de fornecimento
Inclusatildeo Digital
Seguranccedila
Vigilacircncia com cacircmeras
Integraccedilatildeo de serviccedilos puacuteblicos
Internet banda larga
VoIP Ensino a distacircncia
Video on demand
Conectividade
Figura 39 Resumo das aplicaccedilotildees utilizando a Tecnologia PLC (APTEL 2007)
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36 Vantagens e desvantagens
361 Vantagens
Essa tecnologia tem como grande vantagem o uso da rede de energia eleacutetrica
como meio de comunicaccedilatildeo de dados em que qualquer ponto de energia torna-se um ponto
rede isto eacute soacute eacute necessaacuterio conectar o equipamento de conectividade que nesse caso eacute um
modem PLC na tomada e entatildeo se consegue utilizar a rede de dados Outra vantagem eacute que
essa tecnologia atingiraacute altas taxas de transmissatildeo
Tambeacutem natildeo satildeo necessaacuterios novos fios para as instalaccedilotildees jaacute que a estrutura jaacute
se encontra montada Outro grande benefiacutecio eacute a possibilidade de acesso agrave Internet aos lugares
mais afastados sem necessitar de uma conexatildeo telefocircnica tornando-se um importante
instrumento de inclusatildeo digital
Para o serviccedilo ser viabilizado no Brasil eacute necessaacuteria a criaccedilatildeo de um modelo de
negoacutecios que estabeleccedila qual seraacute o papel de cada parte envolvida como provedores de
acesso concessionaacuterias de energia e as empresas de telecomunicaccedilotildees (Borges 2006)
Outras vantagens dessa tecnologia
Alta capilaridade do sistema eleacutetrico fazendo com que diminua os custos de
implantaccedilatildeo
Barramento compartilhado que significa custo compartilhado
Oportunidade de novos negoacutecios e diversificaccedilatildeo de atividades
Rede domeacutestica com novas e muacuteltiplas aplicaccedilotildees
Faacutecil instalaccedilatildeo
362 Desvantagens
A desvantagem do uso da PLC eacute que um ponto de energia pode se tornar um
ponto de interferecircncia ou seja todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequumlecircncia
como receptores de raacutedio telefones sem fio alguns tipos de interfone e ateacute televisores podem
sofrer interferecircncia As desvantagens que atualmente impedem uma massificaccedilatildeo da
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tecnologia PLC estatildeo principalmente ligadas agrave padronizaccedilatildeo e regulamentaccedilatildeo e em parte pela
diversificaccedilatildeo e qualidade das redes de distribuiccedilatildeo de energia eleacutetrica
Mesmo nos paiacuteses onde jaacute existe exploraccedilatildeo comercial natildeo existe uma
regulamentaccedilatildeo consistente que sirva como modelo para outros Paiacuteses Por isso cada paiacutes
vem condicionando a regulamentaccedilatildeo conforme os avanccedilos da tecnologia
No Brasil ainda natildeo existe sequer uma regulamentaccedilatildeo Existe apenas uma
autorizaccedilatildeo da ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) para realizaccedilatildeo de testes
com a tecnologia
A padronizaccedilatildeo tambeacutem eacute outro grande empecilho apesar das tentativas de vaacuterios
grupos como PLCforum HomePlug Alliancce ANATEL e outros oacutergatildeos A qualidade das
redes eleacutetricas eacute um problema para algumas concessionaacuterias brasileiras que possuem redes
antigas e com necessidade de melhorias ateacute mesmo para o fornecimento de energia eleacutetrica
Falta escala de produccedilatildeo o que encarece os equipamentos O excesso de ruiacutedo na
rede eleacutetrica brasileira diminui a velocidade de transmissatildeo e pode ateacute silenciar o sinal Outro
fator que pode ser considerado como uma desvantagem eacute o fato do meio ser compartilhado
com aproximadamente 50 usuaacuterios por subsistema Como a banda eacute compartilhada eacute
necessaacuterio utilizar fortes esquemas de seguranccedila para evitar ataques
37 RESTRICcedilOtildeES TEacuteCNICAS NO PLC
371 Consideraccedilotildees iniciais
Satildeo muitos os obstaacuteculos enfrentados por essa tecnologia suas restriccedilotildees teacutecnicas
estatildeo sendo solucionas na medida em que avanccedilam os estudos para uma futura
comercializaccedilatildeo dessa tecnologia
Todo o sistema PLC estaacute se desenvolvendo baseado em aplicaccedilotildees de redes de
baixa e meacutedia tensatildeo em que ambas enfrentam restriccedilotildees teacutecnicas similares como a
interferecircncia a relaccedilatildeo sinalruiacutedo a segmentaccedilatildeo de alimentadores e a seguranccedila no trabalho
Os fatores mais determinantes no qual estabelecem o espectro disponiacutevel para a utilizaccedilatildeo do
sistema satildeo a relaccedilatildeo sinalruiacutedo e a interferecircncia
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35
372 Relaccedilatildeo sinalruiacutedo
Satildeo poucas as notiacutecias se existe algum estudo ou publicaccedilatildeo no Brasil sobre as
caracteriacutesticas de ruiacutedo de linhas de distribuiccedilatildeo de baixa e meacutedia voltagem e como essas
influenciam no desempenho de um sistema PLC A faixa de frequumlecircncias utilizada pelos
produtos atualmente disponiacuteveis no mercado foi determinada por estudos considerando
caracteriacutesticas jaacute existentes na Europa e Estados Unidos e portanto natildeo atendem ao mercado
brasileiro pois jaacute existe utilizaccedilatildeo desta faixa do espectro de frequumlecircncia
Outro grande problema satildeo os capacitores para correccedilatildeo do fator de potecircncia das
lacircmpadas de iluminaccedilatildeo puacuteblica a vapores metaacutelicos os quais necessitam de reatores de alto
fator de potecircncia e satildeo alimentados diretamente na rede de baixa tensatildeo atenuando
fortemente o sinal A soluccedilatildeo para estes problemas eacute a utilizaccedilatildeo de meacutetodos de modulaccedilatildeo
especiais como a modulaccedilatildeo por espalhamento espectral (Spread Spectrum) OFDM GMSK
(um FSK - Frequency Shift Keying - melhorado) citadas anteriormente
373 Interferecircncia
A interferecircncia pode-se dividir em dois segmentos aquelas provocadas por outros
sistemas licenciados que compartilham o espectro com o sistema PLC e aquela provocada por
outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC em operaccedilatildeo
A interferecircncia provocada por outros sistemas licenciados eacute diretamente
relacionada ao niacutevel de potecircncia que o organismo de regulaccedilatildeo iraacute determinar como limite de
operaccedilatildeo para sistemas PLC pois ainda no Brasil natildeo existe um padratildeo definido
O PLC estaacute sujeito a limites de radiaccedilatildeo de 30 microvoltsmetro medidos a uma
distacircncia de 30 metros (conforme a norma alematilde NB30 o que certamente seraacute seguido pela
regulamentaccedilatildeo brasileira)
A interferecircncia provocada por outros usuaacuterios licenciados no sistema PLC eacute com
relaccedilatildeo agrave reduccedilatildeo do espectro disponiacutevel para o sistema causada pela interferecircncia provocada
por outros licenciados implicando em taxas de transmissatildeo muito baixas e inviabilizando sua
aplicaccedilatildeo Considerando que as instalaccedilotildees desse sistema se viabilizaratildeo em locais de grande
concentraccedilatildeo urbana onde jaacute existem outros sinais nessa faixa o preacutevio conhecimento dos
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36
niacuteveis de sinal interferente nessas regiotildees se revela de extrema importacircncia para o sucesso do
empreendimento
Eacute de extrema importacircncia ressaltar que na faixa espectral utilizada pelos
equipamentos que vecircm sendo oferecidos ao mercado brasileiro jaacute se encontram licenciados os
seguintes serviccedilos moacutevel mariacutetimo moacutevel aeronaacuteutico radioamador e radiodifusatildeo
Alguns exemplos de equipamentos que causam interferecircncia em uma rede PLC
motores de escova dimmers de luz secadores de cabelos aspiradores furadeiras eleacutetricas e
tambeacutem o chuveiro eleacutetrico
374 Segmentaccedilatildeo de Alimentadores
Para atender a um elevado nuacutemero de consumidores conectados a um alimentador
poderaacute ser necessaacuterio dividir os consumidores em grupos menores dividindo o alimentador
em diversos segmentos O espectro utilizaacutevel seraacute dividido em muacuteltiplos canais e ocupado por
diversos pares de modem operando no mesmo alimentador e circuito de distribuiccedilatildeo
Eacute importante ressaltar que a segmentaccedilatildeo dos alimentadores tambeacutem contribui
para o aumento da seguranccedila dos dados que trafegam na rede jaacute que reduz o nuacutemero de
usuaacuterios compartilhando a banda no mesmo noacute PLC
375 Seguranccedila no Trabalho
A seguranccedila dos trabalhadores eacute um grande fator de preocupaccedilatildeo jaacute que os
equipamentos satildeo instalados diretamente nas linhas de energia Dispositivos que permitem a
passagem de sinais atraveacutes de transformadoresdisjuntores natildeo devem permitir a fuga de
tensatildeo sob pena de eletrocutarem os trabalhadores que desempenham tarefas no local A
soluccedilatildeo mais comumente empregada consiste em treinar as equipes de campo para a
identificaccedilatildeo de dispositivos PLC sensibilizando-os para o potencial de perigo desses
equipamentos
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376 Regulamentaccedilatildeo
O que regular com relaccedilatildeo agrave tecnologia emissotildees eletromagneacuteticas interferecircncia
seguranccedila do usuaacuterio e padrotildees E com relaccedilatildeo aos serviccedilos qualidade confiabilidade
modicidade e competiccedilatildeo Esses satildeo toacutepicos principais a serem discutidos e regulamentados
atraveacutes das Agecircncias de Energia e Telecomunicaccedilotildees
Com relaccedilatildeo agrave regulamentaccedilatildeo somente as frequumlecircncias 3 a 1485 kHz (Kilohertz)
para Power Line Carrier estatildeo regulamentadas pelo CENELEC (Comitecirc Europeu de
Normalizaccedilatildeo Eletroteacutecnica) Nos EUA foi criada em 2000 uma alianccedila chamada
HomePlug Powerline Alliance composta de 13 grandes empresas (3Com AMD (Advanced
Micro Devices) Cisco Compaq Conexant Enikia Intel Intellon Motorola Panasonic
RadioShack SoniBlue e Texas Instruments) que se empenhou em desenvolver uma
especificaccedilatildeo que possa ser aceita globalmente para raacutepida liberaccedilatildeo adoccedilatildeo e
implementaccedilatildeo interoperabilidade e especificaccedilatildeo de produtos
No Brasil foi entregue agrave ANATEL (Agecircncia Nacional de Telecomunicaccedilotildees) um
modelo de regulamentaccedilatildeo proposto por integrantes do grupo CBC728 no dia 12 de fevereiro
2004 A ANATEL tem provido discussotildees para criar uma regulamentaccedilatildeo do uso da
tecnologia Segundo a revista PC world de dezembro de 2003 O PLC ainda natildeo tem aval da
ANATEL nem da ANEEL para funcionar no Brasil mas a regulamentaccedilatildeo estaacute a caminho
De acordo com as estimativas da agecircncia a regulamentaccedilatildeo para a Internet via rede eleacutetrica
deve ficar pronta ao longo de 2004 (PC World 2003)
A FCC Part 1529 eacute a uacutenica regulamentaccedilatildeo mundial que determina limites para
radiaccedilatildeo natildeo-intencional proveniente de sistemas de telecomunicaccedilotildees com fio Situaccedilatildeo
estaacutevel e bastante experimentada estabelecendo um limite de 30igraveVm a uma distacircncia de 30
metros e um fator de correccedilatildeo de 40 Decibeacuteisdeacutecada para outras distacircncias Utilizada por
vaacuterios anos na totalidade do contingente de sistemas instalados nos Estados Unidos e Canadaacute
Esta experiecircncia e utilizaccedilatildeo seriam suficientes para garantir a aplicabilidade da mesma como
modelo na definiccedilatildeo de uma regulamentaccedilatildeo para redes PLC no Brasil
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377 Interferecircncias do PLC no Sistema Raacutedio
Cabos metaacutelicos podem deixar vazar quantidades de radiaccedilatildeo causando
interferecircncias para os serviccedilos que usam o espectro de raacutedio mas o PLC deve procurar
lacunas no espectro que viabilizem esta tecnologia natildeo interferindo principalmente em raacutedio
de ondas curtas e raacutedio amador Vaacuterios serviccedilos de seguranccedila e militares dependem desta
faixa de ondas curtas do espectro (que vai de 15MHz Megahertz - a 30MHz) Alguns paiacuteses
(como Alemanha e EUA) tecircm estabelecido limites de radiaccedilatildeo (NB3026) para tentar garantir
a coexistecircncia entre PLC e usuaacuterio do espectro de raacutedio
Ateacute o presente momento exemplificou-se o funcionamento da estrutura PLC e
suas caracteriacutesticas no proacuteximo capiacutetulo seraacute demonstrado a Tecnologia PLC como
instrumento de Inclusatildeo Digital
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39
CAPIacuteTULO 4 PLC COMO TECNOLOGIA PARA
INCLUSAtildeO DIGITAL
41 Consideraccedilotildees iniciais
Eacute obvio que natildeo tem como falar da tecnologia PLC sem remeter a um dos
assuntos mais discutidos em nossa realidade Inclusatildeo Digital Esse eacute um dos pontos
importantes que contribui e influencia bastante para o avanccedilo dessa tecnologia Inclusatildeo
Digital eacute a democratizaccedilatildeo do acesso agraves tecnologias da Informaccedilatildeo de forma a permitir a
inserccedilatildeo de todos na sociedade da informaccedilatildeo Inclusatildeo digital eacute tambeacutem simplificar a sua
rotina diaacuteriamaximixar o tempo e as suas potencialidades Um incluiacutedo digitalmente natildeo eacute
aquele que apenas utiliza essa nova linguagem que eacute o mundo digital para trocar e-mails
Mas aquele que usufrui desse suporte para melhorar as suas condiccedilotildees de vida
42 Projeto Vila Digital de Barreirinhas - MA
Situado no estado do Maranhatildeo a 240 km da capital o municiacutepio de Barreirinhas
possui um dos mais baixos IDH (Iacutendice de Desenvolvimento Humano) do Brasil situando-se
na 5287ordf posiccedilatildeo do ranking deste indicador dentre os municiacutepios brasileiros segundo dados
do IBGE (2000) Situa-se na regiatildeo dos Lenccediloacuteis Maranhenses constituindo-se hoje no
principal ponto de acesso e apoio aos visitantes desta reserva ecoloacutegica
O municiacutepio de Barreirinhas possui uma extensatildeo territorial de 3111 km2 e uma
populaccedilatildeo de aproximadamente 40000 habitantes sendo 13000 em aacutereas urbanas Possui
cerca de 7700 domiciacutelios permanentes sendo que 40 destes natildeo possuem instalaccedilotildees
sanitaacuterias 82 natildeo satildeo atendidos pela coleta de lixo e 75 natildeo tem aacutegua encanada O iacutendice
de alfabetizaccedilatildeo entre a populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de 61 A renda meacutedia per capita na
populaccedilatildeo acima de 10 anos eacute de R$ 21300ano O municiacutepio eacute atendido por uma uacutenica
agecircncia bancaacuteria
Pelo perfil acima descrito Barreirinhas apresenta um painel representativo da
realidade de boa parte das comunidades rurais brasileiras com populaccedilatildeo na faixa de ateacute
50000 habitantes Conjugando a escassez de renda com a falta de infra-estrutura
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encontramos condiccedilotildees ideais para a implementaccedilatildeo de tecnologias de comunicaccedilatildeo de
informaccedilatildeo alternativas agravequelas disponiacuteveis nas grandes cidades brasileiras
O momento atual da cidade pressionada por um fluxo crescente de turistas faz
com que o acesso a estes recursos sirvam para acelerar o desenvolvimento regional
permitindo uma confiaacutevel avaliaccedilatildeo dos impactos sociais do acesso a estas tecnologias
Os principais participantes nesse Projeto satildeo A ELETROBRAacuteS (Centrais
Eleacutetricas Brasileiras SA) ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA) e
CEMAR (Companhia Energeacutetica do Maranhatildeo) Com duraccedilatildeo de 24 meses e abrangecircncia de
150 usuaacuterios nas classes residencial comercial Prefeitura e Entidades Puacuteblicas tecircm como
principais aplicaccedilotildees acesso agrave Internet voz imagens e TV Digital Interativa
A estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreinhas com todas as suas interligaccedilotildees
eacute demonstrada na figura 41
Figura 41 Estrutura da Rede PLC na Cidade de Barreirinhas (TIC 2007)
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41
43 Projeto Piloto PLC Restinga - RS
O bairro Restinga criado pela Lei 6571 de 080190 com uma aacuterea de 2149
hectares estaacute distante 30 km do centro da cidade de Porto Alegre-RS Segundo o censo do
IBGE de 2000 tem uma populaccedilatildeo estimada em 50020 habitantes sendo 24008 homens e
26012 mulheres Sua densidade populacional eacute de 23 habitantes por hectare ocupando
13421 domiciacutelios A taxa de crescimento entre 1991 e 2000 foi de 46 ao ano e os
rendimentos mensais meacutedio dos responsaacuteveis pelos domiciacutelios satildeo de 303 salaacuterios miacutenimos
O bairro Restinga foi escolhido por se tratar de uma comunidade extremamente
carente e isolada apesar da proximidade geograacutefica com a capital Sabe-se que a
implementaccedilatildeo destas ilhas digitais colabora diretamente no crescimento soacutecio-econocircmico
poliacutetico e intelectual destas comunidades Este empreendimento conta com o apoio poliacutetico da
Prefeitura do Municiacutepio de Porto Alegre e da parceria teacutecnico-financeira entre CEEE
(Companhia Estadual de Energia Eleacutetrica RS) CETA (Centro de Excelecircncia em Tecnologias
Avanccediladas RS) Procempa (Empresa de Tecnologia da Informaccedilatildeo e Comunicaccedilatildeo de Porto
Alegre) e UFRGS (Universidade Federal do Rio Grande do Sul)
Aproveitando-se da infovia da Procempa interligada ao anel oacutetico da CEEE
formou-se uma rede PLC a partir da subestaccedilatildeo CEPA (Centro de Ensino e Pesquisa
Aplicada RS) 14 localizada numa das extremidades do bairro Restinga Satildeo atendidos
quatro pontos distintos escolhidos a partir de sua posiccedilatildeo geograacutefica e carecircncia em serviccedilos
digitais
O primeiro ponto atendido eacute uma escola municipal o segundo eacute o centro
administrativo do bairro o terceiro uma unidade operacional do SENAI (Serviccedilo Nacional de
Aprendizagem Industrial) e o quarto ponto uma unidade de sauacutede municipal
O Projeto Piloto PLC Restinga prevecirc a implantaccedilatildeo de vaacuterios serviccedilos
aproveitando ao maacuteximo a velocidade de comunicaccedilatildeo disponibilizada por este sistema O
mapa da rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo da figura 16 representa a localizaccedilatildeo da subestaccedilatildeo
CEEE e os pontos atendidos neste piloto
Este piloto atinge uma extensatildeo linear de aproximadamente 35 km transmitindo
dados em alta velocidade sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo energizada com 138 kV
Amplamente divulgado pela imprensa este projeto atingiu visibilidade nacional logo apoacutes a
sua inauguraccedilatildeo em dezembro de 2006
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42
A implementaccedilatildeo desta rede soacute foi possiacutevel graccedilas a disponibilidade de um canal
de fibra oacutetica dentro da subestaccedilatildeo da CEEE CEPA 14 ponto 0 da figura 42 A partir deste
ponto o sinal oriundo da fibra oacutetica eacute injetado na rede de meacutedia tensatildeo atraveacutes de
acopladores capacitivos
O sinal PLC trafega direto com perdas tecnicamente aceitaacuteveis em distacircncias de
ateacute 1200 metros A cada intervalo desta distacircncia satildeo instalados modems regeneradores com o
propoacutesito de reconstituir as perdas do sinal no sistema Para sobrepor as chaves de manobra
(faca e fusiacutevel) e as derivaccedilotildees na rede de meacutedia tensatildeo satildeo instalados nestes pontos modems
repetidores Nas extremidades satildeo utilizados modems especiais chamados HE (Head End)
que recebem o sinal PLC da linha de meacutedia tensatildeo e reinjetam este sinal na rede eleacutetrica de
baixa tensatildeo (127V220V)
O sinal que chega atraveacutes da baixa tensatildeo nos pontos a serem atendidos satildeo
extraiacutedos das tomadas atraveacutes de um modem para baixa tensatildeo designado como CPE
(Costumers Premises Equipment) O sistema de comunicaccedilatildeo entre os modems HE e CPE satildeo
do tipo ponto-a-ponto ou seja para cada modem HE existe apenas um modem CPE
conectado
Figura 42 Mapa do Bairro Restinga Vista da rede PLC sobre a rede eleacutetrica de meacutedia tensatildeo (TIC 2007)
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CAPIacuteTULO 5 APLICACcedilAtildeO DO PLC NO SETOR
INDUSTRIAL
51 Consideraccedilotildees iniciais
Existem diversas aplicabilidades em torno da Tecnologia PLC algumas delas
utilizadas pelas Empresas de Energia Eleacutetrica servindo para comunicaccedilatildeo entre as
Subestaccedilotildees como eacute o caso da ELETRONORTE (Centrais Eleacutetricas do Norte do Brasil SA)
que utiliza o Sistema Carrier OPLAT que eacute um sistema de Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo para uso na teleproteccedilatildeo
52 Sistema Carrier OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de
Alta Tensatildeo)
O sistema carrier vem ser um meio de telecomunicaccedilotildees entre as subestaccedilotildees que
utilizam as linhas de energia como meio de transmissatildeo Pode ser utilizado para diversos tipos
de comunicaccedilotildees por ex Telemediccedilatildeo Fonia Teleproteccedilatildeo Sinais Supervisivos etc No
caso da ELETRONORTE a funccedilatildeo principal do PLC eacute para as comunicaccedilotildees de teleproteccedilatildeo
comunicando-se entre as subestaccedilotildees para controle de qualquer alteraccedilatildeo nas linhas das redes
de alta tensatildeo
O sistema carrier eacute um dos principais suportes do sistema integrado de
telecomunicaccedilotildees da SE-Marabaacute e do sistema NorteNordeste
53 Equipamentos envolvidos no Sistema Carrier
A seguir os equipamentos envolvidos no sistema carrier estatildeo sendo
demonstrados na figura 51
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Figura 51 Equipamentos envolvidos nos Sistema Carrier (ELETRONORTE 2007)
Dentre esses equipamentos que compotildeem o Sistema Carrier um dos principais eacute a
bobina de bloqueio que filtra os dados que chegam atraveacutes das linhas de alta tensatildeo na
subestaccedilatildeo
54 Principais caracteriacutesticas dos Equipamentos Carrier de
comunicaccedilatildeo
Faixa de frequumlecircncia 40 a 500Khz
Largura da banda 16Khz
Largura utilizada por canal 300 a 3700hz
Osciladores A cristal
Alimentaccedilatildeo 48Vcc com positivo aterrado
Potecircncia 40 ou 160W
Tipo de modulaccedilatildeo BLU (SSB) Banda Lateral Uacutenica
Impedacircncia de saiacuteda 75 Ugrave
Consumo 4 A para 40W e 9 A para 160 W
EQUIPAMENTO CARRIER
DIMA
T
DIMA
T
C
S
FILTRO SEPARADOR CAIXA DE SINTONIA
DC
P
CAPACITOR DE ACOPLAMENTO
BOBINA DE BLOQUEIO
A B
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55 Tipos de Carrier comunicaccedilatildeo
Existem dois tipos de carrier de comunicaccedilatildeo utilizados na SE-Marabaacute 194-203 e
194-205 de fabricaccedilatildeo ALSPA que estabelecem comunicaccedilotildees para TUC Estando sob as
responsabilidades destes equipamentos as ligaccedilotildees telefocircnicas telefonia seletiva Party-Line
telefonia corporativa e transmissatildeo de dados da subestaccedilatildeo Satildeo utilizados para as linhas de
500Kv com potecircncia nominal de saiacuteda de 160W
56 Divisatildeo da faixa uacutetil do Carrier
Cada canal uacutetil do carrier estaacute dividido da seguinte forma
Faixa uacutetil 300 hz a 3700 hz
Faixa de fonia 300 hz a 2000 hz
Faixa sinais supervisivos 2160 hz a 3340 hz
Sinalizaccedilatildeo 3640 hz plusmn 60 hz
57 Funccedilatildeo dos cartotildees Carrier de comunicaccedilatildeo
Utilizaremos o equipamento 194-203 por tratar-se de equipamento mais completo
e com o maior nuacutemero de cartotildees
CARTAtildeO 600 tem por objetivo converter a tensatildeo de -48Vcc em -24Vcc
para alimentaccedilatildeo dos cartotildees
CARTAtildeO 601 emissor e receptor de chamada
CARTAtildeO 603 compressor-expansor telefocircnico
CARTAtildeO 604 limitador de emissatildeo e filtro de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 605 terminal de fonia 2 4 fios
CARTAtildeO 606 eacute utilizado para conexatildeo de uma central local com um
assinante remoto
CARTAtildeO 607 transforma de 2 4 fios
CARTAtildeO 609 emissor e receptor de sinais 4 fios com amplificaccedilatildeo
CARTAtildeO 132A conversor 48Vcc 65Vcc 160W
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CARTAtildeO 806 807 amplificador final de potecircncia
CARTAtildeO 809 adaptaccedilatildeo HF de saiacuteda (hiacutebrida)
CARTAtildeO 810 1ordm modulador de MF (meacutedia frequumlecircncia)
CARTAtildeO 811 filtro de saiacuteda do 1ordm modulador
CARTAtildeO 812 2ordm modulador de emissatildeo HF (alta frequumlecircncia)
CARTAtildeO 813 demodulador HF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 814 1ordm filtro de recepccedilatildeo de MF
CARTAtildeO 815 VCA mais o alarme de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 816 2ordm demodulador MF de recepccedilatildeo
CARTAtildeO 817 mediccedilatildeo HF na porta do equipamento
58 Descriccedilatildeo de funcionamento do transmissor e receptor
581 Transmissor
Os sinais de BF de transmissatildeo de dados (609) chamada (601) e fonia (604)
entram nos cartotildees atraveacutes da borneira em seguida satildeo aplicados ao 1ordm modulador MF (810)
que opera em 20Khz o filtro MF (811) suprime a banda lateral inferior resultante da
modulaccedilatildeo
A saiacuteda do filtro eacute aplicada ao 2ordm modulador HF (812) onde eacute feita a 2ordf
modulaccedilatildeo determinando a frequumlecircncia de operaccedilatildeo do canal
A saiacuteda do 812 eacute aplicada ao estaacutegio de potecircncia do transmissor (806807) a saiacuteda
do amplificador vai para os terminais HF por meio de um hiacutebrido de RF (809) a isolaccedilatildeo
entre o TX e o RX proporcionado por este eacute da ordem de 20 dB
582 Receptor
O sinal recebido do terminal remoto passa pelo hiacutebrido de RF e vai para o
demodulador HF (813) onde eacute feita a 1ordf demodulaccedilatildeo
O sinal de saiacuteda eacute aplicado ao 1ordm filtro MF (814) em seguida eacute aplicado ao
controle automaacutetico de ganho do receptor onde o sinal piloto separado por filtros eacute
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retificado e comparado dom um padratildeo VCA (815) a saiacuteda vai para o filtro MF (811)
seguindo ao 2ordm demodulador MF (816) que opera em 20Khz
Na saiacuteda do demodulador temos os sinais em BF de fonia chamada e sinais de
dados que satildeo aplicados aos cartotildees 604601 e 609 respectivamente
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Conclusatildeo
A viabilidade de uso comercial em larga escala da comunicaccedilatildeo de dados atraveacutes
da rede eleacutetrica estaacute cada vez mais proacutexima pois com o avanccedilo da Tecnologia PLC isso estaacute
tornando-se uma realidade no contexto brasileiro A Tecnologia PLC estaacute surgindo como mais
alternativa principalmente em relaccedilatildeo ao acesso agrave Internet apesar de natildeo haver uma
exploraccedilatildeo comercial consistente pois ainda estaacute em fase de testes principalmente pela
Empresas de Energia Eleacutetrica em diversos Estados Brasileiros
Apesar de a Tecnologia PLC enfrentar problemas por usar um meio de canal de
comunicaccedilatildeo muito hostil a rede de energia eleacutetrica e que por sinal estatildeo sendo superadas
pelas mais diversas teacutecnicas como por exemplo a modulaccedilatildeo de sinal OFDM tem-se um
quadro bastante favoraacutevel para a comercializaccedilatildeo em larga escala principalmente por parte
das empresas concessionaacuterias de energia eleacutetrica pois algumas delas jaacute a utilizam como um
meio de comunicaccedilatildeo interna e para os seus futuros consumidores que jaacute tem a estrutura
proacutepria facilita ainda mais a sua implementaccedilatildeo
No contexto brasileiro percebe-se grande viabilidade comercial de uso da
tecnologia como mais um meio de acesso em banda larga tornando-se de fundamental
importacircncia como mais um meio de acesso agrave banda larga E isso ocorreraacute graccedilas aos avanccedilos
em pesquisas chegando ao ponto de comercializaccedilatildeo em larga escala contribuindo para
diminuir a grande carecircncia das acessibilidades tecnoloacutegicas
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