PLC (Power Line Communications)

1. PLC (Power Line Communications)

2. Definição • A tecnologia PLC (PowerLine Communications) consiste em transmitir dados e voz em banda larga pela rede de energia eléctrica, utilizando por isso uma infra-estrutura já disponível. • Opera na camada 2 (ligação de dados) do modelo ISO/OSI, podendo ser agregada a uma rede TCP/IP já existente, além de poder trabalhar em conjunto com outras tecnologias de camada 2 (Ex: Ethernet). PLC – Power Line Communications

3. Um pouco de história … INÍCIO DOS ANOS 50 • 1ª técnica de transmissão – Ripple Control (utilizando baixas frequências de electricidade, originando altas potências de transmissão) • Comunicação feita num só sentido – SIMPLEX • Aplicação prática: eram enviados sinais de controlo para tarefas simples como o accionamento de equipamentos e controlo remoto PLC – Power Line Communications

4. Um pouco de história … ANOS 80 • Depois de vários estudos realizados concluiu-se que as faixas entre 5-500 kHz eram as mais indicadas, porque: • Apresentaram a melhor relação sinal/ruído • Menor atenuação do sinal na rede PLC – Power Line Communications

5. Um pouco de história … ANOS 90 • Primeiros testes de comunicação digital de alta velocidade realizados por Paul Brown – Norweb Communications (empresa eléctrica de Manchester) • Em meados da década ficou demonstrado que era possível resolver os problemas de ruído e interferências – a transferência de dados de alta velocidade poderia agora ser viável • Em Outubro de 1997 a Nortel e Norweb anunciaram que os problemas de ruído e interferência estavam solucionados • Em Dezembro de 1997 foi efectuado o 1º teste de acesso Internet realizado numa escola de Manchester • Em Março de 1998 a Nortel e a Norweb criaram uma nova empresa – NOR.WEB DPL com o objectivo de desenvolver a comercial a tecnologia DPL (Digital PowerLine) PLC – Power Line Communications

6. Um pouco de história … NO NOSSO PAÍS • Primeiros testes desenvolvidos pela EDP e ONI em Dezembro de 2002 em Telheiras e Parque das Nações num total de 286 utilizadores • Presentemente a tecnologia PLC encontra-se disponível em algumas zonas de Lisboa, Porto e Vila Real • Tecnologia concorrente à rede de cabo da Portugal Telecom, apesar da inexistência de legislação concertada entre a Autoridade Nacional de Telecomunicações e a Entidade Reguladora do Sector Energético PLC – Power Line Communications

7. Redes eléctricas (níveis) Classificam-se em 3 níveis: • Alta tensão (100 kV) • Média tensão (1 - 100 kV) • Baixa tensão (1 kV) PLC – Power Line Communications

8. Redes eléctricas (cont.) Os níveis de tensão são conectados por meio de transformadores, projectados de forma a proporcionar a menor perda possível. PLC – Power Line Communications

9. Baixa tensão • Este é o nível de tensão que efectivamente chega à maioria dos consumidores. • A natureza dinâmica com que as cargas são inseridas e removidas da rede, as emissões provenientes dos equipamentos e as interferências de diferentes naturezas fazem deste ambiente o mais hostil para a transmissão de sinais. PLC – Power Line Communications

10. Tecnologia PLC • A transmissão de dados sobre as linhas eléctricas de energia é conseguida somando à onda sinusoidal (de 50 Hz da energia eléctrica), os sinais de alta-frequência modulados através da técnica OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexin) PLC – Power Line Communications

11. O meio de comunicação da PowerLine • É um meio bastante específico uma vez que foi pensado para o transporte de energia eléctrica e não para a comunicação de dados. • Um dispositivo de comunicação ligado à linha vê um ambiente hostil que muda continuamente no tempo à medida que os utilizadores ligam e desligam os diversos aparelhos. • Para uma utilização mais eficiente do meio é necessário uma aproximação adaptativa que compense as características do canal. PLC – Power Line Communications

12. Especificações Homeplug Alliance • Os equipamentos certificados pela Homeplug Alliance incluem um método efectivo e fiável que melhora a adaptação para alcançar as melhores taxas de transmissão. • Estas taxas de transmissão estáveis conseguidas nas ruidosas linhas eléctricas são permitidas graças à utilização da tecnologia OFDM. • O esquema desta modulação multi-portadora permite aos utilizadores correr o canal, desviando instantaneamente os dados de uma portadora para outra conforma variem as condições do ruído e de atenuação do canal. PLC – Power Line Communications

13. Especificações Homeplug Alliance (cont.) • O pacote de suporte de dados do Homeplug é formado por uma série de símbolos OFDM e contém um delimitador de início de frame, um para o payload e outro para o fim da frame. O receptor responde indicando o estado em que recebeu a mensagem (ACK, NACK e FAIL). • A taxa de transmissão que esta tecnologia permite é de cerca de 14 Mbps. PLC – Power Line Communications

14. Protocolo MAC • Os equipamentos cerfiticados pela Homeplug na transmissão de dados utilizam um mecanismo VCS (Virtual Carrier Sense) e uma resolução de contenção capaz de minimizar o nº de colisões. • Depois de receber um preâmbulo, o receptor tenta recuperar o controlo da frame. Este controlo da frame indica se o delimitador corresponde ao início ou ao fim, ou ainda, se constitui um delimitador de resposta. • Quando um nó completa a transmissão, outros nós podem ser enviar os pacotes de dados que estavam em lista de espera, estando os sinais usados neste contexto preparados para considerar diferentes prioridades ao mesmo tempo. • Este tipo de sistema, da forma como foi idealizado pela Homeplug, vai de encontro às aplicações que requerem QoS. PLC – Power Line Communications

15. Vantagens As principais vantagens do PLC no acesso à Internet de alta velocidade (com débitos razoáveis a partir de 1Mbps até 5 Mbps) são: • A facilidade de instalação (Plug and Play); • Encriptação de dados segura (a 56 bits); • A utilização de uma infra-estrutura já existente (a rede eléctrica) evitando o esforço de instalação de novas redes e com um potencial de cobertura superior ao das restantes tecnologias de acesso; • A mobilidade pois permite utilizar qualquer tomada eléctrica dentro de uma casa; • Preço competitivo face aos serviços já disponíveis e permite a utilização do telefone e o acesso à Internet em simultâneo e em permanência “always on”, tal como o ADSL e o Cabo; • A utilização da tecnologia de modulação OFDM, garante uma taxa de transmissão constante, permite a utilização de serviços que necessitem de qualidade de serviços (QoS): vídeo a pedido, voz sobre IP, televisão interactiva. PLC – Power Line Communications

16. Inconvenientes • Alguma falta de regulamentação e normalização existente (para a gama de frequências utilizada em banda larga), sendo ainda necessária a instalação de modems próprios (headends) nos postos de transformação e adaptação nos contadores de electricidade; • A discrepância dos tipos de redes eléctricas e a grande variedade das diferentes cargas existentes nos consumidores, obriga a uma tecnologia de supressão de erros bastantes complexa e por ser ainda uma tecnologia em desenvolvimento, os equipamentos para a utilização desta tecnologia têm que ser adaptativos “inteligentes”, pelo que os seus custos são ainda elevados; • Tal como o cabo, é uma tecnologia em que todos os utilizadores partilham a mesma ligação logo à saída da porta de suas casas, o que pode levar a deterioração da qualidade do serviço; • Como a distância percorrida pelo sinal gera um problema de atenuação (normalmente acima dos 500 m) implica assim custos elevados em zonas rurais com um número reduzido de clientes. PLC – Power Line Communications

17. Conclusão Tecnologia ideal para grande parte da população mundial, uma vez que a rede eléctrica com menor ou maior predominância ainda é aquela que prolifera na maioria dos países. Promovendo assim a inclusão digital das populações mais remotas do nosso planeta PLC – Power Line Communications