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Comunicação de Dados Através da Rede Elétrica. Introdução.
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Introdução Mesmo no atual estágio de desenvolvimento das comunicações digitais por fibra ótica ou cabo metálico, a comunicação de dados através da rede elétrica é uma idéia atrativa devido a grande abrangência e capilaridade da estrutura já existente da rede elétrica. Além disso, por mais que ocorram avanços nas comunicações óticas, sempre vai existir a necessidade da conexão dos equipamentos com a rede de alimentação, o que pode gerar uma simplificação em várias aplicações que utilizem o próprio cabo de energia para trafegar dados.
Como isso funciona ? 1.A energia elétrica é transmitida pela rede, independente da tensão, na frequência de 60 Hz. O tráfego de dados utiliza frequências muito mais altas, na faixa de 1 a 30 Mhz, não interferindo na transmissão de energia. 2. Utiliza-se a fiação convencional de cobre da rede elétrica na parte que vai do transformador da rua até a tomada do computador. Entre os transformadores, a ligação é feita de modo convencional, por fibra óptica ou rádio. Transformador, caixa de força da casa e tomadas precisarão de adaptadores.
Benefícios Para a concessionária de energia elétrica: • Leitura do consumo de energia (telemedição) sem a necessidade de visita do funcionário; • Economia e Melhor Distribuição da Carga ao longo do dia, com base em análise de dados sobre demanda ; (Locais e horários que demandam mais a utilização do recurso); • Cobrança pelo uso do meio físico para tráfego de dados, voz, informações, etc
Benefícios Para os usuários: • Acesso a Internet com alta taxa de transferência (500kbps a 2 Mbps); • Redução do número de cabos de interconexão. • Serviços de televigilância e tv a cabo.
Dificuldades O desenvolvimento do protocolo ainda é bastante complexo, pois o tratamento com ruídos e/ou interferências são uma incógnita para este problema, principalmente pelo fato da rede elétrica brasileira ter características bastante diferentes das redes inglesas ou americanas, no que se refere ao tipo de intensidade de interferência.
Dificuldades A solução mais viável no momento, é realizar um estudo sobre as técnicas de modulação e correção de erros que se apliquem a nossa realidade, ou seja, adaptar técnicas já existentes para que funcionem com bom desempenho em nossa rede elétrica.
Técnicas Existentes Técnicas de Modulação: • Faixa estreita (Quadrature Amplitude Modulation ( Modulação usando dois tipos de caminho em 90º e em sinais separados no qual os dois caminhos têm suas amplitudes transmitidas de modo que a freqüência da onda seja única mesmo que a força das ondas varie) • Spread spectrum - Técnica de telecomunicação na qual o sinal é transmitido na largura de banda consideravelmente maior que o da freqüência original da informação.
Técnicas Existentes Técnicas de acesso: • Divisão por Tempo – TDMA ( Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo –tecnologia de células hierárquicas que digitaliza e comprime vozes) • Divisão por Freqüência – FDMA ( Acesso Múltiplo por Divisão de Freqüência – utiliza a freqüência dividida para fornecer múltiplas e simultâneas transmissões para um aparelho que amplifica e retransmite o sinal em uma freqüência diferente) • Divisão Código – CDMA (Acesso Múltiplo por Divisão de Código –Multiplica por três o número de usuários de cada canal)
Técnicas Existentes Protocolos de Correção de Erros: • Cyclic Redundancy Code - Código de Redundância Cíclico • Código Convolucional • Treliça • Reed Solomon Protocolos de Transporte e Roteamento • TCP - IP
Métodos Existentes • HOMEPLUG • Power Line Comunication - PLC • PDSL
HOMEPLUG O padrão funciona através da utilização de um dispositivo HomePlug ligado à Internet e a uma tomada elétrica comum. Cada computador a ser conectado à Internet necessitará de um dispositivo HomePlug também ligado à tomada e ao computador, via placa de rede ou porta USB. Utiliza padrão 802.11b, e possui taxa de transferência estimada em no máximo 1.5Mbps para acesso a internet e 14Mbps para comunicação em rede local.
HOMEPLUG A Intellon utiliza modulação do tipo spread spectrum e protocolo CEBus para melhorar a qualidade da comunicação de dados digitais. A tecnologia da Intellon, empacota os dados em protocolos e os envia pelos cabos elétricos em um processo chamado espalhamento espectral. Em casa, os usuários utilizam um dispositivo acoplado ao computador que diferencia essas informações da eletricidade comum e permite a conexão à Internet.
Power Line Comunication Os sinais a serem transmitidos se acoplam na estação de rede elétrica local, percorrem a rede de baixa voltagem para depois se separarem novamente através de adaptadores e serem conduzidos às suas aplicações individuais.
PLC Os primeiros testes dessa nova tecnologia, foram feitos na Inglaterra e já existem experimentos nessa área em pelo menos quatro estados brasileiros: Paraná, São Paulo, Espírito Santo e Minas Gerais. O recurso funciona em aparelhos instalados em circuitos curtos, onde a distância entre a fonte do sinal de dados e a residência do usuário é de cerca de 300 metros. , a Copel conseguiu taxas de transferências de até 1,7 Mbps, o que equivale a três vezes os 512 kbps do maior plano de acesso em banda larga oferecido até então.
PDSL Vantagens: • Gerência de carga e engenharia de telecontrole. • Taxa de transmissão de 2 Mbits • Facilidade de interconexão em rede, devido aos diversos padrões compatíveis. • Menor custo com relação à aquisição de linhas permanentes de 2Mbit/s e cabos novos. • Tempo de instalação pequeno ( apenas algumas horas ) • Escala de transmissão de até 2 Km dependendo da interferência
Acoplamento do núcleo e o módulo de transmissão da PDSL pode ter uma distância máxima de100 m. Isto permite uma separação explícita de energia e componentes de TI.
Operação PDSL através do cabo de controle elétrico - escalas de até 2 quilômetros são possíveis, dependendo da interferência
Referências de Pesquisa • http://www.intellon.com • http://www.echelon.com • http://www.lonworks.echelon.com • http://www.gta.ufrj.br/grad/02_1/plc/pag5.html
