FI 2002 ELECTROMAGNETISMO Clase 25 Ondas Electromagnéticas II
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- Eugenia Julia Ramos Silva
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1 FI 2002 ELECTROMAGNETISMO Clase 25 Ondas Electromagnéticas II LUIS S VARGAS Area de Energía Departamento de Ingeniería Eléctrica Universidad de Chile FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
2 INDICE Sistemas de Comunicación Espectro de Frecuencias Sistemas de Comunicación en casas Tecnología Power Line Communication PLC Ondas Electromagnéticas Transformaciones de Lorentz FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
3 Sistemas de Comunicación Ruido n(t) Información de entrada m(t) Procesa miento Transmisor Circuitos generadores s(t) Canal Medio de Transmisión: Aire, Línea, etc r(t) Circuitos receptores Receptor Procesa miento Usuario m ~ ( t ) s( t) R( t)cos( ct ( t)) FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
4 Sistemas de Comunicación Ruido n(t) Información de entrada m(t) Procesa miento Transmisor Circuitos generadores s(t) Canal Medio de Transmisión: Aire, Línea, etc r(t) Circuitos receptores Receptor Procesa miento Usuario m ~ ( t ) s( t) R( t)cos( ct ( t)) Información a través de la amplitud de la onda Información a través de la fase de la onda FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
5 Sistemas de Comunicación Condiciona la fuente para una transmisión más eficiente Ruido n(t) Información de entrada m(t) Procesa miento Transmisor Circuitos generadores s(t) Canal Medio de Transmisión: Aire, Línea, etc r(t) Circuitos receptores Receptor Procesa miento Usuario m ~ ( t ) s( t) R( t)cos( ct ( t)) Convierte la señal a una banda de frecuencia apropiada para el canal (Ej Modulación 850 KHz) FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
6 Sistemas de Comunicación Ruido n(t) Información de entrada m(t) Procesa miento Transmisor Circuitos generadores s(t) Canal Medio de Transmisión: Aire, Línea, etc r(t) Circuitos receptores Receptor Procesa miento Usuario m ~ ( t ) s( t) R( t)cos( ct ( t)) Información a través de la amplitud de la onda Información a través de la fase de la onda FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
7 PROPAGACION EN EL AIRE Y MEDIOS Las ondas EM se caracterizan por una frecuencia (f), velocidad de propagación (u), longitud de onda ( ) T t f = 1/T u = c (veloc de la luz atenuada por el medio) = u T FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
8 CANALES DE Propagación de Ondas Electromagnéticas LAS FORMAS DE PROPAGACION MAS USADAS SON: Por aire Líneas de Transmisión Línea Coaxial Par trenzado (estructurado ) Guias de Ondas Línea plana Cable sobre plano conductor Línea microstrip Fibra óptica FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
9 Sistemas de Comunicación Ruido n(t) Recibe la señal y la limpia Información de entrada m(t) Procesa miento Transmisor Circuitos generadores s(t) Canal Medio de Transmisión: Aire, Línea, etc r(t) Circuitos receptores Receptor Procesa miento Usuario m ~ ( t ) s( t) R( t)cos( ct ( t)) Depura la señal a un nivel apropiad para el usuario FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
10 Espectro de Frecuencias de Sistemas de Comunicación Luz visible PLC (1 a 36 MHz) Longitud de onda [m] Frecuencia [Hz] Rayos gama Rayos Infrarrojo UHF ( MHz) MF ( KHz) Clasificación Aplicaciones Irradiación de alimentos, terapia contra el cancer Rayos X Rayos Ultravioleta Esterilización Diagnóstico médico Visión nocturna EHF (30-300GHz) SHF (3-30GHz) HF (3-30MHz) Radar, Exploración espacial VHF (30-300MHz) satelital Facsimil, Radar, tv, onda corta, navegación banda ciudadana FM, Policia, radios móviles, control de tráfico aéreo FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009 LF (30-300KHz) AM, radio marítima VLF (3-30KHz) Radio señales, navegación Sonar, navegación
11 Sistemas de Comunicación Situación Actual Tecnologías de Comunicación Red telefonía fija Redes dedicadas: TV Cable, etc Por aire FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
12 HAY UNA RED ADICIONAL de Energía!! Sistemas de Comunicación Red telefonía fija Redes dedicadas: TV Cable, etc Por aire 220 V FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
13 TECNOLOGIA PLC V Power Line Communication PLC: Uso de redes de transmisión y distribución de energía eléctrica para enviar datos (información) tales como telefonía, internet, etc Red telefonía fija Redes dedicadas: TV Cable, etc Por aire 220 V FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
14 TECNOLOGIA PLC V Redes dedicadas: TV Cable, etc Red telefonía fija Por aire PLC PAQUETES DE INFORMACION 220 V PLC FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
15 HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA PLC Idea en desarrollo desde 1920 (>11kV) como medio para la transmisión de información de monitoreo y control en sistemas eléctricos de potencia Este tipo de aplicaciones ha recibido el nombre de servicios PLC de baja frecuencia Con potencias de emisión de 10 W y frecuencias portadoras de entre 15 khz y 500 khz se alcanzan distancias de comunicación de cientos de kilómetros FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
16 HISTORIA DE LA TECNOLOGÍA PLC Hace 10 años se produjo un nuevo impulso a las tecnologías de PLC en el ámbito de aplicaciones entre 2 Mbps y 10 Mbps o servicios PLC de alta frecuencia: Telefonia, internet, etc Y además: Monitoreo y control de instalaciones industriales, Monitoreo y control de artefactos eléctricos asociados a tarifas eléctricas conocidas, Lectura y operación remota de medidores asociados a la creación de nuevos sistemas de tarifas, Sistemas asociados al monitoreo y control de la calidad de servicio en las redes de distribución, Servicios de Internet y VPN (Virtual Private Network), Servicios de Telefonía, Potenciar sistemas de comunicación en centros de control de compañías de distribución, etc FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
17 TECNOLOGIA PLC V Redes dedicadas: TV Cable, etc Red telefonía fija Por aire Perturba actuales sistemas? INFORMACION 220 V FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009 Perturba actuales sistemas?
18 TECNOLOGIA PLC V Redes dedicadas: TV Cable, etc Red telefonía fija Por aire Perturba a los seres vivos? INFORMACIO N 220 V FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009 Perturba a los seres vivos?
19 TECNOLOGIA PLC V Redes dedicadas: TV Cable, etc Red telefonía fija Por aire CUMPLE NORMAS? INFORMACION 220 V CUMPLE NORMAS? FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
20 Efectos de Campos Electromagnéticos El efecto de una antena disminuye con la distancia Campo Magnético B Campo Eléctrico E FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
21 Efectos de Campos Electromagnéticos El efecto de una torre de alta tensión disminuye con la distancia Torre Campo Magnético B Campo Eléctrico E Franja de Servidumbre (10 m) FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
22 Estructura de la Red PLC Centro Servicios Fibra óptica o radioenlace PLC es una tecnología de acceso que utiliza la red eléctrica de baja tensión para la transmisión de voz y datos Internet, Telefonía y otras redes Terminal Transformador Cabecera ( 100/300 viviendas) Repetidor Medidor < 400m Acceso (PLC) < 50/70 m últimos metros (PLC) LAN - PLC Media tensión Baja tensión FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
23 COMPARACIÓN RED TELEFÓNICA RED PLC RED TELEFÓNICA Par de Cobre Exclusivo para cada Cliente RED PLC Conductor Único Comunicación de datos de cada cliente fluye por canal físico único La Separación se controla por Software (tecnología IP) Funciona como red LAN Comunicación punto a punto canal físico exclusivo para cada cliente CENTRAL LOCAL CABECERA PLC (Transformador) FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
24 FUNCIONAMIENTO RED PLC EN ESQUEMA CARRIER DE CARRIERS CABECERA PLC 1 (Transformador 1) Carrier 1 Nodo Central Carrier n Procesamiento central para separación de tráfico de datos de cada carrier, única inversión para toda la red, equipos de alta Red de Fibra Óptica CABECERA PLC n (Transformador n) Datos de clientes distintos fluyen por canal único, son separados por tecnología IP FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
25 Objetivo Piloto Tecnológico Santiago de Chile Probar el funcionamiento de PLC en un entorno real chileno y adquirir exp eriencia Estudiar la coexistencia de los servicios eléctrico y de comunicaciones Probar potenciales aplicaciones Conocer la aceptación de los servicios por los usuarios de prueba Contempla Conexión de dos CT s con 25 y 25 clientes utilizando tecnología DS2 y A SCOM respectivamente Servicios de Acceso a Internet y Acceso a Telefonía Local (VoIP) en for ma gratuita Habilitación del Centro de Gestión y Sala Demo (*) (*) Considera ambiente oficina (PyMEs y SOHOs) y ambiente residencial FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera
26 Mercado de las Telecomunicaciones: Infraestructuras Tecnológicas de última milla Telefonía Internet Fibra Optica Concentrador ADSL Infr Dominante Telefónica CTC Entel Manq GTD Teleductos Fibra Optica Concentrador HFC VTR Metrópolis Estación Base Fibra Optica WLL Entel Fibra Optica Terminal de Línea Optica Transformador MT/BT PLC Ninguno Backbone Redes Metropolitanas Entel Télex GTD Teleductos AT&T Telefónica Manquehue Última Milla Dominante : Telefónica Desafiantes : Cable Modem, Telefónicas pequeñas, WLL y PLC VTR y MI (redes cerradas propias) FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
27 Tecnología PLC Red Eléctrica Media Tensión Telefonía Internet Fibra Óptica Red Eléctrica Baja Tensión Cabecera PLC Repetidor PLC Módem PLC Red de Fibra Óptica Acceso PLC Red de Llegada PLC FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera
28 Espectro de Frecuencia Utilizado por PLC FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera
29 COMPAÑIAS ELECTRICAS CONSUMIDOR FINAL ENERGIA Filtro ENERGIA 1 KHz 1 MHz INFORMACION f ENERGIA INFORMACION INFORMACION PUNTO DE SEPARACION FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
30 Imágenes de piloto en Santiago 20 store building Illuminated with DS2 NOC & Demo Room El Golf Quarter General Overview Location of Enersis PLC Pilot Project Encomenderos Street Location of 25 customers connected with Ascom Equipment Zurich Street Location of 25 customers connected with DS2 Equipment Iluminated Transformers (Aerial & Underground Network) 30 FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera 2009
31 Imágenes de piloto en Santiago DS2 Repeater in Meter Room Ascom Head End installed in aerial transformer DS2 Head End installed in aerial transformer Ascom Repeater in Meter Room Network Operation Center Internet Switch + IP Telephony Call Manager FI 2002 Electromagnetismo - Prof Luis Vargas - Primavera
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