PLC (Power Line Communications)

Transcripción

1 PLC (Power Line Communications) 1

2 Objetivos Adquirir una idea global sobre los sistemas PLC: ventajas y problemáticas Conocer la topología de la red eléctrica (como parte fundamental del PLC) Líneas de transporte Líneas de distribución Elementos más significativos en media y baja tensión Conocer las aplicaciones del PLC 2

3 Qué es un sistema PLC? Definición: Son sistemas de comunicaciones de banda ancha que emplean la red eléctrica de distribución para transportar las señales Tradicionalmente, aplicaciones domóticas: Lectura remota de contadores Control remoto del equipamiento Telediagnóstico B2A ( Business to Appliance ): equipos inteligentes Ahora, servicios de banda ancha VoIP, acceso a Internet de alta velocidad TV y música a la carta, juegos on-line Teletrabajo, vídeoconferencia Domótica Redes de área local sin tendido adicional 3

4 Motivaciones Acceso a Internet de banda ancha (Broadband for all): elearning ehealth ebusiness egovernment Infraestructura de acceso de banda ancha Comisión Europea: Desregulación de mercado de telecomunicación (todo el mundo puede ofrecer servicios, p.e. las grandes compañías eléctricas) Mejora de la competencia => nuevas tecnologías de acceso Servicio a zonas menos desarrolladas Nuevos servicios 4

5 Frecuencia de trabajo 5

6 Topología de la red eléctrica 6

7 Distribución de energía eléctrica Planta de generación de energía Hidráulica, eólica, nuclear, etc. Líneas de transporte ( kv) Alta tensión para reducir las pérdidas Tendido aéreo Hasta 900 km Líneas de distribución Media tensión (10-30 kv): ~5-25 km Baja tensión ( V): ~500 m Tendido aéreo o subterráneo Transformadores Obtener la tensión más adecuada en cada punto Industria: V Viviendas: V 7

8 Mapa de la red de transporte en España Fuente: REE 8

9 Cables Material del conductor: cobre o aluminio Aislante: compuestos de PE Resistencia eléctrica R Al,Cu = ρ Al,Cu L S Al,Cu Al,Cu L Al =L cu ρ Al >ρ Cu ( 1.67) R Al =R cu $ Al <$ Cu ( 2) D Al <D Cu ( 3.26) S Al =1.6 S Cu P Al =0.5 P Cu C Al =0.25 C Cu Cable unipolar Cable tripolar 9

10 Topología de red eléctrica en baja tensión 10

11 Tecnologías de acceso de banda ancha Cable (Wired): xdsl FTTX HFC EFM PLC Radio (Wireless): WLAN Satélite WiMax, LMDS UMTS TDT-T (DVB-T) 11

12 Tecnologías de acceso de banda ancha Red Normalización Medio físico Topología Terminales Alcance Acceso inhalámbrico Satélite UMTS WLAN TDT LMDS DVB, ETSI 3GPP IEEE , ETSI DVB, ETSI IEEE , ETSI Radio, GHZ, (Ku), GHz (Ka) Radio, GHz Radio, 2.4 GHz (.11b y.11g), 5 GHz (.11a) Radio (banda UHF) Radio, 3 GHz, 26 GHz y superiores Multipunto Multipunto Multipunto Multipunto Multipunto Fijos (móviles a pocos kbit/s) Móviles Móviles Fijos Fijos Visión directa 50 m-3 km m 32 km Visión directa, 3 km (26 GHz), 8 km (3.5 GHz) HFC DOCSIS, DVB Fibra y coaxial Multipunto Fijos 40 km Acceso por cable FTTX xdsl PLC FSAN, IUT-T ITU-T, ETSI PLC Forum, CENELEC, ETSI Fibra óptica sola o con par telefónico Par telefónico Red eléctrica de baja y media tensión Punto a punto o Multipunto Punto a punto Multipunto Fijos Fijos Fijos 20 km 300 m-6 km 200 m (en baja tensión) EFM IEEE 802.3ah Par telefónico o fibra Punto a punto o Multipunto Fijos 750 m-2.7 km (sobre par telefónico) 12

13 Ventajas y contras del PLC Ventajas: Despliegue rápido Gran capilaridad de la red Bajo coste Ofrece servicios de acceso e in-home Coexistencia con otras tecnologías Banda ancha (20 Mbit/s y 200 Mbit/s en un futuro cercano) Mismo módem para distintos servicios simultáneos (VoIP y datos) Contras: No existe un estándar Problemas de interferencias en algunos emplazamientos El canal de propagación es muy variante Movilidad relativa 13

14 Estado del arte 14

15 El proyecto OPERA OPERA: Open PLC European Research Alliance Desarrollo de una nueva generación de sistemas PLC en Europa Objetivos técnicos: Optimizar el acondicionamiento de la red eléctrica (MT y BT) Nuevos acopladores, filtros, etc. Mejora del ancho de banda, modelos de canal, y reducir la EMI/EMC Evaluar mecanismos de coexistencia Otros: Desarrollar un estándar internacional Planes de negocio: definición de nuevos servicios Despliegue PLC a nivel europeo 15

16 El proyecto OPERA Despliegue de la instalación de usuario Consultoría e ingeniería Despliegue de la red de acceso Propietarias de las líneas eléctricas Despliegue de la red de acceso Circuitos, Modulación, MAC, etc. Operadores de telecom. Ingeriería y consultoría PLC Forum Compañías eléctricas Proveedores de tecnología Universidades Fabricantes Investigación (canales, coexistencia, medidas, etc.) Diseminación y cursos Acopladores, módems de usuario, Repetidores, etc. 16

17 Arquitectura de la red PLC 17

18 Topología de un sistema PLC (acceso) 18

19 Subestación MV/LV 19

20 Topología de un sistema PLC ( in home ) 20

21 PL-USB 21

22 PL-RJ45 22

23 PL-RJ

24 Especificaciones de Home Plug 24

25 Escenarios in-home PLC 25

26 Arquitectura de red de un sistema PLC 26

27 Terminología PLC: Powerline Communications (PLT, BPL) Potito : acoplador capacitivo Vampiro, mordaza, niled : acoplador capacitivo CT: centro de transformación CGP: caja general de protección CC: cuadro de contadores HV-MV-LV AT-MT-BT Trafo: transformador MT Descargo: apagar el CT de MT Link: banda de frecuencia Seccionador: interruptor Iluminar: dar cobertura PLC Vivo: conductor interior 27

28 REE 28

29 La red de distribución Dos niveles Media tensión: Baja tensión: 29

30 La red de media tensión Subestaciones Topología en anillo Transformadores (trafos) 30

31 ehealth E-Healthes la aplicación de Internet y otras tecnologías relacionadas al cuidado de la salud, que pretende mejorar el acceso, la eficiencia, la efectividad y la calidad de procesos clínicos empleados por instituciones sanitarias, médicos y pacientes de cara a mejorar la atención médica. Aplicaciones: Prescripción de medicamentos Acceso a bases de datos (servicio de información médica) Monitorización, asistencia de enfermos Sistemas de telealarma Teleconsulta y telediagnóstico 31

32 PLC en ehealth 32

33 PLC para ehealth Escenarios remotos: PLC como red de acceso Escenarios urbanos: PLC como infraestructura para el cableado de comunicaciones 33

34 Sistema de telealarma basado en PLC 34

35 Sistema de monitorización basado en PLC 35

36 Domótica (Smart Home) Conjunto de sistemas automatizados de una vivienda que aportan servicios de gestión energética, seguridad, bienestar y comunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores y exteriores de comunicación Aplicaciones Seguridad Bienestar Domótica Entretenimiento (audio y vídeo) Cuidado del hogar Comunicaciones 36

37 Smart Home 37

38 Servicios de VoD Video on Demand (VoD) Películas bajo demanda (desde un nodo central) Programas grabados Canales de televisión Requisitos de servicios Triple Play 38

39 VoD sobre PLC Requisitos: Ancho de banda: Mínimo de 3 Mbps (actualmente, la tecnología PLC alcanza los 200 Mbps) Asegurar una tasa binaria constante Transmisión en multicast Jitter de retardo Menos exigente que voz Empleo de buffers en terminales 39

40 Piloto de VoD sobre PLC 40

41 Piloto de VoD sobre PLC 41

42 Automatización industrial (PYMEs) Conjunto de tecnologías que emplean sistemas mecánicos, electrónicos y de información para el control y la monitorización de la producción industrial. Ejemplos: Control de procesos Máquinas de control numérico Maquinaria de ensamblaje de componentes Robots Control de producción, gestión de stocks, etc. Aplicaciones para PYMEs Entornos de trabajo colaborativos ( , ftp), comunicaciones P2P, teleconferencia, teletrabajo, etc. 42

43 Conectividad entre PYMEs 43

44 Sistema de visualización artificial 44

45 Sistema inteligente de control semafórico 45

46 Sistema inteligente de control semafórico 46

47 Sistema inteligente de control semafórico Modem PLC GS2 d 2 =300 m UL (TS 2 ) DL (TS 0 ) d N =400 m Modem PLC GSN Modem PLC GS1 d 1 =75 m UL (TS 1 ) DL (TS 0 ) DL (TS 0 ) UL (TS N ) Modem PLC Regulador 47