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
¿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
Motivaciones
• Acceso a Internet de banda ancha (Broadband for all): – eLearning – eHealth – eBusiness – eGovernment – … • 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
Infraestructura de acceso de
banda ancha
Distribución de energía eléctrica
• Planta de generación de energía – Hidráulica, eólica, nuclear, etc. • Líneas de transporte (138-765 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 (400-220 V): ~500 m – Tendido aéreo o subterráneo
• Transformadores
– Obtener la tensión más adecuada en cada punto • Industria: 380-400 V
Cables
• Material del conductor: cobre o aluminio • Aislante: compuestos de PE • Resistencia eléctrica Cu , Al Cu , Al Cu , Al Cu , Al S L R = ρ Cable unipolar ρAl>ρCu (×1.67) $Al<$Cu (×2) DAl<DCu (×3.26) LAl=Lcu RAl=Rcu SAl=1.6×SCu PAl=0.5×PCu CAl=0.25×CCu
Tecnologías de acceso de banda ancha
• Cable (Wired): – xDSL – FTTX – HFC – EFM – PLC • Radio (Wireless): – WLAN – Satélite – WiMax, LMDS – UMTS – TDT-T (DVB-T)Tecnologías de acceso de banda ancha
750 m-2.7 km (sobre par telefónico) Fijos Punto a punto o Multipunto Par telefónico o fibraIEEE 802.3ah EFM
200 m (en baja tensión) Fijos
Multipunto Red eléctrica de baja y
media tensión PLC Forum, CENELEC, ETSI PLC 300 m-6 km Fijos Punto a punto Par telefónico ITU-T, ETSI xDSL 20 km Fijos Punto a punto o Multipunto Fibra óptica sola o con
par telefónico FSAN, IUT-T FTTX 40 km Fijos Multipunto Fibra y coaxial DOCSIS, DVB HFC Visión directa, 3 km (26 GHz), 8 km (3.5 GHz) Fijos Multipunto Radio, 3 GHz, 26 GHz y superiores IEEE 802.16, ETSI LMDS 32 km Fijos Multipunto Radio (banda UHF)
DVB, ETSI TDT 50-150 m Móviles Multipunto Radio, 2.4 GHz (.11b y .11g), 5 GHz (.11a) IEEE 802.11, ETSI WLAN 50 m-3 km Móviles Multipunto Radio, 1.7-2.2 GHz 3GPP UMTS Visión directa Fijos (móviles a pocos kbit/s) Multipunto Radio, 11-14 GHZ, (Ku), 20-30 GHz (Ka) DVB, ETSI Satélite Alcance Terminales Topología Medio físico Normalización Red 750 m-2.7 km (sobre par telefónico) Fijos Punto a punto o Multipunto Par telefónico o fibra
IEEE 802.3ah EFM
200 m (en baja tensión) Fijos
Multipunto Red eléctrica de baja y
media tensión PLC Forum, CENELEC, ETSI PLC 300 m-6 km Fijos Punto a punto Par telefónico ITU-T, ETSI xDSL 20 km Fijos Punto a punto o Multipunto Fibra óptica sola o con
par telefónico FSAN, IUT-T FTTX 40 km Fijos Multipunto Fibra y coaxial DOCSIS, DVB HFC Visión directa, 3 km (26 GHz), 8 km (3.5 GHz) Fijos Multipunto Radio, 3 GHz, 26 GHz y superiores IEEE 802.16, ETSI LMDS 32 km Fijos Multipunto Radio (banda UHF)
DVB, ETSI TDT 50-150 m Móviles Multipunto Radio, 2.4 GHz (.11b y .11g), 5 GHz (.11a) IEEE 802.11, ETSI WLAN 50 m-3 km Móviles Multipunto Radio, 1.7-2.2 GHz 3GPP UMTS Visión directa Fijos (móviles a pocos kbit/s) Multipunto Radio, 11-14 GHZ, (Ku), 20-30 GHz (Ka) DVB, ETSI Satélite Alcance Terminales Topología Medio físico Normalización Red Acc eso inh al ám b ri co Acc eso por cabl e
Ventajas y contras del PLC
Ventajas:
9 Despliegue rápido
9 Gran capilaridad de la red
9 Bajo coste
9 Ofrece servicios de acceso e “in-home”
9 Coexistencia con otras tecnologías
9 Banda ancha (20 Mbit/s y 200 Mbit/s en un futuro cercano)
9 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
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
Compañías eléctricas Fabricantes Universidades PLC Forum Proveedores de tecnología Operadores de telecom. Ingeriería y consultoría
El proyecto OPERA
Propietarias de las líneas eléctricas Despliegue de la red de acceso Despliegue de la
instalación de usuario
Acopladores, módems de usuario, Repetidores, etc.
Circuitos, Modulación, MAC, etc.
Investigación (canales, coexistencia, medidas, etc.)
Diseminación y cursos
Consultoría e ingeniería
Escenarios in-home
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
La red de distribución
• Dos niveles
– Media tensión:
– Baja tensión:
La red de media tensión
• Subestaciones
• Topología en anillo
eHealth
• “E-Health
es 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
PLC para eHealth
• Escenarios remotos: PLC como red de acceso
• Escenarios urbanos: PLC como infraestructura para el
cableado de comunicaciones
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
Servicios de VoD
• Video on Demand (VoD)
– Películas bajo demanda (desde un nodo central)
– Programas grabados
– Canales de televisión
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
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 (e-mail, ftp), comunicaciones P2P, teleconferencia, teletrabajo, etc.
