UNIVERSIDAD REGIONAL AUTO NOMA
DE LOS ANDES
“UNIANDES”
FACULTAD DE SISTEMAS MERCANTILES
CARRERA DE SISTEMAS
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL
TÍTULO DE INGENIERO EN SISTEMAS E INFORMÁTICA.
TEMA:
SERVICIO ISP DE BANDA ANCHA UTILIZANDO LA RED
ELÉCTRICA PARA LA EEASA.
AUTOR:
RODRÍGUEZ LASCANO FAUSTO SANTIAGO.
ASESOR:
ING. BAÑO NARANJO FREDDY PATRICIO.
AMBATO – ECUADOR
DEDICATORIA
AGRADECIMIENTO
El verdadero amor no es otra cosa que el deseo inevitable de ayudar al otro para que sea quien es. Es por eso que desde lo más profundo de mi corazón quiero agradecer a todas esas personas que han estado durante todo este tiempo en mi vida dándome su apoyo en los momentos más difíciles y compartiendo conmigo mis alegrías y tristezas.
Yo agradezco de una manera especial a los seres más bellos de este mundo a mis dos personas favoritas mis padres Fausto y Margoth, que sin ellos yo no hubiera llegado hasta aquí, que más mis padres son mis amigos, mis confidentes, son los pilares fundamentales de mi vida, los amo papá y mamá.
También agradezco a mi futura esposa y madre de mi hijo por la paciencia y por permanecer a mi lado en las buenas y malas, a mis hermanos que siempre han estado pendientes y dándome ánimos para culminar este sueño, a mis suegros y cuñados por el apoyo brindado durante este tiempo por nunca dejarme desistir Dios les Pague.
Gracias a la carrera Sistemas por todos los conocimientos brindados, de manera especial a los ingenieros e ingenieras que me brindaron su apoyo y comprensión cuando lo necesité muchas gracias de corazón.
Dios le Pague ingeniero Freddy Baño por la paciencia y dedicación este tiempo. Gracias Dios por darme la vida y la inteligencia para culminar mi objetivo.
ÍNDICE GENERAL
APROBACIÓN DEL ASESOR DEL TRABAJO DE TITULACIÓN
CERTIFICACIÓN DE AUTORÍA
DERECHOS DE AUTOR
DEDICATORIA
AGRADECIMIENTO
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE CUADROS
ÍNDICE DE FIGURAS
ÍNDICE DE GRÁFICOS
ÍNDICE DE TABLAS
RESUMEN EJECUTIVO
ABSTRACT
INTRODUCCIÓN ... 1
Antecedentes de la Investigación ... 1
Situación Problemática ... 2
Problema Científico ... 3
Objeto de Investigación ... 3
Campo de Acción ... 3
Identificación de la Línea de Investigación ... 3
Objetivos ... 3
Objetivo General ... 3
Idea a Defender ... 4
Justificación ... 4
CAPITULO I ... 5
1.1
MARCO TEÓRICO ... 5
1.1.1 Redes ... 5
1.1.2 Concepto de Red ... 5
1.1.3 Componentes principales de una red. ... 6
1.1.3.1
Los nodos de Red ... 6
1.1.4 Los medios de comunicación ... 6
1.1.5 Los protocolos. ... 6
1.1.6 Banda ancha ... 7
1.1.7 Clasificación de Red. ... 8
1.1.7.1
Por alcance ... 8
1.1.7.2
Por procesamiento. ... 8
1.1.7.3
Por dependencia del procesador. ... 9
1.1.7.4
Según la tecnología de transmisión. ... 9
1.1.8 Modelos de Red. ... 9
1.2
Internet. ... 10
1.2.1 Definición y Breve Historia. ... 10
1.2.2 Internet y la WWW. ... 12
1.2.3 Tecnologías existen en el mercado para conectarse a Internet. ... 12
1.2.3.1
Conexión por Línea Telefónica. ... 12
1.2.3.2
Conexión xDSL. ... 12
1.2.3.4
Conexión por satélite. ... 13
1.2.3.5
Conexión por Radio (Conexiones inalámbricas). ... 13
1.2.3.6
Conexiones móviles a través de telefonía: Conexiones 3G y 4G. ... 13
1.2.3.7
Power Line Communications. ... 13
1.3
Power Line Communications ... 14
1.3.1 Evolución de la tecnología PLC. ... 14
1.3.2 Funcionamiento de la Tecnología PLC. ... 16
1.3.2.1
Broadband Powerline. ... 16
1.3.2.2
Power Line Indoor Communications. ... 18
1.3.2.3
Arquitectura de Equipo PLC. ... 20
1.3.3 Tecnologías, características y rendimiento de PLC. ... 21
1.3.4 Componentes de la red PLC. ... 24
1.3.5 Estandariza en PLC. ... 27
1.3.5.1
Estándares para la tecnología Power Line Communications. ... 27
1.3.6 Ventajas de PLC. ... 28
1.3.7 Desventajas de PLC. ... 29
1.4
ISP ... 30
1.4.1 Definición de ISP. ... 30
1.4.2 Historia. ... 30
1.4.3 Hosting IPS. ... 30
1.4.5 Cómo establece el ISP la conexión a Internet ... 31
1.5
Red Eléctrica ... 31
1.5.1 Historia ... 31
1.5.3 Sistema Eléctrico de Potencia. ... 32
1.5.4 Generación. ... 33
1.5.5 Estructura de las Redes de Distribución. ... 33
1.5.6 Redes de Distribución Subterráneas. ... 34
1.5.7 Transporte. ... 35
1.5.8 Subestaciones. ... 35
1.5.9 Distribución. ... 35
1.5.10
Red Primaria de Distribución. ... 35
1.5.11
Red Secundaria de Distribución. ... 36
1.5.12
Centro de Transformación. ... 36
1.6
Conclusiones Parciales del Capitulo ... 36
CAPÍTULO II. ... 38
2.
MARCO METODOLÓGICO ... 38
2.1.
Caracterización del sector………..38
2.1.1. Organigrama Estructural EEASA ... 39
2.2.
Descripción de Procedimiento Metodológico………40
2.2.1. Modalidad de la Investigación. ... 40
2.2.2. Tipo de investigación. ... 41
2.2.3. Métodos Técnicas e Instrumentos. ... 41
2.2.4. Población y Muestra... 41
2.2.5. Análisis e Interpretación de Resultados. ... 43
2.3
Propuesta del investigador ... 50
2.4
Conclusiones parciales del capitulo ... 51
CAPÍTULO III ... 52
3.1
Tema ... 52
3.2
Objetivos ... 52
3.2.1 Objetivo General ... 52
3.2.2 Objetivos Específicos ... 52
3.3
Desarrollo de la Propuesta ... 53
3.4
Justificación ... 53
3.5
Análisis de Factibilidad ... 54
3.5.1 Factibilidad Industrial ... 54
3.5.2 Factibilidad Técnica ... 54
3.5.3 Factibilidad Operativa ... 54
3.5.4 Factibilidad Económica ... 55
3.6
FUNDAMENTACIÓN ... 55
3.6.1 Modelo jerárquico de redes ... 55
3.6.2 Equipos de Red ... 57
3.6.3 Servidores ... 58
3.7
Requerimientos de la red ISP ... 58
3.8
Servicios a ofrecer ... 58
3.8.1
Servicio de internet banda ancha………...59
3.8.2 Diseño físico y jerárquico de la red para el ISP ... 59
3.9
Configuraciones previas ... 62
3.10
Configuración de la WAN ... 63
3.10.1
Telconet ... 63
3.10.2
CNT ... 63
3.12
Configuraciones previas ... 69
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
ANEXOS
BIBLIOGRAFÍA
ÍNDICE DE CUADROS
Cuadro 1 Personal que conforma la población Administrativa de la EEASA y rural de la
provincia de Tungurahua. ... 41
Cuadro 3 Tabulación Pregunta 1. ... 43
Cuadro 4 Tabulación Pregunta 2. ... 44
Cuadro 5 Tabulación Pregunta 3. ... 45
Cuadro 6 Tabulación Pregunta 4. ... 46
Cuadro 7 Tabulación Pregunta 5. ... 47
Cuadro 8 Tabulación Pregunta 6. ... 48
Cuadro 9 Tabulación Pregunta 7. ... 49
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 Conexión por PLC. ... 14
Figura 2 Escenarios típicos de acceso. ... 18
Figura 3 Arquitectura de red power line indoor. ... 19
Figura 4 Diagrama de bloques de un equipo powerline. ... 20
Figura 5 Esquema filtrado señal PLC. ... 21
Figura 6 Segmentos de baja tensión y red doméstica. ... 24
Figura 7 División jerárquica de las redes eléctrica. ... 33
Figura 8 Sello EEASA ... 38
Figura 9 Organigrama Estructural EEASA... 39
ÍNDICE DE GRÁFICOS.
Gráfico 1 Representación Pregunta 1. ... 43
Gráfico 2 Representación Pregunta 2. ... 44
Gráfico 3 Representación Pregunta 3. ... 45
Gráfico 4 Representación Pregunta 4. ... 46
Gráfico 5 Representación Pregunta 5. ... 47
Gráfico 6 Representación Pregunta 6. ... 48
Gráfico 7 Representación Pregunta 7. ... 49
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1 Presupuesto de Equipos de la capa de Distribución ... 72
Tabla 2 Presupuesto de la capa de Acceso ... 72
Tabla 3 Presupuesto de la capa Core ... 73
RESUMEN EJECUTIVO
El presente trabajo de investigación titulado: “SERVICIO ISP DE BANDA ANCHA UTILIZANDO LA RED ELÉCTRICA PARA LA EEASA”, contempla el diseño de un ISP como solución para la baja disponibilidad de acceso a Internet en los sectores rurales de la ciudad de Ambato.
El Marco Teórico realizamos un resumen de los temas relevantes para nuestro proyecto, se analizó definiciones, características de equipos y servicios tomando en cuenta varios autores. Entre los temas que se cubrió tenemos lo que es ISP, que es una red eléctrica y su distribución y el principal que es un PLC, sus inicios, utilización y el uso que se le puede dar en la actualidad, sin descartar el Internet y los servicios que este representa en la actualidad para la sociedad.
El marco metodológico se realizó la caracterización del sector, se documentó la tabulación del proceso de entrevistas y encuestas para realizar la recopilación de opiniones que fundamentaron el problema y determinaron la posible alternativa de solución de los involucrados en el problema. En este capítulo se determinó a la población total que será beneficiada y para poder realizar nuestras encuestas se tomó una muestra de la misma.
ABSTRACT
The following research work titled “ISP Broadband Service using an electrical grid for the EEASA” it contemplates the design of a ISP as a solution for the low availability of internet access in the rural sector of the city of Ambato.
In the theoretical framework we made a summary of the relevant themes for our project. Definitions were analyzed, team characteristics and services taking into account various authors. In the themes that were covered we have what ISP is; it is an electrical grid and its principal distribution is a PLC. Its beginnings, use; current and past, without discarding the internet and services that this represents in current society.
In the methodological framework a sector characterization was made. The tabulation of the interviews and surveys process was documented in order to make the data collection of opinions that fundament the problem and determine the possible alternative solution of the problem. In this chapter the total population was determined which will be benefited and will also allow to make surveys and get a sample from it.
1
INTRODUCCIÓN
Antecedentes de la Investigación
Leonard Kleinrock, del MIT, publicó el primer documento sobre la teoría de conmutación de paquetes en julio de 1961 y el primer libro sobre el tema en 1964 Kleinrock convenció a Roberts de la factibilidad teorética de comunicarse usando paquetes en vez de circuitos, lo que fue un gran paso en el viaje hacia las redes informáticas. El otro paso clave fue conseguir que los ordenadores hablasen entre sí. Para explorar esta idea, en 1965, trabajando con Thomas Merrill, Roberts conectó el ordenador TX-2, en Massachusetts, con el Q-3TX-2, en California, mediante una línea telefónica conmutada de baja velocidad, creando la primera (aunque pequeña) red de área amplia del mundo. El resultado de este experimento fue la constatación de que los ordenadores con tiempo compartido podían trabajar bien juntos, ejecutando programas y recuperando datos según fuese necesario en el equipo remoto, pero que el sistema telefónico de conmutación de circuitos era totalmente inadecuado para esa tarea. Se confirmó la convicción de Klein rock de la necesidad de la conmutación de paquetes.
El 24 de octubre de 1995, FNC pasó una resolución unánime para definir el término Internet. Esta definición se desarrolló consultando a los miembros de las comunidades de Internet y propiedad intelectual. RESOLUCIÓN: El Consejo federal de redes (FNC) acuerda que la siguiente descripción refleja nuestra definición del término "Internet". "Internet" se refiere al sistema de información global que: esta enlazado lógicamente a un espacio global de direcciones únicas basadas en el Protocolo de Internet (IP) o sus subsecuentes extensiones/añadidos; puede soportar la comunicación usando el conjunto Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet (TCP/IP) o sus subsecuentes extensiones/añadido y otros protocolos compatibles con IP; y provee, usa o da accesibilidad, ya sea de manera pública o privada a servicios de alto nivel superpuestos en las comunicaciones y las infraestructuras relacionas ya descritas.
2
iniciaron investigaciones relacionadas con el uso de la red eléctrica para transmisión de datos, en bandas de entre 5 y 500 Khz, siempre en una sola dirección. En 1997 se realizaron las primeras pruebas de transmitir señales bidireccionales de datos a través de la red de suministro eléctrico, donde grandes empresas como Ascom (Suiza) y Norweb (Inglaterra) iniciaron profundas investigaciones. A inicios del año 2000, las primeras pruebas fueron realizadas en Francia.
Las nuevas tecnologías que pueden implementarse al máximo, es en el sector urbano, donde por lo general son aplicados con mayor facilidad. En los sectores rurales no se aprecia el acceso de las comunicaciones siendo mucho más limitado. Esto contribuye a que la información que circula a diario por medio de las Telecomunicaciones se encuentre alejada de tualmente existen diversos programas cuyo fin es apoyar el desarrollo de las Telecomunicaciones rurales en Ecuador.
Situación Problemática
El avance tecnológico acelerado en el ámbito de las Telecomunicaciones van ganando mayor importancia en el mundo, permitiendo hacer más sencillas las comunicaciones para la sociedad, y al mismo tiempo favoreciendo al número de usuarios para acceder a los servicios de Telecomunicaciones, siendo su crecimiento o incremento de manera exponencial.
El área Rural de la región Tungurahua no posee el servicio a Internet, y los costos de implementación son demasiado altos.
El sector rural de la provincia de Tungurahua es uno de los más separados en cuanto a población, ya que las parroquias y caseríos se encuentran muy distanciados.
La geografía de la provincia de Tungurahua es muy irregular y dificulta la implementación de internet inalámbrica.
3
Problema Científico
Como facilitar el acceso de los servicios de Internet a los sectores rurales de la provincia de Tungurahua cantón Ambato.
Objeto de Investigación
Redes de Computadores
Campo de Acción
Tecnologías PLC.
Identificación de la Línea de Investigación
Tecnologías de la Información y comunicaciones.
Objetivos
Objetivo General
Proponer servicios de internet ISP de banda ancha a través de la red eléctrica publica para los sectores rurales del cantón Ambato.
Objetivos Específicos
Revisar el estado del arte de las tecnologías PLC para transmisión de datos de banda ancha.
Realizar una investigación de campo sobre los servicios de internet en el área rural del cantón Ambato.
Diseñar la red de banda ancha mediante PLC, para el sector rural del Cantón Ambato.
4
Idea a Defender
Mediante la propuesta de prestar servicios de banda ancha empleando en forma las tecnologías PLC para la ciudad de Ambato, permitirá que la mencionada ciudad acceda a servicio de internet banda ancha en lugares remotos aprovechando la red eléctrica.
Justificación
El presente proyecto es de vital importancia porque busca el mejoramiento del acceso a internet de la ciudadanía ambateña, siendo un factor global de desarrollo, además de hacernos competitivos dentro del mercado mundial de las telecomunicaciones. Teniendo en cuenta el parámetro de preparación tecnológico, donde Ecuador se encuentra en el puesto 103 del ranking mundial, es lógico fomentar la cultura tecnológica que permitirá ser reconocidos como ciudades digitales.
5
CAPITULO I
1.1 MARCO TEÓRICO
1.1.1 Redes
Una red informática es un conjunto de dispositivos interconectados entre sí a través de un medio, que intercambian información y comparten recursos. Básicamente, la comunicación dentro de una red informática es un proceso en el que existen dos roles bien definidos para los dispositivos conectados, emisor y receptor, que se van asumiendo y alternando en distintos instantes de tiempo.
También hay mensajes, que es lo que estos roles intercambian. La estructura y el modo de funcionamiento de las redes informáticas actuales están definidos en varios estándares, siendo el más extendido de todo el modelo TCP/IP, basado en el modelo de referencia o teórico OSI. (Veloso, 2005)
1.1.2 Concepto de Red
Una red es una estructura que dispone de un patrón que la caracteriza. La noción de informática, por su parte, hace referencia a los saberes de la ciencia que posibilitan el tratamiento de datos de manera automatizada a través de computadoras (ordenadores).
6
1.1.3 Componentes principales de una red.
1.1.3.1 Los nodos de Red
Un nodo, en informática, es un componente que forma parte de una red. En otras palabras, tanto si se trata de Internet como de Intranet (utilizada en ámbitos cerrados, con acceso limitado a los usuarios autorizados), cada servidor u ordenador constituye un nodo y se encuentra conectado a otro u otros nodos. (BEASLEY, 2008)
La programación informática considera que un nodo es cada uno de los elementos de una lista enlazada, un árbol o un grafo en una estructura de datos.
1.1.4 Los medios de comunicación
Servidor: este ejecuta el sistema operativo de red y ofrece los servicios de red a las estaciones de trabajo.
Estaciones de Trabajo: Cuando una computadora se conecta a una red, la primera se convierte en un nodo de la última y se puede tratar como una estación de trabajo o cliente.
Tarjetas o Placas de Interfaz de Red: Toda computadora que se conecta a una red necesita de una tarjeta de interfaz de red.
Sistema de Cableado: El sistema de la red está constituido por el cable utilizado para conectar entre si el servidor y las estaciones de trabajo.
Recursos y Periféricos Compartidos: Los dispositivos de almacenamiento ligados al servidor, las unidades de discos ópticos, las impresoras, los trazadores, etc.
1.1.5 Los protocolos.
7
Los protocolos son reglas de comunicación que permiten el flujo de información entre equipos que manejan lenguajes distintos, por ejemplo, dos computadores conectados en la misma red pero con protocolos diferentes no podrían comunicarse jamás, para ello, es necesario que ambas "hablen" el mismo idioma. (MANTILLA, 2009)
Esta variedad de protocolos puede suponer un riesgo de seguridad: cada protocolo de red que se instala en un sistema Windows queda disponible para todos los adaptadores de red existentes en el sistema, físicos (tarjetas de red o módem) o lógicos (adaptadores VPN).
TPC/IP: este es definido como el conjunto de protocolos básicos para la comunicación de redes y es por medio de él que se logra la transmisión de información entre computadoras pertenecientes a una red.
TCP/IP: los distintos ordenadores de una red se logran comunicar con otros diferentes y así enlazar a las redes físicamente independientes en la red virtual conocida bajo el nombre de Internet. Este protocolo es el que provee la base para los servicios más utilizados.
1.1.6 Banda ancha
El término banda ancha comúnmente se refiere al acceso de alta velocidad a Internet. Este término puede definirse simplemente como la conexión rápida a Internet que siempre está activa. Permite a un usuario enviar correos electrónicos, navegar en la web, bajar imágenes y música, ver videos, unirse a una conferencia vía web y mucho más.
8
1.1.7 Clasificación de Red.
1.1.7.1 Por alcance
Red de área personal o PAN (personal área network) es una red de ordenadores usada para la comunicación entre los dispositivos de la computadora.
Red de área local o LAN (local área network) es una red que se limita a un área especial relativamente pequeña tal como un cuarto, un solo edificio, una nave, o un avión.
Una red de área de campus o CAN (campus área network) es una red de computadoras que conecta redes de área local a través de un área geográfica limitada, como un campus universitario, o una base militar.(JIMENEZ ROCHABRUM, 2005)
Una red de área metropolitana (metropolitan área network o MAN, en inglés) es una red de alta velocidad (banda ancha) que da cobertura en un área geográfica extensa.
Las redes de área amplia (wide área network, WAN) son redes informáticas que se extienden sobre un área geográfica extensa.
Una red de área de almacenamiento, en inglés SAN (storage área network), es una red concebida para conectar servidores, matrices (arrays) de discos y librerías de soporte.
Una Red de área local virtual (Virtual LAN, VLAN) es un grupo de computadoras con un conjunto común de recursos a compartir y de requerimientos, que se comunican como si estuvieran adjuntos a una división lógica de redes de computadoras en la cual todos los nodos pueden alcanzar a los otros por medio de broadcast (dominio de broadcast) en la capa de enlace de datos, a pesar de su diversa localización física.
1.1.7.2 Por procesamiento.
9
son capaces de procesar información por lo que trabajan en contacto directo con el procesador de la computadora central.
1.1.7.3 Por dependencia del procesador.
Servidor. Computador que ofrece información o servicios al resto de los dispositivos electrónicos (computador) de la red.
Cliente. Dispositivo electrónico (computador) que accede a la información de los servidores o utiliza sus servicios.
Dependiendo de si existe una función predominante o no para cada nodo de la red, las redes se clasifican en:
Red servidor / cliente. Uno o más computadoras actúan como servidores y el resto como clientes. Son las más potentes de la red. No se utilizan como puestos de trabajo. Se pueden administrar de forma remota (Internet es una red basada en la arquitectura cliente/servidor).
1.1.7.4 Según la tecnología de transmisión.
Redes de Broadcast
Aquellas redes en las que la transmisión de datos se realiza por un sólo canal de comunicación, compartido entonces por todas las máquinas de la red. Cualquier paquete de datos enviado por cualquier máquina es recibido por todas las de la red.
Redes Point-To-Point
Aquellas en las que existen muchas conexiones entre parejas individuales de máquinas. Para poder transmitir los paquetes desde una máquina a otra a veces es necesario que éstos pasen por máquinas intermedias, siendo obligado en tales casos un trazado de rutas mediante dispositivos routers.
1.1.8 Modelos de Red.
Modelo de referencia ISO/OSI.
10
un conjunto heterogéneo de equipos autónomos comunicados por medios de baja calidad también heterogéneos, aparezca ante el usuario como un medio homogéneo y fiable.
Este modelo lo que hace es definir el proceso de comunicaciones completamente, dividirlo en funciones claramente demarcadas y ponerles nombre a esas funciones. Cuando un fabricante de tecnología de comunicaciones quiere poner en claro brevemente qué hace ésta sin definir su propia terminología ni las operaciones particulares de la misma, sólo dice con qué capas del modelo de referencia OSI se corresponde y ya, quien conozca éste último comprenderá inmediatamente qué hace la tecnología que está aprendiendo.
Se crea el modelo de referencia TCP/IP en 1974
En los 90, ante la no implementación de OSI, el DoD ordenó la implementación de TCP/IP en todas sus adquisiciones. (Conde, 2006)
1.2 Internet.
1.2.1 Definición y Breve Historia.
Internet es una gran red internacional de ordenadores. Permite, como todas las redes, compartir recursos. Es decir: mediante el ordenador, establecer una comunicación inmediata con cualquier parte del mundo para obtener información sobre un tema que nos interesa, ver los fondos de la Biblioteca del Congreso de los Estados Unidos, o conseguir un programa o un juego determinado para nuestro ordenador. En definitiva: establecer vínculos comunicativos con millones de personas de todo el mundo, bien sea para fines académicos o de investigación, o personales.
Los ordenadores integrados en las redes que forman la red Internet son capaces de comunicarse entre sí porque todos ellos utilizan el mismo idioma: los protocolos de comunicación TCP/IP.
11
Los inicios de Internet nos remontan a los años 60. En plena guerra fría, Estados Unidos crea una red exclusivamente militar, con el objetivo de que, en el hipotético caso de un ataque ruso, se pudiera tener acceso a la información militar desde cualquier punto del país.
Esta red se creó en 1969 y se llamó ARPANET. En principio, la red contaba con 4 ordenadores distribuidos entre distintas universidades del país. Dos años después, ya contaba con unos 40 ordenadores conectados. Tanto fue el crecimiento de la red que su sistema de comunicación se quedó obsoleto. Entonces dos investigadores crearon el Protocolo TCP/IP, que se convirtió en el estándar de comunicaciones dentro de las redes informáticas (actualmente seguimos utilizando dicho protocolo). (BEASLEY, 2008)
ARPANET siguió creciendo y abriéndose al mundo, y cualquier persona con fines académicos o de investigación podía tener acceso a la red.
Las funciones militares se desligaron de ARPANET y fueron a parar a MILNET, una nueva red creada por los Estados Unidos.
La NSF (National Science Fundation) crea su propia red informática llamada NSFNET, que más tarde absorbe a ARPANET, creando así una gran red con propósitos científicos y académicos.
El desarrollo de las redes fue abismal, y se crean nuevas redes de libre acceso que más tarde se unen a NSFNET, formando el embrión de lo que hoy conocemos como INTERNET.
En el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN), Tim Berners Lee dirigía la búsqueda de un sistema de almacenamiento y recuperación de datos. Berners Lee retomó la idea de Ted Nelson (un proyecto llamado "Xanadú") de usar hipervínculos. Robert Caillau quien cooperó con el proyecto, cuanta que en 1990 deciden ponerle un nombre al sistema y lo llamarón World Wide Web (WWW) o telaraña mundial.
12
A partir de entonces Internet comenzó a crecer más rápido que otro medio de comunicación, convirtiéndose en lo que hoy todos conocemos. (Karyabwite, 2005)
1.2.2 Internet y la www.
Hasta hace poco, la comunicación entre ordenadores estaba limitada a los sistemas sólo texto, y a pantallas de terminal muy poco atractivas. Los ordenadores enviaban y recibían cadenas de texto y, como mucho, podían aderezar las letras y los números resultantes con algún que otro color de fondo.
La WWW es capaz de transmitir no sólo la información, sino también un entorno gráfico a cualquier usuario que facilita la consulta de los datos ofrecidos. La WWW no es en realidad una red, sino un conjunto de programas y convenciones que facilitan el tránsito por las redes que funcionan como Internet.
La gran ventaja que presenta la WWW son los hiperenlaces gracias a los cuales la navegación y la búsqueda de información se convierten en un juego de niños.
1.2.3 Tecnologías existen en el mercado para conectarse a Internet.
1.2.3.1 Conexión por Línea Telefónica.
También llamada dial-up, es el método de conexión más antiguo y era el único utilizado cuando internet daba sus primeros pasos. El acceso es realizado por el usuario mediante un módem y una línea telefónica convencional.
1.2.3.2 Conexión xDSL.
13
frecuencia diferente a la utilizada para la voz, de esta manera una señal no interfiere en el uso del teléfono.
1.2.3.3 Conexión por televisión por cable.
La conexión por cable es cada vez más popular y utiliza la misma infraestructura que la del servicio de cable contratado, lo que facilita la instalación. Muchos servicios de televisión por cable ofrecen en el paquete el acceso a internet con distintas velocidades.
1.2.3.4 Conexión por satélite.
Otra alternativa, es la conexión por satélite, para la cual se necesitan equipos específicos que suelen tener un costo muy elevado. Es preciso adquirir una antena capaz de captar la señal del satélite y lo transmita a la computadora que cuente con un módem receptor interno o externo.
1.2.3.5 Conexión por Radio (Conexiones inalámbricas).
El acceso a internet por radio es una manera de extender una conexión de banda ancha a algún lugar donde no se dispone del servicio.
1.2.3.6 Conexiones móviles a través de telefonía: Conexiones 3G y 4G.
La conexión a internet a través de los teléfonos celulares es cada vez mejor. La llegada de la tecnología 3G proporcionó banda ancha a los teléfonos celulares, y otorgó una velocidad de navegación con una considerable aceleración.
1.2.3.7 Power Line Communications
14
Figura 1 Conexión por PLC.
Fuente: http://www.dlinkla.com/dhp-w311av
En la actualidad es uno de los sistemas alternativos de conexión más utilizados por usuarios en todo el mundo, ya que entre muchos de los beneficios que ofrece, se encuentra la posibilidad de usar el cableado eléctrico de cualquier casa para intercambiar datos entre los nodos de una red local, con la conveniencia de no tener que invertir en el cablerío necesario para montarla, algo que agradecen muchos hogares y pequeñas empresas. (BARCIA C. FERNANDEZ, 2005)
1.3 Power Line Communications
1.3.1 Evolución de la tecnología PLC.
15
Ya desde antes de la segunda guerra mundial en Europa se desarrollaron las primeras implementaciones basadas en la utilización del cableado eléctrico como un medio de transmisión datos. Dichas implementaciones se basaban en la transmisión de señales de alta potencia a bajas frecuencias (100 Hz) que viajaban en un solo sentido como una señal de control eléctrico y alumbrado público, conocido como sistema “Ripple”. (Zaballos, 2009)
Este tipo de tecnología se usó también en los EE.UU. a partir de los años 60, aunque al igual que en Europa, sólo se limitaba al control de líneas eléctricas y a la transmisión a baja velocidad de las lecturas de contadores. En el año 1975 se desarrolla la tecnología X-10 para permitir el control remoto de los dispositivos domésticos a través de las líneas de potencia eléctrica. Esta tecnología es también conocida como Power Line Carrier (portadoras sobre líneas de potencia) y su funcionamiento se basa en la utilización de la red eléctrica existente en cualquier hogar, edificio u oficina, como medio físico para la comunicación interna de los distintos electrodomésticos de forma remota. (Aldaz Alexandra, 2015)
El salto cualitativo se produce en la década de los 90, con la aparición de tecnologías PLC como: LONWorks y CEBus, que con una mayor capacidad hacen posible la interconexión y comunicación entre dispositivos electrónicos en el hogar. Lográndose al final de esta década transmitir datos a velocidades lo suficientemente altas en las redes eléctricas de distribución.
Inglaterra, presentaron un sistema con el cual lograron que Internet fuera accesible desde la red eléctrica de baja tensión. Convirtiendo la red de distribución eléctrica en una potencial red de telecomunicaciones capaz de acceder a Internet por medio de la tecnología PLC. A partir de aquí aparece el concepto del PLC de banda ancha. Luego, compañías alemanas se unieron a la carrera por desarrollar la tecnología Power Line, para más pronto dar cabida en el año 2000 a España a través de la empresa Endesa. En una primera versión, denominado PLC de primera generación, se lograron velocidades de 1 a 4 Mbps (millones de bits por segundo), lo cual satisfacía los requerimientos de transmisión de información de control de la planta eléctrica de una empresa determinada.
16
El potencial de esta tecnología ha llevado a distintos proveedores a desarrollar una tercera generación en la cual se han diseñado circuitos integrados, alrededor de los cuales se construyen los equipos de comunicación que permiten obtener velocidades de 130 Mbps (algunos con 200Mbps). (CATOIRA F., 2010)
Los sistemas de telecomunicaciones por redes de distribución de energía eléctrica PLC y más recientemente como Broadband Powerline (BPL), son un nuevo tipo de sistema que tiene su antecesor en el denominado “Onda Portadora por Línea de Alta Tensión" (OPLAT), pero con capacidad de proveer una tasa de transferencia de datos significativamente mayor (miles de veces).
A mediados de 1980 iniciaron investigaciones sobre el uso de los cables eléctricos como nuevo medio de transmisión de datos y a fines de esa década se pudo conseguir transmitir información en ambas direcciones. Mientras que a finales de 1990 consiguieron que dicha transmisión trabajará a velocidades suficientemente elevadas. Esto permitió brindar las bases suficientes y necesarias a un fenómeno en el campo de las telecomunicaciones, como acceder a Internet. Por lo que en estudios avanzados indican que llegan a alcanzar velocidades que rondan los 200 Mbps, velocidad que por demás supera a la ya conocida tecnología ADSL.
1.3.2 Funcionamiento de la Tecnología PLC.
1.3.2.1 Broadband Powerline.
La tecnología BPL basa su funcionamiento en acondicionar las infraestructuras eléctricas de media y baja tensión, para que estas puedan realizar la transmisión simultánea de la señal eléctrica de baja frecuencia y las señales de alta frecuencia de transmisión de datos de BPL. La nueva red eléctrica ya adaptada, se denomina High Frecuency Conditioned Power Network (HFCPN), permitiendo transmitir simultáneamente energía e información.
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actúa a continuación de los transformadores de media/baja tensión. Esta disposición del equipo HE se debe a que si la señal RF utilizada por BPL pasase directamente a través del transformador, ésta se atenuaría de tal manera que haría inviable la transmisión de datos. En otras palabras, se realiza un bypass al transformador, evitando de este modo pasar la señal BPL a través de él. Utilizando para ello acopladores, los cuales pueden ser inductivos o capacitivos, dependiendo de la topología del sistema de distribución y otros factores. (Christian David Bravo, 2006)
Debido a las características de la red eléctrica y considerando que la señal se atenúa con la distancia, se utilizan equipos regeneradores o repetidores. Estos equipos, también llamados Home Gateway (HG) son ubicados cada 200 o 300 mts., garantizando de esta manera que el envío y recepción de las señales operen de forma óptima. Además, estos equipos tienen la función de recibir/emitir las señales desde/hacia los hogares.
La inyección de la señal al interior de los hogares se realiza mediante acopladores, los cuales realizan el acople de la señal a continuación del medidor eléctrico. Esto, debido a que el medidor actúa de barrera para la señal, y aun cuando pudiese transmitirse datos pasando a través de él, la degradación de estos es tal, que se opta por evitar pasar por el medidor eléctrico. (Jorgue, 2007)
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Dependiendo de la distancia que comprenda una red BPL, la disposición de los equipos puede ser:
Figura 2 Escenarios típicos de acceso.
Fuente: https://www.rediris.es/difusion/publicaciones/boletin/68-69/enfoque4.pdf
Como se observa en la figura anterior, se puede presentar una topología en donde un nodo central (HE) concentra todo el tráfico, tanto ascendente como descendente. En donde, de acuerdo a los tramos de la red eléctrica que comprenda la red BPL, se configura la distribución de repetidores para la regeneración de la señal.
Si se produjera un corte en el suministro de energía eléctrica, el sistema BPL podría seguir operando, ya que si se cuenta con la precaución de disponer de sistemas de respaldo de energía en el ISP, en la cabecera, y en el hogar, no debería haber una interrupción del servicio. (UDLAP, 2011)
1.3.2.2 Power Line Indoor Communications.
Este ámbito de funcionamiento, representada por estándares como HomePLug y Netgear, basa su funcionamiento en el acondicionamiento de la red eléctrica domiciliaria, de manera de establecer comunicaciones internas. El acondicionamiento de las redes eléctricas se realiza con la ayuda de los
HE
REP
REP
REP
CPE CPE
HE
REP
CPE
CPE
REP
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adaptadores powerline ethernet. Dispositivos que se encargan de inyectar la señal (datos, voz, IP, etc.) en el cableado eléctrico.
Esta tecnología permite crear una red o extender una conexión a internet provista por un proveedor de internet (ISP). De este modo, y con la ayuda de los adaptadores de red, se puede configurar una red LAN a través del cableado eléctrico de baja tensión. (HRASNICA, 2004)
En la siguiente figura, se puede observar una configuración típica de una red power line indoor:
Figura 3 Arquitectura de red power line indoor.
Fuente:http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/1642/1/CD-2291.pdf
Como se observa en la figura anterior, se puede conectar un acces point 802.11 y distribuir de forma wireless o inalámbrica el acceso a Internet de banda ancha. Logrando de esta forma extender una conexión a internet previamente existente (fibra óptica, ADSL, enlace satelital, etc) a cada enchufe del hogar. (Jorgue, 2007)
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1.3.2.3 Arquitectura de Equipo PLC.
Un equipo está compuesto por los bloques de modulación digital y el interfaz analógico.
Los datos de los bloques de modulación digital se envían/reciben a/desde el interfaz analógico. El camino de transmisión convierte los datos a analógicos, así como también realiza el filtrado y amplificación de la señal antes de enviarla a la línea eléctrica.
Un acoplador protege el equipo PLC del alto voltaje de la red eléctrica y permite que pasen las señales de datos de alta frecuencia. Mientras que en el camino de recepción se amplifica y filtra la señal antes de la conversión analógica-digital y los bloques de demodulación digital.
En la siguiente figura se presenta el diagrama en bloques del esquema de transmisión y recepción de un equipo powerline:
Red Eléctrica
Figura 4 Diagrama de bloques de un equipo powerline.
Fuente: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/1013/1/CD-1453(2008-05-21-03-06-48).pdf
En la figura anterior se aprecia el interfaz digital, el cual procesa los datos de entrada y salida a nivel MAC. Se observan además los bloques Codificador/decodificador de datos donde se aplican los códigos de corrección de errores y otros datos. Los bloques Modulador/demodulador de la señal digital, en donde se aplican las técnicas de modulación (OFDM principalmente). El interfaz analógico con la red eléctrica y el acoplador que aísla y protege a los equipos terminales de la red eléctrica con mínima pérdida de señal.
Interfaz
MAC
Codificador Interfaz
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Los equipos PLC poseen en su interior dos filtros. El primero de ellos, el de banda baja, libera la corriente eléctrica de 50 Hz para su distribución a todos los enchufes de la casa. Este filtro además sirve para limpiar los ruidos generados en la red por los electrodomésticos conectados en casa del usuario. Ya que si se dejaran pasar esos ruidos, al unirse a los procedentes de otros usuarios de la red, acabarían por introducir distorsiones muy significativas. En segundo lugar, el filtro de banda alta es el que libera los datos y facilita el tráfico bidireccional entre el cliente y la red, logrando de esta manera una transmisión simultánea de energía e información en la red de baja tensión. (Gutierrez P, 2008)
El esquema típico de estas unidades de filtrado se presenta en la siguiente figura:
Figura 5 Esquema filtrado señal PLC.
Fuente:http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/3778/2/35735-1.pdf
Todos los sistemas PLC (exceptuando el estándar HomePlug), pueden ser manejados vía DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) y SNMP (Simply Network Management Protocol).
1.3.3 Tecnologías, características y rendimiento de PLC.
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La principal diferencia entre estos chips, radica en el hecho de que DS2 comprende los equipos BPL, mientras que Intellon está diseñado para operar exclusivamente en redes de área local o LAN, como un complemento a conexiones de internet ya existentes en un lugar.
Intellon es el propietario del Semi-Monopolio de chips HomePlug. Hasta ahora, casi todos los dispositivos PLC del mercado se basan en juegos de chips de Intellon. Mientras que en la primera generación, los equipos se basaban en dos elementos, ahora contienen un solo chips que opera para interfases HomePlug, Ethernet y USB. Así solo se necesitan pocas partes para ensamblar el producto, sobre todo si se usa la interfase USB. La variante de Ethernet necesita de alimentación propia y algunas partes análogas adicionales por lo que el precio es un poco mayor que el de las versiones USB. Pese a constituir una tecnología de acceso a internet relativamente nueva, existen varias empresas trabajando en el desarrollo constante de ésta.
Entre las características de la tecnología PLC se pueden citar:
• Niveles de velocidad que van desde los 14 Mbps a los 85 Mbps para las primeras versiones del estándar para redes locales HomePlug. Hasta llegar a velocidades que superan los 200 Mbps de ancho de banda.
• Menores costos de instalación, ya que no requiere de despliegue de sistemas de cableado adicional al utilizar el cableado eléctrico existente en el hogar del usuario.
• En lo referente a la seguridad, PLC cumple con todos los estándares definidos por la IEEE en lo que a redes de datos se refiere. Es así que por medio de mecanismos de autentificación basados en protocolos cliente/servidor se garantiza la seguridad dentro de la red.
• La seguridad también es proporcionada por las técnicas de encriptación aplicados a los datos (método de cifrado DES y TripleDES), de manera de evitar la intrusión de usuarios no autorizados a la red PLC.
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• Aplicación de técnicas robustas de corrección de errores, así como priorización del tipo de servicio de acuerdo a sus características, utilizando para ello QoS.
• Responde a estándares de los equipos de transmisión de datos y convive con los demás equipos de la red con los mismos protocolos de management, monitoreo y seguridad que ellos. (VILA, 2011)
Aplicaciones de la Tecnología PLC
Ethernet Bridge: Conecta la red de datos a la red eléctrica por medio de una interfaz (tarjeta de red) convencional Ethernet RJ45.
USB Bridge: Conecta los equipos con salida USB a la red eléctrica.
AP-PLC: Acces Point inalámbrico Wi-Fi. Permite conectar a usuarios Wi-Fi a la red eléctrica PLC.
Principales aplicaciones y servicios de telecomunicaciones a los que se puede acceder a través de la tecnología PLC:
Internet avanzado: Acceso a Internet de banda ancha, con todos los servicios que involucra.
Teletrabajo: Permite al usuario trabajar desde su hogar a través de una conexión rápida, económica, segura y permanente.
Telediagnóstico: Servicio técnico brindado por empresas que pueden conocer las averías y presupuestar las reparaciones en forma remota.
Telecontrol, Televigilancia, Telemedicina, Teleducación.
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Mensajería unificada: Buzón único para todos los mensajes de telefonía fija, Móvil (SMS), Fax y Correo Electrónico.
Uso de sistemas Domóticos: Para el control de aplicaciones en el hogar tales el caso de electrodoméstico, sistemas de seguridad y alarmas de robo e incendio conectándola directamente con la central de policía y/o de los bomberos.
Monitoreo y lectura remota: de medidores o equipos de control, tanto de la red eléctrica como de la red de datos PLC.
1.3.4 Componentes de la red PLC.
Comenzando por la red de distribución doméstica, que es donde más despliegue real de telecomunicaciones sobre líneas de energía existe, actualmente el objetivo es convertir el cableado de distribución doméstico en una red de área local, siendo cada enchufe un punto de acceso a esta red. Constituye un gran atractivo el no tener que instalar nuevo cableado para aplicaciones de telecomunicación, así como la posibilidad de controlar dispositivos eléctricos por el mismo enchufe que proporciona la energía.
El segmento de distribución doméstica tiene características del medio muy similar a los de la “primera milla”, pero aliviadas por las dimensiones: la distancia a cubrir es menor (del orden de 50m), el número de ramas también es menor y más corto. En cualquier caso sigue siendo un medio hostil, no diseñado para el transporte de información que requiera un gran ancho de banda. (Gutierrez P, 2008)
Figura 6 Segmentos de baja tensión y red doméstica.
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Redes Eléctricas. Antes de nada, debemos conocer que las redes eléctricas convierten (mediante los transformadores situados en las subestaciones), los voltajes de media tensión (utilizados para el transporte de la energía) a líneas de baja tensión 220V, lo más cerca posible de los usuarios. En áreas a evitar las pérdidas que se producen a baja potencia.
De las tres partes en que se compone la red eléctrica (tramos de baja tensión, de media y de alta tensión), se utiliza únicamente el tramo de baja tensión (o lo que en la red de telefonía se conoce como última milla). Tramo que conecta las viviendas con las subestaciones transformadoras (o lo que sería el equivalente telefónico a la central local). (UDLAP, 2011)
Para usar la red de distribución eléctrica de baja tensión como un sistema de comunicación digital es necesario un acondicionamiento de la infraestructura eléctrica. Estas redes normalmente pueden transmitir señales de baja frecuencia a 50 o 60 Hz y señales mucho más altas sobre 1 Mhz sin que ambas frecuencias se molesten entre sí, ya que las de baja frecuencia llevan energía mientras que las de alta frecuencia llevan los datos.
La topología de una red PLC es en BUS, lo que provoca que el ancho de banda proporcionado por cada transformador de distribución deba ser compartido por todos los usuarios que se cuelguen de este. Los servidores de las estaciones o subestaciones locales, se conectan a Internet mediante fibra óptica o cable coaxial tipo banda ancha, el resultado final, es similar a una red de área local (LAN).
Transformadores. Cada transformador distribuye, típicamente entre 3 y 6 líneas de baja tensión, con una longitud media de unos 250 metros. Cada una de ellas proporciona suministro eléctrico a unos 50 clientes.
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Módem de Cabecera. Por el lado de la compañía eléctrica, y en la subestación transformadora, deberá también colocarse el módem de recepción de datos. La cabecera PLC convierte los datos de la red PLC de baja tensión al estándar de Internet (Ethernet/USB) que se encarga de interconectar las diferentes redes de servicio (Internet, Televisión, Telefonía) con la línea de baja tensión. Con lo que se garantiza una conexión a alta velocidad lo suficientemente potente para dar servicio a todos los usuarios. Desde este punto, y mediante una fibra o bien un radio enlace, conectaremos con el proveedor de servicios (ISP). La empresa eléctrica interesada en prestar servicios de comunicación deberá instalar en la subestación transformadora o transformador de distribución un Módem o Cabecera PLC de recepción y distribución de datos, que se conecta a la red por medio de un nodo que tiene acceso a Internet a través de un Backbone de fibra óptica, SDH, ATM, Inalámbrico entre otros, donde la señal es convertida en una señal eléctrica o viceversa. Se tienen dos versiones: de Media Tensión (MT) y Baja Tensión (BT). Distancias máximas: 600 m en MT y 300 m en BT, Este equipo emite señales de baja potencia por lo general menores de 100mW. De este modo la información ya acondicionada para viajar en las líneas de potencia, puede ser inyectada en la red de distribución eléctrica de baja tensión que va hasta el contador o cuarto de contadores de un grupo residencial. Así a una vivienda llegan dos señales: Una de baja frecuencia que transmite la energía eléctrica. Otra de alta frecuencia en la que se transmiten los datos. La tecnología Power Line Communications basa su estructura de funcionamiento, en la utilización de los cables eléctricos de baja tensión como medio de transporte desde la Central de Distribución ubicado por lo general en los mismos transformadores de distribución hasta el cliente, permitiendo entregar servicios de transferencia de datos. Básicamente se utiliza el cableado de baja tensión como una red de telecomunicaciones, donde los enchufes de cada hogar u oficina se convierten en puntos de conexión.
Repetidor PLC. No siempre se utilizan, se sitúan en los cuartos de contadores de un edificio concentrando la voz y los datos de los usuarios residentes en el edificio. Así mismo regeneran la señal para aumentar su alcance y eliminar errores de transmisión.
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inyección de la información digital (voz y datos) en los cables eléctricos para su transmisión. (UDLAP, 2011)
Módem de Usuario. Cada usuario deberá instalar un módem PLC para posibilitar el envío y recepción de datos por la línea eléctrica (similar a los que se usan en ADSL) donde se conectan los equipos de transmisión de voz y datos como computadores, teléfonos, impresoras y potencialmente otros dispositivos preparados para ello (como alarmas, aire acondicionado, refrigeradores, hornos microondas, etc).
Home Gateway. Existe la opción que el usuario instale un Home Gateway (Concentrador o HUB colocado cerca del contador de entrada), entre el Módem de Cabecera y una posible LAN interna, de tal manera que posibilite a los distintos usuarios conectados a esta compartir la conexión y a la vez interconectarse entre ellos utilizando cualquier enchufe o tomacorriente de la edificación, estos últimos serán un puerto de comunicación siempre y cuando dispongan de un Módem PLC.
1.3.5 Estandariza en PLC.
1.3.5.1 Estándares para la tecnología Power Line Communications.
Estándar TS 101 867
TS 101 867 del ETSI que aplica para el uso de Banda Ancha. Es este último el que regula sobre la utilización de la red eléctrica para la transmisión digital de datos a altas velocidades
Estándar TR 102 049
TR 102 049 del ETSI que establece las calidades de servicio que deben implementar los equipos PLC instalados en el domicilio del abonado (CPEs).
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1.3.6 Ventajas de PLC.
Emplea la infraestructura eléctrica existente teniendo la posibilidad de extender la red telecomunicaciones sin tener que realizar obra civil ni cableado adicional, sobretodo una excelente alternativa válida de conexión en aquellos lugares donde la implementación de las otras tecnologías como WLAN, XDSL, etc.
En el domicilio del usuario, aprovecha el cableado eléctrico para implementar redes locales, ahorrando así en nuevo cableado UTP, cada contacto eléctrico se convierte en un puerto de datos para establecer conexiones exteriores, permite movilidad para los usuarios en redes hogareñas ofreciendo una instalación simple y rápida para el proveedor y en casa solo es necesario conectar un Módem PLC a la toma eléctrica.
Gran ancho de banda con velocidades de TX de hasta 200 Mbps en el tramo de la MT y BT, compartidos entre todos los usuarios del transformador de BT.
Nuevas oportunidades de negocio para las compañías eléctricas que podrán diversificar sus operaciones entrando en el mercado de las telecomunicaciones, permitiendo a los usuarios no tener que recurrir a un proveedor de energía eléctrica, Internet o televisión por separado ya que con la Red PLC podrá tener todo junto a través de cualquier toma eléctrica.
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1.3.7 Desventajas de PLC.
Infraestructura de la red eléctrica deteriorada en interiores y exteriores, es un problema para la tecnología PLC, ya que se deben establecer niveles de confiabilidad y seguridad, la calidad del funcionamiento de la red PLC depende de las condiciones en que se encuentre la red eléctrica.
No se dispone de un marco normativo y regulatorio totalmente definido que permita el continuo desarrollo de esta tecnología. No existen estándares tecnológicos para la interoperabilidad con equipos que usan tecnologías ya consolidadas.
Limitada producción de equipos, la mayoría son de tipo propietario, lo que hace que la producción de equipos sea todavía limitada y su costo en comparación a los de redes telefónicas es alto.
No presenta estabilidad frente a EMI y ruido eléctrico de la red. Para obtener una TX óptima de datos la distancia debe ser corta ya que en el caso contrario será necesario instalar repetidores para garantizar transmisiones y recepciones óptimas.
Debido que el cable eléctrico es una línea metálica que puede actuar como antena de radiación, puede generar interferencia a otras señales en la misma banda de frecuencia, como las de radio comunicaciones que trabajan en la banda de 3 a 30MHz.
Ancho de banda compartido entre los usuarios de un transformador lo que provocaría tasas de transferencia relativamente bajas.
La variabilidad en los niveles de atenuación e impedancia originados por la conmutación de equipamientos eléctricos son frecuentes, puede causar atenuación de la señal de datos, mientras esta se desplaza por el medio.
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1.4 Isp
1.4.1 Definición de ISP.
Un proveedor de servicios de Internet (o ISP, por la sigla en inglés de Internet Service Provider) es una empresa que brinda conexión a Internet a sus clientes. Un ISP conecta a sus usuarios a Internet a través de diferentes tecnologías como DSL, Cablemódem, GSM, Dial-up, Wifi, entre otros. Muchos ISP también ofrecen servicios relacionados con Internet, como el correo electrónico, alojamiento web, registro de dominios, servidores de noticias, etc. (Karyabwite, 2005)
1.4.2 Historia.
La historia de los proveedores de servicios de Internet va de la mano con la formación de la Internet moderna, así como el impacto ecónomico que ha tenido en el mundo. El uso comercial de Internet comenzó a principios de la década de los noventa, con compañías como HE.Net y MindSpring sirviendo a pequeños clientes en el año 1994. Muchos hicieron pequeñas compañías de software, e instalaron servidores en sus garages. Los usuarios pagaban entre 20 y 40 dólares por una conexión teléfonica. La velocidad de conexión variaba desde los 9.6 kbit/s a 14.4 kbit/s, y las conexiones no eran fiables. Al mismo tiempo, grandes compañías como CompuServe y America Online tuvieron sus propias redes y usaron software propietario para conectarse (de ahí que CompuServe y AOL fueran redes separadas de Internet, y dejaran de existir). (Miguel Angel Toscano, 2004)
1.4.3 Hosting IPS.
Los hosting ISP son servicios que operan servidores de Internet, permitiéndole a organizaciones e individuos subir contenido a ésta. Existen distintos niveles de servicios y varios tipos de servicios ofrecidos.
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físicos y virtuales para poder ejecutarse optimizadamente, por lo cual el ancho de banda consumido también genera un costo. (Karyabwite, 2005)
1.4.5 Cómo establece el ISP la conexión a Internet
Cuando se establece la conexión a Internet a través de un proveedor de servicios, la comunicación entre el ordenador y el ISP se establece utilizando un protocolo sencillo: PPP (Protocolo Punto a Punto), un protocolo que permite que dos ordenadores remotos puedan comunicarse sin tener una dirección IP. (Roody Cayambe, 2006)
1.5 Red Eléctrica
1.5.1 Historia
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1.5.2 Definición.
Una red eléctrica es una red interconectada que tiene el propósito de suministrar electricidad desde los proveedores hasta los consumidores. Consiste de tres componentes principales, las plantas generadoras que producen electricidad de combustibles fósiles (carbón, gas natural, biomasa) o combustibles no fósiles (eólica, solar, nuclear, hidráulica); Las líneas de transmisión que llevan la electricidad de las plantas generadoras a los centros de demanda y los transformadores que reducen el voltaje para que las líneas de distribución puedan entregarle energía al consumidor final.
1.5.3 Sistema Eléctrico de Potencia.
Un sistema de potencia de energía eléctrica tiene cuatro componentes principales: generación, líneas de transporte, las subestaciones o estaciones transformadoras y el sistema de distribución. Al crecer las pérdidas en las líneas de potencia con el cuadrado de la corriente I², las empresas deben mantener la corriente tan pequeña como sea posible, sobre todo a distancias grandes. De este modo, para transmitir una determinada potencia a largas distancias con una pequeña corriente, se usa alto voltaje, el cual se va bajando a medida que la distancia se acorta, generando de esta forma una jerarquía en términos de voltaje en la transmisión de energía eléctrica y disminuyendo las pérdidas por calentamiento de los conductores y por efectos electromagnéticos (efecto Joule). Se produce entonces una jerarquización de los niveles de tensión, que van desde la alta tensión, media tensión y baja tensión. (Castaño, 2004)
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Figura 7 División jerárquica de las redes eléctrica.
Fuente: http://www.andeanlawyers.com/banda_ancha_sobre_red_electrica_.htm
1.5.4 Generación.
La energía eléctrica se genera en las centrales eléctricas, instalación que utiliza una fuente de energía primaria para mediante un proceso mecánico, químico, luminoso etc., hacer girar una turbina u otros elementos que, a su vez, hace girar un alternador, lo cual causa una transformación de la energía no eléctrica en electricidad. El voltaje producido en las centrales de generación es de 4 a 13.8 KV, una tensión suficiente para alcanzar distancias de 5 a 25 km.
1.5.5 Estructura de las Redes de Distribución.
Redes de distribución aéreas
a) Postes: Son utilizados para sistemas urbanos postes de concreto de 14, 12 y 10 metros con resistencia de rotura de 1050, 750 y 510 kg respectivamente.
b) Conductores: son utilizados para circuitos primarios el Aluminio y el ACSR desnudos y en calibres 4/0, 2/0, 1/0 y 2 AWG y para circuitos secundarios en cables desnudos o aislados y en los mismos calibres. Estos circuitos son de 3 y 4 hilos con neutro puesto a tierra.
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d) Aisladores: Son de tipo ANSI 55.5 para media tensión (espigo y disco) y ANSI 53.3 para baja tensión (carretes).
e) Herrajes: Todos los herrajes utilizados en redes aéreas de baja y mediana tensión son de acero galvanizado.
f) Equipos de seccionamiento: El seccionamiento se efectúa con cortacircuitos y seccionadores monopolares para operar sin carga (100 A - 200 A).
g) Transformadores y protecciones: Se emplean transformadores monofásicos con los siguientes valores de potencia o nominales: 25 - 37.5 - 50 - 75 kVA y para transformadores trifásicos de 30 - 45 - 75 -112.5 y 150 kVA protegidos por cortacircuitos, fusible y pararrayos tipo válvula de 12 kV.
1.5.6 Redes de Distribución Subterráneas.
Ductos: Que pueden ser de asbesto cemento, de PVC o conduit metálicos con diámetro mínimo de 4 pulgadas.
Cables: Pueden ser monopolares o tripolares aislado en polietileno de cadena cruzada XLPE, de polietileno reticulado EPR, en caucho sintético y en papel impregnado en aceite APLA o aislamiento seco elastomérico en calibres de 500 - 400 - 350 - 250 MCM, 4/0 y 2/0 AWG en sistemas de 13.2 kV, 7,6 y 4,16 kV.
Cámaras: Que son de varios tipos siendo la más común la de inspección y de empalme que sirve para hacer conexiones, pruebas y reparaciones.
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1.5.7 Transporte.
La red de transporte de energía eléctrica constituye el medio físico, a través del cual se realiza la transmisión de la energía eléctrica desde las centrales eléctricas, hasta los centros de consumo abarcando grandes distancias. La mayoría de los tendidos de alta tensión son aéreos, y los valores de tensión eléctrica que se manejan son del orden de los cientos de kilovoltios. Está constituida tanto por el elemento conductor, generalmente cables de cobre y aluminio, como por elementos de soporte, las torres de alta tensión.
1.5.8 Subestaciones.
Son plantas transformadoras que se encuentran junto a las centrales generadoras y en la periferia de las diversas zonas de consumo, enlazadas entre ellas por la Red de Transporte.
El componente principal de una subestación eléctrica es el transformador.
1.5.9 Distribución.
Desde las subestaciones de distribución ubicadas cerca de las áreas de consumo, el servicio eléctrico es responsabilidad de la compañía distribuidora, que construye y mantiene las líneas necesarias para llegar a los clientes, están realizadas a distintas tensiones, constituyen la red de distribución. Las líneas de la Red de Distribución pueden ser aéreas o subterráneas.
1.5.10 Red Primaria de Distribución.
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1.5.11 Red Secundaria de Distribución.
Aquí opera el voltaje secundario que es de (110V-220V o 220V-440V) según sean transformadores de distribución monofásicos, bifásicos o trifásicos. Las redes secundarias pueden ser aéreas o subterráneas.
1.5.12 Centro de Transformación.
a. Centro de Transformación Aéreo: Se lo instala sobre una estructura de soporte en redes aéreas.
b. Centro de Transformación de Cámara: Se instala en un local cubierto, el cual es diseñado y construido exclusivamente para el alojamiento de equipos en redes eléctricas subterráneas.
1.6 Conclusiones Parciales del Capitulo
La tecnología de Acceso a Internet Power Line Communications (PLC) y su aplicación en la transmisión de datos en tiempo real mediante el tendido de la redes locales, puede funcionar plenamente como una red LAN tradicional, se puede transmitir archivos, navegar en internet, transmitir voz y video, siendo su rendimiento aceptable, no es óptimo ya que se tiene velocidades bajamente aceptables, el retardo, la atenuación y el eco son altos, pero los cables eléctricos cumplen satisfactoriamente con su objetivo.
La tecnología PLC convierte prácticamente al cable eléctrico, en un switch en la cual podemos aumentar muchos puntos de red, de forma fácil y sencilla se puede conectar hasta 16 puntos de red, pero por experiencia recomendamos hasta 10 dispositivos.
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El funcionamiento de la tecnología PLC se basa en la transmisión de los datos por los cables eléctricos, utiliza frecuencias mucho más altas que la que usa la energía eléctrica (1.6 MHz – 30MHZ), lo que garantiza que no entren en conflicto estas dos señales.
