PLC (Power Line Communications)
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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
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¿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
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Motivaciones
• Acceso a Internet de banda ancha (Broadband for all):
– eLearning
– eHealth
Infraestructura de acceso de
– eBusiness
banda ancha
– 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
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Frecuencia de trabajo
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Topología de la red eléctrica
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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
• Viviendas: 220-240 V
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Mapa de la red de transporte en España
Fuente: REE
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Cables
• Material del conductor: cobre o aluminio
• Aislante: compuestos de PE
• Resistencia eléctrica
R Al ,Cu   Al ,Cu
L Al ,Cu
S Al ,Cu
Al>Cu (1.67)
$Al<$Cu (2)
DAl<DCu (3.26)
LAl=Lcu
RAl=Rcu
SAl=1.6SCu
PAl=0.5PCu
Cable unipolar
CAl=0.25CCu
Cable tripolar
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Topología de red eléctrica en baja tensión
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Tecnologías de acceso de banda ancha
• Cable (Wired):
– xDSL
– FTTX
– HFC
– EFM
– PLC
• Radio (Wireless):
– WLAN
– Satélite
– WiMax, LMDS
– UMTS
– TDT-T (DVB-T)
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Tecnologías de acceso de banda ancha
Acceso por cable
Acceso inhalámbrico
Red
Normalización
Medio físico
Topología
Terminales
Alcance
Satélite
DVB, ETSI
Radio, 11-14 GHZ,
(Ku), 20-30 GHz (Ka)
Multipunto
Fijos (móviles a
pocos kbit/s)
Visión directa
UMTS
3GPP
Radio, 1.7-2.2 GHz
Multipunto
Móviles
50 m-3 km
WLAN
IEEE 802.11,
ETSI
Radio, 2.4 GHz (.11b y
.11g), 5 GHz (.11a)
Multipunto
Móviles
50-150 m
TDT
DVB, ETSI
Radio (banda UHF)
Multipunto
Fijos
32 km
LMDS
IEEE 802.16,
ETSI
Radio, 3 GHz, 26 GHz
y superiores
Multipunto
Fijos
Visión directa, 3 km (26
GHz), 8 km (3.5 GHz)
HFC
DOCSIS, DVB
Fibra y coaxial
Multipunto
Fijos
40 km
FTTX
FSAN, IUT-T
Fibra óptica sola o con
par telefónico
Punto a punto o
Multipunto
Fijos
20 km
xDSL
ITU-T, ETSI
Par telefónico
Punto a punto
Fijos
300 m-6 km
PLC
PLC Forum,
CENELEC, ETSI
Red eléctrica de baja y
media tensión
Multipunto
Fijos
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)
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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
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Estado del arte
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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
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El proyecto OPERA
Consultoría e ingeniería
Despliegue de la red de acceso
Despliegue de la
instalación de usuario
Circuitos,
Modulación,
MAC, etc.
Propietarias de las líneas eléctricas
Despliegue de la red de acceso
Ingeriería y
consultoría
PLC Forum
Operadores de
telecom.
Proveedores de
tecnología
Compañías
eléctricas
Fabricantes
Universidades
Investigación (canales, coexistencia,
medidas, etc.)
Diseminación y cursos
Acopladores, módems de usuario,
Repetidores, etc.
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Arquitectura de la red PLC
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Topología de un sistema PLC (acceso)
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Subestación MV/LV
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Topología de un sistema PLC (“in home”)
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PL-USB
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PL-RJ45
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PL-RJ45-200
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Especificaciones de Home Plug
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Escenarios in-home
• PLC
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Arquitectura de red de un sistema PLC
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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
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REE
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La red de distribución
• Dos niveles
– Media tensión:
– Baja tensión:
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La red de media tensión
• Subestaciones
• Topología en anillo
• Transformadores (trafos)
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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
Teleconsulta y telediagnóstico
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PLC en eHealth
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PLC para eHealth
• Escenarios remotos: PLC como red de acceso
• Escenarios urbanos: PLC como infraestructura para el
cableado de comunicaciones
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Sistema de telealarma basado en PLC
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Sistema de monitorización basado en PLC
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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
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Smart Home
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Servicios de VoD
• Video on Demand (VoD)
– Películas bajo demanda (desde un nodo central)
– Programas grabados
– Canales de televisión
Requisitos de servicios Triple Play
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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
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Piloto de VoD sobre PLC
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Piloto de VoD sobre PLC
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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.
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Conectividad entre PYMEs
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Sistema de visualización artificial
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Sistema inteligente de control semafórico
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Sistema inteligente de control semafórico
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Sistema inteligente de control semafórico
Modem
PLC GS2
d2=300 m
…
UL (TS2)
dN=400 m
Modem
PLC GSN
DL (TS0)
Modem
PLC GS1
UL (TS1)
DL (TS0)
DL (TS0)
UL (TSN)
d1=75 m
Modem
PLC
Regulador
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Homeplug AV 1.0
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Homeplug AV
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Homeplug AV
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Homeplug AV
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Homeplug AV
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Conexión de los adaptadores
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Adaptadores
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Adaptadores
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Aplicación
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Aplicación
59
Descargar

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