apres-PLC

Prévia do material em texto

PLC – Power Line 
Communication
Universidade Federal Fluminense
Fundamentos de Sistemas Multimídia - TPT04027
Aluno: Marcus Vinicius de Almeida Ferreira
Tópicos
� Internet, banda larga e realidade brasileira
� Inclusão digital
� Histórico
� Topologia do sistema elétrico
� Rede de interconexão e equipamentos
� A tecnologia PLC
� Modulação, acesso ao meio, formato dos quadros
� Considerações finais
� Modelo de mercado e padronização
� Conclusão
Internet, banda larga e realidade brasileira
� Novas tecnologias;
� Conexão ao mundo;
� No Brasil esta realidade é bem diferente;
� Limitações sociais
� Limitações de distância
� PNAD – Plano Nacional por Amostras de Domicílio;
� Objetivo – levantamento dos aparelhos eletrodomésticos, 
eletrônicos, linhas telefônicas e acessos
Fonte: IBGE
*estimado
20,1110,5311,3521,74.21020.93040.0002005*
12,425,7210,0221,752.26018.20039.5002004
7,503,068,9421,91.20016.00039.2002003
4,901,808,121,9970014.30038.8002002
ANO
Nº linhas 
telefônicas 
fixas em 
operação 
(LT) (mil)
Número 
acessos 
Internet 
(AI) (mil)
Número 
acessos 
Internet 
banda 
larga 
(AIL) 
(mil)
Dens. 
Telef. 
(%)
Dens. 
Acessos 
Internet 
(%)
AIL / LT 
(%)
AIL / AI 
(%)
Internet, banda larga e realidade brasileira
� Dos domicílios com serviços e bens duráveis;
� 97% tem energia elétrica
� 90% tem televisão
� 88% tem rádio
� 62% tem telefone
� 15,3% tem computador
� Grande capilaridade da rede elétrica;
� Infra-estrutura já montada
O projeto Barreirinhas
� “Ilha Digital” em Barreirinhas (MA);
� IDH (Índica de Desenvolvimento Humano) baixo
� A coloca em 5.287º
� R$ 213,00 por ano – per capita
� 40.000 habitantes e 7,7 mil domicílios
� Porque Barreirinhas?
� Semelhança com a maioria das cidades brasileiras
� Lençóis Maranhenses Turismo
� Tecnologia simples e rápida de ser implantada
Histórico de dados na rede elétrica
� 1920 – Sistemas de portadora
� Transmissão de voz em redes de alta-tensão
� Modulação AM (15-500 KHz)
� Não existiam conhecimentos de codificação
� Nem sistemas digitais para aplicação de técnicas
avançadas
� Impedância característica bem definida (sistemas casados)
Histórico de dados na rede elétrica
� 1930 – RPC (Ripple Control)
� Primeira técnica – transmissão de alguns sinais de controle
� Baixas freqüências de transmissão (100 à 900 Hz)
� Usado em sistemas de baixa e média tensão
� Comunicação unidirecional (concessionária consumidor)
� Transmissores de alta potência
� Acionamento da iluminação e controle de carga
� Década de 80 outros sistemas
� Faixa mais considerada 5 à 500 KHz
� Relação SNR e atenuação
Histórico de dados na rede elétrica
� 1988 –Frequency Hopping ou salto de freqüências
� Primeiro protótipo de um modem 
� Até 1Km
� Modestas taxas ~ 60bps 
� A partir de 1990
� Forma bidirecional
� Menores níveis de potência transmitida
� Freqüências mais elevadas
Topologia do sistema elétrico
� Geração
� Transmissão
� Distribuição
� Primária
� Secundária
Topologia do sistema elétrico
� Distribuição
� Primária
� Secundária
Problemas da rede elétrica
� Atenuação
� Impedância de rede
� Ruído Impulsivo
� Síncrono
� Tonal
� Não-intencional e Intencional
� Alta freqüência
� De apenas uma ocorrência
Redes projetadas para energia elétrica. Não adaptadas para fins 
de comunicação
Interconexão e equipamentos
Interconexão e equipamentos
� Rede interna
� Modem PLC – entradas RJ11 e RJ45
� Infra-estrutura já existentes
� Rede de acesso
� Repetidor BT ou equipamento intemerdiário (IE)
� > 300 metros usa-se repetidores
� Acopladores
Repetidores BT/MT são usados caso a rede PLC esteja na MT
Interconexão e equipamentos
� Rede PLC de distribuição
� Interligação do “mundo 
elétrico” com o “mundo de 
dados”
� Responsabilidade do 
Master ou Head End
Interconexão e equipamentos
Medidor
Geração
Subestação
Backbone
InternetInternet
Repetidor
Repetidor
Master
Modem PLC
Repetidor BT
Transformador
Tecnologia PLC
� A camada física
� Tipos de PLC
� Controle de acesso ao meio
� Formato do quadro
� Segurança
� Expansibilidade
� Taxas alcançadas
� Perguntas freqüentes
Tecnologia PLC – A camada física
� Spread Spectrum
� Consiste em distribuir a potência do sinal em uma ampla
faixa
P
f
i)
P
f
ii)
P
f
iii)
f
v)
sinal do usuário
Interferência 1
Interferência 2
P
Tecnologia PLC – A camada física
� OFDM – Ortoghonal Frequency Division Multiplex
� Utilizada pelo padrão HomePlug 1.0
� Consiste em modular um grande número de portadoras de 
banda estreita distribuídas lado a lado
Tecnologia PLC – A camada física
� GMSK – Gaussian Minimum Shift Key
� Mesma modulação da tecnologia GSM
� Caso particular da modulação OFDM
� Algumas vezes referida como OFDM de banda larga
� Nesta técnica as portadoras são moduladas em fase
� Aplificadores mais simples
� Robusto contra interferências de banda estreita
Tecnologia PLC – Tipos de PLC
� PLIC
� Power Line Indoor Communication
� Também denominado In-House BPL
� PLOC
� Power Line Outdoor Communication
� Possibilidade de personalizar a taxa de transmissão
Tecnologia PLC – Acesso ao meio
� Em 2000 formado o Home Plug PowerLine Alliance
� Especificação do padrão HomePlug 1.0
� Finalização do HomePlug AV ou HomePlug 2.0
� Objetivo especificar modelo para trabalhar com 802.3
� Variante do CSMA/CA
� CSMA/CD não utilizado por causa da atenuação e do ruído
� Detecção de colisão por diferença de potencial seria difícil
Tecnologia PLC – Acesso ao meio
� 4 níveis de prioridade no acesso ao meio
� CA0 à CA3, sendo CA3 de maior prioridade
� CA3 usada nas tags 6 e 7 das VLANs controle da rede e 
tráfego extremamente sensível ao tempo, com delay e jitter
menores que 10ms, como a voz.
� CA2 usada nas tags 4 e 5 tráfego sensível ao tempo, com 
delay menor que 100ms, como áudio e vídeo.
� CA1 é a padrão. Usada nas tags de 0 e 3 tráfego de redes
� CA0 usada nas tags 1 e 2 best effort (melhor esforço)
Tecnologia PLC – Acesso ao meio
� Lógica de transmissão de um quadro
CIFS – Contention distributed interframe space (35,84µseg) 
PR – Priority resolution
PRSs – Priority resolution signals
CW – Contention Window
RIFS - Response Distributed Interframe Space
DC – Deferral Counter
Tecnologia PLC – Acesso ao meio
� Estação “escuta” se o meio está livre CIFS
� Meio livre fase de determinação de prioridade
� Caso o meio não esteja livre, espera CIFS novamente
� Dois intervalos de tempo para determinar prioridade – PRs
� Enviados sinais PRSs nos intervalos PRs – PR0 e PR1
� Modulação on-off para representação binária
Tecnologia PLC – Acesso ao meio
1 1
1 0
� Todas as estações com quadros de classes inferiores 
a CA3 adiam suas transmissões 
Tecnologia PLC – Acesso ao meio
� Período de disputa escolhe nº aleatório
� Distribuído entre zero e a janela de contenção (CW)
� Janela de contenção depende do número de vezes 
que a função backoff é chamada
>231
217
115
07
Classes CA3 e CA2
>263
231
115
07
Classes CA1 e CA0
BackoffCW BackoffCW
Tecnologia PLC – Acesso ao meio
� Enquanto meio livre na disputa de prioridade
� Backoff é decrementado
� Quando chega a zero o quadro é transmitido
� Deferral Counter (DC) – Contador de adiamento
� Criado para evitar colisões
� Decrementado quando outra estação
captura o meio
� Quando chega a zero grande número
de estações com mesma prioridade
� Chama novamente a função de backoff >215
23
11
00
BackoffDC
Tecnologia PLC – Acesso ao meio
� Como outra estação sabe quando irá terminar e se 
uma resposta é esperada?
� Através de detecção virtual
� RIFS = 26,8 µs < dos quadros
� Respostas esperadas
� ACK
� NACK
� FAIL
Tecnologia PLC – Formato do quadro
Tecnologia PLC – Segurança DES-56
� Meio compartilhado 
� Sem segurança poderíamos “escutar” transmissões
Bloco de 
encriptação
64 bits
N* iterações
* N de 1 à 16
48 bits
Chave 56 bits
Final
Tecnologia PLC – Expansibilidade
� Limitação não só numérica
� Qualidade de serviço
�Banda total do HeadEnd
� Máximo de 100 usuários / trafo
Tecnologia PLC – Taxas alcançadas
� HomePlug 1.0 45 Mbps
� HomePlug 2.0 200 Mbps
� Testes feitos pela hidrelétrica de Xanxerê
� Acesso discado – 56 Kbps
� ADSL – 512 Kbps
� PLC – 7.5 Mbps
Tecnologia PLC – Taxas alcançadas
� Acesso discado 
� Link se manteve estável
� Velocidade constante, porém baixa
Tecnologia PLC – Taxas alcançadas
� ADSL 
� Link também se manteve estável
� Velocidade variando de acordo com a quantidade de 
assinantes conectados simultaneamente no sistema
Tecnologia PLC – Taxas alcançadas
� PLC
� Link estável
� Velocidade estabilizada logo no início do download
� Pequenas variações momentâneas (±0,05%)
Tecnologia PLC – Perguntas freqüentes
� O PLC pode interferir em algum eletrodoméstico? 
� O que pode causar interferência no PLC? 
� Posso ligar o Modem PLC numa régua de tomadas com 
filtro de linha? 
� É preciso fazer adaptações na fiação elétrica para 
instalar o modem PLC? 
� Qual o consumo médio de um Modem PLC? A conta 
fica mais cara? 
� Quando falta luz o PLC funciona ? 
Modelo de mercado
� O que falta para se tornar comercial?
� ANATEL (Agência nacional de telecomunicações) 
� PLC não exige regulamentação
� Apenas homologação dos equipamentos
� Entraves regulatórios 
� Modelo tarifário
� Sistema de prestação de serviços
� ANEEL (Agência Nacional de energia elétrica)
� Descrédito das próprias concessionárias 
Padronização
� 2000 PLC Forum
� 2000 HomePlug Powerline Alliance
� 2002 PLC Utilities Alliance
Conclusão
� Vários serviços e benefícios agregados
� Solução para última milha
� Baixo custo de implantação 
FIM
Backup Slide