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PLC – Power Line Communication
Universidade Federal FluminenseFundamentos de Sistemas Multimídia - TPT04027Aluno: 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
*estimado20,1110,5311,3521,74.21020.93040.0002005*
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
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
� 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
RepetidorRepetidor
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
fi)
P
fii)
P
fiii)
fv)
sinal do usuárioInterferência 1Interferência 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 jittermenores 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 resolutionPRSs – Priority resolution signalsCW – Contention WindowRIFS - Response Distributed Interframe SpaceDC – 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
>23121711507
Classes CA3 e CA2
>26323111507
Classes CA1 e CA0BackoffCW 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 estaçãocaptura o meio� Quando chega a zero grande númerode estações com mesma prioridade� Chama novamente a função de backoff >215
231100
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 – 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
Conclusão
� Vários serviços e benefícios agregados
� Solução para última milha
� Baixo custo de implantação