Power Line Communications

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Power Line Communications
La tercera alternativa de red residencial
comunicaciones a través de red eléctrica.
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Esquema de la presentación

• Introducción
• Funcionamiento básico
• Ventajas
• Inconvenientes
• Comparación con otras alternativas
• Formas de enviar la información
• Estandarización e iniciativas Europeas
• Pruebas realizadas
• Puesta en funcionamiento
• Conclusiones

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Introducción Estado actual de acceso desde el
domicilio

• Actualmente hay dos alternativas en
  funcionamiento
• Por un lado, tenemos las tecnologías DSL, basadas
  en líneas telefónicas convencionales.
• Por otro lado, y menos desarrolladas en España,
  están las tecnologías basadas en cable, bien
  coaxial, bien fibra.
• Una tercera alternativa real es la de usar la
  línea eléctrica para transportar datos. Dicha
  alternativa es PLC

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Introducción Orígenes

• El concepto no es nuevo desde los años 80 se usa
  la línea eléctrica para transportar datos. Sólo
  unos pocos bits/s para automatización, usando la
  banda 3 148,5 kHz.
• La tecnología xDSL da idea de aprovechar
  frecuencias no usadas para transmitir datos.
• En 1997 Nortel y una compañía inglesa usan estos
  antecedentes para crear Digital Power Line,
  antecesor a PLC

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Introducción Orígenes

• Alemania es el primer país en dar el paso de la
  investigación al desarrollo de la tecnología.
• RWE y Ascom hacen un primera prueba piloto con
  200 hogares conectados a la red de bajo voltaje.
• Siemens y ENBW en 1998 hacen madurar la
  tecnología usando OFDM, llegando a los 1,2 Mbps.
  Siemens abandona PLC en el 2000.

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Funcionamiento Básico

• PLC se basa en el aprovechamiento de la red con
  mayor capilaridar, la red eléctrica, para usarla
  como medio para transportar datos.
• Se basa en el aprovechamiento de las frecuencias
  superiores a 50 ó 60 Hz, que son las que se usan
  para transportar la electricidad.
• No se usa toda la red para transmitir datos,
  debido a los múltiples problemas que presenta la
  red eléctrica.

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Funcionamiento Básico

• Los centros de servicios son los que se conectan
  la red de datos y teléfono con la PLC. A estos
  centros de servicio se conectan los centros de
  transformación a través de cable, radio enlaces,
  fibra...
• Las unidades de acoplo de media tensión permiten
  conectar los centros de servicios con la red
  eléctrica.

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Funcionamiento Básico

• En los transformadores de baja tensión se
  conectan los módems de cabecera que serán los que
  se conecten con el usuario final en el domicilio
• En los centros de contadores del edificio se
  colocarán repetidores para potenciar la señal
  final que le llega al usuario.
• Los módems PLC del extremos de usuario se
  conectan a cualquier enchufe y permiten el envío
  y recepción de datos.

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Funcionamiento Básico

• Se crean tres grupos de frecuencias bajas
  frecuencias transmiten electricidad, las altas
  datos. Éstas últimas están divididas,la parte
  inferior se usa para comunicarse de manera
  externa, la parte superior se usa para crear una
  red de área local a través de la red interna a la
  casa o edificio.

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Ventajas

• Prácticamente ubicuo, la red eléctrica es aún más
  extendida que la red telefónica, por lo que se
  podría llegar a cualquier punto residencial.
• No existirían costes de desarrollo de ultima
  milla, ya que la red ya está desplegada.
• Permite la transmisión de datos a alta velocidad,
  siendo un soporte válido para el ancho de banda
  requerido a nivel residencial.

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Ventajas

• Puede ser una alternativa real de ADSL y cable,
  por lo que incrementaría la competencia.
• Las velocidades probadas alcanzables superan los
  45 Mb (troncales), lo que es un ancho de banda
  considerable.
• Permite la creación gratuita de una red local
  dentro del edificio o vivienda.
• Cualquier enchufe del domicilio se convierte en
  un punto de acceso a la red.

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Inconvenientes

• Hay que poner una unidad de conexión al backbone
  de datos y a red telefónica en cada subestación
  eléctrica de transformación, y son muy numerosas.
  
• No existe estandarización, por lo que empresas
  importantes abandonan por no tener asegurada la
  inversión
• No existe marco legal regulatorio uniforme, ni
  siquiera a nivel europeo.

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Inconvenientes

• Desde un punto de vista tecnológico los canales
  PLC presentan numerosos inconvenientes
• Baja impedancia, están pensados para transmisión
  de electricidad, lo que implica altas potencias
  de emisión
• Muy alta atenuación a altas frecuencias, no están
  pensados para transmitir datos, por lo que sólo
  se pueden usar en distancias cortas.
• Puede no existir tierra, problemas con las
  referencias

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Inconvenientes

• Medio muy ruidoso, no está protegido.
• Los electrodomésticos están conectados al mismo
  medio de transmisión de datos, por lo que se
  producen variaciones de impedancia asíncronas
  cada vez que se encienden o se enchufan. Tampoco
  los electrodomésticos están preparados para no
  generar ruido.
• La propia tecnología PLC crea interferencias. Con
  un espectro saturado se usan bandas de
  frecuencias de radioaficionados y otras.

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Inconvenientes

• El acceso es compartido. Esto quiere decir que
  los 45 Mbps reales que se obtienen con la
  tecnología actual se tienen que dividir entre
  todos los usuarios servidos por el centro de
  transformación. Pese a que la Unión Europea
  recomienda no más 100 usuarios, el modelo español
  hace estimaciones basándose en 500, lo que da un
  ancho de banda pequeño, ya que 45Mbps sólo es a
  700 m., se reducen a 3 Mbps a distancias de 3 km.

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Comparación con otras alternativas
El rival actual de PLC es la tecnología xDSL,
ambos se basan en la misma filosofía, la
utilización de una red desplegada, pero que no
estaba pensado para datos a altas tasas de
bits. PLC tiene algunos inconvenientes, como los
asociados al medio, que es una tecnología más
inmadura, y sobre todo, que en una gran ciudad
puede haber muchísimos centros transformadores, y
sólo unas pocas centralitas telefónicas.
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Comparación con otras alternativas

• PLC tiene también ventajas con respecto a xDSL
• Creación de red local interna al edificio.
• Buenas perspectivas de la tecnología, ya existen
  chips que permiten 200 Mbps.
• Permite llegas a lugares a los que no llega xDSL.
• Cualquier enchufe se convierte en una toma de red.

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Formas Codificación / Modulación

• La señal PLC va modulada entre 1,6 y 40Mhz
• dependiendo del sistema, actualmente no hay
• un estándar si no un grupo de sistemas
• diferentes e incompatibles entre si, básicamente
• dos
• GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying), utilizada
  por los primeros módems de ASCOM, básicamente
  cambio de fase.
• OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex).

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Formas Codificación / Modulación OFDM
OFDM divide la banda en un gran número de
portadoras con un ancho de banda reducido en cada
una de ellas, y realiza un seguimiento de cada
portadora para optimizar su uso. El sistema de
DS2, fabricante principal de tecnologías PLC se
basa en 1280 portadoras hasta 30 MHz. El flujo de
datos de 45 Mb/s 27 Mb/s en bajada y 18 Mb/s en
subida.
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Estandarización

• La estandarización y regulación es vital por
• muchos motivos
• Permite asegurar la inversión en una tecnología
  con variaciones entre distintos fabricantes.
• Permite superar la situación de alegalidad en
  cuanto al uso de frecuencias y funcionamiento
• Homogeniza mercados, lo que permite economías a
  escala

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Iniciativa OPERA

• OPERA es el acrónimo de Open PLC European
  Research Alliance for New Generation PLC
  Integrated Systems.
• Es un proyecto incluido dentro del sexto programa
  marco, dentro del área banda ancha para todos.
• Los objetivos del programa son variados. Desde un
  punto de vista genérico, los principales son
  crear un estándar abierto, crear una regulación
  europea y hacer llegar la banda ancha a todos.

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Iniciativa OPERA

• El proyecto está en los inicios, y para cumplir
  con los objetivos generales, se han propuesto
  unos objetivos específicos
• Incremento de velocidad, de 45 a 200 Mbps
• Reutilización de frecuencias
• Pasar de soluciones propietarias a stándares
  internacionales.
• Crear dispositivos de bajo costo y sencillos para
  permitir una implantación masiva
• Inclusión de dispositivos audiovisuales
• Garantizar la compatibilidad de la red interna

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Pruebas de implantación

• La tecnología se encuentra al borde del
• lanzamiento comercial en España, antes del
• cual se han hecho una serie de pruebas
• La primera prueba, de Endesa, en octubre del 2000
  en Barcelona, consiguió proporcionar teléfono e
  Internet de banda ancha a 25 usuarios con
  tecnología ASCOM
• Iberdrola ha llevado a cabo ocho pruebas piloto
  de acceso a Internet en la comunidad valenciana

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Pruebas Tecnológica masiva

• La prueba más importante es la realizada en
• Zaragoza, donde se ensayó la tecnología en un
• entorno real. Dicha prueba la realizó Endesa de
• septiembre de 2001 a finales de 2003
• La oferta de servicios se centra en telefonía e
  internet, pero se asegura la capacidad para otros
  muchos.
• La infraestructura de la prueba y de la
  implantación comercial es la que se ve en la
  transparencia siguiente

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Pruebas Tecnológica masiva
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Pruebas Tecnológica masiva
La parte novedosa es la red de acceso PLC. Cada
cabecera PLC concentra la información de todos
los usuarios conectados a un único centro de
transformación, que compone una malla de baja
tensión, similar a un dominio de colisiones
ethernet. En los cuartos de contadores de los
edificios se instalan los repetidores PLC cuando
es necesario la regeneración de la señal
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Pruebas Tecnológica masiva

• Los cables eléctricos son los encargados de
  servir como medio de transmisión entre los
  equipos de usuario y las cabeceras o repetidores.
• El equipo de acceso de usuario tiene una conexión
  USB o Ethernet para datos, una conexión
  telefónica analógica, junto con un gateway ya que
  el teléfono va sobre IP, así como el módem PLC
  para inyectar la información en la línea eléctrica

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Pruebas Tecnológica masiva
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Pruebas Tecnológica masiva

• Por encima de las cabeceras PLC se sitúa una red
  de interconexión metropolitana, que se encarga de
  interconectar y transportar la información entre
  las distintas cabeceras. Esta red metropolitana
  no va sobre línea eléctrica debido a la
  atenuación y utiliza medios tradicionales de
  transmisión de datos. En la prueba se utilizó una
  red Gigabit ethernet, pero se puede usar
  cualquier otra tecnología de red de área
  metropolitana.

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Pruebas Tecnológica masiva
Tendremos los centros de transformación unidos en
anillos, cada uno de los cuales unido a un
concentrador
Dichos concentradores forman el segundo nivel de
distribución (Man PoP), y están unidos al centro
de servicios y operación (City PoP)
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Pruebas Tecnológica masiva

• El centro de servicios y operación es el que se
  encarga de realizar, tanto la gestión de la red
  (tareas de mantenimiento y facturación) como de
  la conexión con los centros y redes externas,
  tanto telefónicas como de datos (y en breve de
  televisión).
• Esta arquitectura permite una fácil expansión,
  redundancia que permite alta disponibilidad, que
  es uno de los antiguos fallos de PLC, y expansión
  a nuevos servicios.

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Puesta en funcionamiento

• Tanto Iberdrola como Endesa se encuentran en fase
  de lanzamiento comercial. Es probable que este
  otoño o incluso en verano, se produzca la
  publicidad masiva de este nuevo sistema de
  conexión.
• Se tienen previstas dos posibilidades una de 600
  kbps de subida y bajada simétricos, y otra de 100
  kbps, también simétricos. Los precios son
  competitivos con ADSL, 39 y 24 euros en principio.

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CONCLUSIONES

• Las pruebas masivas demuestran que PLC es una
  tecnología válida.
• Se hace necesario un estándar, pero la UE ya está
  trabajando en ello para conseguir, al igual que
  se hizo con GSM, ser pioneros y por tanto obtener
  beneficios de nuevas tecnologías.
• Aún hay algunos obstáculos que superar, como la
  imposibilidad de manejar los puertos (hay que
  recordar que no es una red punto a punto) o la
  compartición del ancho de banda.

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CONCLUSIONES

• A pesar de los problemas, la tecnología PLC es
  bastante prometedora, avanza rápidamente y
  dependerá en buena medida del éxito comercial
  para su futuro desarrollo.
• España se encuentra en una situación de
  liderazgo, en parte por el abandono de Alemania,
  en parte por la coordinación de iberdrola del
  proyecto Opera, en parte porque está en puertas
  el lanzamiento comercial.