PLC - Power Line Communication (comunicação através da energia)

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PLC - Power Line Communication (comunicação através da energia)

Mensagem  demattos em Seg 25 Fev - 15:58

Boa tarde, A ideia deste post e trocar experiencias sobre um tecnologia que nao nao e antiga mas pouco difundica, gostaria de saber quem ja utiliza ou utizou? Quais suas vantagens e desvantagens?

Um breve Historico para entendermos como funciona este sistema.

Bom é a tecnologia que utiliza uma das redes mais utilizadas em todo o mundo: a rede de energia eléctrica. A ideia desta tecnologia não é nova. Ela consiste em transmitir dados e voz em banda larga pela rede de energia eléctrica. Como utiliza uma infra-estrutura já disponível, não necessita de obras numa edificação para ser implantada.

A PLC trabalha na camada 2 do modelo ISO/OSI, ou seja, na camada de enlace. Sendo assim, pode ser agregada a uma rede TCP/IP (camada 3) já existente, além de poder trabalhar em conjunto com outras tecnologias de camada 2.

Sistemas de Powerline Carrier, chamados também de OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de Alta Tensão), têm sido utilizados pelas empresas de energia eléctrica desde a década de 1920. Estes sistemas foram e ainda são utilizados para telemetria, controle remoto e comunicações de voz. Os equipamentos são muito robustos e normalmente tem uma vida útil superior a trinta anos. Só recentemente, com o avanço de instalação de fibras ópticas e redução de preço dos sistemas de telecomunicações, diversas empresas de energia eléctrica decidiram abandonar o Carrier. Como resposta, os fabricantes estão deixando de produzir estes equipamentos por falta de procura.

Algumas, poucas, aplicações de banda estreita em residências e sistemas de segurança e automação predial utilizam ainda sistemas de Powerline Carrier de banda estreita, baixa velocidade e com modulação analógica.
Powerline Communications

Em 1991, o Dr. Paul Brown da Norweb Communications (Norweb é a empresa de Energia Eléctrica da cidade de Manchester, Inglaterra) iniciou testes com comunicação digital de alta velocidade utilizando linhas de energia eléctrica. Entre 1995 e 1997, ficou demonstrado que era possível resolver os problemas de ruído e atenuar (mas não eliminar totalmente) as interferências e que a transmissão de dados de alta velocidade poderia ser viável.

Em outubro de 1997, a Nortel e Norweb anunciaram que os problemas associados ao ruído e interferência das linhas de electricidade estavam solucionados em apenas algumas faixas de frequência. Mesmo assim dois meses depois, foi anunciado pelas mesmas empresas o primeiro teste de acesso à Internet, realizado numa escola de Manchester. Com isso, foi lançada uma nova ideia para negócios de telecomunicações que a Nortel/Norweb chamaram de Digital Powerline.

Em março de 1998, a Nortel e a Norweb criaram uma nova empresa intitulada de NOR.WEB DPL com o propósito de desenvolver e comercializar Digital PowerLine (DPL).

Todas as empresas eléctricas do mundo estavam pensando em se tornar provedores de serviços de telecomunicações, utilizando seus activos de distribuição. Devemos lembrar que o sector de telecomunicações estava passando por um crescimento explosivo no mundo (celular e Internet), e, particularmente no Brasil, estava em curso a maior privatização de empresas de telecomunicações.

O acompanhamento dos desenvolvimentos e progressos da tecnologia Powerline era feito na época, no Brasil, pelo Subcomitê de Comunicações do GCOI, e a APTEL, que foi criada em abril de 1999, realizou o seu primeiro Seminário em setembro de 1999, com o tema: Tecnologia Powerline Communications (PLC).

Convém também lembrar que na Europa em 1997 foi criado o PLC Fórum e, em 1998, a UTC lançou nos USA o Power Line Telecommunications Forum (PLTF).

Actualmente, temos diversos produtos comerciais com tecnologia Powerline Communications e o próprio FCC (Federal Communications Commission) fez declarações sobre a viabilidade desta tecnologia com algumas ressalvas.
Funcionamento
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Portal de eletrônica


Existem dois tipos de PLC:

a primeira é a interior (indoor), onde a transmissão é conduzida usando a rede eléctrica interna de um apartamento ou de um prédio;
a segunda é o exterior (outdoor), onde a transmissão é conduzida usando a rede pública exterior de energia eléctrica.

O princípio básico de funcionamento das redes PLC é que, como a frequência dos sinais de conexão é na casa dos MHz (1 a 30 MHz), e a energia eléctrica é da ordem dos Hz (50 a 60 Hz), os dois sinais podem conviver harmoniosamente, no mesmo meio. Com isso, mesmo se a energia eléctrica não estiver passando no fio naquele momento, o sinal da Internet não será interrompido.

A tecnologia, também possibilita a conexão de aparelhos de som e vários outros eletroeletrônicos em rede. A Internet sob PLC possui velocidade simétrica, ou seja, você tem o mesmo desempenho no recebimento ou envio de dados.

O sinal do BPL sai da central, indo para o injector, que vai se encarregar de enviá-lo para a rede eléctrica. No caminho, o repetidor tem a função de evitar que os transformadores filtrem as altas frequências.

Chegando perto da casa, o extractor, que deixa o sinal pronto para uso da casa, chegando até o modem BPL, que vai converter para uso pelo computador, através de uma porta Ethernet ou USB.

No penúltimo passo, no caminho poste-casa, há 3 meios: por cabo de fibra óptica, por wireless ou pela própria fiação eléctrica, este último mais provável. Como há um repetidor a cada transformador, e nesse sistema com grids inteligentes não se usa mais os actuais 'relógios', descarta-se a desvantagem mais famosa na Internet do uso do PLC - de que os transformadores, por absorver os sinais, impossibilitariam a instalação.
Vantagens do uso da PLC

Uma das grandes vantagens do uso da PLC é que, por utilizar a rede de energia eléctrica, qualquer "ponto de energia" é um potencial ponto de rede, ou seja, só é preciso ligar o equipamento de conectividade (que normalmente é um modem) na tomada, e pode-se utilizar a rede de dados. Além disso, a tecnologia suporta altas taxas de transmissão, podendo chegar até aos 200Mbps em várias frequências entre 1,7 MHz e 30 MHz.
Desvantagens do uso da PLC

Uma das grandes desvantagens do uso da PLC (ou BPL), é que qualquer "ponto de energia" pode se tornar um ponto de interferência, ou seja, todos os outros equipamentos que utilizam radiofrequência, como receptores de rádio, telefones sem fio, alguns tipos de interfone e, dependendo da situação, até televisores, podem sofrer interferência. A tecnologia usa a faixa de frequências de 1,7 MHz a 50 MHz, com espalhamento harmónico até frequências mais altas. Outra desvantagem é o facto de ser half-duplex sem esquecer que é um sistema de banda partilhada. Estas duas características fazem com que o débito seja reduzido em comparação com outras tecnologias. Em alguns países, existem movimentos e acções judiciais contra a sua instalação[1][2].

Dentro e fora de casa, a rede eléctrica está sujeita a todo tipo de interferência e ruídos gerados por fontes chaveadas, motores e até dimmers. Outro factor negativo das redes eléctricas é sua oscilação: características como impedância, atenuação e frequência podem variar drasticamente de um momento para o outro, à medida que luzes ou aparelhos ligados à rede são ligados ou desligados. Além disso, se a intenção for transmitir informação a longas distâncias, os transformadores de distribuição são verdadeiras barreiras para a transferência de dados. Apesar de permitirem a passagem de corrente alternada a 50 Hz ou 60 Hz com quase 100% de eficiência, os transformadores atenuam seriamente outros sinais de maior frequência.

Para atender às suas próprias necessidades, as distribuidoras de energia eléctrica ocasionalmente criam soluções que fazem com que esses sinais contornem ou até atravéssem os transformadores por meio de redes especiais de alta frequência. Novas técnicas são capazes de recuperar sinais fortemente atenuados, entretanto somente as grandes empresas têm acesso a essa tecnologia.

Outra desvantagem vem do fato de a PLC ser uma mídia compartilhada e estruturada de modo paralelo. Assim, todas as casas ligadas numa mesma subestação eléctrica compartilham a largura de banda disponível. Isso significa que o desempenho da ligação pode variar de acordo com o número de pessoas que estiverem navegando ou baixando arquivos simultaneamente.

Um dos grandes entraves que ainda existem para a ampla disseminação do acesso à Internet para o público em geral é, sem dúvida, a falta de um meio de transmissão de dados de baixo custo.

Até recentemente, a maioria dos esforços públicos e privados esteve concentrada na montagem de uma grande infraestrutura de comunicação, capaz de suportar o tráfego de informações na Internet por meio de grandes vias de dados, os chamados backbones.

O passo seguinte consistiu em encontrar uma maneira simples e prática de ligar individualmente cada usuário doméstico ou empresa ao "backbone" principal, um trecho normalmente chamado de "the last mile" (a última milha) pelos profissionais da área, isso até hoje tem sido feito utilizando infra-estruturas já existentes, como redes telefónicas ou de TV a cabo. Entretanto, esses meios tem-se concentrado em zonas urbanas — o que exclui residências de regiões afastadas ou de difícil acesso, além de serem relativamente caros.
Serviços Suportados

Os serviços de telecomunicações em uma rede PLC estão baseados no protocolo TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). O estádio actual da tecnologia PLC e as possibilidades de exploração de serviços que ela oferece merecem dupla atenção por parte dos dirigentes das Empresas de Energia Eléctrica, a anunciada chegada da competição nos mercados de energia e a consequente pressão pelo aumento de resultados vem forçando essas empresas a buscar fontes alternativas de receita, outra razão é que o emprego da tecnologia proporciona a redução de custos operacionais, outra imposição do mercado competitivo. A aplicação da tecnologia contribui para a realização desses dois objetivos, viabilizando a exploração dos seguintes serviços:

Acesso em Banda Larga à Internet;
Vídeo a Pedido;
Telefonia IP VoIP;
Serviços de Monitoração e Vigilância;
Serviços de Monitoramento de Trânsito (Câmeras e Comandos);
Automação Residencial Domótica;
Monitoramento de processos produtivos on-line.

Equipamentos

Os principais equipamentos presentes em redes PLC são:

Modem (PNT): Usado para a recepção e transmissão dos dados, o modem é instalado em um host (estação de trabalho, servidor, etc.) que é ligado à tomada de eletricidade. É responsável pela comunicação com o Demodulador Repetidor (PNR).

Demodulador Repetidor (PNR): Este equipamento faculta o acesso direto do sistema In door para o sistema Outdoor. Cada residência tem um, e este se comunica com o Concentrador Mestre (PNU).

Concentrador Mestre (PNU): Controla o sistema Outdoor e liga uma Célula de Energia (Power Cell) à rede do backbone. Geralmente esta localizada no transformador. Deste ponto em diante a comunicação pode ser feita pela operadora de telecomunicações.
Modulação e Multiplexação

O Processo de Modulação consiste em transformar o sinal em uma forma adequada para a transmissão do sinal. O receptor recria a mensagem original mas se caso aconteça algum ruído ou distorção impossibilita a recriação exata da mensagem.

O processo de Multiplexação é o processo de combinar vários sinais para transmissão simultânea pelo mesmo canal. Dentre os métodos básicos de multiplexação pode-se citar: • Frequency-Division Multiplexing (FDM): usa modulação por onda contínua para colocar cada sinal em uma freqüência específica da banda. No receptor são usados vários filtros para separar os diferentes sinais e prepará-los para modulação. • Time-Division Multiplexing (TDM): usa modulação por pulsos para posicionar os sinais em diferentes fatias de tempo. • Code-Division Multiplexing (CDM): no qual cada sinal é identificado por uma seqüência (código) diferente.
Interferências PLC

O PLC é uma tecnologia interferente aos serviços e utilizadores de rádio comunicação. Parte da banda de rádio de ondas médias - 1,7 a 3 MHz - todas as altas frequências HF - 3 a 30 MHz - e o VHF baixo - 30 a 50 MHz - ficam prejudicados com aumento do nível de ruído, inutilizando várias faixas de rádio.

Entre os sectores e serviços a serem interferidos estão as forças armadas, as comunicações aéreas e navais em HF, radioamadores, radiodifusão pública, ionossondas e pesquisas de radioastronomia em HF.[3]

Estudos recentes debatidos em fóruns da ABERT ( Associação Brasileira de Rádio e Televisão) demonstraram interferências nos canais abertos de televisão em VHF e rádio AM.

Os radiodifusores reivindicam protecção contra o PLC, inclusive na manutenção das faixas internacionais de ondas tropicais e ondas curtas, de relevância social para difusão directa e gratuita de informações cobrindo todo o país, sem a necessidade de repetidoras, redes, links terrestres ou espaciais (satélites).[4]

Equipamentos domésticos também podem causar interferências na rede PLC, como motores de escova, dimmers de luz, secadores de cabelos, aspiradores, furadeiras eléctricas, chuveiros elétricos, etc.

A conexão PLC é prejudicada em redes domésticas que dispuserem de equipamentos bloqueadores de frequência (filtros de linha), equipamentos isoladores (estabilizadores) ou que sejam alimentados por fontes chaveadas (no-breaks).

Experiências feitas no mundo:

Entre 2001 e 2003 muitas experiências foram realizadas de forma bem sucedida, confirmando a viabilidade das redes PLC e criando ambiente para iniciativas comerciais. A situação de hoje evoluiu transformando experiências PLC piloto em implantações comerciais. Mais de 10 países já estão comercializando e muitos outros já anunciaram esta intenção de fornecer serviços de Banda Larga PLC. Nos Estados Unidos da América (EUA), as empresas autorizadas na prestação de serviços de utilidade pública (Utilities), não consideram a tecnologia PLC apenas uma forma de expandir seus negócios para a prestação de serviços de telecomunicações. De facto, estas empresas têm deixado esta tarefa para uma parceira voltada a telecomunicações. O interesse no PLC reside no potencial de serviços que uma rede de distribuição de eletricidade inteligente pode representar, em termos de aumento de eficiência, confiabilidade e segurança.

No Brasil a ligação à Internet por meio de rede eléctrica ainda não está disponível comercialmente e tem sido testada por empresas como Eletropaulo Telecom, em São Paulo, Light no Rio de Janeiro, Copel no Paraná e Celg (Companhia Energética de Goiás), sem previsão de conclusão. Com relação a preço, ‘‘o serviço de acesso à internet deverá ter um custo compatível com as tecnologias existentes”, diz Cardoso.[4]. Em dezembro de 2006, Porto Alegre passou a se beneficiar com a primeira rede de comunicação e acesso à Internet pela linha de energia eléctrica- tecnologia PLC (Power Line Communication) — do Rio Grande do Sul. Dados, imagem, voz e vídeo vão ser disponibilizados a uma velocidade de 45 megabits (velocidade nominal), por segundo pela rede eléctrica da CEEE. Com mais de 3,5 quilómetros de extensão, a Rede PLC da Restinga será a maior em extensão do país, em média e baixa tensões, para fins de inclusão social. Nesta primeira etapa, foram ligados à rede de alta velocidade o posto de saúde Macedônia, a Escola Municipal Alberto Pasqualini e o posto local do Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial (AEP Senai) e, recentemente, na cidade de Santo antônio da platina pela copel
Segurança

Toda comunicação do PLC é criptografada. Alguns protocolos como o HomePlug 1.0 utilizam criptografia DES de 56 bits. Os dados estão sempre em rede local porque esta tecnologia não ultrapassa a caixa eléctrica da casa. Contém de facto muito mais segurança do que o Wi-Fi, que pode ser visível pelos vizinhos e que necessita uma identificação por utilizador e senha.

Embora os pacotes transmitidos sejam seguros, as ligações físicas são realizadas diretamente na tomada de energia eléctrica, deixando o hardware exposto às variações de tensão e raios.


Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/PLC


Última edição por demattos em Seg 25 Fev - 16:36, editado 1 vez(es)

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Re: PLC - Power Line Communication (comunicação através da energia)

Mensagem  Marcio Marques em Seg 25 Fev - 16:16

Ótimo tópico demattos !

Para quem nunca ouviu falar é este pequeno aparelho aqui ou similares , apenas um exemplo :



E funciona assim :




Já tive experiência usando os mesmos, a meu ver são ótimos para uso interno pois são de facílima instalação assim como de uma estabilidade enorme , inclusive não havendo problemas com oscilações de energia .

Muitos confundem o uso do mesmo e testam de maneira errônea , depois afirmam que os mesmos são instáveis e ruins em uso.

O uso correto destes aparelhos é direto como está na figura acima , não podendo haver qualquer interrupção ou barreira em seu caminho , como por exemplo medidores(ou relógios como alguns dizem) , transformadores etc etc .. lembrando que pode-se fazer o teste dentro do local que o medidor abrange, testando em todas as tomadas, disjuntores comuns não tem problema .

Quando falamos em um condomínio por exemplo , está errado em afirmar seu uso , pois cada apartamento ou casa tem seu próprio medidor, e como afirmei , não é correto tentar fazer esta rede tentando passar por barreiras , neste caso o medidor, alguns afirmam que por medidores analógicos a rede passa porém haverá total instabilidade além do que o mesmo tem limites de distância em uso externo.

Em alguns países já usam este aparelho em cidades inteiras , porém tem que haver outros aparelhos que façam o salto da transmissão em medidores, transformadores , etc etc , para que a rede funcione em sua totalidade aonde houver energia interligada da mesma companhia .

Devido ao fato de nossas companhias elétrica serem todas desorganizadas em suas estruturas , se torna praticamente inviável financeiramente usar este sistema em nosso país, inclusive devido ao fato destes aparelhos que fazem os saltos custarem valores muito altos .

Conclusão :

- Uso interno sem qualquer barreira , ótimo aparelho , um dos melhores que já conheci , incluisve já estão vendendo os mesmos com capacidade para 500 Mb.

Mais informações é só perguntarem pessoal , pesquisei , estudei e usei durante um bom tempo.

Abraço !

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Re: PLC - Power Line Communication (comunicação através da energia)

Mensagem  Zucchi em Seg 9 Jun - 18:24

É uma tecnologia interessante, porém para os grandes players do setor de energia.

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Re: PLC - Power Line Communication (comunicação através da energia)

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