PLC
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PLC (Power Line Communications) é a tecnologia que utiliza uma das redes mais utilizadas em todo o mundo: a rede de energia elétrica. A idéia desta tecnologia não é nova. Ela consiste em transmitir dados e voz em banda larga pela rede de energia elétrica. Como utiliza uma infra-estrutura já disponível, não necessita de obras em uma 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.
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[editar] Histórico da tecnologia PLC
Sistemas de Powerline Carrier, chamados também de OPLAT (Ondas Portadoras em Linhas de Alta Tensão), têm sido utilizados pelas empresas de energia elétrica desde a década de 1920. Esses 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. Somente recentemente, com o avanço de instalação de fibras ópticas e barateamento de sistemas de telecomunicações, diversas empresas de energia elétrica decidiram abandonar o Carrier. Como resposta, os fabricantes estão deixando de produzir estes equipamentos por falta de demanda.
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.
[editar] Powerline Communications
Em 1991, o Dr. Paul Brown da Norweb Communications (Norweb é a empresa de Energia Elétrica da cidade de Manchester, Inglaterra) iniciou testes com comunicação digital de alta velocidade utilizando linhas de energia. Entre 1995 e 1997, ficou demonstrado que era possível resolver os problemas de ruído e amenizar (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 energia estavam solucionados em apenas algumas faixas de frequência. Mesmo assim dois meses depois, foi anunciado pelas mesmas empresas o primeiro teste de acesso a Internet, realizado numa escola de Manchester. Com isso, foi lançada uma nova idéia 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 elétricas do mundo estavam pensando em se tornar provedores de serviços de telecomunicações, utilizando seus ativos de distribuição. Devemos lembrar que o setor 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).
Vale 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).
Atualmente, 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.
[editar] Funcionamento
Existem dois tipos de PLC, a primeira é a interior (indoor), onde a transmissão é conduzida usando a rede elétrica 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 elétrica. O princípio básico de funcionamento das redes PLC é que, como a freqüência dos sinais de conexão é na casa dos MHz ( 1 a 30 Mhz ), e a energia elétrica é da ordem dos Hz ( 50 a 60 Hz ), os dois sinais podem conviver harmoniosamente, no mesmo meio. Com isso, mesmo se a energia elétrica 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 não assíncrona, ou seja, você tem o mesmo desempenho no recebimento ou envio de dados. O sinal do BPL sai da central, indo para o injetor, que vai se encarregar de enviá-lo à rede elétrica. No caminho, o repetidor tem a função de não deixar com que os transformadores filtrem as altas frequências. Chegando perto da casa, o extrator, 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 elétrica, este último mais provável. Como há um repetidor a cada transformador, e nesse sistema com grids inteligentes não se usa mais os atuais “relógios”, descarta-se a desvantagem mais famosa na Internet do uso do PLC - de que os transformadores, por absorver os sinais, impossibilitariam a instalação. Dentro e fora de casa, a rede elétrica está sujeita a todo tipo de interferência e ruídos gerados por fontes chaveadas, motores e até dimmers. Outro fator negativo das redes elétricas é sua oscilação: características como impedância, atenuação e freqüência podem variar drasticamente de um momento para o outro, à medida que luzes ou aparelhos conectados à rede são ligados ou desligados. Além disso, se a intenção for transmitir informações 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 freqüência. Para atender às suas próprias necessidades, as distribuidoras de energia elétrica ocasionalmente criam soluções que fazem com que esses sinais contornem ou até atravessem os transformadores por meio de redes especiais de alta freqüência. 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 conectadas numa mesma subestação local estarão compartilhando a largura de banda disponível. Isso significa que o desempenho da conexão pode variar de acordo com o número de pessoas que estiverem navegando ou baixando arquivos simultaneamente. Apesar desses revezes, a PLC também possui outras características interessantes, além do aproveitamento de uma infra-estrutura já existente. A principal delas é ter a Internet sempre à disposição, 24 horas por dia. A atual velocidade máxima de 4,5 Mbps é bem maior que a de uma conexão ISDN (128 kbps) ou ADSL (faixa dos megabits por segundo). compartilhada para todos os consumidores ligados no transformador. Por exemplo: Se o transformador estiver alimentando 45 unidades consumidoras, no pior caso (se todas os 45 usuários estiverem navegando ao mesmo tempo) a taxa para cada um será de 100Kbps ,no mínimo. (um modem de 56K tem uma taxa de 56Kbps no máximo). Futuramente o PLC poderá alcançar taxas superiores à 10Mbps, outra característica interessante da PLC é a possibilidade de transformar toda a infra-estrutura elétrica de uma residência ou edifício em uma rede local de dados, onde cada tomada pode ser encarada como um ponto de acesso que pode ser usado de maneira simples e descomplicada. Um dos grandes empecilhos 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 conectar 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 telefônicas ou de TV a cabo. Entretanto, esses meios se concentram em zonas urbanas – o que exclui residências de regiões afastadas ou de difícil acesso, além de serem relativamente caros.
[editar] Vantagens do uso da PLC
Uma das grandes vantagens do uso da PLC é que, por utilizar a rede de energia elétrica, qualquer "ponto de energia" pode se tornar um ponto de rede, ou seja, só é preciso plugar 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 a até 200Mbps em faixas freqüência de 1,7Mhz a 30Mhz.
[editar] 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 radiofreqüência, 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 freqüências de 1,7MHz a 50MHz, com espalhamento de harmônicos até freqüências 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 ações judiciais contra a sua instalação[1][2].
[editar] Serviços Suportados
Os serviços de telecomunicações em uma rede PLC estão baseados no protocolo TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). O estágio atual da tecnologia PLC e as possibilidades de exploração de serviços que ela oferece merecem dupla atenção por parte dos dirigentes das Empresas de Energia Elétrica a anunciada chegada da competição nos mercados de energia e a conseqüente 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 sob demanda; • Telefonia IP; • Serviços de Monitoração e Vigilância; • Serviços de Monitoramento de Trânsito (Câmeras e Comandos); • Automação Residencial; • Monitoramento de processos produtivos on-line.
[editar] 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 energia. Ele realiza a comunicação com o Demodulador Repetidor (PNR).
Demodulador Repetidor (PNR): Esse equipamento provê acesso direto do usuário do sistema InDoor 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 interconecta 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.
[editar] Multiplexação e Modulação
A tecnologia PLC utiliza a técnica de modulação de sinais OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), pode utilizar as modulações por QAM (Quadrature Amplitude Modulation) e PSK (Phase Shift Modulation).
[editar] Interferências PLC
O PLC é uma tecnologia interferente aos serviços e usuários de rádio comunicação. Parte da banda de rádio de ondas médias - 1,7 a 3 MHz - todas as altas freqüências 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 setores e serviços as 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 proteção contra o PLC, inclusive na manutenção das faixas internacionais de ondas tropicais e ondas curtas, de relevância social para difusão direta 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 elétricas, chuveiros elétricos, etc.
A conexão PLC é prejudicada em redes domésticas que disporem de equipamentos bloqueadores de freqüência (filtros de linha), equipamentos isoladores (estabilizadores) ou que sejam alimentados por fontes chaveadas (no-breaks).
[editar] Experimentos feitos no mundo
Entre 2001 e 2003 muitas experiências de operação 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 fato, estas empresas têm deixado esta tarefa para uma parceira voltada a telecomunicações. Seu interesse em PLC reside no potencial de serviços que uma rede de distribuição de eletricidade inteligente pode representar, em termos de aumento de sua eficiência, confiabilidade e segurança. No Brasil a conexão à internet por meio de rede elétrica ainda não está disponível noPaís 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 elétrica- tecnologia PLC (Power Line Communication) – do Rio Grande do Sul. Dados, imagem, voz e vídeo vão trafegar a uma velocidade de 45 megabits (velocidade nominal), por segundo pela rede elétrica da CEEE. Com mais de 3,5 quilômetros 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 conectados 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)
[editar] 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 elétrica da casa. Contém de fato muito mais segurança do que o Wi-Fi, que pode ser visível pelos vizinhos e que necessita uma identificação por usuário e senha.
Embora os pacotes de conexão sejam seguros, as conexões físicas são realizadas diretamente na tomada de energia elétrica, deixando o hardware exposto às variações de tensão e raios.
Referências
- ↑ http://www.arrl.org
- ↑ http://www.arrl.org/tis/info/HTML/plc/files/C63NovPLC.pdf
- ↑ Archangelo, Flávio. "PLC/BPL: Uma Tecnologia Poluidora". Portal Teleco
- ↑ Radiodifusores querem mais proteção contra o PLC. Notícias SBTVD-CPqD
