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PLC POWER LINE COMMUNICATION LUCAS DE ARAUJO TELLI DIEGO DE ARAUJO TELLI PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL FACULDADE DE ENGENHARIA.

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1 PLC POWER LINE COMMUNICATION LUCAS DE ARAUJO TELLI DIEGO DE ARAUJO TELLI PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL FACULDADE DE ENGENHARIA APLICAÇÕES DE TELECOMUNICAÇÕES PORTO ALEGRE 09 DE JUNHO DE 2007

2 INTRODUÇÃO O trabalho consiste em apresentar aspectos relevantes da estrutura e de implementação da rede PLC. Desde a popularização da internet, a infra-estrutura de comunicação atinge taxas de crescimento nunca vistas. Então, a tecnologia PLC tornou-se um tema relevante nos últimos anos devido principalmente, aos avanços tecnológicos que possibilitam a utilização de uma única topologia de rede que serve para o transporte dos serviços de voz, vídeos, dados e energia elétrica.

3 Esta rede de próxima geração é baseada em um padrão chamado Homeplug 1.0 para redes LANs e está sendo implementada em fase de testes em edifícios de corporações e universidades. Uma das principais vantagens da utilização de uma rede constituída por PLC para comunicação de dados é ter uma relação custo benefício melhor comparado a outros sistemas uma vez que utiliza uma infra-estrutura já existente, isto é, a grande maioria das residências e locais corporativos estão conectados a provedora de energia elétrica. INTRODUÇÃO

4 Inicialmente a pesquisa para utilização de PLC foi focalizada em prover serviços relacionados ao de como controle de carga na rede de distribuição, controle de tarifa, controle remoto e casas inteligentes. Rede de comunicações requerem taxas muito altas de transmissão e em alguns casos as respostas necessitam ser em tempo real (como vídeo e televisão). Isto complica o desenvolvimento de um sistema de comunicação. E sistemas de baixo processamento existem até hoje. INTRODUÇÃO

5 PADRÃO HOME PLUG 1.0 Este modelo de rede é definido baseado no nível físico (PHY), controle do meio de acesso (MAC) e na funcionalidade do enlace para suportar todas implementações condizentes. Duas interfaces são especificadas: do lado elétrico chamada P1, localizada entre o transformador e a linha CA (Corrente Alternada); e a outra do lado de dados, chamada M1, entre HomePlug MAC e a camada que está usando o serviço, como mostra a figura ao lado. A M1 é definida como uma interface lógica e especificada pela IEEE

6 O sistema HomePlug é especificado somente para operações com a rede de energia elétrica de residências, isto é, ficando com tensões entre 110V e 220V. O sistema é dimensionado para operar nesta média. Todas as casas que estão conectadas ao transformador de distribuição possuem duas fases, L1 e L2. Os dispositivos de carga existentes estão ligados entre L1 e o neutro, que não é mostrado, e entre L1 e L2 (220V). As estações de HomePlug geralmente possuem um cabo CA e o plugue de conexão na tomada variando de acordo com o país onde esta sendo utilizada. A próxima figura ilustra essa topologia. PADRÃO HOME PLUG 1.0

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8 A figura seguinte ilustra o modelo de referência em alto nível. O controle de acesso ao meio (MAC), é definido como interface de serviço, M1, que fornece a gerência e o transporte de dados. Esta interface é especificada por serviços primários que fornecem o fluxo de dados e a troca de estados dos eventos para a continuação no modelo MAC. Um serviço similar primitivo é definido pela interface MAC/PHY. A interface P1 é definida em termos das formas de onda e das características elétricas. PADRÃO HOME PLUG 1.0

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10 Modem PLC Foi selecionado o chip ST7538 (Power Line FSK Transceiver) da ST Microelectronics para implementação do modem PLC. A figura mostra uma foto do protótipo que já foi utilizado em alguns projetos.

11 FUNCIONAMENTO A partir de um ponto de terminação na rua disponibilizado por uma empresa operadora de telecomunicações, é instalado um Master PLC interligando-o ao referido ponto com um cabo de dados, assim o sinal PLC é injetado pelo Master nos fios elétricos secundários do transformador vizinho através de conectores adequados. Deste modo, todos os consumidores (em média 50) que estiverem ligados no circuito elétrico deste transformador estarão recebendo o sinal em todas as tomadas da residência, em alguns casos será necessário instalar um repetidor no medidor de energia para reforçar o sinal.

12 Finalmente o sinal será captado em uma tomada elétrica pelo modem PLC e disponibilizado em uma porta padrão Ethernet para ligar na placa de rede do computador na casa do usuário. O canal de acesso pode ter velocidades em torno de 2Mbps compartilhado, isto é, se tivermos um usuário, os 2Mbps estarão dedicados à ele, se tivermos mais, estes compartilharão os mesmos 2Mbps. Esta velocidade corresponde a uma velocidade 50 vezes maior que o acesso convencional à internet, via rede de telefonia, acesso dial-up, ou conexão discada. FUNCIONAMENTO

13 Os sistemas PLC tem capacidades finais diferentes, dependendo do tipo de equipamento a ser utilizado ou mesmo à infra-estrutura a ser disponibilizada para a realização do canal de acesso, porém estas taxas podem atingir cerca de 30Mbps. A imagem ao lado ilustra um exemplo de rede de acesso. FUNCIONAMENTO

14 FUNCIONAMENTO

15 PROJETO DE REDE Já o projeto de rede, funciona como se fosse formar uma rede local, baseada em outras tecnologias, como Ethernet, Token Ring, etc. A definição de utilização da tecnologia PLC, passa também por análises de ambiente como no caso de projeto de uma rede de acesso. Esse tipo de tecnologia é conveniente de se utilizar quando não possuímos nenhum tipo de cabeamento no local onde deseja-se que a rede fique localizada.

16 PRINCIPAIS PRODUTOS Equipamentos utilizados para acesso local

17 LAYOUT DE UMA REDE DE ACESSO

18 MODENS

19 REPETIDORES

20 MASTER/GATEWAY

21 PRINCIPAIS PRODUTOS Equipamentos para interligação na rede local

22 BRIDGES

23 ADAPTADORES

24 ROTEADORES


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