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1 SIMULATION OF CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS FOR A LOCAL AREA NETWORK OVER POWERLINE Ademar Luiz Pastro, Eduardo Parente Ribeiro Universidade Federal.

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1 1 SIMULATION OF CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS FOR A LOCAL AREA NETWORK OVER POWERLINE Ademar Luiz Pastro, Eduardo Parente Ribeiro Universidade Federal do Paraná - UFPR

2 2 Sumário: Introdução Objetivo Configuração proposta Metodologia Resultados Conclusões

3 3 Introdução: A rede elétrica representa um meio atrativo para implementação de uma rede local Está presente em todas as instalações prediais Quase todos os equipamentos elétricos estão ligados à rede Não há necessidade da instalação de infraes- trutura adicional de cabeamento

4 4 Histórico: A propagação de sinais de telecomunicações através da rede elétrica é conhecida há mais de 100 anos Abertura e desregulamentação (década de 90) Concessionárias iniciaram pesquisas em novas tecnologias, como fator de competitividade Tecnologia: CDMA x OFDM

5 5 Áreas de aplicação: Acesso à Internet Serviços da Concessionária de Distribuição de Energia Automação Residencial Automação Comercial Automação Industrial

6 6 Objetivo: Avaliação da implementação de uma rede local (LAN) sobre a rede elétrica, utilizando CDMA Proposta de uma configuração que permita comunicação simultânea Avaliação da capacidade, através de simulações

7 7 Espalhamento de Espectro:Características Alta imunidade à interferência intencional ou não intencional Possibilita acesso múltiplo numa mesma faixa de freqüências A largura da faixa utilizada é muitas vezes maior que a largura da faixa do sinal que contém a informação (B = N. R)

8 8 Espalhamento de Espectro: Taxa = 1000bps FS = 16000Hz N = 8

9 9 Espalhamento através da Seqüência Direta (PN) TbTb t btbt 1 sinal binário: 1010 N·T c t TcTc PN 1 seqüência PN: t s 1 sinal espalhado

10 10 Autocorrelação para uma sequência m: 1/N Rc(τ)Rc(τ) τ 0 -Tc-Tc 1 TcTc -N·T c N·T c

11 11 Sequências Gold: Um conjunto de N + 2 Sequências Gold pode ser obtido a partir de 2 sequências m de comprimento N. mux /1 x y Seqüência Gold

12 12 Configuração proposta para a LAN: UE 1 UE p-1 UE 3 UE 4 UE p UE 2 UE p-1 UI 1 UI 3 UI b UI k-1 UI a UI k UI 2 AT Rede Externa Rede Interna R R C R Fibra ótica

13 13 Configuração proposta para a LAN: Rede Interna UI 1 UI 3 UI b UI k-1 UI a UI k UI 2 Rede Interna R Mensagem: a b

14 14 Configuração proposta para a LAN: Rede Interna UI 1 UI 3 UI b UI k-1 UI a UI k UI 2 Rede Interna R Mensagem com código Comum Endereço Lógico de b Código Espalhamento de a b recebe a mensagem Responde enviando seu código de Espalhamento

15 15 Configuração proposta para a LAN: Rede Interna UI 1 UI 3 UI b UI k-1 UI a UI k UI 2 Rede Interna R Canal exclusivo entre a e b

16 16 Configuração proposta para a LAN: Rede Interna UI 1 UI 3 UI b UI k-1 UI a UI k UI 2 Rede Interna R

17 17 Topologia proposta para a LAN: Rede Interna UI 1 UI 3 UI b UI k-1 UI a UI k UI 2 Rede Interna R Roteador entre as redes interna e externa

18 18 Topologia proposta para a LAN: Rede externa UE 1 UE p-1 UE 3 UE 4 UE p UE 2 UE p-1 AT Rede Externa R RC Fibra ótica Concentrador (ou roteador) envia mensagem utilizan- do código de espalhamento da unidade de destino Unidades enviam mensagem ao concentrador utili- zando código de espalhamento do concentrador

19 19 CDMA:Esquema fcfc fcfc fcfc PN 1 snsn s1s1 rnrn m1m1 b1b1 bnbn PN n mnmn..... Filtro Correlator dndn PN n bnbn Rede Elétrica bkbk PN k sksk mkmk..... fcfc Modulador Demodul. Modulador Acoplamento

20 20 CDMA:Correlator / Autocorrelação pn 1 pn N-2 pn N-1 pn 0 r(t-T c ) TcTc TcTc TcTc TcTc · · · + r(t) r(t-2T c )r(t-(N-1)T c ) RcRc N = 31

21 21 CDMA:Autocorrelação para N = 127

22 22 Modelo utilizado: Geração do sinal binário Espalhamento do espectro Modulação (BPSK) Demodulação Recuperação do sinal Sinal binário Geração do sinal binário Espalhamento do espectro Modulação (BPSK) Geração do sinal binário Espalhamento do espectro Modulação (BPSK) Adição de ruído (AWGN/rede) b1b1 bnbn bkbk s1s1 snsn sksk m1m1 mkmk mnmn msms sr s dndn bnbn r

23 23 Validação:Teoria x Simulação

24 24 Resultados:Teoria x Simulação Lam, Tantarana,Theory and Applications of Spread Spectrum Systems, IEEE, 1994

25 25 Resultados:Taxa de erro de bits

26 26 Resultados:Taxa de erro de bits

27 27 Conclusões: Foi proposta uma configuração para uma rede local sobre a rede elétrica utilizando CDMA. O modelo proposto foi simulado, com objetivo de avaliar o número de usuários que podem compartilhar simultaneamente a rede. A taxa de erro para um canal com ruído medido foi maior do que a taxa de erro para um canal sujeito ao ruído branco. Os resultados das simulações mostraram a viabilidade da configuração proposta sobre a rede elétrica, utilizando CDMA.

28 28 Conclusões N TeóricaObservada Limite de transmissões simultâneas taxa de erro de bit < 10 -4


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