Introducción a la tecnología sobre comunicaciones por línea de potencia (PLC)

Desde los años 50 se conocen antecedentes de un sistema que permitía a las empresas de energía controlar el consumo, el encendido del alumbrado público y el valor de las tarifas eléctricas por medio de una señal de baja frecuencia (100 Hz) que viajaba a través de los cables de la red en un solo sentido. A mediados de los 80 se iniciaron investigaciones sobre el empleo de los cables eléctricos como medio de transmisión de datos y a fines de esa década ya se conseguía transmitir información en ambas direcciones. A finales de los años 90 se consiguió que esta transmisión se realizara a velocidades suficientemente elevadas. Esto permitió vislumbrar una aplicación en el campo de las telecomunicaciones: el acceso a Internet. Recientemente ha surgido un nuevo sistema de comunicaciones denominado Power Line Communication (PLC) para atender la demanda de una “Banda Ancha Real”. Esta tecnología consiste en utilizar las líneas de distribución eléctricas para la transmisión de información.

Concepto de PLC

Consiste en la transmisión de voz y datos a través de la red eléctrica. Hace muchos años que empresas e ingenieros  tratan de hacer realidad la idea de aprovechar la red existente de electricidad (la mitad de la población mundial cuenta con energía eléctrica). De esta manera, las compañías eléctricas incrementarían su rentabilidad al aumentar el valor agregado de sus servicios con una mínima inversión, aprovechando su infraestructura para fines para los cuales no habían sido concebidos inicialmente.

Ventajas

• Utiliza la infraestructura ya existente, es decir el cableado eléctrico, por lo que no es necesario ningún tipo de obra adicional. Constituyen un sistema de cableado universal.

• No sufre de los inconvenientes del ADSL o el cable, que no llega en muchos casos al usuario final. Al estar ya implantada la red eléctrica permite llegar a cualquier punto geográfico.

• Cualquier toma corriente hogareño es suficiente para estar conectado.

• Posibilidad de crear redes de datos domésticas utilizando el cableado existente.

• Bajos costos y tiempos de implementación.

• Proporciona una conexión permanente 24h al día.

• Disponibilidad de múltiples servicios a través de una misma plataforma.

• Es posible combinarla con otras tecnologías.

• Por medio de microfiltros se evitan las posibles interferencias generadas por los electrodomésticos.

• El ancho de banda es de 45 Mbps aunque actualmente ya se alcanzan velocidades de 135 Mbps y en breve se llegará a 200 Mbps.

• Con un solo repetidor se provee de conexión hasta 256 hogares.

• Con el tiempo los costos se abaratarán.

• Las tarifas de conexión, aunque todavía no están fijadas, no superarán las cuotas de ADSL.

• Velocidades para usuarios de la “última milla” (home) similares a las ofrecidas por otras tecnologías.

En la actualidad las empresas no están del todo convencidas sobre la tecnología y la viabilidad comercial de PLC. Existen problemas técnicos y regulatorios que todavía deben resolverse:

Desventajas

• Los circuitos de distribución eléctrica no fueron concebidos con propósitos de comunicación. La red de distribución eléctrica constituye un canal de comunicación muy complejo, ruidoso y difícil de modelar.

• Tiene escasa competencia tecnológica.

• La producción de los equipos necesarios es todavía escasa. El canal PLC presenta desafíos particulares para los diseñadores de módems, tales como la selección de esquemas apropiados de modulación y codificación.

• Ausencia de estándares tecnológicos para la interoperabilidad de equipos.

• Falta de seguridad (confidencialidad).

• Oposición de las compañías telefónicas.

• La necesidad de una detallada regulación surge debido a la naturaleza de la línea de distribución, que emite y recibe interferencia electromagnética.

• Las interferencias provenientes de varias fuentes de naturaleza variable en el tiempo, conducen a un desempeño muy pobre del sistema. Como resultado de esto, la capacidad de transmisión se restringe provocando imposiciones de ancho de banda severas, límites de potencia, y altos niveles de ruido

• La variabilidad en los niveles de atenuación e impedancia originados por la conmutación de equipamientos eléctricos son frecuentes.

Para poder realizar un diagnóstico preciso de la tecnología y su aplicabilidad en nuestro medio, al estudio de los puntos anteriores es necesario incluir:

• Información de las instalaciones de prueba existentes.

• Análisis del potencial real que tiene la adopción de la tecnología PLC.

Potencial de los Sistemas PLC

Hoy la red eléctrica tiene mayor cobertura que la red de telefonía y de videocable, alcanzando al 95% de los hogares. Es decir, con el sistema PLC la mayoría de la gente tendrá la posibilidad de conectarse a Internet. Debido a que las prestaciones de redes de este tipo ya están disponibles en oficinas e industrias, se estima que los mercados que más se beneficiarán serán el residencial y el de las PyMEs.

Se debe tener presente que, aunque tiene menor cobertura, la red telefónica instalada atiende a todos los sectores donde existe capacidad económica de pago. Por lo tanto, la oferta de VoIP a bajos costos resultaría competitivo en sectores de menores recursos que dejarían de ser clientes de la empresa telefónica local.

Las expectativas que se han depositado alrededor de la tecnología PLC son altas y muy variadas. Algunas de ellas buscan explotar la tecnología desde un punto social (buscando la igualdad de acceso a las tecnologías de información para potenciar el desarrollo de las personas), como también desde un punto comercial.

La promesa de cubrir sectores geográficos que son económicamente inviables, de alto grado de dispersión de usuarios o bien de difícil acceso, es la carta de presentación social de esta tecnología a (este concepto debe entenderse para usuarios alimentados en BT dado que la transmisión hasta el transformador de distribución en MT no es competitiva con DSL, como se verá más adelante). Las ventajas de la tecnología son amplias, lo cual potencia el desarrollo.

Principales Limitaciones Actuales

La tecnología PLC de banda ancha está recién en sus comienzos. Si bien los esquemas de codificación y modulación más difundidos en los actuales módems PLC son muy conocidos, no es posible garantizar los resultados obtenidos en otros países en la red de distribución local, ya que los mismos han sido probados en redes de distribución con características diferentes.

Para poder conocer la capacidad real que tienen las redes existentes en Argentina se necesita realizar pruebas experimentales o pilotos.

Aunque la industria PLC se encuentra en pleno desarrollo, debe tenerse en cuenta que el canal PLC tiene restricciones de velocidad bien definidas (menor a 300 Mbps). Esta limitación surge principalmente por la naturaleza de la red (i.e., atenuación de la línea, medio compartido por varios usuarios, etc.) y por la necesidad de emplear esquemas de codificación para combatir los efectos del ruido.

Esto indica que PLC constituye fundamentalmente un método de acceso para la última milla.

La utilización de PLC en redes de MT para conectar múltiples transformadores con las redes troncales tiene limitaciones importantes:

• Cantidad de equipos adicionales en la red de MT: Deben instalarse equipos repetidores cada algunos cientos de metros (500 metros) para mantener la señal a un nivel adecuado.

• Restricciones en la velocidad ofrecida: La red de MT, si bien posee mejores características que la red de BT para la transmisión digital de información (menor ruido, interferencias, etc), no difiere demasiado de ésta en sus características físicas. Por lo tanto, las velocidades potenciales pueden resultar insuficientes para cubrir los caudales de información requeridos por múltiples estaciones transformadoras alimentadas por la red de MT.

• Complejidad del equipamiento: Debido a que los valores de tensión sobre los cuales trabajan los acopladores son altos y para evitar dañar los equipos, se precisa que los mismos tengan características constructivas y procedimientos de instalación especiales.

Tomando en consideración lo antes expuesto, no se espera que la tecnología PLC para redes de MT sea una solución para los enlaces entre múltiples estaciones transformadoras y las líneas troncales. Sí puede adoptarse en algunas zonas donde la configuración de la red y la capacidad requerida lo permitan (un campus universitario, ciudades pequeñas, etc.).

Para alimentar a los módems ubicados en los transformadores lo más conveniente es utilizar una red de fibra óptica. Si se analiza esta alternativa en particular, la distribuidora de energía podría disponer del recurso realizando el tendido de fibra óptica sobre su propia estación de MT (por ejemplo EPEC).

Debido a la competencia del mercado, la tecnología PLC debe ofrecer una amplia gama de servicios, QoS y precio razonable. Por este motivo, la administración de la red juega un rol vital ya que debe garantizar la mejor utilización del medio de transmisión compartido y a la vez proveer una calidad de servicio satisfactoria. Esta importante tarea, a cargo de la capa MAC, no se encuentra en la actualidad estandarizada. Esto significa que los protocolos existentes en la actualidad son del tipo custom, o sea, propios de cada fabricante e incompatibles entre sí.

En conclusión, el diseño y la estandarización de la MAC representa uno de los pasos más críticos para el éxito técnico-comercial de PLC.

En la actualidad, la aplicación de PLC para el desarrollo de redes internas puede resultar poco atractiva para las PyMEs. Un módem PLC tiene un costo aproximado de U$S130. En el mercado una tarjeta de red Ethernet 10/100 Base T no supera los U$S20, y el metro de cable UTP para interconectar la red no cuesta más de U$S2. Por este motivo, en algunas situaciones no es conveniente utilizar la tecnología PLC para desarrollar una red en el interior.

Además, y quizás más importante, las velocidades logradas a través de redes estructuradas nivel 5 son de hasta 1 Gbps, muy superiores a los 14 Mbps de velocidad máxima para una red PLC que se encuentre operativa en el interior de un inmueble.

Jorge Zavleon
Relator
Servicios Avanzados