HomePlug es el nombre familiar de varias especificaciones de comunicaciones por línea eléctrica bajo la designación HomePlug, cada una con capacidades únicas y compatibilidad con otras especificaciones HomePlug.
Algunas especificaciones de HomePlug están orientadas a aplicaciones de banda ancha, como la distribución en el hogar de IPTV de baja velocidad de datos , juegos y contenido de Internet, mientras que otras se centran en aplicaciones de bajo consumo, bajo rendimiento y temperaturas de funcionamiento prolongadas, como medidores de energía inteligentes y comunicaciones en el hogar entre sistemas eléctricos y electrodomésticos. Todas las especificaciones de HomePlug fueron desarrolladas por HomePlug Powerline Alliance , que también posee la marca registrada HomePlug.
El 18 de octubre de 2016, HomePlug Alliance anunció que todas sus especificaciones se pondrían a disposición del público y que otras organizaciones se encargarían de actividades futuras relacionadas con la implementación de las tecnologías existentes. [1] En el anuncio no se mencionó ningún otro desarrollo tecnológico dentro de la comunidad HomePlug.
HomePlug Powerline Alliance es una asociación comercial de fabricantes de productos electrónicos, proveedores de servicios y minoristas que establece estándares y prueba los dispositivos de sus miembros para comprobar su conformidad con las diversas tecnologías de comunicación por línea eléctrica HomePlug . La alianza prueba la interoperabilidad y certifica productos según las especificaciones de HomePlug y las normas IEEE 1901. [2]
El 18 de octubre de 2016, la HomePlug Alliance anunció que todas sus especificaciones se pondrían a disposición del público y que otras organizaciones se encargarían de actividades futuras relacionadas con la implementación de las tecnologías existentes. [3] En el anuncio no se mencionó ningún desarrollo tecnológico adicional dentro de la comunidad HomePlug. HomePlug está prácticamente inactivo al menos desde junio de 2022.
La HomePlug Powerline Alliance se formó para desarrollar estándares y tecnología que permitan que los dispositivos se comuniquen entre sí y con Internet a través del cableado eléctrico existente de la estructura o la casa.
Uno de los mayores retos técnicos fue encontrar una forma de reducir la sensibilidad al ruido eléctrico presente en las líneas eléctricas. HomePlug resolvió este problema aumentando las frecuencias portadoras de comunicación de modo que la señal sea transportada por el conductor neutro que es común a todas las fases.
Fundada en 2000, la HomePlug Powerline Alliance tenía como objetivo crear un estándar para utilizar el cableado eléctrico doméstico existente para comunicar productos y conectarse a Internet. [2] La primera especificación HomePlug, HomePlug 1.0, se publicó en junio de 2001. La especificación HomePlug AV (para audio y vídeo) publicada en 2005 aumentó las velocidades máximas de datos de la capa física (PHY) de aproximadamente 13,0 Mbit/s [4] a 200 Mbit/s.
La especificación HomePlug Green PHY se publicó en junio de 2010 y está destinada a aplicaciones de energía inteligente y red eléctrica inteligente como un "hermano" interoperable de HomePlug AV con un menor costo, menor consumo de energía y menor rendimiento. [5] Aprobó y publicó la especificación HomePlug Command and Control en 2007 y la especificación HomePlug Green PHY en junio de 2010. [6]
La IEEE 1901 de 2010 fue aprobada y HomePlug AV se convirtió en una tecnología de referencia para la FFT- OFDM PHY dentro de la norma y se convirtió en un estándar internacional. La HomePlug Powerline Alliance es un organismo de certificación para productos IEEE 1901. Las tres especificaciones principales publicadas por HomePlug (HomePlug AV, HomePlug Green PHY y HomePlug AV2) son interoperables y compatibles. [7]
La organización tenía 69 miembros y había certificado más de 200 productos en 2010. [2]
En 2011, Ford, General Motors, Audi, BMW, Daimler, Porsche y Volkswagen adoptaron la especificación HomePlug Green PHY como estándar de conectividad para vehículos eléctricos enchufables. [8]
A partir de 2017, hay al menos seis proveedores de chips que envían chipsets HomePlug AV con soporte de especificación IEEE 1901: Broadcom , Qualcomm Atheros , Sigma Designs , Intellon, SPiDCOM y MStar . [9]
Las versiones más nuevas de HomePlug admiten el uso de Ethernet en topología de bus a través de modulación OFDM , lo que permite que varios portadores de datos distintos coexistan en el mismo cable. Además, la tecnología OFDM de HomePlug puede desactivar (enmascarar) cualquier subportadora que se superponga al espectro de radio previamente asignado en una región geográfica determinada, lo que evita las interferencias. En América del Norte , por ejemplo, HomePlug AV solo utiliza 917 de 1155 subportadoras. [10]
La red eléctrica es una red que se puede configurar utilizando el cableado eléctrico existente de un edificio. Para la carga de vehículos eléctricos , el cargador de vehículos eléctricos enchufable que cumple con la norma SAE J1772 también requiere que HomePlug Green PHY establezca comunicaciones a través de una línea eléctrica antes de que el vehículo pueda comenzar a consumir energía para la carga.
Todas las implementaciones comerciales de HomePlug cumplen con el estándar de cifrado AES-128 especificado para infraestructura de medición avanzada por la FERC de EE. UU . Por lo tanto, estos dispositivos son adecuados para implementarse como medidores de grado de servicio listos para usar con el software adecuado.
A finales de 2012, los dispositivos HomePlug más utilizados son los "adaptadores", que son módulos independientes que se enchufan a tomas de corriente de pared (o regletas de enchufes [pero no protectores de sobretensión] o cables de extensión) y proporcionan uno o más puertos Ethernet. En una red doméstica sencilla, el enrutador de acceso a Internet se conecta a través de un cable Ethernet a un adaptador de línea eléctrica, que a su vez se enchufa a una toma de corriente cercana. Un segundo adaptador, enchufado a cualquier otra toma de corriente de la casa, se conecta a través de un cable Ethernet a cualquier dispositivo Ethernet (por ejemplo, computadora, impresora, teléfono IP , estación de juegos). Las comunicaciones entre el enrutador y los dispositivos Ethernet se transmiten a través del cableado eléctrico doméstico existente. Se pueden implementar redes más complejas enchufando adaptadores adicionales según sea necesario. Un adaptador de línea eléctrica también se puede enchufar a un concentrador o conmutador para que admita varios dispositivos Ethernet que residan en una habitación común.
Cada vez más, la funcionalidad que se encuentra en los adaptadores independientes se está incorporando a dispositivos finales como centros de control de energía, adaptadores de medios digitales y cámaras de seguridad de Internet. Se prevé que la funcionalidad de redes de línea eléctrica se incorporará a televisores, decodificadores, grabadoras de video digital y otros productos electrónicos de consumo, especialmente con la aparición de estándares globales de redes de línea eléctrica como el estándar IEEE 1901 , ratificado en septiembre de 2010. [11]
Varios fabricantes venden dispositivos que incluyen 802.11n , HomePlug y cuatro puertos de conectividad Gigabit Ethernet por menos de 100 dólares. Se han anunciado varios para principios de 2013 que también incluyen conectividad 802.11ac , cuya combinación con HomePlug es vendida por Qualcomm Atheros como su tecnología de red híbrida Hy-Fi , una implementación de IEEE P1905 . Esto permite que un dispositivo utilice Ethernet por cable, línea eléctrica o comunicación inalámbrica según disponibilidad para proporcionar una conmutación por error redundante y confiable , lo que se considera particularmente importante en aplicaciones de consumo donde no hay expertos en el lugar disponibles para depurar conexiones.
La primera especificación HomePlug, HomePlug 1.0, ofrece una velocidad física máxima de 14 Mbit/s. Se introdujo por primera vez en junio de 2001 y desde entonces ha sido reemplazada por HomePlug AV. El 28 de mayo de 2008, la Asociación de la Industria de las Telecomunicaciones (TIA) incorporó la tecnología de línea eléctrica HomePlug 1.0 en la norma internacional TIA-1113 publicada recientemente. La TIA-1113 define las operaciones del módem en el cableado eléctrico de las instalaciones del usuario. La nueva norma es la primera norma de comunicaciones por línea eléctrica de varios megabits del mundo aprobada por una organización acreditada por el Instituto Nacional Estadounidense de Normas (ANSI). [ cita requerida ]
La capa MAC de HomePlug 1.0 utiliza acceso a canales basado en acceso múltiple con detección de portadora y prevención de colisiones (CSMA/CA) para transportar datos de 46 a 1500 bytes de longitud desde tramas IEEE 802.3 encapsuladas como unidades de datos de servicio MAC (MSDU) (por lo que no admite tramas gigantes). [ cita requerida ]
Los adaptadores HomePlug 1.0 Turbo cumplen con la especificación HomePlug 1.0 pero emplean un modo propietario más rápido que aumenta la velocidad física máxima a 85 Mbit/s. Los módems HomePlug 1.0 Turbo solo estaban disponibles en Intellon Corporation. [ cita requerida ]
La especificación HomePlug AV, que se introdujo en agosto de 2005, proporciona un ancho de banda suficiente para aplicaciones como HDTV y VoIP . HomePlug AV ofrece una velocidad de datos máxima de 200 Mbit/s en la capa física y unos 80 Mbit/s en la capa MAC. Los dispositivos HomePlug AV deben coexistir y, opcionalmente, interoperar con los dispositivos HomePlug 1.0. La capa física utiliza portadoras OFDM espaciadas a 24,414 kHz, con portadoras de 2 a 30 MHz. Dependiendo de la relación señal/ruido, el sistema selecciona automáticamente entre BPSK, QPSK, 16 QAM, 64 QAM, 256 QAM y 1024 QAM, portadora por portadora. [12]
Utilizando modulación adaptativa en hasta 1155 subportadoras OFDM, códigos de convolución turbo para corrección de errores , tramado MAC de dos niveles con ARQ , [13] y otras técnicas, HomePlug AV puede lograr un ancho de banda cercano al máximo teórico a través de una ruta de transmisión dada. [10] Por razones de seguridad, la especificación incluye técnicas de distribución de claves y el uso de cifrado AES de 128 bits . Además, las técnicas adaptativas de la especificación presentan obstáculos inherentes a las escuchas clandestinas y los ataques cibernéticos. [14] [15]
Algunos adaptadores basados en Qualcomm Atheros cumplen con la especificación HomePlug AV pero emplean una extensión propietaria que aumenta la tasa PHY a 500 Mbit/s principalmente mediante el uso de un espectro más amplio. [16]
La especificación HomePlug AV2 se introdujo en enero de 2012. Es interoperable con los dispositivos HomePlug AV y HomePlug GreenPHY y cumple con el estándar IEEE 1901. Cuenta con una tasa de transferencia física de clase gigabit, compatibilidad con MIMO PHY, funcionalidades de repetición y modos de ahorro de energía. [7] [17] [18]
La especificación HomePlug Green PHY es un subconjunto de HomePlug AV que está pensado para su uso en la red inteligente . Tiene velocidades pico de 10 Mbit/s y está diseñado para su uso en medidores inteligentes y dispositivos más pequeños, como termostatos de calefacción, ventilación y aire acondicionado, electrodomésticos y vehículos eléctricos enchufables [19], de modo que los datos se puedan compartir a través de una red doméstica y con la empresa de suministro eléctrico. No se necesita banda ancha de alta capacidad para tales aplicaciones; los requisitos más importantes son bajo consumo y costo, comunicación confiable y tamaño compacto. GreenPHY utiliza hasta un 75 % menos de energía que AV. [19] [20]
La HomePlug Powerline Alliance trabajó con empresas de servicios públicos y fabricantes de medidores para desarrollar esta especificación de 690 páginas. [21] Los dispositivos HomePlug Green PHY deben ser totalmente interoperables con dispositivos basados en las especificaciones HomePlug AV, HomePlug AV2 e IEEE 1901, que se considera [¿ por quién? ] que obstaculizan su consumo de energía y la reducción de costos. El proveedor de silicio HomePlug QualComm anunció la disponibilidad comercial del silicio Green PHY en diciembre de 2011. [22]
HomePlug GreenPHY es el protocolo de comunicación utilizado en el estándar internacional de carga de vehículos eléctricos CCS
Access Broadband Power Line (BPL) se refiere a una tecnología de acceso de banda ancha al hogar. La HomePlug Alliance formó el HomePlug Access BPL Working Group, cuyo primer mandato fue desarrollar el Documento de Requisitos de Mercado (MRD) para una especificación de HomePlug Access BPL. La Alliance hizo una invitación abierta a la industria de BPL para participar en el desarrollo o proporcionar aportes para su consideración en el MRD. Después de varios meses de colaboración entre las empresas de servicios públicos, los ISP y otros grupos de la industria de BPL, el MRD se completó en junio de 2005. El trabajo de HomePlug en Access BPL se contribuyó posteriormente y se fusionó con el estándar IEEE 1901. [5 ]
Dado que las señales pueden viajar fuera de la residencia o el negocio del usuario y ser interceptadas, HomePlug incluye la capacidad de establecer una contraseña de cifrado. La especificación de HomePlug requiere que todos los dispositivos tengan una contraseña predeterminada, aunque sea una común. Los usuarios deben cambiar esta contraseña. Si no se cambia la contraseña, un atacante puede usar su propio dispositivo HomePlug para detectar las señales de los usuarios y luego usar la contraseña predeterminada para acceder y cambiar configuraciones como la clave de cifrado utilizada.
En muchos adaptadores de línea eléctrica nuevos que vienen en pares, ya se ha establecido una clave de seguridad única y el usuario no necesita cambiar la contraseña, excepto cuando los utiliza con adaptadores de línea eléctrica existentes o cuando agrega nuevos adaptadores a una red existente. Algunos sistemas admiten un botón de autenticación, lo que permite agregar adaptadores a la red con solo presionar dos botones (uno en cada uno de los dispositivos).
Para simplificar el proceso de configuración de contraseñas en una red HomePlug, cada dispositivo tiene una contraseña maestra incorporada, elegida al azar por el fabricante y cableada al dispositivo, que se utiliza únicamente para configurar las contraseñas de cifrado. Una etiqueta impresa en el dispositivo indica su contraseña maestra.
El estándar HomePlug AV utiliza AES de 128 bits , mientras que las versiones anteriores utilizan los protocolos DES , menos seguros . Este cifrado no tiene ningún efecto sobre los datos que el usuario envía o recibe, por lo que se deben seguir utilizando protocolos y sistemas de nivel superior como TLS .
Dado que los dispositivos HomePlug funcionan normalmente como puentes de red transparentes , los ordenadores que ejecutan cualquier sistema operativo pueden utilizarlos para acceder a la red. Sin embargo, algunos fabricantes sólo suministran el software de configuración de contraseñas en una versión de Microsoft Windows; en otras palabras, para habilitar el cifrado se necesita un ordenador que ejecute Windows [1] Archivado el 20 de julio de 2006 en Wayback Machine . Una vez configurada la contraseña de cifrado, cualquier dispositivo compatible con la especificación Ethernet funcionará en el adaptador.
HomePlug AV, GP y AV2 son totalmente interoperables y también lo serán con dispositivos IEEE 1901. Los dispositivos HomePlug 1.0 no lo son con dispositivos HomePlug AV. Aunque es técnicamente posible lograr dicha compatibilidad con versiones anteriores, hacerlo no es económicamente viable debido al alto costo de los circuitos que tendrían que soportar diferentes técnicas y conjuntos de características de corrección de errores hacia adelante (FEC). [23]
Los dispositivos HomePlug no interoperarán con dispositivos que empleen otras tecnologías de línea eléctrica, como Universal Powerline Association (UPA), HD-PLC o G.hn. En el caso de G.hn, se consideró prohibitivamente costoso implementar tanto la corrección de errores de avance de codificación turbo de HomePlug como el código de verificación de paridad de baja densidad de G.hn. [24] Sin embargo, IEEE 1901 permite la coexistencia dentro de la misma implementación de HomePlug AV y HD-PLC a través de su Protocolo entre sistemas (ISP). G.hn también es compatible con el ISP.
Los dispositivos HomePlug no son compatibles con determinadas regletas de enchufes, protectores de sobretensión y sistemas de alimentación ininterrumpida que incorporan filtros que bloquean la señal de alta frecuencia. En tales casos, el instalador debe enchufar los dispositivos directamente en los receptáculos eléctricos del edificio. [25] Si no se dispone de un enchufe de repuesto, en muchos casos se puede utilizar un adaptador doble con el dispositivo incompatible en un lado y el dispositivo HomePlug en el otro.
En el Reino Unido se ha sugerido que los usuarios de equipos de líneas eléctricas deberían ser procesados bajo la Ley de Telegrafía Inalámbrica , si causan interferencias a los sistemas de radio oficiales. [26] También GCHQ ha publicado preocupaciones de que tales interferencias afectan su capacidad para monitorear la actividad de radio en el Reino Unido. [27]
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