La comunicación por línea eléctrica ( PLC ) es el transporte de datos en un conductor que también se utiliza simultáneamente para la transmisión de energía eléctrica de CA o la distribución de energía eléctrica a los consumidores. La línea que lo hace se conoce como portadora de línea eléctrica .
En el pasado, las líneas eléctricas se utilizaban únicamente para transmitir electricidad. Sin embargo, con la introducción de tecnologías de redes avanzadas, los proveedores de servicios públicos y de servicios públicos se han visto presionados a encontrar soluciones rentables y de alto rendimiento. Actualmente se está investigando la posibilidad de utilizar líneas eléctricas como medio universal para transmitir no sólo electricidad o señales de control, sino también datos de alta velocidad y multimedia. [ ¿por quién? ] [1]
Se necesita una amplia gama de tecnologías de comunicación por líneas eléctricas para diferentes aplicaciones, que van desde la automatización del hogar hasta el acceso a Internet , lo que a menudo se denomina banda ancha a través de líneas eléctricas (BPL). La mayoría de las tecnologías PLC se limitan a un tipo de cables (como el cableado de las instalaciones dentro de un solo edificio), pero algunas pueden cruzar entre dos niveles (por ejemplo, tanto la red de distribución como el cableado de las instalaciones). Normalmente, los transformadores impiden la propagación de la señal, lo que requiere múltiples tecnologías para formar redes muy grandes. Se utilizan varias velocidades y frecuencias de datos en diferentes situaciones.
Una serie de problemas técnicos difíciles son comunes entre las comunicaciones inalámbricas y por líneas eléctricas, en particular los de las señales de radio de espectro ensanchado que funcionan en un entorno abarrotado. Las interferencias de radio, por ejemplo, han sido durante mucho tiempo una preocupación para los grupos de radioaficionados . [2]
Los sistemas de comunicaciones por línea eléctrica funcionan agregando una señal portadora modulada al sistema de cableado. Los diferentes tipos de comunicaciones por líneas eléctricas utilizan diferentes bandas de frecuencia. Dado que el sistema de distribución de energía fue diseñado originalmente para la transmisión de energía de CA a frecuencias típicas de 50 o 60 Hz , los circuitos de cables de alimentación tienen solo una capacidad limitada para transportar frecuencias más altas. El problema de propagación es un factor limitante para cada tipo de comunicación por línea eléctrica.
La principal cuestión que determina las frecuencias de las comunicaciones por líneas eléctricas son las leyes para limitar la interferencia con los servicios de radio. Muchas naciones regulan las emisiones por cable sin blindaje como si fueran transmisores de radio. Estas jurisdicciones suelen exigir que los usos sin licencia sean inferiores a 500 kHz o en bandas de radio sin licencia. Algunas jurisdicciones (como la UE) regulan aún más las transmisiones por cable. Estados Unidos es una excepción notable, ya que permite inyectar señales de banda ancha de potencia limitada en cableado no blindado, siempre que el cableado no esté diseñado para propagar ondas de radio en el espacio libre.
Las velocidades de datos y los límites de distancia varían ampliamente según muchos estándares de comunicación por línea eléctrica. Las portadoras de baja frecuencia (alrededor de 100 a 200 kHz) impresas en líneas de transmisión de alto voltaje pueden transportar uno o dos circuitos de voz analógicos, o circuitos de telemetría y control con una velocidad de datos equivalente de unos pocos cientos de bits por segundo; sin embargo, estos circuitos pueden tener muchos kilómetros de longitud. Las velocidades de datos más altas generalmente implican alcances más cortos; una red de área local que funcione a millones de bits por segundo puede cubrir sólo un piso de un edificio de oficinas, pero elimina la necesidad de instalar cableado de red dedicado.
Aunque existen diferentes protocolos y legislaciones en todo el mundo, básicamente existen sólo dos tipos de PLC: el PLC de interior y el PLC de exterior . [3]
El control de ondulación agrega un tono de audiofrecuencia a una línea de CA. Las frecuencias típicas son de 100 a 2400 Hz . Cada distrito suele tener su propia frecuencia, por lo que las zonas adyacentes no se ven afectadas. Los códigos se envían activando y desactivando lentamente el tono. El equipo en el sitio del cliente recibe los códigos y enciende y apaga el equipo del cliente. A menudo, el decodificador forma parte de un contador de electricidad estándar y controla los relés. También hay códigos de servicios públicos, por ejemplo para ajustar los relojes de los medidores de energía a medianoche.
De esta manera, la empresa de servicios públicos puede evitar hasta un 20% de los gastos de capital para equipos de generación. Esto reduce los costos de electricidad y uso de combustible. Las caídas de tensión y los apagones continuos se previenen más fácilmente. Las redes que utilizan cogeneración pueden permitir que los equipos auxiliares del cliente, cuando los generadores están en funcionamiento, generen calor en lugar de electricidad.
Una molestia para los clientes es que a veces se pierde el código para encender el equipo o el deslastre de carga es inconveniente o peligroso. Por ejemplo, durante una fiesta, una ola de calor peligrosa o cuando hay equipos médicos que salvan vidas en el lugar. Para manejar estos casos, algunos equipos incluyen interruptores para evitar el deslastre de carga. Algunos medidores cambian a una tarifa de facturación más alta cuando se activa el "interruptor de fiesta".
Las empresas de servicios públicos utilizan condensadores de acoplamiento especiales para conectar transmisores y receptores de radio a los conductores de alimentación de CA. Los medidores de potencia suelen utilizar pequeños transformadores con amplificadores lineales en el rango de decenas de vatios. La mayor parte del gasto de cualquier sistema PLC es la electrónica de potencia. En comparación, la electrónica para codificar y decodificar suele ser pequeña, en un circuito integrado de propósito especial. Por lo tanto, incluso los complicados estándares OFDM pueden resultar económicos.
Las frecuencias utilizadas están en el rango de 24 a 500 kHz, con niveles de potencia del transmisor de hasta cientos de vatios . Estas señales pueden imprimirse en un conductor, en dos conductores o en los tres conductores de una línea de transmisión de CA de alto voltaje. Se pueden acoplar varios canales PLC en una línea HV. Los dispositivos de filtrado se aplican en las subestaciones para evitar que la corriente de frecuencia portadora se desvíe a través del aparato de la estación y para garantizar que las fallas distantes no afecten a los segmentos aislados del sistema PLC. Estos circuitos se utilizan para el control de aparamenta y para la protección de líneas de transmisión. Por ejemplo, un relé de protección puede usar un canal PLC para desconectar una línea si se detecta una falla entre sus dos terminales, pero dejar la línea en operación si la falla está en otra parte del sistema.
Si bien las empresas de servicios públicos utilizan cables de microondas y, cada vez más, de fibra óptica para las necesidades de comunicación de sus sistemas primarios, el aparato portador de línea eléctrica aún puede ser útil como canal de respaldo o para instalaciones muy simples de bajo costo que no justifican la instalación de fibra óptica. líneas, o que son inaccesibles a la radio u otras comunicaciones.
La comunicación por portadora de línea eléctrica (PLCC) se utiliza principalmente para telecomunicaciones , teleprotección y telemonitoreo entre subestaciones eléctricas a través de líneas eléctricas de alto voltaje , como 110 kV, 220 kV, 400 kV. [4]
La modulación generalmente utilizada en estos sistemas es la modulación de amplitud . El rango de frecuencia portadora se utiliza para señales de audio, protección y una frecuencia piloto. La frecuencia piloto es una señal en el rango de audio que se transmite continuamente para la detección de fallas.
La señal de voz se comprime y filtra en el rango de 300 Hz a 4000 Hz, y esta frecuencia de audio se mezcla con la frecuencia portadora. La frecuencia portadora se filtra, amplifica y transmite nuevamente. La potencia de transmisión de estas frecuencias portadoras de HF estará en el rango de 0 a +32 dbW . Este rango se establece en función de la distancia entre subestaciones.
PLCC se puede utilizar para interconectar centrales telefónicas privadas (PBX).
Para seccionar la red de transmisión y protegerla contra fallas, se conecta una "trampa de ondas" en serie con la línea de energía (transmisión). Consisten en una o más secciones de circuitos resonantes, que bloquean las ondas portadoras de alta frecuencia (24–500 kHz) y dejan pasar la corriente de frecuencia industrial (50–60 Hz). Las trampas de olas se utilizan en los patios de distribución de la mayoría de las centrales eléctricas para evitar que el portador entre en el equipo de la estación. Cada trampa de ondas tiene un pararrayos para protegerla de sobretensiones.
Se utiliza un condensador de acoplamiento para conectar los transmisores y receptores a la línea de alto voltaje. Esto proporciona una ruta de baja impedancia para la energía portadora a la línea de alta tensión, pero bloquea el circuito de frecuencia eléctrica al ser una ruta de alta impedancia. El capacitor de acoplamiento puede ser parte de un transformador de voltaje de capacitor usado para medición de voltaje.
Los sistemas portadores de líneas eléctricas han sido durante mucho tiempo los favoritos de muchas empresas de servicios públicos porque les permiten mover datos de manera confiable a través de una infraestructura que controlan.
Una estación de repetición de portadora de PLC es una instalación en la que se actualiza una señal de comunicación por línea eléctrica (PLC) en una línea eléctrica . Por lo tanto, la señal se filtra de la línea eléctrica, se demodula y se modula en una nueva frecuencia portadora y luego se reinyecta nuevamente en la línea eléctrica. Como las señales de PLC pueden transportarse a largas distancias (varios cientos de kilómetros), este tipo de instalaciones sólo existen en líneas eléctricas muy largas que utilizan equipos de PLC.
El PLC es una de las tecnologías utilizadas para la lectura automática de contadores. Tanto los sistemas unidireccionales como los bidireccionales se han utilizado con éxito durante décadas. El interés en esta aplicación ha crecido sustancialmente en la historia reciente, no tanto porque exista interés en automatizar un proceso manual, sino porque existe interés en obtener datos nuevos de todos los puntos medidos para poder controlar y operar mejor el sistema. PLC es una de las tecnologías que se utilizan en los sistemas de infraestructura de medición avanzada (AMI).
En un sistema unidireccional (sólo de entrada), las lecturas "suben" desde los dispositivos finales (como los medidores), a través de la infraestructura de comunicación, hasta una "estación maestra" que publica las lecturas. Un sistema unidireccional puede tener un costo menor que un sistema bidireccional, pero también es difícil de reconfigurar si cambia el entorno operativo.
En un sistema bidireccional (que admite tanto de salida como de entrada), los comandos se pueden transmitir desde la estación maestra a los dispositivos finales (medidores), lo que permite la reconfiguración de la red, la obtención de lecturas, la transmisión de mensajes, etc. El dispositivo al final de la red puede entonces responder (entrante) con un mensaje que lleva el valor deseado. Los mensajes salientes inyectados en una subestación de servicios públicos se propagarán a todos los puntos aguas abajo. Este tipo de transmisión permite que el sistema de comunicación llegue simultáneamente a miles de dispositivos, todos los cuales se sabe que tienen energía y han sido identificados previamente como candidatos para desconexión de carga. El PLC también puede ser un componente de una red inteligente .
Estos sistemas se utilizan a menudo en países en los que es ilegal transmitir señales que interfieren con la radio normal. Las frecuencias son tan bajas que no pueden iniciar ondas de radio cuando se envían a través del cableado de servicios públicos.
La tecnología de comunicaciones por línea eléctrica puede utilizar el cableado de energía eléctrica dentro de una casa para la automatización del hogar : por ejemplo, control remoto de iluminación y electrodomésticos sin instalación de cableado de control adicional.
Normalmente, los dispositivos de comunicación por línea eléctrica de control doméstico funcionan modulando una onda portadora de entre 20 y 200 kHz en el cableado doméstico en el transmisor. La portadora está modulada por señales digitales. Cada receptor del sistema tiene una dirección y puede ser controlado individualmente mediante las señales transmitidas a través del cableado doméstico y decodificadas en el receptor. Estos dispositivos pueden estar conectados a tomas de corriente normales o cableados permanentemente en su lugar. Dado que la señal portadora puede propagarse a casas (o apartamentos) cercanos en el mismo sistema de distribución, estos esquemas de control tienen una "dirección de la casa" que designa al propietario. Desde la década de 1970 se utiliza una tecnología popular conocida como X10 . [5]
El " bus powerline universal ", introducido en 1999, utiliza modulación de posición de impulsos (PPM). El método de la capa física es un esquema muy diferente al del X10. [6] LonTalk , parte de la línea de productos de automatización del hogar LonWorks , fue aceptado como parte de algunos estándares de automatización. [7]
Las comunicaciones por líneas eléctricas de banda estrecha comenzaron poco después de que se generalizara el suministro de energía eléctrica. Alrededor del año 1922 comenzaron a operar los primeros sistemas de frecuencia portadora sobre líneas de alta tensión con frecuencias de 15 a 500 kHz con fines de telemetría, y esto continúa. [8] Los productos de consumo, como las alarmas para bebés, han estado disponibles al menos desde 1940. [9]
En la década de 1930, se introdujo la señalización por portadora ondulada en los sistemas de distribución de media (10-20 kV) y baja tensión (240/415 V).
Durante muchos años continuó la búsqueda de una tecnología bidireccional barata adecuada para aplicaciones como la lectura remota de contadores. La eléctrica francesa Électricité de France (EDF) creó un prototipo y estandarizó un sistema llamado "codificación por desplazamiento de frecuencia extendida" o S-FSK. (Ver IEC 61334 ). Ahora es un sistema simple y de bajo costo con una larga historia, sin embargo, tiene una velocidad de transmisión muy lenta. En la década de 1970, Tokyo Electric Power Co llevó a cabo experimentos que dieron como resultado un funcionamiento bidireccional exitoso con varios cientos de unidades. [10] El sistema se utiliza ahora (2012) ampliamente en Italia y algunas otras partes de la UE.
S-FSK envía una ráfaga de 2, 4 u 8 tonos centrados en el momento en que la línea de CA pasa por voltaje cero. De esta manera, los tonos evitan que se formen arcos en la mayoría de los ruidos de radiofrecuencia. (Es común que los aisladores sucios formen un arco en el punto más alto del voltaje y, por lo tanto, generen una ráfaga de ruido de banda ancha). Para evitar otras interferencias, los receptores pueden mejorar su relación señal-ruido midiendo la potencia de sólo los tonos "1", sólo los tonos "0" o la potencia diferencial de ambos. Los diferentes distritos utilizan diferentes pares de tonos para evitar interferencias. La temporización de bits normalmente se recupera de los límites entre tonos, de forma similar a un UART . El cronometraje se centra aproximadamente en el cruce por cero con un temporizador del cruce por cero anterior. Las velocidades típicas son de 200 a 1200 bits por segundo, con un bit por ranura de tono. Las velocidades también dependen de la frecuencia de la línea de CA. La velocidad está limitada por el ruido y la fluctuación del cruce por cero de la línea de CA, que se ve afectada por las cargas locales. Estos sistemas suelen ser bidireccionales, y tanto los medidores como las estaciones centrales envían datos y comandos. Los niveles más altos de los protocolos pueden hacer que las estaciones (generalmente medidores inteligentes) retransmitan mensajes. (Ver IEC 61334 )
Desde mediados de la década de 1980, ha habido un gran interés en utilizar el potencial de las técnicas de comunicaciones digitales y el procesamiento de señales digitales . El objetivo es producir un sistema confiable que sea lo suficientemente barato para ser instalado ampliamente y capaz de competir de manera rentable con las soluciones inalámbricas. Pero el canal de comunicaciones por línea eléctrica de banda estrecha presenta muchos desafíos técnicos; se encuentra disponible un modelo de canal matemático y un estudio del trabajo. [11]
Las aplicaciones de las comunicaciones principales varían enormemente, como se esperaría de un medio tan ampliamente disponible. Una aplicación natural de la comunicación por línea eléctrica de banda estrecha es el control y la telemetría de equipos eléctricos como medidores, interruptores, calentadores y electrodomésticos. Varios desarrollos activos están considerando este tipo de aplicaciones desde un punto de vista de sistemas, como la gestión del lado de la demanda . [12] De este modo, los electrodomésticos coordinarían inteligentemente el uso de recursos, limitando, por ejemplo, los picos de carga.
Las aplicaciones de control y telemetría incluyen tanto aplicaciones del "lado de los servicios públicos", que implican equipos pertenecientes a la empresa de servicios públicos hasta el contador doméstico, como aplicaciones del "lado del consumidor", que implican equipos en las instalaciones del consumidor. Las posibles aplicaciones del lado de los servicios públicos incluyen la lectura automática de medidores (AMR), el control dinámico de tarifas, la gestión de carga, el registro del perfil de carga, el control de crédito, el prepago, la conexión remota, la detección de fraude y la gestión de redes [13] y podrían ampliarse para incluir el gas. y agua.
Open Smart Grid Protocol (OSGP) es una de las tecnologías y protocolos PLC de banda estrecha más probados para medición inteligente. Hay [ ¿a partir de? ] más de cinco millones de medidores inteligentes, basados en OSGP y que utilizan BPSK PLC, instalados y operativos en todo el mundo. La Alianza OSGP, una asociación sin fines de lucro establecida originalmente como ESNA en 2006, lideró un esfuerzo para establecer una familia de especificaciones publicadas por el Instituto Europeo de Estándares de Telecomunicaciones (ETSI) utilizadas junto con el estándar de redes de control ISO/IEC 14908 para redes inteligentes. aplicaciones. OSGP está optimizado para proporcionar una entrega confiable y eficiente de información de comando y control para medidores inteligentes, módulos de control de carga directa, paneles solares, puertas de enlace y otros dispositivos de red inteligente. OSGP sigue un enfoque moderno y estructurado basado en el modelo de protocolo OSI para enfrentar los desafíos cambiantes de la red inteligente.
En la capa física, OSGP utiliza actualmente ETSI 103 908 como estándar tecnológico. Utiliza manipulación binaria por desplazamiento de fase a 3592,98 BAUDIOS, utilizando un tono portador de 86,232 KHz +/- 200 ppm. [14] (Nota: el reloj de bits es casi exactamente 1/24 de la portadora). En la capa de aplicación OSGP, ETSI TS 104 001 proporciona un almacenamiento de datos orientado a tablas basado, en parte, en ANSI C12.19/MC12. .19 / 2012 / Estándares IEEE Std 1377 para tablas de datos de dispositivos finales de la industria de servicios públicos y ANSI C12.18 / MC12.18 / IEEE Std 1701, para sus servicios y encapsulación de carga útil. Este sistema estándar y de comando proporciona no solo medidores inteligentes y datos relacionados, sino también una extensión de propósito general a otros dispositivos de red inteligente.
Un proyecto de EDF, Francia, incluye gestión de la demanda, control del alumbrado público, medición y facturación remotas, optimización de tarifas específicas para el cliente, gestión de contratos, estimación de gastos y seguridad de las aplicaciones de gas. [15]
También existen muchas aplicaciones especializadas que utilizan la red eléctrica del hogar como un conveniente enlace de datos para telemetría. Por ejemplo, en el Reino Unido y Europa, un sistema de monitoreo de audiencia televisiva utiliza comunicaciones por línea eléctrica como una ruta de datos conveniente entre dispositivos que monitorean la actividad de visualización de televisión en diferentes habitaciones de una casa y un concentrador de datos que está conectado a un módem telefónico.
La tecnología del sistema Distribution Line Carrier (DLC) utilizó un rango de frecuencia de 9 a 500 kHz con una velocidad de datos de hasta 576 kbit/s. [dieciséis]
Un proyecto llamado Gestión de la energía en tiempo real a través de líneas eléctricas e Internet (REMPLI) fue financiado de 2003 a 2006 por la Comisión Europea . [17]
Los sistemas más modernos utilizan OFDM para enviar datos a velocidades de bits más rápidas sin causar interferencias de radiofrecuencia. Estos utilizan cientos de canales de datos de envío lento. Por lo general, pueden adaptarse al ruido apagando los canales con interferencias. El gasto adicional de los dispositivos de codificación es menor en comparación con el costo de la electrónica para transmitir. La electrónica de transmisión suele ser un amplificador operacional de alta potencia, un transformador de acoplamiento y una fuente de alimentación. Se requiere una electrónica de transmisión similar en sistemas más antiguos y más lentos, por lo que con tecnología mejorada, un mejor rendimiento puede ser muy asequible.
En 2009, un grupo de proveedores formó la alianza PoweRline Intelligent Metering Evolution (PRIME). [18] Tal como se entrega, la capa física es OFDM , muestreada a 250 kHz, con 512 canales de manipulación por desplazamiento de fase diferencial de 42 a 89 kHz. Su velocidad de transmisión más rápida es de 128,6 kilobits/segundo, mientras que la más robusta es de 21,4 kbit/s. Utiliza un código convolucional para la detección y corrección de errores. La capa superior suele ser IPv4 . [19]
En 2011, varias empresas, incluidos operadores de redes de distribución ( ERDF , Enexis), proveedores de medidores (Sagemcom, Landis&Gyr) y proveedores de chips ( Maxim Integrated , Texas Instruments , STMicroelectronics , Renesas ) fundaron la Alianza G3-PLC [20] para promover G3-PLC. tecnología. G3-PLC es el protocolo de capa baja para habilitar infraestructura a gran escala en la red eléctrica. G3-PLC puede operar en la banda CENELEC A (35 a 91 kHz) o CENELEC B (98 kHz a 122 kHz) en Europa, en la banda ARIB (155 kHz a 403 kHz) en Japón y en FCC (155 kHz a 487 kHz). ) para EE. UU. y el resto del mundo. La tecnología utilizada es OFDM muestreada a 400 kHz con modulación adaptativa y mapeo de tonos. La detección y corrección de errores se realiza mediante un código convolucional y la corrección de errores de Reed-Solomon . El control de acceso a los medios requerido se toma de IEEE 802.15.4 , un estándar de radio. En el protocolo, se eligió 6loWPAN para adaptar IPv6, una capa de red de Internet, a entornos restringidos, como son las comunicaciones por línea eléctrica. 6loWPAN integra enrutamiento, basado en la red en malla LOADng, compresión de encabezados, fragmentación y seguridad. G3-PLC ha sido diseñado para una comunicación extremadamente robusta basada en conexiones confiables y altamente seguras entre dispositivos, incluido el cruce de transformadores de Media Tensión a Baja Tensión. Con el uso de IPv6, G3-PLC permite la comunicación entre contadores, actuadores de red y objetos inteligentes. En diciembre de 2011, la tecnología G3 PLC fue reconocida como estándar internacional en la UIT en Ginebra, donde se hace referencia a ella como G.9903, [21] Transceptores de comunicación de línea eléctrica de multiplexación por división de frecuencia ortogonal de banda estrecha para redes G3-PLC.
A veces se utilizaba PLC para transmitir programas de radio a través de líneas eléctricas. Cuando se opera en la banda de radio AM, se le conoce como sistema de corriente portadora .
La comunicación de alta frecuencia puede (re)utilizar grandes porciones del espectro de radio para la comunicación, o puede utilizar bandas seleccionadas (estrechas), dependiendo de la tecnología.
Las comunicaciones por línea eléctrica también se pueden utilizar en un hogar para interconectar computadoras y periféricos domésticos, y dispositivos de entretenimiento doméstico que tengan un puerto Ethernet . El adaptador Powerline se conecta a tomas de corriente para establecer una conexión Ethernet utilizando el cableado eléctrico existente en el hogar (las regletas con filtrado pueden absorber la señal de la línea eléctrica). Esto permite que los dispositivos compartan datos sin el inconveniente de tener que utilizar cables de red dedicados.
Los estándares de redes eléctricas ampliamente implementados son de Nessum Alliance y HomePlug Powerline Alliance . HomePlug Powerline Alliance anunció en octubre de 2016 que cerraría sus actividades y el sitio web de la Alianza (homeplug.org) se cerró. Nessum (anteriormente HD-PLC ) y HomePlug AV, que es la más actual de las especificaciones de HomePlug, fueron adoptados por el grupo IEEE 1901 como tecnologías de base para su estándar, publicado el 30 de diciembre de 2010. HomePlug estima que se han implementado más de 45 millones de dispositivos HomePlug. mundial. Otras empresas y organizaciones respaldan diferentes especificaciones para redes domésticas de líneas eléctricas y estas incluyen la Universal Powerline Association , SiConnect , Xsilon y la especificación G.hn (HomeGrid) de ITU-T .
Con la diversificación de las aplicaciones de IoT, la demanda de comunicación de datos de alta velocidad, como la transmisión de datos de vídeo de alta definición y/o datos de sensores de alta frecuencia, está aumentando en el campo de los edificios inteligentes, las fábricas inteligentes, las ciudades inteligentes, etc. En estos casos de uso, también se pueden utilizar tecnologías de comunicación por líneas eléctricas y proporciona la misma ventaja de reutilizar los cables existentes.
Nessum ha desarrollado una tecnología de múltiples saltos que se puede utilizar para construir redes a gran escala. Además, la última tecnología Nessum (tecnología HD-PLC de cuarta generación) proporciona múltiples canales, lo que permite una comunicación de alta velocidad y largo alcance seleccionando el canal óptimo.
La banda ancha por línea eléctrica (BPL) es un sistema para transmitir datos bidireccionales a través del cableado de distribución eléctrica de CA MV (media tensión) existente, entre transformadores, y el cableado de CA LV (baja tensión) entre el transformador y los tomacorrientes del cliente (normalmente de 100 a 240 V). ). Esto evita el gasto de una red dedicada de cables para comunicación de datos y el gasto de mantener una red dedicada de antenas, radios y enrutadores en la red inalámbrica.
BPL utiliza algunas de las mismas frecuencias de radio que se utilizan para los sistemas de radio inalámbricos. La BPL moderna emplea Wavelet-OFDM, FFT-OFDM o espectro ensanchado por salto de frecuencia para evitar el uso de aquellas frecuencias realmente en uso, aunque los primeros estándares BPL anteriores a 2010 no lo hacían. Las críticas a BPL desde esta perspectiva son de estándares anteriores a OPERA, anteriores a 1905.
El estándar BPL OPERA lo utilizan principalmente los ISP en Europa. En América del Norte se utiliza en algunos lugares (la isla de Washington, WI, por ejemplo), pero las empresas de distribución eléctrica lo utilizan más generalmente para contadores inteligentes y gestión de carga.
Desde la ratificación del estándar LAN IEEE 1901 (Nessum, HomePlug) y su implementación generalizada en los conjuntos de chips de enrutadores convencionales, los estándares BPL más antiguos no son competitivos para la comunicación entre tomas de CA dentro de un edificio, ni entre el edificio y el transformador donde MV se encuentra con LV. líneas.
Incluso transmisiones de velocidad de información más altas a través de líneas eléctricas utilizan RF a través de frecuencias de microondas transmitidas a través de un mecanismo de propagación de ondas superficiales en modo transversal que requiere un solo conductor. Una implementación de esta tecnología se comercializa como E-Line . Estos utilizan microondas en lugar de las bandas de frecuencia más bajas, de hasta 2 a 20 GHz. Si bien estos pueden interferir con la radioastronomía [22] cuando se usan al aire libre, es probable que las ventajas de velocidades competitivas con los cables de fibra óptica sin cableado nuevo superen eso.
Estos sistemas afirman tener comunicaciones simétricas y full duplex de más de 1 Gbit/s en cada dirección. [23] Se ha demostrado que múltiples canales Wi-Fi con televisión analógica simultánea en las bandas sin licencia de 2,4 y 5,0 GHz funcionan sobre un único conductor de línea de media tensión. Debido a que el modo de propagación subyacente es de banda extremadamente ancha (en el sentido técnico), puede operar en cualquier lugar en la región de 20 MHz – 20 GHz. Además, dado que no está restringido a menos de 80 MHz, como es el caso de BPL de alta frecuencia, estos sistemas pueden evitar los problemas de interferencia asociados con el uso del espectro compartido con otros servicios con o sin licencia. [24]
A principios de 2010 se aplican dos conjuntos de estándares claramente diferentes a las redes eléctricas.
Dentro de los hogares, los estándares IEEE 1901 especifican cómo, a nivel mundial, se deben emplear los cables de CA existentes con fines de datos. El IEEE 1901 incluye Nessum y HomePlug AV como tecnologías básicas. Cualquier producto IEEE 1901 puede coexistir y ser totalmente interoperable entre productos que utilicen la misma tecnología. Por otro lado, los dispositivos de control del hogar de media frecuencia siguen divididos, aunque el X10 tiende a ser dominante. Para el uso de la red eléctrica, IEEE aprobó un estándar de baja frecuencia (≤ 500 kHz) llamado IEEE 1901.2 en 2013. [25]
Varias organizaciones competidoras han desarrollado especificaciones, incluida HomePlug Powerline Alliance (desaparecida), Universal Powerline Association (desaparecida) y Nessum Alliance (activa). En octubre de 2009, el UIT-T adoptó la Recomendación G.hn /G.9960 como estándar de redes para comunicaciones por línea eléctrica, coaxial y telefónica de alta velocidad. [26] La Asociación Nacional de Comercializadores de Energía (un organismo comercial estadounidense) también participó en la promoción de normas. [27]
En julio de 2009, el Comité de Estándares de Comunicación de Líneas Eléctricas del IEEE aprobó su borrador de estándar para banda ancha a través de líneas eléctricas. El estándar final IEEE 1901 se publicó el 30 de diciembre de 2010 e incluía funciones de HomePlug y Nessum. La comunicación por línea eléctrica a través de dispositivos compatibles con IEEE 1901 e IEEE 1905 está indicada por la certificación nVoy a la que se comprometieron todos los principales proveedores de dichos dispositivos en 2013. NIST ha incluido IEEE 1901 (Nessum, HomePlug AV) e ITU-T G.hn como "Estándares adicionales Identificado por el NIST sujeto a revisión adicional" para la red inteligente en los Estados Unidos . [28] IEEE también creó un estándar de baja frecuencia para redes inteligentes de larga distancia llamado IEEE 1901.2 en 2013. [25]
La tecnología PLC se utiliza ampliamente en los siguientes sistemas para potenciar edificios inteligentes, fábricas inteligentes, redes inteligentes y ciudades inteligentes, etc., como una solución para reducir los costos de construcción de redes. [29]
El principal desafío del PLC hasta la fecha es el cableado eléctrico sin blindaje y sin torsión. Este tipo de cableado libera una cantidad significativa de energía de radio, lo que potencialmente perturba a otros usuarios que utilizan la misma banda de frecuencia. Además, los sistemas BPL (banda ancha sobre línea eléctrica) pueden experimentar interferencias de las señales de radio producidas por el cableado del PLC. [3]