Power Line Communications

La siglas PLC también pueden referirse a un Controlador lógico programable

Power Line Communications, también conocido por sus siglas PLC, es un término inglés que puede traducirse por comunicaciones mediante cable eléctrico y que se refiere a diferentes tecnologías que utilizan las líneas de energía eléctrica convencionales para transmitir señales de radio para propósitos de comunicación. La tecnología PLC aprovecha la red eléctrica para convertirla en una línea digital de alta velocidad de transmisión de datos, permitiendo, entre otras cosas, el acceso a Internet mediante banda ancha.

Control de hogar (banda estrecha)

La tecnología PLC puede usar el cableado eléctrico doméstico como medio de transmisión de señales. Las tecnologías HomePlug y HomePlug AV, son los dos estándares de facto más populares empleados en el hogar, sin necesidad de instalar cableado adicional.

Típicamente, los dispositivos para control de hogar funcionan mediante la modulación de una onda portadora cuya frecuencia oscila entre los 20 y 200 kHz inyectada en el cableado doméstico de energía eléctrica desde el transmisor. Esta onda portadora es modulada por señales digitales. Cada receptor del sistema de control tiene una dirección única y es gobernado individualmente por las señales enviadas por el transmisor. Estos dispositivos pueden ser enchufados en las tomas eléctricas convencionales o cableados en forma permanente en su lugar de conexión. Ya que la señal portadora puede propagarse en los hogares o apartamentos vecinos al mismo sistema de distribución, estos sistemas tienen una "dirección doméstica" que designa al propietario. Esto, por supuesto es válido cuando las viviendas vecinas poseen sistemas de este tipo; situación muy común en las zonas residenciales de Japón.

Cableado de redes caseras (banda ancha)

La tecnología PLC también puede usarse en la interconexión en red de computadoras caseras y dispositivos periféricos, incluidos aquellos que necesitan conexiones en red, aunque al presente no existen estándares para este tipo de aplicación. Las normas o estándares existentes han sido desarrolladas por diferentes empresas dentro del marco definido por las organizaciones estadounidenses HomePlug Powerline Alliance y la Universal Powerline Association. Los problemas de los PLC en redes domésticas suelen venir dados por la potencia contratada en una casa (inferior a la de el ambito empresarial); dado que si la red eléctrica no tiene una instalación correcta (vease correcciones de factor de potencia, ausencia en derivación de lineas, etc...) podía darse el caso de interferencias o picos de tensión que acabarían afectando a los aparatos eléctricos conectados a dicha red. Así mismo, aunque los fabricantes aseguran que el consumo de un PLC es minimo o nulo por trabajar en un circuito cerrado, la sola conversión de los datos provenientes del par de cobre de la linea telefónica a un tipo determinado de electricidad conlleva un consumo energético, amen de los transformadores internos del aparato asi como la alimentación del circuito integrado del PLC. Así mismo el paso del chorro de información de estos aparatos genera un tránsito energetico, si bien difícil de cuantificar por el tipo de conexión a la línea eléctrica.

Funcionamiento básico

En el caso de cableado para redes caseras los dispositivos PLC se utilizan a modo de sustitutivos de redes Ethernet. Concretamente el uso de varios PLC equivale a Ethernet con el medio de acceso compartido, esto es, es como si estuviéramos conectando los ordenadores a un concentrador en vez de a un conmutador, por lo que las comunicaciones son half-duplex. De ahí se deduce que los anunciados 200Mbps de muchos kits de PLC terminen en torno a los 80 - 100Mbps efectivos. Es más, debido a tener un dominio de colisión común por compartir el mismo segmento de cableado, tenemos que cuantos más PLC tengamos transmitiendo, la velocidad se verá repartida entre todos ellos (y no tiene porqué ser equitativamente, en función de la cantidad de datos que transmitan) aunque no se comuniquen con el mismo PLC/terminal.

Es por ello que se recomienda utilizar el PLC para unir dos segmentos de red.

Acceso a Internet (Banda ancha sobre líneas eléctricas)

La Banda ancha sobre líneas eléctricas (abreviada BPL por su denominación en inglés Broadband over Power Lines) representa el uso de tecnologías PLC que proporcionan acceso de banda ancha a Internet a través de líneas de energía ordinarias. En este caso, una computadora (o cualquier otro dispositivo) necesitaría solo conectarse a un módem BPL enchufado en cualquier toma de energía en una edificación equipada para tener acceso de alta velocidad a Internet.

A primera vista, la tecnología BPL parece ofrecer ventajas con respecto a las conexiones inalámbricas ya que utiliza medios guiados, al igual que la banda ancha basadas en cable coaxial o en DSL: la amplia infraestructura disponible permitiría que la gente en lugares remotos tenga acceso a Internet con una inversión de equipo relativamente pequeña para la compañía de electricidad. También, tal disponibilidad ubicua haría mucho más fácil para otros dispositivos electrónicos, tal como televisiones o sistemas de sonido, el poderse conectar a la red.

Las características físicas y de capilaridad de la red eléctrica y las altas prestaciones de los estándares por parte de el IEEE, posicionan power line como una excelente alternativa, siempre que se disponga de redes privadas de cable sobre las que inyectar señales power line.

El ancho de banda que un sistema BPL se caracteriza por su estabilidad.

Los módems PLC transmiten en las gamas de media y alta frecuencia (señal portadora de 1,6 a 30 MHz). La velocidad asimétrica en el módem va generalmente desde 256 kbit/s a 2,7 Mbit/s. En el repetidor situado en el cuarto de medidores (cuando se trata del suministro en un edificio) la velocidad es hasta 45 Mbit/s y se puede conectar con 256 módems PLC. En las estaciones de voltaje medio, la velocidad desde los centros de control de red (head end) hacia Internet es de hasta 134 Mbit/s. Para conectarse con Internet, las empresas de electricidad pueden utilizar un backbone (espina dorsal) de fibra óptica o enlaces licenciados.

Las diferencias en los sistemas de distribución de energía eléctrica en América y Europa afectan la puesta en práctica de la tecnología BPL. En el caso de Norteamérica, relativamente pocos hogares están conectados con cada transformador de distribución, mientras que en la práctica europea puede haber centenares de hogares conectados con cada subestación. Puesto que las señales de BPL no se propagan a través de los transformadores de distribución eléctrica, solo se necesita equipo adicional en el caso norteamericano. Sin embargo, ya que la anchura de banda es limitada, esto puede aumentar la velocidad a la cual cada casa puede conectarse, debido a los pocos usuarios que comparten la misma línea.

El sistema tiene un número de problemas complejos, siendo el primero que las líneas de energía intrínsecamente constituyen ambientes muy ruidosos. Cada vez que un dispositivo se enciende o apaga, introduce voltajes transitorios en la línea. Los dispositivos ahorradores de energía introducen a menudo armónicos ruidosos en la línea. El sistema se debe diseñar para ocuparse de estas interrupciones naturales de las señales y de trabajar con ellas.

Las tecnologías de banda ancha sobre líneas eléctricas se han desarrollado más rápidamente en Europa que en Estados Unidos debido a una diferencia histórica en las filosofías de diseño de sistemas de energía. Casi todas las grandes redes eléctricas transmiten energía a altos voltajes para reducir las pérdidas de transmisión, después en el lado de los usuarios se usan transformadores reductores para disminuir el voltaje. Se encuentra que las señales de BPL no pueden pasar fácilmente a través de los transformadores , debido no a su alta inductancia, ya que ésta se encuentra en paralelo con las señales PLC, si no a la ineficacia de los transformadores para trabajar a frecuencias altas como por ejemplo 30 [mHz]. Estos se encuentran diseñados para ser utilizados con señales de baja frecuencia, del orden de los 50/60 [Hz], por ende poseen efectos capacitivos importantes, que si bien son inocuos para las señales de baja frecuencia, producen derivaciones de las señales de alta frecuencia a tierra, (en el caso que el efecto capacitivo se de entre el material magnético y la tierra física), o atenuación de la señal de alta frecuencia, si el efecto capacitivo se encuentra en paralelo con la linea de transmisión, conformando así un filtro pasa-bajo. Debido a esto, los repetidores se deben unir a los transformadores. En Estados Unidos, es común colocar un transformador pequeño en un poste para uso de una sola casa, mientras que en Europa, es más común para un transformador algo más grande servir a 10 o 100 viviendas. Para suministrar energía a los clientes, esta diferencia en diseño es pequeña, pero significa que suministrar el servicio BPL sobre la red de energía de una ciudad típica de los Estados Unidos requerirá más repetidores en esa misma propoción, que los necesarios en una ciudad europea comparable. Un alternativa posible es utilizar los sistemas BPL como redes de retorno para las comunicaciones inalámbricas, por ejemplo colocando puntos de acceso Wi-Fi o radio bases de telefonía celular en los postes de energía, permitiendo así que los usuarios finales dentro de cierta área se conecten con los equipos que ya poseen. En un futuro próximo, los BPL se pudieran utilizar también como redes de retorno para las redes de WiMAX.

El segundo problema principal de BPL tiene que ver con la intensidad de la señal junto con la frecuencia de operación. Se espera que el sistema utilice frecuencias en la banda de 10 a 30 MHz, que es utilizada por los radio aficionados, así como por emisoras radiales internacionales en onda corta y por diversos sistemas de comunicaciones (militar, aeronáutico, etc.). Las líneas de energía carecen de blindaje y pueden actuar como antenas para las señales que transportan, y tienen el potencial de eliminar la utilidad de la banda de 10 a 30 MHz para los propósitos de las comunicaciones en onda corta.

Los sistemas modernos de BPL usan la modulación OFDM, que permite minimizar la interferencia con los servicios de radio, por la remoción de las frecuencias específicas usadas. Un estudio del 2001 realizado en conjunto por la ARRL (American Radio Relay League) y HomePlug, demostró que los módems que usaban esta técnica “junto a la separación moderada de la antena de la estructura con la señal de HomePlug, en general hacía que las interferencias fueran apenas perceptibles”, y hubo interferencias sólo cuando la “antena estaba físicamente cerca de las líneas de energía”.

Las transmisiones de datos a velocidades mucho más altas usan las frecuencias de microondas transmitidas mediante un mecanismo recientemente descubierto de propagación superficial de ondas, denominado E-Line, que se ha probado usando solamente una sola línea de energía. Estos sistemas han demostrado el potencial para las comunicaciones simétricas y de Full Duplex a velocidades mayores a 100 Mbps en cada dirección. Se han probado múltiples canales de Radio sobre el cable con señales de 2,4 y 5,3 Ghz, con grandes ventajas por la carencia de interferencias, que sin embargo en Wi-Fi y Wimax sin licencia, suponen una grave limitación, siendo al mismo tiempo una ventaja por la facilidad de implantación sin necesidad de permisos.

Además, debido a que puede funcionar en la banda de 100 MHz a 10 GHz, esta tecnología puede evitar totalmente los problemas de interferencias asociados al uso de un espectro compartido, ofreciendo la mayor flexibilidad para la modulación y los protocolos hallados para cualquier otro tipo de sistemas de microondas.

Enlaces externos

• Voz y datos a través de la red eléctrica: artículo publicado por el Centro de Investigación e Innovación en Telecomunicaciones (CINIT) de Mexico
• Última milla de servicio de INTERNET usando PLC