jueves, 25 de febrero de 2010

Utilizando la red eléctrica para transmitir datos

Utilizando la red eléctrica para transmitir datos: "

Utilizando la red eléctrica para transmitir datos

Al igual que para un Controlador Lógico Programable, las siglas PLC se utilizan para identificar a la tecnología que 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. Power Line Communications es un término inglés que puede traducirse como “comunicaciones mediante cable eléctrico” y se refiere a diferentes tecnologías que utilizan las líneas de energía eléctrica convencionales como medio físico para transmitir señales de radio para propósitos de comunicación. Es decir, los estándares apuntan a que dentro de la misma red eléctrica pueda caber todo: energía, datos, música, televisión, etc. Mitos y realidades resumidas en este artículo.

Desde hace más de 70 años, existen en el mercado productos que utilizan el cableado existente en una casa para transmitir información de diversa índole: los sistemas de música funcional, los monitores de audición dentro de los cuartos de los niños, sistemas elementales remotos, tales como encender y apagar alguna luminaria. El principio de funcionamiento de este tipo de técnicas es muy sencillo y elemental: sobre la tensión de red se “monta” una portadora modulada en frecuencia o en amplitud, según el diseño y el estándar a utilizar, y se transmite hacia toda la casa. En muchos casos, este tipo de aplicación puede llegar a hogares vecinos que se encuentren conectados a la misma línea eléctrica y puede llegar a afectar el funcionamiento de similares sistemas que también se encuentren operativos en esas casas. La técnica habitual consiste en introducir, dentro de la información a transmitir, un código de identificación para indicar hacia qué receptor está siendo transmitida la información.

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La red energética como principal proveedor de todo un sistema multimedios
La red energética como principal proveedor de todo un sistema multimedios

Debido a que el medio físico de transmisión es la red eléctrica domiciliaria, el transmisor puede conectarse en cualquier tomacorriente de la casa y desde allí actuar como planta transmisora de las señales que se desean compartir hacia el resto del hogar. Como mencionamos antes, el transmisor indicará dentro de la señal transmitida hacia qué dispositivo está orientado el mensaje. Y los receptores, por ende, serán capaces de interpretar este mandato y actuar de acuerdo a las instrucciones que el transmisor determine. Los datos pueden ser analógicos o digitales, dependiendo del tipo de protocolo o estándar utilizado en la codificación dentro del transmisor. Esto equivale a que se puede transmitir por la red eléctrica información tan variada como puede ser audio elemental dentro de un canal estrecho (300Hz – 3Khz) e incluso Internet de banda ancha.

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La red eléctrica utilizada como medio físico para transmitir información
La red eléctrica utilizada como medio físico para transmitir información

Las transmisiones de datos a velocidades mucho más altas utilizan las frecuencias de microondas que pueden ser transmitidas mediante un mecanismo, recientemente descubierto, de propagación superficial de ondas, denominado E-Line, que ha sido demostrado mediante el uso de una sola línea de energía. Estos sistemas poseen un enorme potencial para las comunicaciones Full Duplex a velocidades mayores a 100 Mbps en cada dirección. Múltiples canales de Radio sobre el cable con señales de 2,4 y 5,3Ghz demostraron tener grandes ventajas debido a la carencia de interferencias que en Wifi y Wimax sin licencia suponen una grave limitación. Esto, además, significa una enorme ventaja por la facilidad de implantación sin necesidad de permisos. Por otra parte, debido a que puede funcionar en la banda de 100 MHz a 10 GHz, esta tecnología puede evitar completamente los problemas de interferencias asociados con el uso de un espectro compartido, mientras ofrece mayor flexibilidad para la modulación de las señales y los protocolos encontrados para cualquier otro tipo de sistemas de microondas.

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Ejemplo elemental de una conexión PLC
Ejemplo elemental de una conexión PLC

Los sistemas de Internet de banda ancha que utilizan la red eléctrica domiciliaria también son conocidos como BPL (Broadband over Power Lines) (Estándar IEEE P1901) y constituyen una de las incontables variantes que puede ofrecer un sistema PLC. Pero, como todo en la vida, tiene beneficios y desventajas. Un claro ejemplo de esto es que una computadora (o cualquier otro dispositivo) necesitaría solo conectarse a un módem BPL enchufado en cualquier toma de energía dentro de una edificación equipada para tener acceso de alta velocidad a Internet. Esto supone privacidad, comodidad, simplificación de conexiones y eliminación del cableado adicional que antes significaba la instalación de un cable telefónico hasta el ordenador. Con el sistema BPL, la banda ancha llega en un “combo” junto con la energía eléctrica, no hay cables adicionales. Las desventajas también son muy evidentes: muchos vecinos lindantes pueden tener acceso a nuestro servicio si no disponemos de un efectivo sistema de cifrado y codificación en nuestra red. Además, las utilización masiva en una vecindad de esta tecnología puede acarrear inevitables trastornos de colisiones de información y reducciones notables de la velocidad de trabajo cuando las instalaciones no son las más adecuadas (técnicamente hablando).

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Los sistemas BPL ya son una realidad en algunos países
Los sistemas BPL ya son una realidad en algunos países

De todos modos, estos sistemas intentan demostrar que las compañías eléctricas distribuidoras de la energía que consumimos pueden pasar a ser las proveedoras de los servicios de Internet de banda ancha, tal como ya lo son muchas operadoras de televisión por cable. Esta posibilidad acarrea una ventana de ofertas que hará bajar los precios de los servicios en beneficio de los clientes, al existir nuevos competidores dentro del mercado. En este sentido, existe una desventaja muy importante que será muy difícil de resolver y que se basa en el modo en que las compañías eléctricas distribuyen la energía en distintas regiones del planeta. Un dato conocido es que las distribuidoras de energía utilizan alta tensión en sus líneas para minimizar las pérdidas en tendidos de longitudes extensas y luego reducen a valores utilizables, mediante transformadores, la tensión para ser entregadas a los hogares. En Europa, se utilizan grandes transformadores para abastecer a importantes áreas habitadas, mientras que en Estados Unidos la situación es a la inversa: se utilizan muchos transformadores para pocos usuarios. No es raro ver pequeños transformadores montados en postes que alimentan a pocos hogares (a veces a uno solo).

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Transformadores de distribución de energía domiciliaria
Transformadores de distribución de energía domiciliaria

Por supuesto que estas distintas filosofías de distribución tienen su explicación. Si un transformador pequeño se deteriora, pocos habitantes se quedan sin energía, a la inversa que en el sistema europeo. Pero por otro lado, un solo transformador grande es más económico contabilizando la cantidad de usuarios, requiere menos mantenimiento y es mucho más fácil de reponer que cientos de pequeños transformadores. Ahora, ¿por qué hablamos tanto de los transformadores y le damos una entidad importante a su participación en el sistema? Por el simple hecho de que los transformadores utilizados en la distribución de energía son permeables a las bajas frecuencias y serían un freno total para la transmisión de las señales de Internet que utilizan altas frecuencias. En el sistema europeo, el sistema se resuelve con un único repetidor, provisto por la empresa eléctrica, que permite a la señal atravesar el transformador, mientras que en Estados Unidos se puede colocar un sistema Wi-Fi en cada transformador para abastecer de Internet inalámbrica a cada uno de los hogares que se encuentran cercanos al transformador, utilizando de este modo la tecnología convencional ya existente. Recordemos que en este tipo de distribución, un transformador alimenta pocos hogares y a distancias muy cortas.

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Desde la central generadora hasta tu hogar
Desde la central generadora hasta tu hogar

Otras aplicaciones de los sistemas PLC son la transmisión, por parte de las distribuidoras de energía, de radioemisoras comerciales, siendo ésta una actividad muy difundida en Europa desde 1930, gracias a su facilidad de instalación en los hogares y al bajo costo de los equipos necesarios para su utilización (150Khz. a 350Khz.). Por último, e incursionando dentro del área de la domótica, la red de energía domiciliaria es la capa física utilizada mayormente por los protocolos INSTEON y X-10. Para lograr el control centralizado y operable a distancia de distintos equipos domésticos (de eso se trata la domótica), estos protocolos utilizan portadoras de señal que se ubican entre 20Khz y 200Khz y transmiten en ambos sentidos (Transmisor/Receptor, Receptor/Transmisor) información digital codificada con indicadores muy precisos de identificación de dispositivo a operar y de actividad pretendida. Lo mismo ocurre con las señales de retorno informando el acuse de recibo (ACK) de las instrucciones y el resultado de la tarea realizada.

Visto en Neoteo: Utilizando la red eléctrica para transmitir datos
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Para esta aplicación, como para cualquier otra que utilice la red domiciliaria como capa física para transmisión de datos, lo más importante a tener en cuenta es la minimización de ruidos e interferencias que pudieran llegar a introducir los motores eléctricos, los convertidores DC-DC para grandes equipos electrónicos (el ordenador mismo es un gran generador de ruidos que se introducen en la red), los televisores, los radioaficionados, las potentes emisoras de TV abierta o de radiodifusión y cualquier otro sistema que pudiera introducir transitorios y parásitos eléctricos. Una mala instalación eléctrica sumada a un funcionamiento deficiente de los equipos conectados a ella pueden arruinar todos los beneficios que los sistemas PLC pueden brindarnos.

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