Una visión global sobre la tecnología PLC
Una visión amplia para entender mejor los pros y contras de este antiguo y desechado sistema de comunicación.
Introducción
Se han publicado muchas notas de prensa y artículos sobre PLC, en la red se han abierto foros de debate sobre esta tecnología aparentemente moderna pero desarrollada el siglo pasado, este artículo ofrece una visión más amplia que lo publicado hasta ahora para entender mejor los pros y contras de este antiguo y desechado sistema de comunicación.
¿Qué es PLC?
Power Line Communications (PLC), también conocida por DPL (Digital Power Line) o bien como BPL (Broadband Power Line) es una tecnología que permite ofrecer servicios de telecomunicación a través de la red eléctrica. Se trata por lo tanto de transmisión bifilar usando como línea de transmisión el coloquialmente conocido “cable de la luz” que ha sido pensado para transportar energía en vez de información.
Permite ofrecer servicios de banda ancha basados en tecnología IP (Internet Protocol), accediendo el usuario final a los contenidos a través de la red eléctrica de baja tensión mediante un módem PLC, es decir “Internet en el enchufe de la luz”.
El sistema PLC solamente cubre la última milla del acceso de los usuarios ya sean residenciales, PYME o autónomos, por lo tanto necesita del soporte de una red de datos que permita acceder a los usuarios a los contenidos y servicios de Internet.
Figura 1: Sistema PLC (fuente congreso URE, Badajoz 2003)
En la figura 1 se muestra el diagrama general de conexión del sistema PLC desde el usuario hasta los contenidos. En la residencia del usuario se instalan el modem PLC que realiza una conexión punto a punto con la pasarela PLC (Gateway), cerca del contador de la compañía electrica se instala un repetidor que realiza varias funciones en el proceso de conexión entre la pasarela el modem PLC. Por cada PC conectado sería necesario establecer una conexión punto a punto con un módem distinto (algunos modem PLC permiten hasta dos conexiones). El usuario corre con el consumo de cada modem y repetidor PLC (aproximadamente 40W durante un mes = 28,800 KWh/mes (1) )
Los contenidos pueden llegar mediante una red de fibra óptica, una conexión mediante Internet via satélite o mediante una conexión a un operador de banda ancha.
La línea de la luz es un sistema muy ruidoso por lo que la conexión PLC se debe de adaptar a los cambios en dicho medio de transmisión realizando ajustes. Como la aplicación necesita una velocidad binaria alta es necesario utilizar señales de un gran ancho de banda y utilizar potencias de transmisión elevadas.
Modulación empleada
La señal PLC va modulada entre 1,6 y 40Mhz dependiendo del sistema, actualmente no hay un estándar si no un grupo de sistemas diferentes e incompatibles entre si, básicamente se usan 3 tipos de modulación:
DSSSM (Direct Sequence Spread Spectrum Modulation). Puede operar con baja densidad de potencia espectral (PSD).
OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex). Que usa un gran número de portadoras con anchos de banda muy estrechos (p.e. Codengy y DS2)
GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying). Es una forma especial de modulación en banda estrecha (p.e. Ascom).
Todos estos sistemas ocupan el espectro de HF ( onda corta),. En la figura 2 se muestra el espectro empleado por ASCOM que utiliza tres grupos de portadoras en cada sentido con una capacidad entre 0,75 Mb/s y 1,5 Mb/s cada una.
Figura 2: sistema PLC de ASCOM, plan de bandas
La figura 3 muestra el sistema con OFDM que también utiliza tres enlaces en cada sentido pero al hacerlo mediante un sistema multiportadora es mas eficiente y flexible. Los fabricantes se diferencian según el número de portadoras empleado tenemos:
Sistema de Codengy: 84 Portadoras, de 4,5 MHz a 21 MHz. Capacidad total máxima 14 Mb/s.
Sistema de DS2: 1280 portadoras hasta 30 MHz. Flujo de datos de 45 Mb/s; 27 Mb/s en bajada y 18 Mb/s en subida.
Figura 3: Sistema DS2
La principal ventaja de este sistema es que se puede adaptar fácilmente a los cambios en las condiciones de transmisión de la línea electrica y que se pueden utilizar filtros para proteger los servicios que puedan resultar interferidos.
Figura 4: Sistema OFDM con filtros
La forma de implementar estos filtros es variada y en general los fabricantes hablan de un sistema de control de espectro (Spectral Density Control) diferente según el fabricante. La penalización por colocar filtros consiste en una disminución del ancho de banda máximo y velocidad binaria alcanzable por el sistema.
Interferencias Generadas por PLC.
El sistema PLC utiliza señales moduladas que al propagarse por un la línea de transmisión que se pensó para transmitir energía (50Hz) por lo tanto ni está apantallada ni son simétricos respecto a masa y por lo tanto radian. Lo impredictible del tendido eléctrico junto con dispositivos no lineales hacen que se generen gran cantidad de armónicos que también son radiados. Para mantener una buena relación señal/rudio (S/N) el sistema necesita transmitir con potencias altas del orden de 40W.
Figura 5: Espectro de HF interferido por señales PLC .
En la figura 5 se muestra el nivel que pueden alcanzar las interferencias generadas por este sistema, anulando completamente la recepción de cualquier señal en la banda afectada. El efecto de un aimplementación masiva del sistema PLC generaría un aumento global del fondo de ruido en la banda de HF.
Figura 6: Sonograma y espectro de audio de una interferencia PLC
PLC, tecnología contaminate
Por un lado PLC utiliza aproximadamente 40MHz de ancho de banda (ver figura 5) mediante el consumo aproximado de 28,8 KWh/mes, gran parte de esa energía se radia al espectro de HF generándose interferencias.
Por estos motivos PLC ha sido prohibido en Finlandia y en Japón, en Alemania la explotación comercial del sistema PLC se ha parado en seco debido a las denuncias por interferencias.
PLC, tecnología insolidaria
¿A quien contamina?
La radioastronomía en general (Júpiter emite en HF) puede verse afectada por ese aumento del ruido.
El principal afectado por este hecho son principalmente los usuarios mas desfavorecidos y en concreto las ONG y lo misioneros que solamente pueden contactar con su base en los paises desarrollados mediante el uso de emisoras de HF. Tambien afecta a los radioaficionados que usan las bandas de HF
Se ha comprobado que la escucha de emisiones de radiodifusión de onda corta también pueden verse afectada impidi´wndolo a miles de usuarios.
Otros servicios afectados pueden ser:
Emisiones meteorológicas para servicios navales.
Servicios Volmet.
Redes de transmisión de datos.
Servicios de WEFAX
Servicios de informacion de aeropuertos
Redes de emergencia de radioaficionados ( muy activas durante el 11 s, los incendios de california y otras catastrofes recientes).
Banda Ciudadana usada por miles de transportistas y otros usuarios.
El uso militar de la HF no es crítico y actualmente no es una banda principal, no obstante en Inglaterra y Alemania se ha aumentado la reserva de espectro para señales de información.Sin embargo si que se ha notado interferencias en sus bandas.
En Estados Unidos las redes de alerta y protección civil han protestado por las interferencias que pudieran sufrir en su actividad.
Todos estos servicios tienen asignado el espectro de HF a título primario es decir que son sus usuarios legítimos. La única forma de solucionar estos problemas es apantallando los conductores lo máximo posible y colocando filtros de reja en las bandas a proteger.
PLC y el desarrollo de la sociedad de la información.
PLC se presenta como un medio barato para hacer llegar la banda ancha a todos los rincones donde haya tendido eléctrico. El problema económico se genera en el punto en que para que la tecnología PLC sea “económicamente viable” es necesario generar interferencias a otros servicios El desarrollo de la sociedad de la información mediante PLC se podría calificar de “desarrollo insostenible” (más usuarios, más interferencias, más espectro, más potencia) e injustificado frente a otras tecnologías de telecomunicación.