tcc rede plc final

7/30/2019 Tcc Rede Plc Final

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SENAI

SERVIO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL

NOME

POWER LINE COMMUNICATION (PLC):

PEDRO LEOPOLDO

2013


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REDE INTERNET VIA REDE ELTRICA

NOME



Trabalho de concluso de curso apresentado ao SENAI Servio Nacional de

Aprendizagem Industrial CFP/GD, como requisito parcial obteno do

certificado de Tcnico em Eletrotcnica.

Orientador:

PEDRO LEOPOLDO

2013


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SENAI

SERVIO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDISTRIAL



Trabalho de concluso de curso apresentado ao SENAI Servio Nacional de

Aprendizagem Industrial CFP/GD, como requisito parcial obteno do

certificado de Tcnico em Eletrotcnica.

Orientador:

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Pedro Leopoldo, de 2013

Aprovado com nota

BANCA EXAMINADORA:

ORIENTADOR: Prof.

AVALIADOR: Prof.

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Quando vires um homem bom, tenta imit-lo; quando vires um homem mau,examina-te a ti mesmo.

Confcio

A calnia e a injria so armas da ignorncia.

Pedro Maia

Vencer no competir com o outro. derrotar seus inimigos interiores.

Roberto Shinyashiki

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Olho por olho, e o mundo acabar cego.

Mahatma Gandhi

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Rede de Transmisso de EnergiaEltrica................................................13

Figura 2 - Linha deTransmisso...............................................................................14

Figura 3 - Representao da Aplicao dos Nveis deTenso................................16

Figura 4 - Telefone Candle Stick1926......................................................................17

Figura 5 Radiocomunicador...................................................................................17

Figura 6 - SatliteSputnik.........................................................................................18

Figura 7 - Comunicao viasatlite..........................................................................19

Figura 8 - Fibraptica...............................................................................................19

Figura 9 - Projeo da abrangncia ptica em

2014.................................................20

Figura 10 - Master PLC no barramentoeltrico........................................................23

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Figura 11 - Modem BPL (residncia/escritrio doassinante)....................................24

Figura 12 - Estrutura PLCindoor...............................................................................25

Figura 13 - Rede PLC outdoor e seuscomponentes................................................26

Figura 14 - Densidade espectral de um sinal em banda base e um sinal

Espalhado..................................................................................................................27

Figura 15 - Diviso de canais segundo o FDM e oOFDM........................................29

Figura 16 - Comparao entre o Spread Spectrum, OFDM eGMSK.......................30

Figura 17 - Elementos da RedePLC.........................................................................30

Figura 18 - Transmisso da rede PLC comrepetidores...........................................32

Figura 19 - Repetidores PLC de baixatenso..........................................................32

Figura 20 - Gateway outdoor eindoor......................................................................33

Figura 21 - Acopladores indutivos ecapacitivos.......................................................34

Figura 22 - Modelos de AdaptadoresHomePlug......................................................36

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Figura 23 - Interconexes no Projeto PLC da IguauEnergia.................................45

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Comparao entre as Tecnologias

Fsicas..............................................42

Tabela 2 - Comparativo das Tecnologias de Acesso a Rede junto a

PLC................43

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SUMRIO

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1 INTRODUO

A ideia de transmisso de dados via rede eltrica no pode ser considerada

como uma nova tecnologia. Desde de o incio do sculo XX as redes eltricastm sido utilizadas pelas empresas de energia eltrica para suportar servios

de telecomunicaes em usos internos, mas no se mostrava um meio de

comunicao vivel devido baixa velocidade, baixa funcionalidade e alto

custo de desenvolvimento, segundo Campista et all (2004).

H aproximadamente quarenta anos, foi criado um dispositivo capaz de

modular e injetar na rede eltrica os sons captados por um microfone, sendo

este sinal recuperado em outro local e convertido novamente em som. Estesistema ficou conhecido como Bab Eletrnica, pois ligando um dispositivo no

quarto de uma criana e o outro no quarto de seus pais permitia a

monitorao da criana em questo.

Assim como a Bab Eletrnica muitos equipamentos so capazes de injetar

sinais na rede eltrica. Esses sinais que no so controlados e nem

uniformes acabam interferindo em outros equipamentos prximos fonte

geradora. O controle da transmisso dos sinais, desde suas frequncias atos nveis de propagao, s foi possvel com o avano das tcnicas de

modulao e multiplexao, permitindo transmitir sinais diferentes sobre um

mesmo meio fsico. Com isso, surgiu a ideia de transmitir dados e

informaes utilizando-se a infraestrutura dos cabos da rede eltrica,

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conhecida como Power Line Communication (PLC), que em seu sentido

literal seria uma comunicao atravs de uma linha de fora.

Do ponto de vista econmico, a tecnologia PLC apresenta uma grande

vantagem com relao a outras tecnologias para transmisso de dados: a

existncia e utilizao de infraestrutura bsica para a comunicao. J do

ponto de vista social, a tecnologia pode representar a democratizao dos

meios de transmisso de informao.

1.1 OBJETIVOS

1.1.1 OBJETIVO GERAL

Demonstrar os aspectos que compem a tecnologia PLC.

1.1.2 OBJETIVOS ESPECFICOS

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1. Abordar a estrutura bsica do sistema eltrico brasileiro;

2. Elucidar sobre os sistemas de telecomunicaes;

3. Conceitualizar a tecnologia PLC;

4. Constatar o histrico desta tecnologia;

5. Entender o funcionamento e as caractersticas tcnicas do sistema

PLC;

6. Identificar os tipos de sistema PLC existentes;

7. Apresentar as vantagens e as desvantagens que o

processo de implementao agrega a esta tecnologia;

8. Identificar os projetos de implementao do sistema PLC no Brasil.

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2 ASPECTOS GERAIS

Atualmente indiscutvel a importncia da internet enquanto meio para troca de

informaes, entretenimento e ferramenta de trabalho. Nem todos, porm,

esto includos na rede. H um srio problema na chamada ltima milha,

ou seja, na conexo final entre a casa do utilizador e a rede central.Umdos grandes empecilhos que ainda existem para a ampla disseminao do

acesso Internet para o pblico em geral , sem dvida, a falta de um meio de

transmisso de dados de baixo custo. (LIMA, 2006)

A transmisso de sinais de comunicao sobre as redes de distribuio de

energia eltrica muito utilizada pelas empresas que atuam nesta rea. Isso se

observa desde a dcada de 50, onde informaes operacionais, comando e

controle dessas empresas so transmitidos atravs dos circuitos de baixa e de

alta tenso, denominada telemetria (SOARES, 2002). A utilizao de redes de

distribuio de baixa e mdia tenso para o transporte de sinais evoluiu e deu

origem tecnologia Power Line Communications (PLC).(SILVA e PACHECO,

2008).

Com o desenvolvimento da tecnologia Power Line Communication (PLC),

que permite que transmisses de sinais por onda portadora em redes de

distribuio de energia aconteam, surge mais uma opo de conectividade

em banda larga, alm dos sistemas wireless, de satlite e cabos coaxiais das

operadoras de TV por assinatura. (DIAS et al., 2003) Uma caracterstica que

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torna o PLC uma alternativa atrativa a grande capilaridade da rede eltrica, o

que reduz de forma significativa os custos do sistema.

3 REDE DE ENERGIA ELTRICA

3.1 SISTEMA INTERLIGADO NACIONAL (SIN)

O sistema de transmisso brasileiro, considerado o maior do mundo,

controlado pelo Operador Nacional do Sistema Eltrico (ONS), que conta

com a participao de empresas de todo o pas, trabalhando de forma

interligada.

No Brasil, todos os grandes geradores so conectados aos centros de

consumo atravs de linhas de transmisso, as quais so responsveis por

transportar diretamente a energia gerada aos grandes consumidores, ou

indiretamente aos pequenos consumidores por meio das empresas de

distribuio. Existem 77 concessionrias dos servios pblicos de

transmisso, responsveis pela administrao de mais de 100 mil Km de

linhas.

Segundo o Operador Nacional do Sistema (ONS):

"com tamanho e caractersticas que permitem consider-lo nico em mbito

mundial, o sistema de produo e transmisso de energia eltrica do Brasil

um sistema hidrotrmico de grande porte, com forte predominncia de usinas

hidreltricas e com mltiplos proprietrios. O Sistema Interligado Nacional

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formado pelas empresas das regies Sul, Sudeste, Centro- Oeste, Nordeste

e parte da regio Norte. Apenas 3,4% da capacidade de produo de

eletricidade do pas encontra-se fora do SIN, em pequenos sistemas isolados

localizados principalmente na regio amaznica.(ONS,2013)

Ao sair das usinas e seus geradores, a eletricidade transportada atravs de

cabos areos, ou seja, cabos visveis por no estarem enterrados, sendo

revestidos por camadas isolantes e fixados em grandes (e altas) torres demetal.

Chamamos a todo esse conjunto de cabos e torres, portanto, de rede de

transmisso de energia eltrica. As Transmissoras de energia

costumam administrar as Linhas de Transmisso com as maiores

voltagens; contudo, h tambm redes de menor voltagem dentro das

prprias distribuidoras de energia eltrica, isso para permitir que as

distribuidoras possam levar a energia de voltagens menores e mais

seguras aos clientes de sua rea de concesso.

Alm das linhas de transmisso propriamente ditas, as redes de

transmisso de energia eltrica tambm so compostas por subestaes

de transformao, dotadas de transformadores e equipamentos de

proteo e controle. A Figura 1 ilustra os componentes mencionados

acima:

Figura 1 - Rede de Transmisso de Energia Eltrica

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FONTE: h ttp ://pen s a re c o . b l og s po t.c o m .b r/ 2013 / 04 / c u rio s i dad e -tra j e to ri a- da -ene rg i a . h tml.Acessado em 15. agosto.2013

3.2 AS LINHAS DE TRANSMISSO

As linhas de transmisso so basicamente constitudas por fios condutoresmetlicos suspensos em torres, tambm metlicas, por meio de isoladores

cermicos ou de outros materiais altamente isolantes. Como os

sistemas de

potncia so trifsicos, geralmente existem trs conjuntos de cabos de

cada lado das torres, acompanhados por um cabo mais alto, no topo, que

o cabo para-raios, ou tambm chamado de cabo guarda.

As linhas de transmisso se estendem por longas distncias, conectandotambm, alm de usinas geradoras aos grandes consumidores, aqueles

que adquirem energia em alta tenso, como fbricas e mineradoras, ou s

empresas distribuidoras de energia, as quais vo se encarregar de

transportar a energia aos consumidores de menor porte. Na Figura 2

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tem-se uma foto de uma linha de transmisso:

Figura 2 - Linha de Transmisso

Fonte:http:/ /i nfo.ab ril.c o m . b r/ noti c i a s/ ti/anee l -v a i -l eil oa r-11 -l inha s -d e -tran s m i ss a o -

17112 0 11 -3.s h l.Acessado em 28.Jun.2013

3.3 O SISTEMA FSICO DE DISTRIBUIO

O segmento de distribuio se caracteriza como o segmento do setoreltrico dedicado entrega de energia eltrica para um usurio final. Como

regra geral, o sistema de distribuio pode ser considerado como o conjunto

de instalaes e equipamentos eltricos que operam, geralmente, em

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http://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shlhttp://info.abril.com.br/noticias/ti/aneel-vai-leiloar-11-linhas-de-transmissao-17112011-3.shl


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tenses inferiores a 230 kV, incluindo os sistemas de baixa tenso.

O sistema de distribuio de energia aquela rede de energia eltrica que

se confunde com a prpria topografia das cidades, ramificado ao longo de

ruas e avenidas para conectar fisicamente o sistema de transmisso (ou

mesmo unidades geradoras de mdio e pequeno porte, aos consumidores

finais), que so majoritariamente os consumidores residenciais.

Assim como ocorre com o sistema de transmisso, a rede de energia

eltrica da distribuio tambm composta por fios condutores,

transformadores e equipamentos diversos de medio, controle e proteo

das redes eltricas. De forma distinta o sistema de distribuio muito

mais extenso e ramificado, pois deve chegar aos domiclios e endereos de

todos os seus consumidores.

As redes de baixa tenso, com tenso eltrica que pode variar entre 110 e

440 V, so aquelas que, tambm afixadas nos mesmos postes de concreto

que sustentam as redes de mdia tenso, localizam-se a uma altura

inferior. As redes de baixa tenso levam energia eltrica at as residncias

e pequenos comrcios/indstrias por meio dos chamados ramais de

ligao. Os supermercados, comrcios e indstrias de mdio porte

adquirem energia el trica diretamente das redes de mdia tenso, devendo

transform-la internamente para nveis de tenso menores, sob sua

responsabilidade.

A energia chega a 99% dos municpios brasileiros, o Brasil conta com mais

de 69 milhes de Unidades Consumidoras (UC). So chamadas UCs o

conjunto de instalaes e equipamentos eltricos caracterizados pelo

recebimento de energia eltrica em um s ponto de entrega, com medio

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individualizada e correspondente a um nico consumidor. Do total de UCs

espalhadas no territrio nacional, 85% so residenciais.

3.4 TENSO ELTRICA

No caminho percorrido pela energia eltrica, desde a gerao de energia

na usina at o usurio final, tem-se o processo de transformar as tenses anveis adequados necessidade de cada setor eltrico do sistema.

Tenso alta na prpria usina a tenso elevada e fica entre

69KV e 750KV para ser transmitida pela linha de transmisso;

Tenso mdia nas subestaes o nvel de tenso baixa para

34,5KV ou 13,8KV e distribuda na rede;

Tenso baixa conhecida como rede secundria, ao passar pelo transformador

a tenso chega s residncias, comrcios e indstrias com 127/220V ou

220/380V;

Last-inch (ltimos metros) - para os que usam a tecnologia PLC tem a ltima

fase aonde as informaes chegam da tenso baixa chamada de last-mile

(ltima milha) e entregar a last-inch j dentro da residncia, conforme a

Figura 3:

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Figura 3 - Representao da Aplicao dos Nveis de Tenso

FONTE: vila & Pereira (2007)

4. SISTEMA DE TELECOMUNICAES

4.1 CONCEITO

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Comunicao o ato de transmitir uma informao de uma pessoa outra.

Com a inveno da escrita, as informaes eram passadas por meio de

mensagens escritas, na pr-histria eram escritas em pedras, paredes e

dentro de cavernas. Com o passar do tempo o homem descobriu que se

codificarem as mensagens em sinais e sons, tornaria a comunicao mais

veloz. Conforme Ferrari (1998) As telecomunicaes se diferenciam destes

processos visuais pelo uso de sinais processados eletricamente no transporte

de informaes.

4.2 O TELEFONE

Alexandre Graham Bell1 possibilitou que duas pessoas dialogassem por

meio de um circuito metlico em 1876. O Termo telefone consiste na

transmisso de sons a distncias atravs de sinais eltricos. Um telefone

composto por dois circuitos: um de conversao que se encarrega da voz e

um circuito de marcao,associados marcao e s chamadas.

Tanto os sinais que partem do telefone para a central como os que saem da

central para o telefone so transmitidos da mesma forma, utilizando a

mesma linhacom apenas dois fios.

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Figura 4 - Telefone Candle Stick1926

FONTE: w w w . po rta l s a o f ran c i s c o . c o m .b racesso

10/06/2013

4.3 RADIOCOMUNICAO

Gugliermo Marconi2 utilizando dos conhecimentos e fundamentos de James

Maxwell3 e de Heinrich Hertz4 construiu o primeiro transmissor de rdio em

1895, a partir daquele momento a comunicao ganhou um novo meio de

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http://www.portalsaofrancisco.com.br/http://www.portalsaofrancisco.com.br/http://www.portalsaofrancisco.com.br/http://www.portalsaofrancisco.com.br/http://www.portalsaofrancisco.com.br/


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transmisso: o ar no qual as ondas de rdio passam de um transmissor a um

receptor.

Figura 5 - Radiocomunicador

FONTE: htt p: // it av anzi. org. br/t ag/ radi ocom uni cacao/ acesso 01/06/2013

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http://itavanzi.org.br/tag/radiocomunicacao/http://itavanzi.org.br/tag/radiocomunicacao/


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4.4 SATLITES

As telecomunicaes passavam por dificuldades devido a distncias longas,

que para unir dois pontos por sistemas de boa qualidade tinham que interliga-

los por longas e custosas rotas e cabos. Partindo desse ponto um grande

avano nas telecomunicaes em mbito mundial, foi o lanamento de um

satlite pela URSS o SPUTNIKem 1957. Os satlites contriburam para as

telecomunicaes funcionando como estaes repetidoras de sinais em rbita

da Terra.

Segundo Ferrari (1998) graas s comunicaes proporcionadas pelos

satlites, as transmisses broadcast de TV alcanam os mais remotos

pontos daTerra.

Figura 6 - Satlite Sputnik

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FONTE: h ttp ://w w w .gee k . c o m . b r/ acesso 26/06/2013

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Figura 7 - Comunicao via satlite

FONTE: h tt p : //pn e v e s 2012 . b l og s po t.c o m . b r/ acesso 11/06/2013

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4.5 CABOS PTICOS

A grande expanso das telecomunicaes forou o desenvolvimento de meios

de transmisso de alta capacidade, qualidade e custos competitivos. Neste

contexto e com a inveno do laser em 1959 as transmisses de

informaes comearam a utilizar a fibra ptica sendo capaz de transportar

milhares de conversaes simultneas a distncias longas, com taxas detransmisso que chegam hoje marca de 40 Gbps.

Figura 8 - Fibra ptica

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FONTE: h ttp ://b l og . rede s e c i a . c o m . b r/ acesso 05/06/201

Figura 9 - Projeo da abrangncia ptica em 2014

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http://blog.redesecia.com.br/http://blog.redesecia.com.br/http://blog.redesecia.com.br/http://blog.redesecia.com.br/http://blog.redesecia.com.br/http://blog.redesecia.com.br/http://blog.redesecia.com.br/


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4.6 INTEGRAES DE SERVIOS

Os satlites de comunicaes junto com as fibras pticas transformaram o

sistema de transporte de informaes, associados tecnologia digital de voz

e as centrais comutadoras SPC (controladas a programa armazenado),

propiciaram a substituio das linhas metlicas dos assinantes por enlace de

rdio, viabilizando assim a telefonia mvel no final do sculo XX.

5. REDE PLC

5.1 CONCEITO

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A rede PLC (Power Line Communication), de acordo com a ANATEL (Agncia

Nacional de Telecomunicaes):

" uma tecnologia de comunicao que utiliza a rede de energia eltrica, em

baixa e mdia tenso, operando dentro da faixa de 1,705-30MHz, para prover

servios de comunicao de dados, voz e vdeo, em diversas aplicaes como

em: conexo internet, telemetria, segurana, voz sobre IP, entre outras

aplicaes". (ANATEL, 2003)

A PLC tambm denominada de PLT (Power Line Telecom), BPL

(Broadband over Power Line) ou DPL (Digital Power Line)

5.2 HISTRICO

O histrico a seguir resultante do estudo realizado por colaboradores do siteda TELECO5 (Inteligncia em Telecomunicaes), acerca da tecnologia PLC.

Em 1920, foram realizados os primeiros testes utilizando as linhas de alta

tenso, comearam a usar a tecnologia para: telemetria, comunicao de voz e

operao remota para o sistema hidroeltrico, porm com a implementao das

fibras pticas o sistema foi esquecido.

Em meados dos anos 1980, ocorreram experincias e concluiriam ser possvel

a transmisso de dados em alta frequncia na rede de distribuio eltrica.

Frequncias entre 5 a 500kHz foram testadas nas quais a relao sinal rudo

demonstraram bons nveis nas medies de atenuao do sinal atravs da

rede eltrica.A comunicao bidirecional foi desenvolvida no final dos anos

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1980 e incio dos anos 1990.Em 1991, o Dr. Paul Brown da empresa Norweb

Communications uma empresa do sistema eltrico da cidade de

Manchester, na Inglaterra, realizou o primeiro teste para transmisso de dados

sobre a rede de energia eltrica.

De 1995 a 1997 chegaram a uma concluso, que a transmisso de dados via

rede eltrica era possvel. Em 1997, perceberam que os rudos e interferncias

estavam solucionados, usando somente algumas faixas de frequncia, portantorealizou o primeiro teste de acesso a internet em uma escola de Manchester.

Em 1997 foi criado na Europa o PLC Frum, no intuito promover a

tecnologia e divulgar informaes sobre o PLC, entre fabricantes,

desenvolvedores da tecnologia PLC, os potenciais usurios desta

tecnologia e tambm as entidades regulatrias, tais como agncias

reguladoras, entidades de classe e rgos pblicos.

Em 2001 a CEMIG (Companhia Energtica de Minas Gerais) d incio ao seu

projeto piloto, realizados nos bairros de Belvedere e Vila Paris. So os

primeiros testes na Amrica Latina.

Em 2005 a Light (Companhia de Energia do Rio de Janeiro) inicia seus testes

que foram realizados na baixada fluminense;

Em 2008:A AES Eletropaulo (Companhia Energtica da regio metropolitana de

So Paulo) d incio aos testes visando disponibilizar apenas infraestrutura de

acesso. Nos testes, as taxas de transmisso so de 2 Mbps.

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A recomendao IEEE 1675 o padro IEEE para Broadband over Power Line

oferecendo testes e verificao de padres para os hardwares PLC.

Em 2009:A COPEL (Companhia Paranaense de Energia) inicia seus testes de

desempenhos com cerca de 300 usurios.

A Agncia Nacional de Telecomunicaes do Brasil (ANATEL) publica a

Resoluo 527/2009 que versa sobre as condies de uso de radiofrequncia

por sistemas de banda larga por meio de redes de energia eltrica (PLC).

A Resoluo ANEEL 357/2009 dezembro de 2009. Regulamenta a utilizao

das instalaes de distribuio de energia eltrica como meio de transporte

para a comunicao de sinais.

A recomendao IEEE 1775 que versa sobre a compatibilidade

eletromagntica (CEM) - requisitos de teste e mtodos de medio

O IEEE cria o padro 1901 o padro global para banda larga sobre redes de

energia eltrica.

Em 2010: As Operadoras Intelig e AES Eletropaulo iniciaram oferta dos

servios PLC em alguns bairros nobres de So Paulo.

Em outubro de 2010 o grupo P1901 em uma nova reunio anuncia a retificao

do padro IEEE 1901. (TELECO, 2011)

5.3 FUNCIONAMENTO

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O princpio bsico de funcionamento da rede PLC parte da utilizao de

frequncias de sinais de conexo na ordem de 1-30MHz, enquanto que a

energia eltrica utiliza frequncias da ordem de 50-60Hz, com isso estes dois

sinais podem conviver de forma harmnica no mesmo meio de transmisso.

Neste caso, mesmo que no exista passagem de energia eltrica no fio de

transmisso em determinado momento, o sinal de internet no ser

interrompido.

Esta tecnologia tambm propicia a conexo de aparelhos de som e outros

eletroeletrnicos em rede. A internet sob PLC possui velocidade assncrona

ou seja, possui o mesmo desempenho no recebimento ou envio de dados.

O sistema PLC composto por um equipamento denominado MASTER,

figura 10 abaixo, que fica instalado prximo um transformador de energia

eltrica, a partir dele que os sinais so injetados nos cabos da instalao

eltrica, fazendo com que o sinal da rede PLC fique disponvel em toda a

estrutura eltrica ligada a o circuito deste transformador, fazendo com que

cada tomada de energia se torne um ponto de rede PLC com acesso

internet de alta velocidade.

Figura 10 - MasterPLC no barramento eltrico

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FONTE:

h ttp ://d c 9 5 . 4 s ha r

ed . c o m / do c /J i 7 y

b I 6 F/p re v ie w . h t

ml. Acessado

em

28.Maio.2013

Na outra ponta do

sistema, um

modem PLC, figura 11 abaixo, conectado para receber o sinal transmitido

pelo MASTER. Sendo este modem que faz a decodificao dos sinais

eltricos em sinais de informao.

Figura 11 - Modem BPL (residncia/escritrio do assinante)

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FONTE:

h ttp ://w w w .te l e c o . c o m . b r/tu to

ri a i s /tu t o ri a l p l c a l t1 / pag i na_5 .a s p. Acessado em

16.Jun.2013

5.4 TIPOS DE REDE PLC

As redes PLC podem, basicamente, operar em trs voltagens diferentes:

alta, mdia e baixa tenso. A rede de alta tenso fica responsvel por

interligar as subestaes at a usina produtora de energia. A rede de mdia

tenso fica responsvel por conectar os transformadores de baixa tenso

com as subestaes, j a rede de baixa tenso faz a ligao do

transformador de baixa tenso com o usurio final.

Com isso, tem-se que a estrutura PLC se divide em duas: indoore outdoor.

A rede PLC indoorpossui um funcionamento simples ou seja, um dispositivo

envia dados e o outro recebe, tudo via rede eltrica da prpria moradia.

Nesse modelo no h trocas de dados com o meio externo. A principal

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destinao da tecnologia indoor so os prdios antigos que possuem uma

estrutura que dificulta a instalao do cabeamento de telecomunicaes.

O sistema PLC indoor composto por um cabo de fibra ptica que lanado

atravs de uma infraestrutura construda na entrada da residncia at o

centro de medio. Neste local instalado um equipamento switch que

converte o sinal ptico em uma sada UTP. Esse cabo ento conectado ao

MASTER instalado na caixa de distribuio, que se acopla aos ramais de

carga dos medidores, fazendo com que o sinal PLC fique disponvel em toda

a estrutura eltrica ligada ao circuito desse medidor, conforme a figura

abaixo.

Figura 12 - Estrutura PLC indoor

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FONTE: h ttp ://p l c 2010 . w eb c i nda ri o . c o m.Acessado em 28.Maio.2013

A rede PLC outdoor a rede externa ao usurio final, utiliza-se da rede

pblica de distribuio de energia eltrica. Para se obter praticidade na

utilizao deste meio como transporte, utiliza-se de vrias formas de

modulao de sinais, tcnicas de processamento e principalmente de

correo de erros, pois a rede eltrica muito hostil para o transporte de

sinal de dados.

O funcionamento da rede PLC outdoor comea com o equipamento

denominado injetor BPL responsvel por lanar o sinal de conexo com a

internet na rede eltrica. Aps o sinal estar trafegando na rede, utiliza-se orepetidor BPL para que os sinais de dados no sejam filtrados pelos

transformadores das redes eltricas, alm de controlar as frequncias e

tenses eltricas das redes. Os repetidores tambm so utilizados para

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manter o sinal PLC na rede intensificando o sinal sempre que ele comea a

perder a intensidade, o que pode acontecer se a distncia entre a transmisso

for longa, geralmente maior que 300 metros. O MASTER PLC o

equipamento responsvel por identificar cada assinante da rede e interlig-los

mesma; o modem PLC utilizado para modular e demodular o sinal de

dados para que estes sejam processados pelos computadores. Ele um

equipamento muito importante e usado em ambas as aplicaes da

tecnologia, ou seja, o modem PLC se faz necessrio tanto em uma rede

interna utilizada apenas para distribuir o sinal entre os computadores, quanto

na utilizao comercial da tecnologia. Abaixo encontra-se uma figura que

exemplifica a estrutura do PLC outdoor:

Figura 13 - Rede PLC outdoore seus componentes

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FONTE:

h ttp ://w w w

. f a z u . b r/ I

m agen s / p

ub lic a c oe s

/ do c u m en t

o s / C o m un

i c ado T e c n

i c o20 . p d f .

Acessado

em

14.Jul.201

3

5.5

TCNICAS DE TRANSMISSO PLC

O sistema PLC tem que competir com outras tecnologias de acesso, como a

DSL (tecnologia de transmisso digital de dados via rede de telefonia) e a

CATV (televiso a cabo) com isso, esse sistema tem que prover diferentes

servios de telecomunicaes com um QoS (Qualidade de Servio)

satisfatrio. Para isso necessrio definir qual mtodo de modulao

(transmisso/multiplexao) que melhor se adapte ao PLC e com isso

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chegou-se na adoo da modulao baseada no Spread Spectrum

(Espalhamento Espectral) e no OFDM (Orthogonal Frequency Division

Multiplexing).

5.5.1 ESPALHAMENTO ESPECTRAL (SPREAD SPECTRUM)

Esta tcnica de modulao caracterizada por rejeitar interferncias na

transmisso de sinal. Segundo Haykin, esta modulao satisfazduasdefinies:

uma forma de transmisso na qual a informao ocupa uma banda maior que

a banda mnima para transmiti-la.

O espalhamento do espectro realizado antes da transmisso com o uso de

um cdigo independente da informao. O mesmo cdigo usado pelo

receptor para recuperar a informao original. (HAYKIN,2001)A figura mostra

como fica o espectro de potencia para um sinal espalhado e um sinal de

banda base.

Figura 14 - Densidade espectral de um sinal em banda base e um

sinal espalhado

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FONTE: Estudo sobre Comunicao de

Dados via Rede Eltrica para

Aplicaes de Automao

Residencial/Predial.pdf

O principio das tcnicas de

modulao usando espalhamento

espectral aumentar a quantidade de bits utilizados para transmitir uma

mesma informao, de modo a espalhar o espectro de frequncia do

sinal. Desta forma, aumenta-se a banda de frequncia na qual o sinal

transmitido. Normalmente, utiliza-se um cdigo de espalhamento que

multiplicado pelos bits de informao. Os cdigos de espalhamento so muito

usados em transmisses digitais pelo fato de espalharem o sinal na

frequncia, proporcionam uma srie de vantagens que melhoram

consideravelmente a performance de transmisso. Estas vantagens so:

Imunidade com relao a rudos e interferncias;

Imunidade a distores devido multipercursos;

Imunidade a interferncias e de desvanecimentos de banda estreita;

Diversos usurios podem compartilhar a mesma banda de frequncia,

com baixa interferncia;

Podem ser usados para a criptografia dos sinais.

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Quanto aos tipos de sistemas utilizados pelo espalhamento espectral tem-

se FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) - A banda total do canal de

transmisso dividida em diversos subcanais de banda

estreita e o sistema comuta rapidamente entre eles segundo uma sequncia

aleatria, conhecida tanto pelo transmissor como pelo receptor.

DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). Utiliza um canal de banda larga

(>1MHz) onde todos transmitem a uma alta taxa de chips (smbolos binrios)

segundo uma sequncia que segue um cdigo aleatrio predefinido

(pseudorrudo). Este pseudorrudo um sinal binrio produzido a uma

frequncia muito maior que o dado a ser transmitido, espalhando o sinal no

domnio da frequncia. Na recepo o sinal filtrado segundo a mesma

sequncia.

Hbrido DS/FS - A banda dividida em subcanais e em cada um deles um

pseudorrudo multiplicado com o sinal de dados. Um endereo a

combinao da sequncia das frequncias e o cdigo do pseudorrudo.

5.5.2 OFDM (ORTHOGONAL FREQUENCY DIVISIONMULTIPLEXING)

A tcnica de multiplexao OFDM (Orthogonal Frequency Division

Multiplexing) foi criada visando minimizar a interferncia entre canais de

frequncia prximos uns aos outros e est baseada na propriedade da

ortogonalidade entre sinais. Dois sinais so ditos ortogonais, quando a

multiplicao de um pelo outro resulta em zero. A tecnologia complexa e

exige processamento digital de sinais mltiplos. Consiste na diviso do

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canal em vrios canais de banda estreita de diferentes frequncias

(Figura ). A diferena entre a tcnica convencional FDM (Multiplexao por

Diviso de Frequncia) est na forma como os sinais so modulados e

demodulados, garantindo a ortogonalidade dos sinais na OFDM.

Os benefcios dessa tcnica de modulao so: maior nmero de canais par

a uma mesma faixa espectral quando comparado com a tcnica FDM (Figura

), resistncia interferncia de radiofrequncia e pouca distoro causada por

caminhos mltiplos. Isso importante porque em um tpico cenrio de

broadcast os sinais transmitidos chegam ao receptor atravs de vrios

caminhos de diferentes comprimentos (multipath-channels). Como verses

mltiplas de um sinal interferem umas com as outras (inter symbol

interference (ISI)) torna-se extremamente difcil extrair a informao original.

OFDM foi a tcnica escolhida para a televiso digital da Europa, Japo e

Austrlia, assim como para servios de udio em broadcast na Europa .

Tambm vem sendo amplamente utilizada em transmisses sem fio

Figura 15 - Diviso de canais segundo o FDM e o OFDM

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FONTE: Estudo sobre Comunicao de Dados via Rede Eltrica para Aplicaes de

Automao Residencial/Predial.pdf

5.5.3 GMSK (GAUSSIAN MINIMUM SHIFT KEYING

A modulao GMSK ou Chaveamento por Deslocamento Mnimo, uma

modulao utilizada no sistema GSM (Global System for Mbile

Communications), sendo um tipo especial de modulao digital FM. No GMSK

o sinal a ser modulado na portadora primeiramente atenuado com um

filtro Gaussiano antes de passar por um modulador de frequncia, o qual

reduz bastante a interferncia aos canais vizinhos. A tcnica de modulao

GMSK pode ser considerada como um sistema de demodulao OFDM, s

vezes sendo referenciada como OFDM de banda larga. um mtodo robusto

contra interferncia em banda estreita, que tpico de radiodifuso em ondas

mdias.

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Figura 16 - Comparao entre o Spread Spectrum, OFDM e

GMSK

FONTE: APTEL, 2003

5.6 ELEMENTOS DA REDE PLC

So elementos da rede necessrios para a realizao de comunicaoatravs das redes eltricas. A tarefa principal dos elementos bsicos a

preparao, converso, transmisso e recepo dos sinais nos padres

PLC, a Figura nos mostra os pontos de conexo destes elementos nas

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redes PLC de acesso externo (outdoor) e interno (indoor).

Figura 17 - Elementos da Rede PLC

FONTE: Hrasnica; Haidine; Lehnert (2004)

A estao base PLC converte, concentra, gerencia e transmite as informaes

dentro de uma rede PLC. Este elemento instalado prximo aos

transformadores de baixa tenso para possibilitar os casos de usufruio das

aplicaes externas (outdoor). Porm, no conecta dispositivos de usurios

individuais, mas promove comunicaes de rede com mltiplas interfaces,

como o xDSL (Digital Subscriber Line), Hierarquia Digital Sncrona (SDH) para

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conexo com uma rede de alta velocidade, WLL para interconexo sem fios,

entre outras. Desta forma, uma estao base PLC pode ser usada para

receber conexo com o backbone, usando-se de vrias tecnologias de

comunicao. A estao base controla a operao de acesso ao meio

PLC com redes de acessos WAN (Wide Area Network), segundo Hrasnica,

Haidine e Lehnert (2004).

Os modems PLC conectam equipamentos de comunicaes padres,

usados pelos usurios com o meio de transmisso powerline. A interface do

lado do usurio pode prover vrios padres de interfaces para dispositivos de

comunicaes diferentes, com por exemplo a Ethernet e o USB. No outro

lado, o modem PLC conectado rede eltrica atravs de uma juno

especfica que permite a sua alimentao, transmisso e recepo de sinais

no meio powerline. A juno tem que assegurar uma separao de

tecnologias e agir como um filtro passa alto, dividindo as comunicaes que

operam acima de 9KHz do poder eltrico de 50 ou 60 Hz. O modem PLC

implementa todas as funes da camada fsica, modulao e codificao. A

segunda camada tambm implementada dentro do modem, que inclui o seu

MAC (Media Access Control) e o LLC (Logic Link Control) de acordo com o

modelo de referncia OSI (Open Systems Interconnection), de acordo com

Hrasnica, Haidine e Lehnert (2004).

A distncia entre o usurio do PLC, colocado em uma rede de proviso de

baixa tenso, ou dos usurios individuais ( indoor) at a estao base muito

grande para ser atravessada por uma rede PLC de acesso, necessrio

ento aplicar uma tcnica de repetidor. Os repetidores dividem uma rede PLC

de acesso em vrios segmentos de rede, o comprimento da rede

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depende dos fabricantes dos dispositivos PLC. Os segmentos de rede so

separados usando frequncias diferentes ou aberturas de tempo diferentes,

como exemplifica a Figura18.

Figura 18 - Transmisso da rede PLC com repetidores

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FONTE: Hrasnica; Haidine; Lehnert (2004)

No caso da segmentao de rede baseada em frequncia, o repetidor

recebe a transmisso sinalizada na frequncia f1, amplia e injeta na rede, mas

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na frequncia f2. Dependendo da transmisso o repetidor pode incluir a

funo de demodulao e modulao do sinal transmitido. Porm, um

repetidor no modifica os contedos da informao transmitida. A Figura a

seguir, mostra o formato de um

repetidor.

Figura 19 - Repetidores PLC de baixa tenso

Repetidor junto ao medidor residencial

Repetidor em um gabinete outdoor

FONTE:

h ttp ://w w w .te l e c o . c o m . b r/tu t o ri a i s /tu t o ri a l p l c a l t1 / pag i na_

5 . a s p. Acessado em 01.Jun.2013

Entre uma estao base, colocada na unidade de transformador, e o

primeiro repetidor, o sinal transmitido na frequncia f1, outra frequncia f2

tem que ser aplicada no segundo segmento de rede, independentemente

da topologia da rede fsica, o sinal transmitido ao longo de ambas as sub-

redes. Teoricamente, poderia ser usado f1 novamente dentro do terceiro

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http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialplcalt1/pagina_5.asphttp://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialplcalt1/pagina_5.asphttp://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialplcalt1/pagina_5.asphttp://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialplcalt1/pagina_5.asphttp://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialplcalt1/pagina_5.asphttp://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialplcalt1/pagina_5.asphttp://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialplcalt1/pagina_5.asphttp://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialplcalt1/pagina_5.asphttp://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialplcalt1/pagina_5.asphttp://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialplcalt1/pagina_5.asphttp://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialplcalt1/pagina_5.asphttp://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialplcalt1/pagina_5.asphttp://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialplcalt1/pagina_5.asp


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segmento de rede, porm pode haver uma interferncia entre os sinais do

primeiro segmento, com isso uma terceira frequncia f3 tem que ser aplicada

ao terceiro segmento de rede e uma frequncia f4 para o quarto segmento.

Porm, h um espectro de frequncia limitado que pode ser usado pela

tecnologia de PLC (aproximadamente at 30MHz), assim a largura da banda

comum dividida em pores menores que significativamente reduzem a

capacidade de rede. A utilizao de repetidores aumenta as distncias de

uma rede de tecnologia de PLC, podendo provocar tambm o aumento do

custo total de uma rede PLC de acesso, por este motivo que o nmero de

repetidores dentro de uma mesma rede tem que ser o menor possvel. De

acordo com Hrasnica, Haidine, Lehnert (2004).

Para conectar um usurio PLC (indoor) com a rede de acesso PLC (outdoor)

usado um gateway, vide Figura , para dividir os ambientes que

operam com frequncias diferentes. O gateway converte o sinal transmitido

entre as frequncias que so especificadas para uso PLC (indoor).

Figura 20 - Gateway outdoore indoor

OGW Outside Gateway

IGW Indoor Gateway

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FONTE: h ttp ://w w w .te l e c o . c o m . b r/tu to ri a i s /tu to ri a l p l c a l t1 / pag i na_5 . a s p . Acessado em

19.Jun.2013

Segundo a ANATEL, o acoplamento dos equipamentos PLC rede eltrica

realizado atravs de equipamentos especificamente desenvolvidos, que

oferecem o isolamento adequado entre os sinais de telecomunicaes e

a energia eltrica, garantindo a segurana operacional do sistema e dos

usurios.(2003)

O acoplamento o mtodo utilizado para injetar ou extrair o sinal PLC na

rede de energia eltrica. Os dispositivos de acoplamento foram

especialmente desenvolvidos para atuar tanto nas redes de mdia tenso

quanto nas redes de baixa tenso. A principal funo os dispositivos de

acoplamento acoplar e desacoplar o sinal PLC numa faixa de frequncia

limitada e filtrar qualquer outro sinal que no esteja nesta faixa de

operao. Existem dois tipos de dispositivos deacoplamento:

Acoplamento capacitivo - injeta e extrai o sinal PLC atravs de contato

direto (contato galvnico) com os cabos da rede de energia eltrica;

Acoplamento indutivo - injeta e extrai o sinal PLC atravs de induo

eletromagntica (ferrite).

A Figura abaixo apresentam os tipos de acopladores:

Figura 21 - Acopladores indutivos e capacitivos

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FONTE:

h ttp :// w w w .te

l e c o . c o m .b r/t

u t o ri a i s /tu t o ri

a l p l c / p ag i na_

4 . a s p .

Acessado

em01.Jun.2013

5.7 PADRO PLC

Para se criar uma pequena rede local domstica, o equipamento utilizado

como um adaptador o PLC padro HomePlug, padronizado pela HomePlug

Powerline Alliance formada em 2000 com tecnologia PowerPacket daempresa americana Intellon. Esta aliana formada por fornecedores de

produtos e visa basicamente estabelecer uma padronizao aberta dos

equipamentos PLC de rede indoor e definiu um modelo para trabalhar com

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quadros 802.3. O primeiro padro especificado pelo HomePlug Powerline

Alliance foi o padro HomePlug 1.0 (at 45 Mbps) e hoje j temos o

HomePlug AV ou HomePlug 2.0 (at 200 Mbps). O padro HomePlug se

tornou referncia para os fabricantes de equipamentos para transmisso de

dados via energia eltrica no ambiente residencial.

O HomePlug 2.0 utiliza tecnologias de camada fsica e MAC melhoradas

para conseguir uma rede PLC propcia para trfego de vdeo, udio e dados.

A camada fsica opera entre as frequncias de 2 a 28 MHz e utiliza uma taxa

de canal de 200Mbps para prover uma taxa til de dados de 150Mbps para

comunicaes mais robustas em canais ruidosos. Utiliza modulao

OFDM windowed e TCC (Turbo Convolutional Code), para alcanar um

desempenho por volta de 0.5dB da Capacidade de Shannon7.

Com isso pode-se interligar dois ou mais computadores conectando entre

eles e a tomada eltrica, o adaptador HomePlug, a fim de compartilhar

recursos e conexo com a Internet originada de outra tecnologia como

conexes ADSL, Wireless ou Cable Modem. Esses adaptadores geralmente

possuem um alcance de 300m, segundo a normatizao do padro

HomePlug.

Os adaptadores HomePlugPLC apresentam-se em trs tipos, vide Figura : o

Ethernet Wall Mount que conectado diretamente ao ponto de tomada, o

PLINC que uma placa interna conectada no slotdo computador e o Ethernet

Adapterque possibilita vrias conexes extras como o Wireless, RJ45, RJ11,

USB e Coaxial.

O adaptador HomePlug prov ao assinante um ponto de rede, ao qual

podem ser conectados diversos servios de telecomunicaes, tais como:

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telefone,fax, microcomputador, internet, vdeo, medio de consumo de

energia, automaoresidencial e vigilncia, tendo assim um modo de

operao NODE, fazendo com que o sistema atue como uma central

conectora. Os telefones podem funcionar como uma simples extenso ou

como ramais definidos por uma central PABX, tambm conectados a rede

PLC. Sendo assim todas as tomadas eltricas fazem parte de uma rede

local, bastando habilit-las instalando nas mesmas um equipamento PLC,

desta forma a rede eltrica se torna um grande barramento de comunicao

de triple play (dados, voz e vdeo).

Figura 22 - Modelos de Adaptadores HomePlug

58

58

58


59/80

FO

NTE:

http

s://

ww

w . h

o m e

p l ug

. o rg /

h o m

e.

Ace

ssa

do

em

02.J

un.2

013

5.8 SEGURANA

NA REDE PLC

59

59

59
http://www.homeplug.org/homehttp://www.homeplug.org/homehttp://www.homeplug.org/homehttp://www.homeplug.org/homehttp://www.homeplug.org/homehttp://www.homeplug.org/homehttp://www.homeplug.org/homehttp://www.homeplug.org/homehttp://www.homeplug.org/homehttp://www.homeplug.org/homehttp://www.homeplug.org/home


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Como a tecnologia PLC se d atravs da rede eltrica, e esta compartilhada

com todas as residncias conectadas a um mesmo transformador, existe a

preocupao pela segurana na transmisso dos dados de forma a obter

confidencialidade, integridade e disponibilidade.

Os dispositivos PLC atuais para proteger as informaes transmitidas

operam com criptografia DES (Data Encryption Standard) de 56 bits e sistema

de deteco de intruso para que nenhum acesso seja feito sem o

conhecimento da administrao da rede.

A tecnologia PLC utiliza tambm a codificao para a correo de erros na

transmisso no lado da recepo atravs de uma tcnica chamada FEC

(Forward Error Correction) onde a fonte adiciona bits redundantes na

mensagem, o que possibilita que o receptor detecte e corrija erros, dentro de

certo limite previsto, utilizando um cdigo de relao 1:2 ou seja, para cada

bit de dados o sistema PLC envia 2 bits pelo canal correspondente. Os

equipamentos PLC tambm monitoram automaticamente a qualidade do

canal, de modo que se ela for alta o suficiente o FEC desativado e se a

qualidade cair o FEC ativado.

No protocolo HomePlugo trfego da rede tambm muito mais seguro pois

ele est sempre em rede local e no ultrapassa o medidor de energia dos

consumidores, se tornando conexes com muito mais segurana que

conexes WiFique podem ser captadas por outros usurios e necessitam de

identificao.

5.9 FAORES DE INTERFERNCIA PARA O SISTEMA PLC

60

60

60


61/80

5.9.1 RELAO SINAL/RUDO

Segundo a enciclopdia digital Wikipdia, a relao sinal/rudo ou razo

sinal/rudo compara o nvel de um sinal desejado com o nvel do rudo de

fundo influenciando na potncia de transmisso dos equipamentos que

por sua vez, influem no nvel de sinal irradiado pelo sistema. Quanto mais

alto for a relao sinal/rudo, menor o efeito do rudo de fundo sobre a

deteco ou medio do sinal

Um problema enfrentado nessa relao so os capacitores para correo do

fator de potncia das lmpadas de iluminao pblica, os quais

necessitam de reatores de alto fator de potncia e so alimentados

diretamente na rede de baixa tenso, atenuando fortemente o sinal.

5.9.2 INTERFERNCIAS ELETROMAGNTICAS

Um fator de grande importncia dentro de uma rede eltrica a

compatibilidade eletromagntica ou seja, a capacidade de um dispositivo ou

sistema de funcionar satisfatoriamente no seu ambiente eletromagntico

com uma margem de segurana e com os nveis ou desempenhos

projetados, sem sofrer ou causar degradaes inaceitveis causando

assim, interferncias eletromagnticas (EMI) sobre outros dispositivos.

A interferncia eletromagntica um processo pelo qual a energia

eletromagntica transmitida atravs de caminhos irradiados e/ou

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61

61


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conduzidos, devido ao efeito da incompatibilidade do meio. Essa falta

de compatibilidade acontece por exemplo, quando os dados

transmitidos em uma rede de computadores so afetados pelo rudo

induzido por motores eltricos, ou outros equipamentos pela proximidade

destes ou entre o cabeamento eltrico e o lgico.

Os equipamentos PLC no podem ser conectados com equipamentos

bloqueadores de frequncia (filtros de linha) e os equipamentos isoladores

(estabilizadores) ou que sejam alimentados por fontes chaveadas (no-

breaks), visto que tais equipamentos iro intervir no correto funcionamento

dos aparelhos PLC. No caso dos no-breaks, a sada da rede eltrica

isolada, e nos filtros de linha as altas frequncias so bloqueadas, o que

impossibilita o funcionamento da rede.

5.9.3 ATENUAO

Atenuao uma perda de potncia devido dissipao dos sinais no meio

podendo ser causado pelo nmero e natureza das cargas conectadas, pela

indutncia dos fios, pela distncia e pela topologia da rede.

A atenuao varia no apenas com a frequncia do sinal, como tambm

com o tempo, devido s cargas que so conectadas e desconectadas. Ou

seja, as caractersticas eltricas da rede so variantes no tempo em razodos dispositivos que so conectados e desconectados aleatoriamente

Segundo MAJUMDER (2004), o canal entre duas tomadas quaisquer em

uma casa, apresenta uma funo de transferncia complicada. Em tal

meio de transmisso, a amplitude e a fase do sinal podem variar

62

62

62


63/80

drasticamente com a frequncia. Embora o sinal possa chegar at o receptor

com poucas perdas em determinadas frequncias, para outras ele pode ser

completamente destrudo.

5.9.4 IMPEDNCIA DA REDE ELTRICA

Impedncia a oposio que um circuito faz a passagem da corrente

eltrica em circuitos de corrente alternada, exercendo grande influncia na

qualidade da transmisso de sinais. A impedncia determinada por trs

fatores: pela carga eltrica na rede, pela impedncia do transformador de

distribuio e pelas caractersticas do cabo de transmisso.

Vrias medies mostram que a impedncia dos circuitos de rede eltrica

residencial aumenta com a frequncia e est na faixa de aproximadamente

1,5 a 80 , a 100 kHz. As cargas das residncias vizinhas tambm podem

afetar tal impedncia. As instalaes eltricas aparentam ter um efeito

relativamente pequeno e a impedncia normalmente indutiva. Para cargas

resistivas tpicas, a atenuao aproximada do sinal de 2 a 40 dB, a 150

kHz, dependendo do transformador de distribuio usado e das cargas.

Tambm possvel que a carga capacitiva entre em ressonncia com a

indutncia do transformador de distribuio e cause uma forte atenuao

do sinal para determinada faixa de frequncia (NETO, 2003).

6 VANTAGENS DA REDE PLC

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63

63


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Uma das grandes vantagens do uso da PLC que, por utilizar a rede de

energia eltrica, qualquer ponto de energia um potencial ponto de rede ou

seja, s preciso ligar o equipamento de conectividade (normalmente

um modem) na tomada, e pode-se utilizar a rede de dados. Alm disso, a

tecnologia suporta altas taxas de transmisso, podendo chegar at aos

200Mbps em vrias frequncias entre 1,7 MHz e 30 MHz.

Por j se aproveitar de uma infraestrutura existente, rede de distribuio de

energia eltrica, a sua acessibilidade passa a ser maior do que qualquer

outro meio de comunicao utilizada na transmisso de voz, dados e

vdeos.Como porexemplo no Brasil, um estudo realizado pelo

IBGE8

(Censo demogrfico de 2010)comprova que mais de 98,5% dos

domiclios particulares permanentes esto cobertos pela rede de energia

eltrica. Com isso, locais que possuem o acesso por internet via cabo ousatlite inviveis, pelo alto custo da infraestrutura, podem usufruir da

conectividade proporcionada pelo sistema utilizador do PLC, acarretando na

incluso digital das reas menos favorecidas economicamente.

A implantao desta tecnologia tambm favorece na explorao de diversos

servios como:

Servios residenciais: monitorao e vigilncia, automao residencial,

redes locais independentes;

Servios de acessos: internet banda larga, VOIP, vdeo sob demanda;

Servios de entidades pblicas: monitoramento de trnsito, segurana,

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64

64


65/80

vigilncia com cmeras, incluso digital;

Servios para concessionrias de energia: telecontrole,

telemedio, gerenciamento de falhas, monitorao remota, superviso de

fornecimento, medio automtica e curva de demanda, controle de perdas

tcnicas e comerciais, automao da distribuio, controle de carga e da

qualidade da energia, menores investimentos em gerao de energia,

leitura automtica de medidores.

7 DESVANTAGENS DA REDE PLC

A tecnologia PLC possui um grande nmero de barreiras e desafios a serem

transpostos, devido s suas aplicaes em redes de energia eltrica de

baixa e mdia tenso, que so um dos meios mais inspitos

comunicao de dados, devido ao simples fato de no ter sido projetada para

tal atividade.

Um desafio da tecnologia PLC est relacionado situao atual da

infraestrutura da rede de energia eltrica brasileira que em sua grande

maioria area, fazendo com que haja interferncias do meio ambiente ou

seja, uma infraestrutura oposta aos padres da Europa e dos EstadosUnidos, onde a rede de energia eltrica , em sua maior parte, subterrnea

e no sofre interferncias destemeio.

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65

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Outra desvantagem vem do fato de a PLC ser uma mdia compartilhada e

estruturada de modo paralelo. Assim, todas as casas ligadas numa mesma

subestao eltrica compartilham a largura de banda disponvel. Isso significa

que o desempenho da ligao pode variar de acordo com o nmero de

pessoas que estiverem navegando ou baixando arquivos simultaneamente.

Algumas desvantagens do sistema so:

Devido ao ambiente da comunicao os nveis de rudos podem ser

constantes;

O sinal se perde em distncias longas, acarretado pela

instabilidade da rede eltrica;

Repetidores nos transformadores externos precisam existir, pois eles so

responsveis pela filtragem do sinal de alta frequncia;

Problemas de compatibilidade eletromagntica que so detectados

entre circuitos eletrnicos e linhas de transmisso de energia eltrica;

Questes de segurana como radiao eletromagntica, robustez

eltrica e combate a incndio;

O fato dos transformadores utilizados na passagem da mdia tenso para

a baixa tenso atuarem com barreiras aos sinais de dados.

8 COMPARATIVO ENTRE TECNOLOGIAS DE TRANSMISSO

A tabela abaixo, aborda um comparativo das tecnologias que utiliza rede de

acesso preexistente como base, no caso a fibra ptica,o par metlico e o PLC

(que usa a rede eltrica).

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66

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TABELA 1 - Comparao entre as Tecnologias Fsicas

Objetode Par Metlico Fibra tica

PLC

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67

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Atenuao

Alta taxa deatenuao,

necessitando devrios repetidores.

Baixa taxade

Alta taxa deatenuao,

necessitando devrios repetidores.

Interferncia

Sensvel ainterfernciaeletromagnti

Imune ainterferncia

Sensvela

interferncia

Interferncia de

Radiofrequncia

Sensvel ainterferncia

de

Imune a

interferncia de

Sensvel eproduz

interferncias

Infraestrutura

Abrangente nasgrandes cidades,mas escassa em

pequenas cidades.

Necessidade deimplantao namaior parte das

cidades, tornando-a a tecnologia mais

cara de

Como utiliza arede

eltrica, comcobertura

> 98% do territrionacional, atendeaos usurios que

Segurana

Alto nvel desegurana

dasinformaes

Alto nvel desegurana

dasinformaes

Baixo nvel de

segurana

dasinformae

Custo Mdio R$ 110,00 R$ 110,00

Estimadoem

Taxa At 100Mbps

Utilizando a DWDMat

40Gbps devido limitaes dos

Capacidade deat

200Mb

Perda de PacotesAlta taxa de perda

de pacotesBaixa taxa de perda

de pacotes

Alta taxa de perdade

Materia

Materialresistente e

Materialresistente,

mas semflexibilidade,

quebrando-se ao

Material resistentee flexvel

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68

68


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Vantagem

Soluo de baixocusto para

segurana detransmisso de

informaes entre

dois usurios

Suporte a taxas debanda

extremamente altas,podendo serutilizadas em

mlti las fun es

Pode ser usadona

implantao de umarede inteligente,ofertando aos

usurios uma leituraem tempo real dogasto de energia e

controle do ambienteeltrico da casa, sem

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69

69


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A tecnologia PLC apresenta uma grande vantagem em relao a outras

tecnologias para transmisso de dados: a existncia e utilizao de

infraestrutura bsica para a comunicao. J do ponto de vista social, atecnologia pode representar a democratizao dos meios de transmisso de

informao (FRANA,2009).

A tecnologia PLC permite aos pases que a implantarem, aumentar a

competitividade no fornecimento da Rede de Acesso (especialmente a

ltima milha) e acelerar a difuso dos principais objetivos da incluso digital.

TABELA 2 - Comparativo das Tecnologias de Acesso a Rede junto a PLC

Conexo P Cont Velocidade

HSPA (3G)Mobilidade

cara e a

cobertura 14.4 Mbps

ADSL 2+ Ampla cobertura Velocidade baixa 24 Mbps

DOCSIS 3.0 (Cabo) Boa velocidade Velocidade baixa 160 Mbps

FTTH (Fibra ptica) Rpida e estvel Lenta em horrio de 100 Mbps

Rdi Alcana regies afastadas Sujeita a falhas 30 Mbps

PLC (Rede Eltrica) Ampla cobertura

Pode sofrer

interferncias 200 Mbps

Satli

teAlcana regies isoladas Atraso na transmisso 10 Mbps

WiMA Mobilidade

Ainda no chegou

ao 100 Mbps

FONTE: ABRANTES (2009)

9 PROJETOS PLC NO BRASIL

De acordo com o artigo Redes PLC I: Situao Atual e Projetos, elaboradopela TELECO:

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"A utilizao da rede de distribuio de energia eltrica para comunicao de

sinais, PLC, vem despertando a ateno dos investidores de todo o mundo e

est se desenvolvendo rapidamente. A ASCOM Powerline Communications

(APC) uma subsidiria da ASCOM Holding e foi estabelecida em 1999. Tem

tecnologia j comprovada para trazer a Internet de banda larga (at 4,5 Mbps

hoje, com possibilidades de at 40 Mbps dentro de 3 anos) e telefonia s casas

e s empresas via linhas eltricas comuns. A APC est em fase de expanso e

colabora com algumas das maiores empresas de servios de utilidade pblica

no mundo na rea de energia eltrica, no caso Brasil atuando com a Cemig

Companhia Eltrica de Minas Gerais. Atualmente opera na Europa, na sia e

na Amrica Latina (at agora s no Chile), e o seu sistema est funcionando

em 16 pases." (TELECO, 2010)

Para implementar estas solues precisa-se da colaborao entre uma

distribuidora de energia eltrica, uma companhia telefnica e um provedor de

servios Internet. A ASCOM est contemplando o estabelecimento de uma

fbrica de modens e outros equipamentos especializados no Brasil para servir

o mercado brasileiro, do MERCOSUL e da Amrica Latina (VAGAS, 2004).

No Brasil, a distribuidora de energia COPEL Telecomunicaes vemtestando o sistema PLC no estado do Paran. A empresa gastou algo

equivalente a R$ 1.000.000,00 para levar o sistema eltrico de banda larga

50 residncias e estabelecimentos comerciais em Curitiba. O estudo

demonstrou que a tecnologia funciona, porm, o seu custo alto (algo em

torno de 50% do custo de instalao de infraestrutura ADLS) pelo fato de a

tecnologia ainda estar em fase de testes. O recurso tecnolgico funciona em

aparelhos instalados a uma distncia mxima de 300 metros, entre a fonte

do sinal de dados e o residncia do usurio, com isso a COPEL alcanou

taxas de at 1,7 Mbps.

O grande desafio na implementao do PLC a adaptao ao sistema

eltrico brasileiro, j que na Europa e nos Estados Unidos a infraestrutura

subterrnea no sofrendo assim interferncias do meio ambiente como no

Brasil, onde a rede area.

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9.1.PROJETO PLC IGUAU

A Iguau Distribuidora de Energia Eltrica Ltda., localizada no estado de

Santa Catarina, iniciou em 2002 um projeto para testar a capacidade e o

comportamento da tecnologia PLC para transmisso de dados, voz e

imagem na sua rede de distribuio de energia eltrica.

O projeto teve como objetivo inicial integrar servios de acesso internet e

telefonia ao sistema de distribuio de energia eltrica. Sua arquiteturaprope o uso do chamado Centro de Gerncia, que alm de administrar

os clientes PLC e o Backbone (rede de acesso e interligao), visa

oferecer diversos outros servios como vdeo e msica sob demanda

(streamingde vdeo e udio), TV por assinatura, sistemas de segurana, de

telemetria e etc. A figura abaixo mostra as interconexes planejadas no

projeto.

Figura 23 - Interconexes no Projeto PLC da Iguau Energia

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FONTE: VARGAS, 2004

O projeto PLC foi desenvolvido como Programa de Pesquisa e

Desenvolvimento no ciclo 2001/2002, chegando ao trmino em novembro de

2013. Segundo a empresa o nmero mdio de consumidores instalados sob

um mesmo transformador na rea de concesso da Iguau Energia foi

de cerca de 60, chegando em determinados locais a 110, enquanto o

ndice mnimo para viabilizao econmica desta tecnologia em torno de

20 consumidores/transformador. Os resultados dos testes realizados no

foram divulgados pela empresa.

9.2 PROJETO CEMIG

A CEMIG (Companhia Eltrica de Minas Gerais) foi segunda distribuidora

a anunciar um experimento semelhante em dezembro de 2001, na cidade de

Belo Horizonte, utilizando a tecnologia da empresa ASCOM. A responsvel

pela infraestrutura foi a INFOVIAS, um empreendimento conjunto entre

CEMIG e AES, que opera redes pticas em Minas Gerais. A Internet chegouao usurio trafegando pela rede ptica da INFOVIAS e a CEMIG ofereceu a

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74/80

ltima milha pela rede eltrica, do poste residncia.

Os investimentos para o projeto chegaram a R$ 200 mil, funcionando em 50

pontos da capital mineira, sendo 15 em um condomnio residencial, 20 em

uma entidade de ensino profissionalizante para alunos carentes, e outros 15

pontos em um prdio de construo antiga em um bairro. O canal de

acesso utilizado de 2 Mbps compartilhado.

A ideia da CEMIG de oferecer acesso internet como valor agregado nasceu

da necessidade de implantar telemetria de consumo e controle de carga em

tempo real na rede de Belo Horizonte.

9.3 PROJETO BARREIRINHAS

Em 2007, os moradores da cidade maranhense de Barreirinhas tiveram a

oportunidade de se conectar gratuitamente internet atravs da banda

larga, em 150 pontos entre escolas, postos de sade, rgos pblicos,

residncias e pequenas empresas, dentro do projeto Vila Digital promovido

entre o Ministrio das Comunicaes e associaes de empresas.

O projeto experimental custou cerca de 1,2 milho de reais e teve a durao

de dois anos. O ministrio participou do projeto como cooperador tcnico,

por meio do programa GESAC (Governo Eletrnico Servio de Atendimento

ao Cidado).

A iniciativa faz parte da estratgia da pasta de diversificar as tecnologias

usadas no GESAC. Hoje, os 3,4 mil pontos do programa usam satlite, uma

tecnologia mais cara que opes como ADSL, PLC ou WiMax. Atualmente, a

fornecedora de infraestrutura dos 3,4 mil pontos a COMSAT.

Tambm integram o projeto das vilas digitais a Eletrobrs (Centrais Eltricas

Brasileiras), Eletronorte (Centrais Eltricas do Norte do Brasil), CEMAR

(Companhia Energtica do Maranho), a Prefeitura de Barreirinhas e a

APTEL (Associao de Empresas Proprietrias de Infraestrutura e Sistema

Privados de Telecomunicaes).

Como quase 100% dos cabos de energia eltrica atingem as casas de

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75/80

Barreirinhas, o governo usou a tecnologia PLC na verso mais recente,

onde a velocidade de trfego pode atingir 200 Mbps. Sendo a velocidade

20 vezes maior em relao aos primeiros testes em 2004, de acordo com o

presidente da APTEL, Pedro Luiz Jatob, que coordena o projeto.

Barreirinhas foi escolhida porque tem um dos mais baixos ndices de

Desenvolvimento Humano (IDH) do Pas, classificada na 5.287 posio entre

os municpios brasileiros. Com 40 mil habitantes, a cidade a porta de

entrada do Parque dos Lenis Maranhenses, e tem um grande movimento

de turistas, mas pouca infraestrutura, de acordo com o ministrio.

10 CONCLUSO

A tecnologia PLC vem sendo desenvolvida h algum tempo e pode vir a ser

a soluo de problemas de comunicao na ltima milha e nos ltimos

metros, devido capilaridade da rede de energia eltrica.

Sabendo-se que a tecnologia PLC vai nos permitir aplicaes sofisticadas que

estaro disponveis por uma simples tomada eltrica, isso acarretar na

transformao dos cabos de cobre das redes convencionais de distribuio deenergia eltrica em potentes meios de transmisso de dados, voz, imagens e

vdeos que podero ser enviados de qualquer lugar onde se exista o acesso

uma tomada eltrica que usufrua desta tecnologia, com isso o consumidor

ser beneficiado com um custo menor de acesso informao, tendo-se em

vista que a infraestrutura j existe.

Embora ainda exista um atraso na implantao desta tecnologia no Brasil,

visto que na Europa, sia e nos Estados Unidos a rede PLC j uma

realidade, ela se faz necessria na implantao do programa de incluso

digital que o governo brasileiro propem. Pois, sabe-se que o Brasil possui

um territrio de propores continentais e com isso algumas regies so mais

desenvolvidas do que outras.

Como o foco da rede PLC o usurio final e que mais de 98,5% do territrio

nacional est coberto pela rede eltrica, as regies de baixa renda seriam

beneficiadas por esta tecnologia, j que no seria necessrio a implantao

de uma grande infraestrutura para que o acesso informao chegue nestas

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76/80

regies. Com isso, ganha-se em custo de implementao e agregam-se

valores culturais j que haver um aumento da taxa da populao nacional

com acesso informao.

Porm, a viabilidade desta tecnologia consiste em sanar os problemas com

ela agregados, como o tratamento das interferncias por ela sofrida. Sendo

esse o maior desafio desta tecnologia no Brasil, j que a rede eltrica via

area e sofre com as interferncias ambientais.

Sua viabilidade tambm est atrelada a regio de consumo desta tecnologia

pois, numa regio com economia forte e uma infraestrutura de comunicaes

consolidadas, o gasto de implantao desta tecnologia pode se tornar

invivel, devido ao fato de um grande nmero de empresas de

telecomunicaes j estarem atuando nesta regio. Diferentemente de uma

regio que possui muita demanda de usurios e pouca oferta de servios,

devido a dificuldade de implementao da infraestrutura requerida para o

acesso informao, seja ela de carter fsico ou econmico.

Ou seja, a tecnologia PLC pode ser bastante til na implantao da to

sonhada incluso digital, barata em relao as outras tecnologias, mas

depende ainda de uma regulamentao prpria, coisa que s acontecer

quando as agencias reguladoras tiverem condies de atestarem e

aprovarem todos os componentes que compem esta rede. Mas, do ponto

de vista terico, a rede PLC uma grande opo e alternativa de meio nas

transmisses de dados, porm ela se encontra ainda na perspectiva futura

pelo fato de ainda estar nas fases de testes. Entretanto, este futuro est mais

prximo do que se imagina, fazendo desta tecnologia uma alternativa vivel

na busca do acesso informao.

76


77/80

11 REFERENCIAL BIBLIOGRFICO

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