TICB4 - PLC

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B4G2T11 - COMUNICACIONES EMERGENTES: PLC (POWER LINE COMUNICATIONS).

1.

INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................................................. 2

2.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS .................................................................................................................................. 3 2.1 2.2

CARACTERÍSTICAS DEL CHIP DS2 ....................................................................................................................... 7 COMPARATIVA CON OTRAS TECNOLOGÍAS ..................................................................................................... 8

3.

MODOS DE OPERACIÓN Y SERVICIOS .................................................................................................................... 8

4.

SEGURIDAD .................................................................................................................................................................... 11

5.

NORMATIVA REGULADORA..................................................................................................................................... 12

6.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE PLC............................................................................................................... 14 6.1 6.2

VENTAJAS................................................................................................................................................................ 14 INCONVENIENTES ................................................................................................................................................. 14

7.

CONCLUSIÓN ................................................................................................................................................................. 15

8.

BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................................................................. 15

9.

ESQUEMA – RESUMEN ................................................................................................................................................ 16

TEMARIO-TICB-feb04 Actualizado en febrero de 2004

B4G2T11 Página 1 de 17




1.

INTRODUCCIÓN

Desde los años 40 se consideró la posibilidad de aprovechar la red eléctrica como red de comunicaciones. Finalmente, en 1997 se presentó un sistema que permitía el acceso a Internet desde la red eléctrica, que pasó a denominarse PLC (PowerLine Communications). Los primeros problemas para la utilización de esta tecnología fueron debidos al ruido inherente a la red eléctrica de baja tensión, capaz de alterar la información transmitida, así como problemas legales de regulación del espectro de frecuencias en las que trabaja y de las emisiones electromagnéticas del sistema, dadas las potenciales interferencias sobre otros aparatos electrónicos. En los últimos años la tecnología ha evolucionado muy rápidamente, permitiendo velocidades de acceso competitivas con tecnologías alternativas, y en la actualidad ya existen ofertas comerciales de servicios de telecomunicaciones basados en PLC en algunos países, así como multitud de experiencias piloto en otros muchos, entre ellos España. El sector eléctrico español se encuentra en un proceso de rápida evolución, tanto en las estructuras de capital de las empresas eléctricas como en el marco regulatorio, lo que ha introducido planteamientos totalmente innovadores en su funcionamiento, con el propósito de fomentar la competencia entre las empresas. Esta liberalización del sector eléctrico empuja a las empresas del sector a buscar nuevas oportunidades de negocio para compensar las pérdidas de cuotas del mercado. El Sector de las Telecomunicaciones se encuentra también en un proceso de cambio acelerado, pasando en pocos años de una situación de monopolio a otra de amplia liberalización. La creciente orientación de las políticas económicas hacia la satisfacción de las demandas y necesidades de los usuarios, justifica la introducción de la competencia en un sector tan complejo y variado como el de las telecomunicaciones en constante y rápida evolución tecnológica. No cabe duda de que la liberalización de las telecomunicaciones es ya uno de los motores del crecimiento económico y de la nueva economía de servicios basada en la sociedad de la información. Tradicionalmente las Empresas Eléctricas han instalado, operado y mantenido redes privadas de telecomunicación fundamentalmente para el control u operación de la propia red eléctrica. El resto de los servicios demandados por las necesidades administrativas y societarias ha estado restringido por la legislación a ser prestado por el operador nacional que actuaba en condición de monopolio natural. Este hecho influyó en el desarrollo de la infraestructura y en el uso a veces de equipos especializados, previstos para estas condiciones de operación específicas. Los medios de transmisión empleados son muy diversos: equipos de ondas portadoras usando los propios cables de energía, cables pilotos, cables coaxiales, enlaces vía radio, fibras ópticas, satélites de comunicaciones, enlaces por infrarrojos, etc, y su utilización ha seguido los dictados de las propias necesidades de cada compañía y la oferta tecnológica existente en cada momento. En cualquier caso, la ruptura de las barreras legales que supone la liberalización de las telecomunicaciones implica la posibilidad de poder usar la capacidad excedente de las redes privadas, proporcionada por la digitalización y los avances tecnológicos, para proporcionar servicios a terceros. Además la Disposición Adicional 14 a la Ley del Sector Eléctrico permite que la Empresa Eléctrica, que en principio tiene objeto social exclusivo, ponga en valor la infraestructura de que es titular con fines de telecomunicaciones. Y por supuesto nada impide que cedan el uso de dichas infraestructuras a un tercero para que las explote dado que además en la legislación de telecomunicaciones de España en la actualidad, existe la obligación de separación de cuentas por los operadores de telecomunicaciones que desarrollen actividades en otros sectores económicos. Las Directivas armonizadoras del Consejo Europeo, han decidido promover el desarrollo de la Sociedad de la Información para todos, facilitando una mayor competencia en el segmento de acceso al hogar. El servicio Internet va a ser declarado universal y se deberán facilitar todas las infraestructuras que favorezcan su desarrollo e implantación. Esta consecuencia del rápido y universal desarrollo de la red Internet hacen que el acceso de banda ancha sea el negocio de más rápido crecimiento en las telecomunicaciones en los próximos años. La tecnología Power Line Communications, "PLC", posibilita la transmisión de voz y datos a través de los cables eléctricos, convirtiendo cualquier enchufe de la casa en conexión potencial a todos los servicios de telecomunicaciones. El cliente sólo necesitará conectar un pequeño módem para acceder a Internet, telefonía y datos al mismo tiempo y a alta velocidad (banda ancha). La naturaleza y ubicuidad de la red de baja tensión permitirá también lograr una comunicación permanente y a bajo coste entre todos los aparatos electrónicos de la casa, dando lugar a nuevos y eficientes servicios de seguridad, control del consumo a distancia, domótica y teleasistencia, entre otros.






Actualmente muchas compañías desarrollan y comercializan sus propias soluciones para la creación de redes domésticas sin necesidad de tender cableados adicionales, y sin el todavía elevado gasto que suponen las redes inalámbricas. Crear una red local en un domicilio es bastante sencillo. Siguiendo el enfoque de estas soluciones, para conectar dos ordenadores sólo se necesitan dos enchufes. El siguiente paso es más difícil. Cientos de equipos de investigadores llevan varios años intentando estabilizar las tecnologías que permitan conectar estas pequeñas redes locales con la red de redes, o dicho de otra forma, se trata de conectarse a Internet a través del enchufe eléctrico de casa. Y también, de llamar por teléfono desde ese mismo enchufe. La solución, de tener éxito finalmente en las experiencias precomerciales que ya se están llevando a cabo, podría también penetrar –nada más fácil, en principio– los muros empresariales. Esta tecnología recibe el nombre de PLC o Power Line Communications, y ya se han visto los primeros resultados en nuestro país, aunque parecía algo de ciencia ficción. Tras el fallido intento de fusión entre Endesa e Iberdrola, la segunda lanzó un comunicado estelar de prensa en el que afirmaba que estaba realizando pruebas para ofrecer acceso a Internet, entre otros servicios de transmisión de datos, a través de la red eléctrica. Pudiera parecer un anuncio oportunista, pero detrás se esconden bastantes años de investigación. Las Empresas Eléctricas españolas han llevado y están llevando a cabo varias pruebas técnicas de campo muy importantes y significativas. Así: □

ENDESA ha realizado pruebas piloto en Barcelona (Julio 2000, 25 clientes), en Sevilla (Noviembre 2000, 25 clientes), y Santiago de Chile (Diciembre 2001, 50 clientes).

□

Posteriormente ha realizado una Prueba Tecnológica Masiva en Zaragoza alcanzando hasta 2500 clientes. En estas pruebas se han proporcionado servicios de telefonía sobre protocolo de Internet (IP), acceso a alta velocidad a Internet, y servicios multimedia: vídeo y audio a la carta y videoconferencia. En estas pruebas se han utilizado equipos de tecnología suiza (ASCOM) con velocidades de hasta 3 Mbps y de la española DS2 con velocidades de hasta 20 Mbps. En una segunda fase se incrementó el número de clientes a participar en las pruebas piloto.

□

IBERDROLA ya ha evaluado de forma satisfactoria los resultados de la primera experiencia realizada en Madrid con dos centenares de clientes, que han disfrutado de una velocidad de acceso a Internet de 2 Mbps gracias a la tecnología de la israelí NAMS, luego ampliada a tecnologías ASCOM y DS2. También ha realizado distintas pruebas en Toledo y Valencia

□

UNION FENOSA ha realizado diversas pruebas en sus propios edificios de oficinas, en Alcalá de Henares (3 clientes), en Guadalajara (28 clientes) y en Madrid. En las pruebas, se han utilizado equipos de tecnología de Mainet y de DS2, y se han ofrecido servicios de telefonía e Internet con velocidades de acceso de 1 Mbps.

Todas estas pruebas y experiencias, si bien la mayoría de ellas realizadas con equipos pre-industriales han puesto de manifiesto la viabilidad técnica de la tecnología PLC. Los estudios económicos preliminares ponen de relieve la rentabilidad del negocio en el medio-largo plazo.

2.

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Existe un interés generalizado en el mercado por los accesos a Internet de banda ancha, ya que este tipo de acceso es el que va a permitir que las diferentes compañías dejen de ser meros ISP para convertirse en auténticos proveedores de servicios multimedia. Por desgracia, hasta el momento ninguno de los sistemas utilizados es el ideal. Casi todos los sistemas actuales, incluso los más rápidos, presentan algún tipo de problema, y la prometida solución inalámbrica se va a retrasar bastante si se hace caso a los expertos. Pero Power Line Digital puede cambiar radicalmente la situación, porque sirve para ofrecer al usuario servicios multimedia de banda ancha sobre una infraestructura que ya existe y que sólo es preciso adaptar. Casi todos los expertos consideran que PLC podrá alcanzar velocidades de entre 1 y 1,5 “megas” de ancho de banda en la casa de cada usuario particular (en principio).






Esto hace posible que se ofrezcan servicios de Internet bajo un modelo de tarifa plana, así como otro tipo de transmisión de datos y hasta telefonía P. La técnica es bastante sencilla y tiene algunos puntos de similitud con los sistemas xDSL. Basta acondicionar parte de las actuales infraestructuras eléctricas para que puedan transmitir señales regulares de baja frecuencia y otras por encima de la banda de 1 MHz, sin que se vea afectado el rendimiento eléctrico.

Figura 1.Arquitectura de PLC La red eléctrica transporta electricidad a una frecuencia de 50 Hz. En PLC se añaden frecuencias en la banda que va desde 1,6MHz hasta 30MHz para el transporte de los datos (Figura 2). Unos filtros instalados en el transformador de baja tensión separan las frecuencias altas de datos, de la frecuencia de 50Hz de la electricidad. Por otro lado, en el enchufe del abonado, cuando se conecta un dispositivo de transmisión de datos (un PC, teléfono, etc.) a la red, se hace a través de un módem adaptador.






Figura 2. Organización del espectro de PLC Power Line emplea una red conocida como High Frequency Conditioned Power Network (HFCPN) para transmitir simultáneamente energía e información. Una serie de unidades acondicionadoras son las que se encargan del filtrado y separación de ambas señales. Así pues estas unidades acondicionadoras separarían la electricidad, que alimenta a los electrodomésticos, de las señales de alta frecuencia, que van a un módulo o unidad de servicio, donde se reconvierten en canales de vídeo, datos, voz, etc. En las subestaciones eléctricas locales hay servidores de estación base que se conectan a Internet generalmente a través de fibra óptica. Esto quiere decir que no se utiliza toda la red eléctrica para la transmisión de datos. La red eléctrica consta de tres partes bien diferenciadas (Figura 3): los tramos de baja tensión, los de media y los de alta tensión. Los de baja tensión –equivalentes a la “última milla” o bucle de abonado en las redes telefónicas– conecta los hogares con las subestaciones de distribución local. Es precisamente este tramo el único que se utiliza en PLC.

Figura 3. Tramos en la implantación de PLC






Las estaciones base de PLC tienen una estructura típica de rack. Una localización puede llegar a contener unas doce unidades emisoras del tipo estación base, cada una capaz de comunicar un canal. Los datos llegan a estas estaciones que las incorporan a la señal eléctrica. Una estación estándar sirve a unos cincuenta usuarios, ofreciéndoles un espectro cercano a los 20 MHz en el caso de clientes próximos, o entre 6 y 10 MHz para clientes lejanos. El servidor opera con un sistema basado en IP para crear redes LAN en cada área de servicio. Las unidades acondicionadoras situadas en los hogares de los abonados, que también pueden recibir el nombre de módem eléctricos, tienen en su interior dos filtros. El primero de ellos, el de baja banda, libera la corriente eléctrica de 50 Hz para su distribución a todos los enchufes de la casa. Este filtro además sirve para limpiar los ruidos generados en la red por los electrodomésticos conectados en casa del usuario. Si se dejaran pasar esos ruidos, al unirse a los procedentes de otros usuarios de la red, acabarían por introducir distorsiones muy significativas. En segundo lugar, el filtro de alta banda es el que libera los datos y facilita el tráfico bidireccional entre el cliente y la red. En la actualidad no existen estándares tecnológicos para el PLC de acceso. Éste es uno de los principales problemas de esta tecnología, al no permitir la interoperabilidad entre los equipos suministrados por los distintos fabricantes. Tampoco existe una regulación en cuando a la utilización de frecuencias, aunque CENELEC y ETSI tienen previsto publicar este año una recomendación conjunta acerca del uso de frecuencias por los sistemas de última milla y los sistemas domésticos que al menos garantice la coexistencia de ambos tipos de sistemas, dado que la red eléctrica es continua y las señales de ambos se mezclan y extienden por toda la red que depende de un mismo transformador. La situación actual de la tecnología PLC queda reflejada en el siguiente cuadro:






Cuadro 1.Situación tecnológica de PLC en la actualidad En la práctica se están consiguiendo velocidades de hasta 45 Mbps compartidos en algunas de las pruebas realizadas, aunque las velocidades realmente disponibles a nivel comercial todavía sean muy inferiores. La mayor limitación actualmente para conseguir velocidades de transmisión mayores sigue siendo el ruido inherente a la red eléctrica de baja tensión. En el caso de la red de media tensión, se están obteniendo velocidades de hasta 135 Mbps para la conexión de centros transformadores.

2.1

CARACTERÍSTICAS DEL CHIP DS2

Para hacernos una idea de que características técnicas estamos hablando podemos ver las características del chip propuesto por la empresa DS2: □

Flujo de datos de 45 Mbps; 27 Mbps en Bajada y 18 en Subida.

□

Full dúplex, punto a multipunto, paquete orientado a enlace de comunicaciones.

□

Cumple los estándares del ETSI y CENELEC para acceso y LAN.

□

Eficiencia de la modulación hasta 7,25 bps/Hz.

□

1280 portadoras OFDM adaptativas para conseguir el máximo flujo sobre cualquier red.

□

Monitorización de la SNR (relación señal ruido) del canal continuamente

□

Ratio adaptativo por portadora dependiendo las condiciones SNR del canal.

□

Empleo de control de errores mediante códigos bloque Reed Solomon.

□

Opera por debajo de -1 dB de SNR.

□

Ratios de error optimizados para TCP/IP, y programable para cualquier aplicación.

□

Mensajes Broadcast disponibles.

□

Soporte de encriptación y SNMP.

□

Control de QoS.

□

Hasta 254 usuarios, (512 en versiones posteriores)






2.2

COMPARATIVA CON OTRAS TECNOLOGÍAS

Actualmente la Tecnología PLC esta en desarrollo y en pruebas, si bien es cierto que en Alemania y Suecia, algunas compañías ya están ofreciendo este servicio a sus clientes, pero en España aún no. La comparativa da una idea de las posibles diferencias entre las distintas tecnologías. Se espera que el precio de la tecnología PLC sea bastante inferior al de los actuales ADSL y Cable en el mismo rango de velocidades, que junto con su mayor velocidad de conexión la convierten en una llamativa tecnología. En el cuadro se reflejan las principales características.

TIPOS DE CONEXION MODEM Tipo de línea que la RTB soporta

RDSI RTB

ADSL

CABLE

PLC

RTB

Línea propia (fibra óptica)

Línea eléctrica

Velocidad de 56 Kbps (bajada) 33.6 128 Kbps conexión (subida)

10 - 38 puede llegar 1,5 - 2 Mbps128 hasta 20 Mbps 16 Kbps - 10 Mbps 640 Kbps Mbps

Calidad

Media

Alta (digital)

Alta (digital)

Coste mensual orientativo

Acceso gratuito/Tarifa plana 18.03 euros/mes

30.05 euros/mes

45.07 30.05 39.00 euros/mes euros/mes euros/mes

Distancia máxima a la central

No hay límite

5,8 Km Ampliable

5,5 Km

48,3 Km Ampliable

No hay límite

Implantación de la tecnología

Completa

Completa

Completa Completa con fallos con fallos

No instalada, en pruebas

CARACTERISTICAS

Alta (óptico)

Alta

Cuadro 2. Comparativa entre tecnologías de bucle de abonado Las categorías anteriormente mencionadas sólo son indicativas, ya que las fronteras entre las tecnologías están cambiando. Por ejemplo, las redes CATV de televisión por cable pueden ser controladas por las propias compañías eléctricas, en cuyo caso tendrían menos incentivos para prestar los servicios basados en PLC; y cuando algunos países como Holanda tengan una penetración del cable mayor del 90%, la razón para implantar PLC se reduce. Es también significativo el hecho de que las tecnologías de banda ancha actualmente en el mercado pueden dar resultados comparables o mejores que la PLC, pero en general no tienen una infraestructura totalmente implantada con la que poder alcanzar un mercado de masas en un corto período de tiempo.

3.

MODOS DE OPERACIÓN Y SERVICIOS

Como ya se indicó anteriormente dentro de la tecnología PLC se distinguen la red externa de transmisión y la red interna de comunicación dentro del hogar o del negocio del usuario final. La red externa o tecnología de acceso a la “última milla” permite el transporte de señales hasta el usuario final vía el centro de transformación local y la red eléctrica. Los servicios típicos de telecomunicaciones que podrían proporcionarse son:






□

Telefonía: Incluye la prestación de servicios de voz y fax sobre el protocolo de Internet IP

□

Acceso a Internet: Dependiendo de las diversas tecnologías empleadas es posible alcanzar velocidades aseguradas de unos 20 Mbps.

□

Vídeo bajo demanda: Aunque es posible, esta opción por las necesidades tan elevadas de ancho de banda que requiere, parece algo más lejana de implantarse.

La red interna de comunicaciones o tecnología de uso doméstico integra la conexión y el control de dispositivos mediante un único interfaz dentro el edificio. Esta red interna es utilizada para la transmisión de la señal a alta velocidad proveyendo soluciones de comunicación interna. Como ejemplos de los posibles servicios que se pueden obtener están: □

La implantación de una red de área local de ámbito doméstico.

□

Control de seguridad remoto a través de dispositivos dotados de cierta inteligencia.

□

Gestión y control remoto de electrodomésticos.

Existen distintos despliegues y experiencias piloto en todo el mundo donde destacan las del Cuadro 3.

Cuadro 3. Implantación y pruebas de PLC en el mundo






(1) En Alemania hay aproximadamente 110.000 hogares pasados con PLC y la RWE (compañía eléctrica alemana) ya inició el despliegue comercial en julio de 2001 en Essen. Sin embargo, debido a fuertes presiones por parte de Deutsche Telecom y la imposición de niveles de radiación muy estrictos, en septiembre de 2002 el operador se vio obligado a dejar de dar servicio al hacerse inviable su plan de negocio. (2) En Francia la compañía eléctrica EDF ha realizado se está encontrando con dos grandes problemas para el desarrollo de las PLC: la oposición de France Telecom y la propiedad de las infraestructuras eléctricas que se encuentra en mano de los distintos municipios. En EEUU la tecnología PLC de acceso no se encuentra muy extendida dada la complicada topología de la red eléctrica (dispara los costes), si bien ya existe una cierta implantación de la tecnología “PLC in-home” (líneas eléctricas utilizadas para crear LAN). No obstante la adaptación entre ambas tecnologías es complicada. En España, las compañías eléctricas han llevado a cabo diversas pruebas y experiencias piloto en torno a la tecnología PLC. De la presentación del proyecto piloto de Endesa se han extraído una serie de puntos de interés que se presentan a continuación. El proyecto piloto de Endesa presentaba las siguientes características específicas: □

Contaban con unos 2.100 usuarios aproximadamente, sobre una base de 20.000 hogares pasados. Los Centros de Transformación cubrían unos 10.000 posibles clientes y tenía capacidad de facturación (aunque en esta fase no se ha utilizado, el servicio se ha prestado gratuitamente).

□

Para la gestión del proyecto se instaló, junto al Centro de Distribución, un Centro de Gestión basado en HP Openview desde el cual se controlaban las incidencias en la red de comunicaciones. Ésta estaba formada por una red troncal de 7 anillos de fibra óptica de AUNA y las redes de media y baja tensión. Los anillos de red eléctrica de media tensión, claves para la viabilidad del negocio, son similares a los de la red HFC con las ventajas de que requieren una menor inversión en su despliegue y tienen capacidad para 4000-8000 hogares (similar a los nodos secundarios de la red HFC).

□

La prueba se ha llevado a cabo en zonas que a AUNA (de la que es accionista Endesa) no le ha interesado desplegar red hasta el momento. Endesa ha tardado 5 meses en realizar el despliegue de la red PLC en la zona prevista, frente a los 12 meses que hubiera supuesto el despliegue de red HFC para lograr esa misma cobertura.

□

La inversión por hogar pasado para las PLC, sin incluir el CPE (equipo de usuario), es tres veces inferior a dicha inversión para la tecnología HFC (cable).

□

El análisis de tráfico de la red reflejó que un 10 % de los participantes (usuarios PLC) descargaba más de 1 Gb diario, un 20 % de los participantes más de 100 Mb/día y un 48% de los mismos unos 5 Mb/día (Media nacional de descarga).

□

Los usuarios se han mostrado muy satisfechos con la calidad del servicio de acceso a Internet PLC (4,32 PLC vs. 3,65 ADSL sobre 5 puntos) y satisfechos con la calidad de la telefonía PLC (3,99 Telefónica vs. 3,65 PLC sobre 5 puntos).

□

Actualmente el límite superior de la velocidad de descarga que puede alcanzar un usuario (sin limitaciones) es de unos 20 Mbps.

□

Ya existen equipos comerciales disponibles (chipset DS2,...). De hecho, los adaptadores PLC usados cuentan con tomas a la red eléctrica, al teléfono y al PC (USB, WiFi y Ethernet).

□

Esta tecnología permite un despliegue rápido y modular (selectivo) de infraestructuras. Además la tecnología PLC permite adaptar dinámicamente la capacidad disponible al número de usuarios que estén solicitando los servicios en cada momento.

□

Con una penetración extrema de en torno al 90% en algunos centros de transformación (~140 de los 160 usuarios soportados por centro transformador), se consiguen velocidades medias de más de 500 Kbps por usuario frente al 10% del caudal contratado (CIR) garantizado con ADSL.

□

La tasa de hogares que permiten directamente este tipo de instalación (PLC) es de en torno al 95% (un 10-15% superior al servicio ADSL). Esto se ha logrado mediante el desarrollo de unos dispositivos que permiten la adaptación dinámica en función de la carga en los enchufes.






Con respecto a la red de transporte más allá del bucle de abonado, existen tres alternativas de negocio para los operadores: □

Servidumbre total: es decir, proporcionar las infraestructuras a los operadores cobrando una tarifa plana; este es un mercado regulado (alquiler de circuitos) y habría obligación de pagar las correspondientes tasas asociadas a la licencia C1.

□

Operador global: es decir, proporcionar el servicio final al usuario sobre las propias infraestructuras. Esta opción requeriría de la obtención de una licencia tipo B1 (considerando la provisión del servicio de telefonía IP se requeriría una autorización provisional por parte del Ministerio de Ciencia y Tecnología).

□

Carrier neutral: es decir, comercializar servicios portadores para otros operadores para lo cual se requiere una licencia C1. Esto es, la oferta consistirá en proveer servicios portadores sobre las redes de acceso y de distribución metropolitana.

Endesa ha optado por esta última opción dando preferencia a AUNA (que ha informado que no invertirá más dinero en la red troncal de cable). A continuación Endesa realizó la petición de una licencia individual C1 a la CMT. A raíz de la petición la CMT realizó una consulta al Ministerio de Ciencia y Tecnología (MCyT) y a la Comisión Nacional de Energía (CNE). Tras su respuesta, quedaron establecidas las condiciones necesarias para la adjudicación de la licencia a Endesa, entre las cuales está el pago por parte de la compañía eléctrica de un canon por el uso del conductor eléctrico. La Comisión del Mercado de las Telecomunicaciones (CMT) además ha determinado que las eléctricas deben ofrecer el servicio antes de octubre de 2005 al 40 por ciento de sus clientes. Además, deben separar contablemente el negocio de telefonía y garantizar la no alteración del normal suministro eléctrico. Una vez obtenida la licencia Endesa se ha decidido a proporcionar el despliegue de infraestructuras a cualquier operador que lo solicite, en la zona concreta que establezca (aprovechando la modularidad del despliegue). Para ello se designaría un único punto de interconexión con el operador comercializador, el cual podría ser válido incluso para varios operadores distintos. Además de cara a asegurarse la viabilidad del plan de negocio Endesa ya tiene firmados acuerdos con los fabricantes y proveedores de equipos fijando los precios para los años 2003 y 2004.

4.

SEGURIDAD

Cualquier línea conductora es, por definición, una antena lo que nos lleva a pensar en seguridad. El caso británico resulta especialmente curioso. Tras diversas pruebas se comprobó que los enchufes utilizados en ese país tenían una forma que los convertían en perfectísimas antenas capaces de redifundir como señales de radio aéreas los datos de PLC, con lo cual cualquiera podría “escuchar” estas transmisiones violando la privacidad y la confidencialidad de las comunicaciones. Este último, el de la seguridad, es precisamente uno de los aspectos menos investigados de PLC. Los problemas técnicos se traducen en dinero. Para filtrar y limpiar las líneas hacen falta equipos costosos, y aún así siempre hay un equilibrio entre la velocidad y el aislamiento: cuanto más se filtre la línea, más difícil es transmitir a altas velocidades. Las soluciones a estos problemas de confidencialidad, ya que todavía no hay estándares al respecto, pasan por soluciones propietarias de cifrado implantadas por las empresas que proporcionan los servicios, como el cifrado por hardware propuesto por la empresa DS2 en su chip. Por último, decir que esta tecnología es totalmente compatible con las tecnologías de cifrado IPSEC y también se ha tratado el problema de compatibilidad con VLANs basadas en el protocolo 802.1q. Este protocolo consiste en añadir un encabezado a la trama Ethernet para identificar la VLAN que le corresponde. Por supuesto, dicho protocolo es soportado por los switches actuales, siendo dicha información adicional manejada e intercambiada entre ellos exclusivamente y no por el usuario final, por lo que no se necesitan tarjetas Ethernet especiales.






5.

NORMATIVA REGULADORA

Disponer de un marco regulatorio estable, es esencial para el desarrollo y la aplicación práctica de la tecnología PLC. Además, como toda nueva tecnología necesita estándares (bandas de frecuencia, potencia, limites EMC, etc.), para poder desarrollarse comercialmente de una forma competitiva al permitir la interoperabilidad entre distintos fabricantes. En Europa no existe una regulación unificada al no haberse aprobado ninguna Norma sobre el PLC de banda ancha. El principal problema está surgiendo con la regulación del espectro que evite problemas de interferencias. Se trata de fijar los límites a imponer, sobre la posible acumulación de las emisiones EMC (sobre todo en condiciones atmosféricas adversas) según PLC vaya implantándose.

Figura 4. Organismos encargados de la estandarización de PLC En los aspectos regulatorios/normativos se pueden anotar las siguientes consideraciones: □

El Parlamento Europeo ha aprobado recientemente el texto de compromiso propuesto por el Consejo de la UE sobre el nuevo marco regulador de las comunicaciones electrónicas (Directiva Marco, Directiva de Acceso a Interconexión, Directiva de Autorizaciones, Directiva de Servicio Universal y Decisión sobre el Espectro). Estos textos, una vez aprobados formalmente por el Consejo, deberán publicarse en el DOCE. El texto de compromiso sobre la Directiva relativa a un “marco regulador común de las redes y servicios de comunicaciones electrónicas”, incluía en su artículo 2 relativo a la definición de “red de comunicación electrónica”, la tecnología “Power Line Communications” (PLC).

□

El proceso de normalización europeo es complejo y lento. Existe un borrador de mandato de la Comisión Europea a CEN (European Committee for Standardization), CENELEC (European Committee for Electrotechnical Standardization) y ETSI (European Telecommunication Standardization Institute) para la elaboración de normas armonizadas que cubran los aspectos de EMC de las redes de






telecomunicaciones que usan cables coaxiales, pares de cobre, líneas eléctricas o cualquier otro tipo de medio físico. □

La ETSI TS 101867 recomienda las condiciones de separación de las bandas de acceso y domésticas: como bandas a utilizar por el PLC de las aplicaciones de acceso (PLC Access) establece el espectro de frecuencias comprendidas entre 1,6 – 10 MHz, reservando al PLC de las aplicaciones de uso doméstico (PLC Inhouse) la banda de 10 – 30 MHz.

□

El SC205A de CENELEC está trabajando en la ES 59013, que define el espectro de frecuencias a utilizar por las aplicaciones de acceso y las domésticas, fijando la frecuencia de separación en 13,5 MHz en lugar de los 10 MHz de la ETSI. Esto ha motivado la creación un grupo conjunto de CENELEC/ETSI/CISPR para alcanzar un consenso final que resuelva los problemas de coexistencia entre los equipos PLC de acceso y domésticos.

□

En Alemania existe una norma RegTP NB30 para transmisiones electromagnéticas guiadas por cable (hasta 3 GHz), sólo de aplicación nacional. Recientemente se ha aprobado una nueva legislación para el uso comercial de la tecnología PLC. En el Reino Unido, también existe una especificación de ámbito nacional (MTP 1570) para emisiones electromagnéticas guiadas por cable de hasta 300 MHz.

□

La norma USA aplicable al PLC, la FCC Part 15, establece unos límites de emisión que son prácticamente el doble de los que se están considerando en la actualidad en Europa. Así centrándonos en la frecuencia de 10 MHz, la norma USA exige no superar límites de 70 dB/µV/m frente a los 30 dB/µV/m exigidos por la NB30 alemana. En cualquier caso todos estos límites están muy por debajo de los 150 dB/µV/m establecidos como límites para la seguridad humana.

□

El PLC de banda estrecha dispone de la Norma Europea EN 50065 de CENELEC para la transmisión de datos en la red de baja tensión de 3 a 148,5 kHz. Esta banda de frecuencias permite alcanzar velocidades de transmisión de hasta 150 Kbps, útiles para las aplicaciones de lectura automática de contadores, posibilidad de establecer tarifas especiales en momentos pico o estacionales, protección de la red de distribución en periodos críticos, optimizar el uso doméstico de ciertas aplicaciones (calefacción, aire acondicionado, etc.), mejorar el aprovechamiento energético mediante el control del consumo, control remoto y monitorización en aplicaciones domésticas (domótica), etc.

En España, se está a la espera de una regulación europea para desarrollar la legislación nacional correspondiente. Por el momento no existe ninguna normativa específica que regule el PLC, si bien la tendencia es a regular en función del servicio y no de la tecnología. Para la realización de las pruebas piloto, las Empresas Eléctricas han dispuesto de unas Autorizaciones Generales Provisionales, otorgadas por el Ministerio de Ciencia y Tecnología, que les han permitido realizar las pruebas o investigaciones durante un año mientras se regulaba el servicio. En octubre de 2003, tanto ENDESA, UNIÖN FENOSA e IBERDROLA consiguieron la concesión o ampliación de la Licencia individual tipo C1 con el fin de explotar una red de telecomunicaciones mediante la tecnología PLC. El régimen jurídico aplicable a las empresas eléctricas que establecen o explotan una red de telecomunicaciones sería según la doctrina establecida por la CMT el siguiente: □

Ley General de Telecomunicaciones de 24 de Abril de 1998.

□

Orden de Autorizaciones Generales y Orden de Licencias, ambas del 22 de septiembre del 1998.

□

Reglamento de Interconexión, Acceso a las Redes Públicas y Numeración de 24 de julio de 1998.

□

Reglamento de Servicio Universal, demás Obligaciones de Servicio Público y las Obligaciones de Carácter Público de 31de Julio de 1998.

□

Orden por la que se regulan las condiciones de Calidad en la prestación de Servicios de Telecomunicaciones de 14 de octubre de 1999.

Las particularidades del PLC como red de telecomunicaciones en cuanto aprovecha la infraestructura eléctrica existente, implica la aplicación de la doctrina relativa a la correlación entre derechos y obligaciones de Servicio Público. Además, por dicha particularidad, la CMT podrá imponer una cláusula específica en la licencia a otorgar.






6.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE PLC

6.1

VENTAJAS

Podemos destacar los siguientes puntos en relación a los beneficios que nos puede aportar esta tecnología: □

Como la PLC se ha posicionado como un servicio de tipo IP utilizará routers de paquetes en vez de los de conmutación de circuitos típicos, de los suministradores de telecomunicaciones tradicionales, manteniendo así los costes de los equipos de IT bajos.

□

Como la electricidad se suministra a través de una conexión permanente, los servicios de transmisión de datos ofrecidos por la infraestructura eléctrica también están conectados permanentemente (no es necesario marcar el número de conexión) convirtiéndose en el ideal para el número creciente de servicios en línea. Las compañías eléctricas podrían pues comercializar un servicio básico de conexión a Internet con una suscripción mensual de tarifa plana, al igual que algunos operadores de cable. Pagar una tarifa estándar, sin tener en cuenta el nivel de utilización, será un gran atractivo para los clientes.

□

Al dar a los clientes de las compañías eléctricas acceso a Internet mediante la red que ya les suministra la electricidad, esta tecnología se pone virtualmente al alcance de cualquiera, con un potencial mercado de masas sin necesidad de las inversiones necesarias para enterrar el cableado hasta los hogares.

□

Ya existen varias tecnologías que transforman los cables eléctricos existentes en un cableado LAN (Local Area Network) Lo que hace diferente a la PLC es la alta velocidad de transmisión de datos que se puede conseguir y el hecho de que esté diseñada para trabajar en el exterior del hogar o del edificio. Por tanto, podrían instalarse sistemas sofisticados de automatización doméstica que permitiesen el acceso y el control remotos de aparatos electrodomésticos, alarmas antirrobo, etc.

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PLC podría también facilitar a las compañías eléctricas la oportunidad de ofrecer servicios de valor añadido orientados sectorialmente, tales como la gestión de la energía (enlazando contadores "inteligentes", controladores programables y dispositivos "inteligentes" de control de la demanda/suministro, de modo que la empresa eléctrica suministradora del servicio pudiera introducir tarifas innovadoras que premiasen el uso sensato de la energía), la información remota (la conexión permanente ofrecida por PLC se podría optimizar para proporcionar información en tiempo real o indicadores de estado en apoyo de algunas aplicaciones de seguridad para sistemas de alarma/vigilancia) y la automatización de la distribución (la lectura remota automática de los contadores mejoraría el control y ayudaría al proveedor en la gestión de los picos de demanda eléctrica). Algunas empresas eléctricas han empezado a usar recientemente estas técnicas.

6.2

INCONVENIENTES

Sin embargo, no todo es perfecto en esta tecnología. La red eléctrica no ha sido diseñada para transmitir datos, sólo para transmitir energía, y esto hace que presente varias limitaciones y problemas de seguridad. Los obstáculos son fundamentalmente técnicos: □

En primer lugar, hay que elegir un tipo de modulación que sea el más adecuado para la red eléctrica. En PLC se emplea la modulación OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing). Otro de los problemas reside en el número máximo de hogares por transformador. Como las señales de datos de Power Line no pueden sobrevivir a su paso por un transformador, sólo se utilizan en la última milla. El modelo europeo de red eléctrica suele colocar un transformador cada 150 hogares aproximadamente.

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Si se juntan estos dos factores, se comprueba que es necesario que todos los transformadores vengan dotados de servidores de estación base Power Line. Y cuanto menor es el número de usuarios por cada transformador, más se elevan las inversiones necesarias. Es por eso que en Europa será más rentable que en Estados Unidos, donde el número de usuarios por transformador suele ser de 10.

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En tercer lugar, están las interferencias. Al poco tiempo de realizarse las primeras pruebas se comprobó que algunas de las frecuencias no se podían usar porque generaban interferencias en otros servicios preexistentes. Por ejemplo, el uso de determinadas frecuencias en las cercanías de un aeropuerto podía






interferir, y de hecho interfería, con las frecuencias de la torre de control y las de los radares de aproximación. También se puede llegar a interferir con las transmisiones convencionales de radio en FM o incluso en DAB, o con las de los servicios de emergencia, como bomberos o policía.

7.

□

En la actualidad muchas compañías eléctricas están realizando intensivas pruebas de campo. Como se ha comentado, en el caso español estas pruebas se están llevando a cabo con pequeños grupos de usuarios, pero no van a pasar demasiados meses antes de que se inicien pruebas masivas, y probablemente para finales de este año o principios del que viene comiencen pruebas piloto con ciudades enteras. Esto va a permitir calibrar el monto global de las inversiones.

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La suciedad electromagnética de los cables otro de los problemas significativos. Si piensa que el famoso espacio radioeléctrico está lleno de ondas de radio en constante peligro de interferencia, tendría que ver cómo está el tendido eléctrico. Es un problema de aislamiento. Compare un cable eléctrico con un cable de antena de televisión. El primero sólo está recubierto de plástico. El cable de antena tiene varias capas de plástico y una malla metálica intermedia que lo aísla de posibles interferencias.

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Cualquier línea conductora es, por definición, una antena. Eso quiere decir que la instalación eléctrica de una casa actúa como tal, y es muy sensible a las interferencias que se produzcan en las frecuencias de transmisión de datos, alrededor de los 30 MHz. La red eléctrica no está protegida contra las ondas de radio, pero tampoco contra el ruido electromagnético que puede introducir una afeitadora, la televisión o el propio PC. Todos estos aparatos se protegen a sí mismos de lo que pueda venir de la línea eléctrica (como una subida de tensión) con filtros y fusibles, pero nadie se preocupa de lo que vierten en ella.

CONCLUSIÓN

El éxito de la experiencia obtenidas por las distintas compañías en sus pruebas, ha permitido confirmar la viabilidad técnica de la tecnología PLC en condiciones de utilización real y con diferentes topologías eléctricas,. Es decir ha demostrado el potencial del PLC, su viabilidad técnica e identificado las claves de la tecnología. (No obstante hay que tener en cuenta que cada Empresa Eléctrica dispone de diferentes capacidades y características en las redes troncales que deben ser capaces de soportar, canalizar y gestionar los flujos de información generados por las posibles redes PLC a instalar). Ahora son ya los correspondientes estudios de mercado los que deberán definir la comercialización, modelo de negocio y organización elegidos. Así habrá que definirse por actuar como: Operador Global de servicios de telecomunicaciones al cliente final, operador local, alquiler de acceso/cesión de derechos de uso a otros operadores, creación de sociedades mixtas con otros posibles operadores, etc. La concesión de las Licencias tipo C1 por parte de la Comisión del Mercado de las Telecomunicaciones, abre las puertas a una inmediata comercialización de los Servicios ofertados por la tecnología PLC. A título de ejemplo, ENDESA y el Grupo AUNA han llegado a un acuerdo para lanzar en Zaragoza y Barcelona la primera fase de desarrollo comercial de la tecnología. Las ciudades seleccionadas para el lanzamiento de la primera fase de desarrollo comercial del PLC han sido Zaragoza, Barcelona y Madrid.

8.

BIBLIOGRAFÍA □

ENDESA: Informe PLC

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Asociación española de usuarios de telecomunicaciones: Tecnología PLC - Informe de situación.

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Fco. Jesús Viceira Alguacil. Vicepresidente de Telecom Media Networks PLC: Internet a través de la red eléctrica

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J. Parés , E. Hernández y J. Martínez: Estado de la tecnología de redes PLC

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Alberto Sagredo Castro: Power Line Communications






9.

ESQUEMA – RESUMEN

La tecnología Power Line Communications, "PLC", posibilita la transmisión de voz y datos a través de los cables eléctricos, convirtiendo cualquier enchufe de la casa en conexión potencial a todos los servicios de telecomunicaciones. El cliente sólo necesitará conectar un pequeño módem para acceder a Internet, telefonía y datos al mismo tiempo y a alta velocidad (banda ancha). La red eléctrica transporta electricidad a una frecuencia de 50 Hz. En PLC se añaden frecuencias en la banda que va desde 1,6MHz hasta 30MHz para el transporte de los datos. Unos filtros instalados en el transformador de baja tensión separa las frecuencias altas de datos, de la frecuencia de 50Hz de la electricidad. Power Line emplea una red conocida como High Frequency Conditioned Power Network (HFCPN) para transmitir simultáneamente energía e información. Una serie de unidades acondicionadoras son las que se encargan del filtrado y separación de ambas señales. En la actualidad no existen estándares tecnológicos para el PLC de acceso. Éste es uno de los principales problemas de esta tecnología, al no permitir la interoperabilidad entre los equipos suministrados por los distintos fabricantes. Tampoco existe una regulación en cuanto a la utilización de frecuencias, aunque CENELEC y ETSI tienen previsto publicar este año una recomendación conjunta acerca del uso de frecuencias por los sistemas de última milla y los sistemas domésticos que al menos garantice la coexistencia de ambos tipos de sistemas, dado que la red eléctrica es continua y las señales de ambos se mezclan y extienden por toda la red que depende de un mismo transformador. Es posible que el precio de la tecnología PLC sea bastante inferior al de los actuales ADSL y Cable en el mismo rango de velocidades, que junto con su mayor velocidad de conexión la convierten en una tecnología interesante. Los servicios típicos de telecomunicaciones que podría ser proporcionados son: □

Telefonía

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Acceso rápido a Internet

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Vídeo bajo demanda

Con respecto a la red de transporte más allá del bucle de abonado, existen tres alternativas de negocio para los operadores: □

Servidumbre total

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Operador global

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Carrier neutral

Como ejemplos de los posibles servicios que se pueden obtener están: □

La implementación de una red de área local de ámbito doméstico.

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Control de seguridad remoto a través de dispositivos dotados de cierta inteligencia.

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Gestión y control remoto de electrodomésticos.

La seguridad en este tipo de instalaciones hasta ahora no sigue un estándar concreto si no que en este momento las distintas necesidades al respecto son propietarias. No obstante es compatible con estándares de seguridad como IPSEC. En la actualidad no existen estándares tecnológicos para el PLC de acceso. Éste es uno de los principales problemas de esta tecnología, al no permitir la interoperabilidad entre los equipos suministrados por los distintos fabricantes.






Tampoco existe una regulación en cuando a la utilización de frecuencias, aunque CENELEC y ETSI han publicado este año una recomendación conjunta acerca del uso de frecuencias por los sistemas de última milla y los sistemas domésticos, tales como alarmas, lectura de medidas y control remoto de equipos, que al menos garantice la coexistencia de ambos tipos de sistemas, dado que la red eléctrica es continua y las señales de ambos se mezclan y extienden por toda la red que depende de un mismo transformador. El régimen jurídico aplicable a las empresas eléctricas que establecen o explotan una red de telecomunicaciones sería según la doctrina establecida por la CMT el siguiente: □

Ley General de Telecomunicaciones de 24 de Abril de 1998.

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Orden de Autorizaciones Generales y Orden de Licencias, ambas del 22 de septiembre del 1998.

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Reglamento de Interconexión, Acceso a las Redes Públicas y Numeración de 24 de julio de 1998.

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Reglamento de Servicio Universal, demás Obligaciones de Servicio Público y las Obligaciones de Carácter Público de 31de Julio de 1998.

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Orden por la que se regulan las condiciones de Calidad en la prestación de Servicios de Telecomunicaciones de 14 de octubre de 1999.

Ventajas de PLC: □

Como la PLC se ha posicionado como un servicio de tipo IP utilizará routers de paquetes en vez de los de conmutación de circuitos típicos, de los suministradores de telecomunicaciones tradicionales, manteniendo así los costes de los equipos de IT bajos.

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Las compañías eléctricas podrían pues comercializar un servicio básico de conexión a Internet con una suscripción mensual de tarifa plana.

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Esta tecnología se pone virtualmente al alcance de cualquiera,

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Ya existen varias tecnologías que transforman los cables eléctricos existentes en un cableado LAN (Local Area Network) Lo que hace diferente a la PLC es la alta velocidad de transmisión de datos que se puede conseguir y el hecho de que esté diseñada para trabajar en el exterior del hogar o del edificio.

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PLC podría facilitar a las compañías eléctricas la oportunidad de ofrecer servicios de valor añadido.

Inconvenientes de PLC: □

En primer lugar, hay que elegir un tipo de modulación que sea el más adecuado para la red eléctrica. En PLC se emplea la modulación OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) .

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Otro de los problemas reside en el número máximo de hogares por transformador. Como las señales de datos de Power Line no pueden sobrevivir a su paso por un transformador, sólo se utilizan en la última milla. El modelo europeo de red eléctrica suele colocar un transformador cada 150 hogares aproximadamente

□

Si se juntan estos dos factores, se comprueba que es necesario que todos los transformadores vengan dotados de servidores de estación base PowerLine.

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Cualquier línea conductora es, por definición, una antena por lo que la instalación eléctrica de una casa actúa como tal, y es muy sensible a las interferencias que se produzcan en las frecuencias de transmisión de datos, alrededor de los 30 MHz.



TICB4 - PLC

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