A Tecnologia PLC: Oportunidade para os setores de Telecomunicações e Energia Elétrica

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1 A Tecnologia PLC: Oportunidade para os setores de Telecomunicações e Energia Elétrica Apresenta-se uma descrição da tecnologia, mercado e potencialidades, focalizando aspectos relacionados ao plano de negócios e planejamento de rede. O Tutorial fornece uma visão panorâmica da tecnologia no mundo e potenciais aplicações para o Brasil. André Morelato França André França é formado em Engenharia de Eletrônica pelo ITA em 1970, Mestre em Engenharia Elétrica pela FPB/Campina Grande em 1973 e Doutor em Engenharia Elétrica pela UNICAMP em De 1981 a 2003 foi docente e pesquisador no Departamento de sistemas de Energia Elétrica da Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação da UNICAMP, quando se aposentou como Professor Titular concursado. Orientou dez doutorados e treze mestrados, tendo publicado cerca de uma centena de artigos em periódicos e congressos nacionais e internacionais. Atualmente é professor colaborador no DSEE da UNICAMP e atua como consultor em projetos de pesquisa e desenvolvimento. Carlos Alberto Fróes Lima Diretor de Marketing e Desenvolvimento de Produtos pela KNBS. Foi Diretor de Engenharia de Soluções e Produtos pela Diveo Teleco municações do Brasil Ltda., Consultor para processos de e-learning e e-knowledge, Gerente de Treinamento nas áreas de Comunicação de Dados e Integração de Sistemas, por Radiant Knowledge Systems e D&F Consulting. Trabalhou na Promon Eletrônica Ltda., atuando nas áreas de pré e pós vendas e projeto de redes de computadores das linhas de produtos de grandes vendors, reconhecido pelo pioneirismo em redes ATM no Brasil. Atuou no Sistema Telebrás como pesquisador durante 12 anos nas áreas de Sistemas de Comutação e Desenvolvimento de Sistemas, participando dos grandes projetos e pesquisas desenvolvidas no Centro de 1

2 Pesquisa da Telebrás (CPqD), como Sistemas COMPAC, CETEX e TROPICO R e RA, além de participar dos grupos brasileiros de Gerência Integrada de Redes e Serviços e do CBTT4. Formado em Ciência da Computação pela UNICAMP em 1985, possui Mestrado em Engenharia Elétrica pela UNICAMP (em Gerenciamento de Redes ATM) e pós-graduado em Administração de Empresas e MBA em Marketing pela FGV. É também pós-graduado em Geoprocessamento pela UNICAMP. Professor de cursos de pós-graduação pela PUC Campinas, FAAP e FGV. José Ricardo Portillo Navas Diretor de Novos Negócios da KNBS (Knowledge Networks & Business Solutions). Desde 1981 está envolvido com a área de telecomunicações tendo participado em várias atividades do setor. Foi gerente de Planejamento de Rede da Lucent Technologies Network System do Brasil de 2000 a 2002 trabalhando principalmente com tecnologias wireless (GSM e CDMA). Foi gerente de desenvolvimento da CelTec Tecnologia de Teleco municações Ltda., trabalhou também na Alcatel Brazil (antiga Elebra Teleco municações) com a implantação de sistemas celulares e foi pesquisador do Centro de Pesquisas e Desenvolvimento da Telebrás (antigo CPqD). É formado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Pará em 1980, e tem mestrado em Engenharia Elétrica pela PUC-RJ (CETUC), Loreno Menezes da Silveira Loreno Menezes da Silveira exerce a função de Diretor de Tecnologia da KNBS. Loreno foi gerente de Planejamento de Universalização da Agência Nacional de Teleco municações - ANATEL, de 2002 a 2004, Gerente sênior de Tecnologia e Planejamento de Rede na Vésper S/A de 1999 a 2002 e anteriormente trabalhou no CPqD, tendo exercido as funções de pesquisador, coordenador de projeto e Gerente de Engenharia de Sistemas desde 1978, tendo atuado no projeto TROPICO e na área de Redes SDH e ATM. 2

3 Formado em Engenharia Eletrônica em 1975, pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica e com Pós Graduação na área de Automação pela Unicamp (1983) foi também Professor Assistente de Otimização de Sistemas na PUC - Campinas de 1980 a No nível internacional exerce a função de Co-relator da Questão 7/1 do SG 1 do ITU-D tendo participado ativamente do SGXI do ITU-T de 1984 a loreno@knbs.com.br Categoria: Banda Larga Nível: Intermediário Enfoque: Técnico Duração: 20 minutos Publicado em: 27/03/2006 3

4 PLC: Conceito A tecnologia PLC transforma a grade de potência (rede de distribuição elétrica - ver Quadro I) em uma rede de comunicação pela superposição de um sinal de informação de baixa energia ao sinal de corrente alternada de alta potência. Com o propósito de assegurar a coexistência correta e a separação entre os 2 sistemas, a faixa de freqüência utilizada para comunicação é bastante distante daquela utilizada para a corrente alternada (50 ou 60 Hz), sendo 1,6 a 30 MHz para aplicações banda larga. A tecnologia PLC existe há tempos, mas sua utilização para aplicações em Banda Larga é um desenvolvimento recente, com perspectivas e importância diferenciadas, mesmo no quadro industrial e regulatório Norte Americano onde criou-se uma nova denominação: Broadband over Power Line - BPL. Nos últimos 6 anos, centros de pesquisa e fornecedores têm desenvolvido, em conjunto com as prestadoras de serviços de geração, transmissão e distribuição de eletricidade (também conhecidas em conjunto com as prestadoras de água, saneamento e gás, como prestadoras de utilidades ou utilities no ambiente internacional), sistemas de comunicação de Banda Larga sobre a rede de distribuição elétrica, incrementando o valor de serviços que a rede e a infra-estrutura instalada podem prestar. Estes desenvolvimentos incluem tecnologias de acesso, e a rede de distribuição interna das residências e escritórios de usuários. Os fornecedores da tecnologia PLC estão atingindo capacidades de largura de banda de 200 Mbps (capacidade partilhada nos fluxos de dados brutos downstream e upstream), velocidade que compete com outras tecnologias de acesso. A partir deste fato, a escolha da melhor tecnologia para fornecer acesso ou atingir uma determinada população, deve considerar PLC como mais uma alternativa tecnológica, ao lado ou em combinação com outras tecnologias e passa a ser uma questão de análise de custos e de serviços a serem ofertados. A tecnologia PLC pode utilizar a rede de Baixa Tensão (BT) e/ou a rede de Média Tensão (MT) como suporte. A utilização da alta tensão (AT) é objeto de estudos adicionais com possíveis resultados futuros em escala comercial. A tecnologia PLC é adequada tanto às redes de baixa tensão aérea quanto às redes de distribuição subterrânea. Entre os principais pontos fortes da tecnologia PLC, os seguintes merecem destaque: Utiliza-se da infra-estrutura existente com um potencial de cobertura superior ao das tecnologias competidoras, permitindo uma ubiqüidade sem precedentes (in door e out door); Permite uma implantação rápida, modular e seletiva; A instalação interna (em residências e escritórios) é rápida e simples; Investimentos e custos operacionais na rede PLC estão ficando a cada ano mais competitivos com relação a xdsl e menores do que o serviço de distribuição via cabo; O desenvolvimento da tecnologia tira proveito, se apóia e é convergente com os desenvolvimentos mais recentes do quadro de serviços NGN e protocolos IP, por exemplo, parâmetros de QoS, IPv6, etc... A tecnologia PLC oferece um largo espectro de aplicações, desde acesso à Internet em Banda Larga, telefonia, tele-controle, serviços de controle de eletro-domésticos, serviços audiovisuais, segurança predial. 4

5 Devido as capacidade da tecnologia no transporte e capilaridade já instalada de rede, também estão surgindo propostas de evolução de serviços atuais utilizando exatamente estes diferenciais. O sistema de distribuição de energia elétrica A energia elétrica gerada nas usinas é transmitida até os centros consumidores através de linhas de transmissão trifásicas em alta tensão (de 230 kv a 765 kv). Essas linhas são interligadas por meio de subestações, onde se localizam os vários transformadores necessários para controlar o nível de tensão. As subestações de distribuição, geralmente localizadas dentro do perímetro urbano das cidades são utilizadas para abaixar o nível de tensão até o patamar característico de sua distribuição na cidade. Uma subestação de distribuição comumente recebe linhas de transmissão trifásicas que fornecem energia nas tensões de 69 kv ou 138 kv e abaixa a tensão, usando transformadores, para níveis padronizados de 11,9 kv, 13,8 kv, 23 kv ou 34,5 kv, considerando tensão de linha (fase-fase). A partir das subestações de distribuição, a energia elétrica é distribuída aos consumidores através de uma rede elétrica, chamada rede, sistema, grade de distribuição, ou grade de potência formada por duas sub-redes: rede de alimentação primária e rede de alimentação secundária. A rede primária é constituída por alimentadores primários formados por linhas trifásicas, ou a três fios, que saem de uma subestação de distribuição e seguem pelas ruas das cidades, podendo ter instalação aérea em postes ou instalação subterrânea via cabos isolados (usada normalmente nos centros das cidades). Às vezes, a rede primária contém também um quarto fio (neutro), dependendo da forma de aterramento utilizada pela empresa. Essa rede primária utiliza normalmente 11,9 kv, 13,8 kv ou 23 kv como tensão de linha e opera de forma radial (no caso de redes aéreas) ou malhada (no caso de redes subterrâneas). Entretanto, para atender aos consumidores residenciais e comerciais de pequeno porte, é necessário se obter tensões ainda menores. Para tanto, utilizam-se transformadores trifásicos redutores de tensão que interconectam a rede primária à rede de alimentação secundária, formada por alimentadores trifásicos a quatro fios (o fio neutro está sempre presente). Os níveis de tensão nessa rede secundária são 380V ou 220V como tensão de linha (fase-fase), o que corresponde a 220 V ou 127 V como tensão de fase (fase-neutro). A infra-estrutura da rede elétrica no país é bastante extensa atingindo uma elevada penetração. Segundo a Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL ( a capilaridade no Brasil já passa de 95% dos domicílios, pretendendo-se atingir 100% destes até

6 PLC: Equipamentos PLC Equipamentos PLC Há diversos tipos de equipamentos PLC, que podem ser utilizados na oferta de serviços de telecomunicações sobre a rede de distribuição de energia elétrica: Modems utilizados nas instalações dos usuários (Customer Premises Equipments CPE); Equipamentos de concentração; Repetidores ou equipamentos intermediários (de baixa ou alta tensão); Equipamentos de Transformador BT/MT; Equipamento de Subestação. A Figura 1 ilustra o posicionamento destes tipos de equipamentos em uma rede. Figura 1: Variedade de Equipamentos PLC. Segue-se uma breve descrição de cada um destes equipamentos: Modem PLC (CPE) O Modem PLC é um equipamento que realiza a interface entre os equipamentos dos usuários e a rede elétrica de distribuição, transformando o sinal do equipamento terminal de telecomunicações em sinal modulado e transportado sobre a rede elétrica. O Modem recebe alimentação e os sinais de telecomunicações pela rede elétrica de distribuição doméstica 6

7 (in-house). O Modem permite também separar as aplicações de voz e dados, para os respectivos telefones ou computadores pessoais. Há diversos tipos de modems, como modems para acesso a Internet (Ethernet e/ou USB), modem para Internet e Telefonia (Ethernet e/ou USB + RJ-11) e modems só para voz (RJ-11). Funcionalidades adicionais, tais como Modems Wi-Fi já estão também disponíveis e permitindo a cobertura em áreas abertas. Repetidor O Repetidor recupera e re-injeta o sinal PLC proveniente dos Equipamentos de Transformador para a rede elétrica de distribuição doméstica. É instalado normalmente junto a sala de medidores de cada prédio ou em algum local intermediário (por exemplo, postes sem transformador) na rede de distribuição de baixa tensão. Algumas vezes pode ser utilizado como um nó intermediário para expandir a cobertura ou aumentar a largura de banda em segmentos críticos da rede (por exemplo, devido a uma elevada atenuação entre o equipamento PLC do Transformador e o Modem PLC). Há também Repetidores em Média Tensão com propósitos semelhantes. Em alguns casos, dependendo da topologia da rede elétrica, o repetidor pode não ser necessário, caso em que o equipamento PLC do Transformador consegue uma conexão de elevada qualidade com o Modem PLC. Equipamento de Concentração Determinados condomínios ou prédios podem exigir um equipamento de concentração que otimize a largura de banda para um conjunto de usuários próximos. Em prédios, este equipamento é geralmente instalado junto a sala de medidores. Algumas vezes pode ser utilizado como um nó intermediário para expandir a cobertura ou aumentar a largura de banda em segmentos críticos da rede. Equipamento de Transformador (Master/Gateway) O Equipamento de Transformador é o dispositivo PLC instalado junto aos transformadores MT/BT. Sua função é extrair o sinal proveniente da rede de distribuição PLC (média tensão, fibra óptica, rede a cabo, etc) e injetá-lo sobre a rede de acesso (baixa tensão). Possibilita o fluxo de dados downstream do Equipamento Transformador até o Modem PLC ou para os Repetidores numa configuração ponto multiponto full-duplex. Os Equipamentos de Transformador são dotados de uma configuração modular flexível com: Placas BT, as quais injetam o sinal PLC proveniente da rede de distribuição PLC sobre os cabos de baixa tensão; Placas MT que permitem a interconexão destes equipamentos sobre a rede de distribuição de média tensão. Opcionalmente os Equipamentos de Transformador podem incluir: Placas WiFi que permitem o acesso wireless a clientes dentro da área de cobertura do Transformador, 7

8 sem utilizar a rede de baixa tensão, mas utilizando a rede de média tensão para entrega do sinal; Placas de Fast Ethernet ou Gigabit Ethernet para interconexão destes equipamentos através de interfaces RJ-45 ou GbEthernet, o que permite o uso de fibra óptica ou outras tecnologias para a rede de distribuição (xdsl, LMDS, etc). Equipamento de Subestação (High End) O Equipamento de Subestação é o dispositivo PLC instalado junto a Subestação. Sua função é, por um lado, permitir a interconexão com os provedores de serviços (Internet ou PSTN, por exemplo) e por outro lado, injetar o sinal na rede de média tensão. As funções do equipamento de Subestação podem ser desempenhadas, dependendo da configuração, pelo mesmo Equipamento de Transformador. Equipamentos Acessórios (Unidades de Acoplamento) As unidades de acoplamento são os equipamentos acessórios necessários para injetar e adaptar o sinal de telecomunicações do equipamento PLC para a grade de distribuição (MT e BT). Há 2 tipos de unidades de acoplamento: Acoplamento capacitivo que injeta o sinal por contato direto com a rede de distribuição (por exemplo, feito por piercing ); Acoplamento indutivo que injeta o sinal por indução (por exemplo, feito por ferrite ). A solução de acoplamento a ser implementada é escolhida com base na qualidade do sinal e facilidade de instalação nas condições específicas da rede de distribuição utilizada. As soluções de acoplamento têm evoluído bastante, otimizando tempos, procedimentos, desempenho e segurança de instalação. 8

9 PLC: Topologia de Rede A topologia geral de uma rede de telecomunicações onde se utiliza a tecnologia PLC é ilustrada na Figura 2 abaixo. Distinguem-se os seguintes segmentos de rede: A Rede de Acesso PLC A grade de baixa tensão realiza a função do segmento de acesso (última milha) da rede de telecomunicações. A rede de acesso interconecta Modems PLC com o Equipamento PLC de Transformador (ver descrição dos Equipamentos PLC). O socket elétrico convencional torna-se um ponto de conexão a serviços de telecomunicações. Os Equipamentos PLC de Transformador localizam-se junto aos Transformadores de MT/BT (média tensão/baixa tensão ver Quadro I). A rede de acesso PLC pode ainda envolver repetidores, em função da distância entre os equipamentos PLC. O Modem PLC pode ser conectado a uma rede local (LAN) existente na residência do usuário, possibilitando diversos usuários se conectar e dividir uma conexão em alta velocidade, opção que é especialmente útil para SOHOs (Small Offices Home Offices). Também se pode utilizar a rede elétrica in-house pra estabelecer uma rede local levando o sinal PLC a todos os cômodos da casa ou escritório. Figura 2: Acesso do PLC e distribuição na rede. Fonte: Arthur D. Little. A Rede de Distribuição PLC 9

10 É a parte da rede de acesso que pode ter uma abrangência, inclusive metropolitana, que interliga a rede de acesso de última milha aos provedores, ou ao backbone. Observe-se que devido a sua capilaridade potencial recebe uma denominação especial: rede de distribuição. A rede de distribuição interconecta os Equipamentos PLC instalados nas subestações MT/BT. Esta interconexão admite uma variedade de soluções, que podem ser combinadas. Desta forma a rede de distribuição pode se basear: no sistema de distribuição de média tensão, conectando diferentes subestações MT/BT por meio de equipamentos PLC de média tensão (pode se utilizar tanto a rede aérea quanto a rede subterrânea); em um sistema de transmissão por fibras ópticas conectando diferentes subestações MT/BT; em qualquer tecnologia como xdsl ou LMDS. Normalmente as subestações são conectadas por uma configuração de referência em anel com rotas de proteção em caso de falha. O desenvolvimento de PLC de média tensão é de elevada importância, na medida que impacta positivamente a economicidade e a rapidez de implantação, permitindo as prestadoras e concessionárias de serviços (Utilities) servir-se de suas redes de distribuição para conectar diferentes subestações de baixa tensão. Interconexão às redes de provedores de serviços (Internet, PSTN) Em algum ponto da rede de distribuição é necessário interconectar aos provedores de serviço de Internet ou telefônicos. Outros serviços de valor adicionado como video streaming e serviços multimídia podem exigir uma interconexão ou serem providos diretamente pelo operador de PLC. Deve-se observar que embora a interconexão com a PSTN possa requerer equipamentos de comutação adicionais, normalmente de custos elevados, o serviço de voz pode tecnicamente ser provido internamente a mesma rede de distribuição sem custos extras para o provedor de PLC. Comparação com outras tecnologias de acesso A tecnologia PLC, como tecnologia de telecomunicações, aplica-se no segmento de acesso e no segmento de distribuição, permitindo flexibilidade e universalidade na composição da rede de telecomunicações. É uma opção eficiente nas instalações existentes ou implementações novas (grandes condomínios horizontais, por exemplo). O Quadro 2 abaixo sintetiza sua aplicação: 10

11 Tabela 2: Comparação entre Tecnologias. Fonte: Arthur D. Little. A tecnologia PLC, como tecnologia de Acesso, está bem posicionada e se tornando uma alternativa competitiva com as tecnologias de acesso, dada a sua tendência de redução de CAPEX por usuário (ver Figura 3) e rapidez de implantação. Figura 3: Comparação de Tecnologias de Acesso. Fonte: Arthur D. Little. Ainda mais, espera-se um aumento da competitividade da tecnologia PLC em termos econômicos em um futuro próximo. Como exemplo, os custos de equipamentos PLC caíram mais de 50% em 2003 comparativamente ao ano anterior.. Além disto, o uso de PLC na rede de distribuição de média tensão deve reduzir ainda mais estes custos. Serviços A tecnologia PLC oferece um largo espectro de aplicações, desde acesso a Internet em Banda Larga, telefonia, tele-controle, serviços de controle de eletro-domésticos, serviços audiovisuais, segurança predial, etc. Acesso a Internet em Banda Larga 11

12 Atualmente se constitui na principal aplicação de PLC. O serviço é similar a outros serviços de banda larga fornecidos pelo mercado, com velocidade de até 200Mbps compartilhado, permitindo aos usuários acessar os mais variados Serviços de Internet. As ofertas comerciais disponíveis no mercado fornecem, por exemplo, acessos com velocidade em torno de 600 kbps, para cliente residenciais. Telefonia O fornecimento de telefonia através de VoIP (protocolos SIP, H.323) ratifica a posição de PLC como uma alternativa de rede de acesso de telecomunicações. A telefonia VoIP está atingindo os níveis de qualidade da telefonia tradicional comutada e os experimentos na Europa confirmaram a elevada qualidade através da preferência dos usuários. A tecnologia PLC permite priorizar os dados VoIP na entrega de tráfego a rede, para obter a máxima qualidade de serviço. Um dos benefícios imediatos para a concessionária de energia elétrica com o uso da tecnologia PLC, pode ser a aplicação de voz corporativa, onde as chamadas telefônicas entre usuários da mesma rede de distribuição não necessitam ser comutadas para as redes de prestadoras de serviços de telecomunicações. Isto significa que o serviço de voz é fornecido sem custos adicionais quando as duas partes da chamada são usuários da mesma rede PLC. Aplicações típicas de prestadoras de serviços de utilidade Há, na implantação de uma rede PLC, um conjunto de benefícios potenciais para o serviço de utilidade pública e para a prestação de serviços pela empresa de energia na medida que possibilita um incremento de eficiência operacional e utilização de sua infra-estrutura, permitindo o acréscimo de serviços de valor adicionado ao portfolio da empresa. As possíveis aplicações incluem leitura automática de medidores, supervisão e gerência da demanda, análise de sobrecargas, notificação de quedas, supervisão de perda de fase, caracterização de falhas, e muitas outras. Outras aplicações adicionais podem ser instaladas, como: Tele-controle de subestações de transformadores; AMR Automatic Meter Reading: Leitura remota de parâmetros de energia elétrica (tensão, corrente, potência, etc...), podendo ser compartilhados, caso conveniente, com a concessionária de distribuição de água e gás; Voz corporativa, ou seja, para o pessoal interno a corporação (baseada em VoIP); Tarifação sobre leituras em tempo real; Autorização e desconexão remotas de interruptores e dispositivos pelos usuários (razões de segurança) e controle operacional de ações remotas; Mudança remota de parâmetros contratuais sem necessidade de acesso ao medidor (por exemplo, potencia máxima); Comparação entre a energia fornecida pelos transformadores e a energia consumida; Detecção de roubos e prevenção de uso não autorizado de medidores; Supervisão da qualidade de serviço fornecida a cada consumidor (por exemplo, número e extensão das interrupções de serviço); Detecção de fraudes; Previsão de consumo, gerência de consumo, e serviço automatizado dos usuários. 12

13 Decorrentes destas aplicações poderão surgir outras utilidades: Flexibilidade no período de tarifação; Erros de leitura e diminuição das disputas legais com os usuários; Soluções mais rápidas para reclamações legais; Estrutura tarifária mais simples; Estabelecimento simplificado de contratos; Otimização do consumo. Programas de supervisão e gerência da demanda poderão ser desenhados para incentivar os usuários a modificar seu nível e padrão de consumo ou gerenciar remotamente o serviço fornecido: Desconexão imediata, desde que autorizada pela Regulamentação; Aviso ou retardo de desconexão; Registro em separado de consumo para o pagamento apropriado sem desconexão. A tecnologia PLC pode permitir a identificação ou até mesmo a predição de algumas falhas de equipamento e sua localização. Outras aplicações A tecnologia PLC pode contribuir para complementar o conjunto de aplicações de telecomunicações existentes, tanto no nível metropolitano (por exemplo, WiFi, 3G) quanto no nível doméstico (jogos, video on demand, vídeo conferência, home automation, home networking, segurança e alarmes, etc). Finalmente, pela forma como a tecnologia vem sendo desenhada, todas as potenciais aplicações dos Serviços Internet e protocolos IP poderão ser implementados sobre redes PLC, por exemplo Teleworking, Tele-Surveillance Telemedicine and e-health, e-learning, e-government, com alta da disponibilidade de largura de banda, fornece uma plataforma de comunicações bidirecionais em banda larga, útil em uma ampla variedade de aplicações e serviços de valor adicionado que a autorizada se habilita a prestar. 13

14 PLC: Serviços Serviços A tecnologia PLC oferece um largo espectro de aplicações, desde acesso a internet em banda larga, telefonia, tele-controle, serviços de controle de eletro-domésticos, serviços audiovisuais, segurança predial, etc. Acesso a internet em banda larga Atualmente se constitui na principal aplicação de PLC. O serviço é similar a outros serviços de banda larga fornecidos pelo mercado, com velocidade de até 200Mbps compartilhado, permitindo aos usuários acessar os mais variados serviços de internet. As ofertas comerciais disponíveis no mercado fornecem, por exemplo, acessos com velocidade em torno de 600 kbps, para cliente residenciais. Telefonia O fornecimento de telefonia através de VoIP (protocolos SIP, H.323) ratifica a posição de PLC como uma alternativa de rede de acesso de telecomunicações. A telefonia VoIP está atingindo os níveis de qualidade da telefonia tradicional comutada e os experimentos na Europa confirmaram a elevada qualidade através da preferência dos usuários. A tecnologia PLC permite priorizar os dados VoIP na entrega de tráfego a rede, para obter a máxima qualidade de serviço. Um dos benefícios imediatos para a concessionária de energia elétrica com o uso da tecnologia PLC, pode ser a aplicação de voz corporativa, onde as chamadas telefônicas entre usuários da mesma rede de distribuição não necessitam ser comutadas para as redes de prestadoras de serviços de telecomunicações. Isto significa que o serviço de voz é fornecido sem custos adicionais quando as duas partes da chamada são usuários da mesma rede PLC. Aplicações típicas de prestadoras de serviços de utilidade Há, na implantação de uma rede PLC, um conjunto de benefícios potenciais para o serviço de utilidade pública e para a prestação de serviços pela empresa de energia na medida que possibilita um incremento de eficiência operacional e utilização de sua infra-estrutura, permitindo o acréscimo de serviços de valor adicionado ao portfolio da empresa. As possíveis aplicações incluem leitura automática de medidores, supervisão e gerência da demanda, análise de sobrecargas, notificação de quedas, supervisão de perda de fase, caracterização de falhas, e muitas outras. Outras aplicações adicionais podem ser instaladas, como: Tele-controle de subestações de transformadores; AMR Automatic Meter Reading: Leitura remota de parâmetros de energia elétrica (tensão, corrente, potência, etc...), podendo ser compartilhados, caso conveniente, com a concessionária de distribuição de água e gás; Voz corporativa, ou seja, para o pessoal interno a corporação (baseada em VoIP); Tarifação sobre leituras em tempo real; 14

15 Autorização e desconexão remotas de interruptores e dispositivos pelos usuários (razões de segurança) e controle operacional de ações remotas; Mudança remota de parâmetros contratuais sem necessidade de acesso ao medidor (por exemplo, potencia máxima); Comparação entre a energia fornecida pelos transformadores e a energia consumida; Detecção de roubos e prevenção de uso não autorizado de medidores; Supervisão da qualidade de serviço fornecida a cada consumidor (por exemplo, número e extensão das interrupções de serviço); Detecção de fraudes; Previsão de consumo, gerência de consumo, e serviço automatizado dos usuários. Decorrentes destas aplicações poderão surgir outras utilidades: Flexibilidade no período de tarifação; Erros de leitura e diminuição das disputas legais com os usuários; Soluções mais rápidas para reclamações legais; Estrutura tarifária mais simples; Estabelecimento simplificado de contratos; Otimização do consumo. Programas de supervisão e gerência da demanda poderão ser desenhados para incentivar os usuários a modificar seu nível e padrão de consumo ou gerenciar remotamente o serviço fornecido: Desconexão imediata, desde que autorizada pela Regulamentação; Aviso ou retardo de desconexão; Registro em separado de consumo para o pagamento apropriado sem desconexão. A tecnologia PLC pode permitir a identificação ou até mesmo a predição de algumas falhas de equipamento e sua localização. Outras aplicações A tecnologia PLC pode contribuir para complementar o conjunto de aplicações de telecomunicações existentes, tanto no nível metropolitano (por exemplo, WiFi, 3G) quanto no nível doméstico (jogos, video on demand, vídeo conferência, home automation, home networking, segurança e alarmes, etc). Finalmente, pela forma como a tecnologia vem sendo desenhada, todas as potenciais aplicações dos Serviços Internet e protocolos IP poderão ser implementados sobre redes PLC, por exemplo Teleworking, Tele-Surveillance Telemedicine and e-health, e-learning, e-government, com alta da disponibilidade de largura de banda, fornece uma plataforma de comunicações bidirecionais em banda larga, útil em uma ampla variedade de aplicações e serviços de valor adicionado que a autorizada se habilita a prestar. 15

16 PLC: As Implementações Nos últimos anos, tem havido um interesse global crescente na tecnologia PLC. Até o início do segundo semestre de 2004 detectou-se um total de mais de 100 iniciativas em PLC cobrindo mais de 40 países e 600 empresas. A Figura 4 abaixo ilustra este quadro: Figura 4: Experimentos e comercialização de redes PLC no mundo. Fonte: Arthur D. Little. Entre 2001 e 2003 muitas experiências de operação foram realizadas de forma bem sucedida, confirmando a viabilidade das redes PLC e criando ambiente para iniciativas comerciais. A situação de hoje evoluiu transformando experiências PLC piloto em implantações comerciais. Mais de 10 países já estão comercializando e muitos outros já anunciaram esta intenção de fornecer serviços de Banda Larga PLC. Estados Unidos da América Nos Estados Unidos da América (EUA), as empresas autorizadas na prestação de serviços de utilidade pública (Utilities), não consideram a tecnologia PLC apenas uma forma de expandir seus negócios para a prestação de serviços de telecomunicações. De fato, estas empresas têm deixado esta tarefa para uma parceira voltada a telecomunicações. Seu interesse em PLC reside no potencial de serviços que uma rede de distribuição de eletricidade 16

17 inteligente pode representar, em termos de aumento de sua eficiência, confiabilidade e segurança. A Figura 5 ilustra as principais iniciativas em PLC dos EUA: Europa Figura 5: Iniciativas BPL nos EUA. Fonte: Muitos experimentos já foram realizados de forma bem sucedida na Europa, mostrando que PLC é uma solução viável para implantar redes de telecomunicações alternativas utilizando a infra-estrutura já existente. As empresas autorizadas de exploração dos serviços de utilidades energéticas na Europa estão liderando testes e implantações conforme mostra a Figura 6. Figura 6: Experimentos PLC na Europa. Fonte: PLC Utilities Alliance, PUA (2004) and PLC forum (2004). A avaliação da tecnologia PLC através de pesquisa de satisfação, feita em 2004 no mercado Europeu, 17

18 mostrou que esta tecnologia suporta com qualidade os Serviços de voz e Internet, sendo preferida pelos usuários em relação às tecnologias concorrentes. Ilustrando o grande interesse da Comunidade Européia em relação ao desenvolvimento da tecnologia PLC cabe citar o projeto OPERA (Open PLC European Research Alliance). O Projeto OPERA é um projeto de pesquisa e desenvolvimento lançado em Janeiro de 2004, com duração esperada de 48 meses. Foi dividido em 2 fases, sendo a primeira de 24 meses, financiada diretamente pela Comunidade Européia. O projeto OPERA conta com um Consórcio de 37 empresas de países interessados na promoção e padronização da tecnologia, cobrindo a Europa, Israel e Brasil. O Brasil participa do Projeto OPERA através da APTEL (Associação de Empresas Proprietárias de Infraestrutura e Sistemas Privados de Telecomunicações). Brasil No Brasil, a iniciativa da tecnologia PLC foi introduzida pelo Projeto Ilha Digital de Barreirinhas em dezembro de 2004, com o objetivo de levar a Internet à população do município de Barreirinha no Maranhão como demonstração e operação prática do uso da tecnologia PLC. Este projeto permitiu o acesso à Internet em escolas, prefeitura, postos de saúde e centro de artesanato, contando com a parceria de diversas empresas que contribuíram com seus conhecimentos produtos e soluções. Dentre as empresas envolvidas neste teste pode-se citar as concessionárias ELETROPAULO, CELG, CEMAR e a fabricante de equipamentos EBA. Uma das vantagens de implantação da tecnologia PLC no projeto Barreirinha, via rede elétrica, foi o curto período de execução do projeto, comprovando a facilidade de instalação desta tecnologia. Devido a esta iniciativa de implantação, o Brasil é o único país convidado e já participante do projeto europeu OPERA através da Associação de Empresas Proprietárias de Infra-estrutura e Sistemas Privados de Telecomunicações - APTEL, que congrega as concessionárias de Energia Elétrica. Avaliação das implementações PLC A situação atual das implantações de PLC em todo mundo, permite chegar as seguintes conclusões: As atividades de PLC sobre a infra-estrutura elétrica não afetam o serviço elétrico e foram executadas sem incidentes; A tecnologia se mostrou pronta para implantações comerciais; Foram implantados comercialmente serviços PLC como acesso a Internet em banda larga e voz sobre IP com grande aceitação dos usuários; PLC sobre a média tensão está se tornando uma das principais opções para a rede de distribuição; A cada ano que passa, PLC mostra ser uma tecnologia competitiva quando comparada com outras tecnologias de acesso; Prestadoras de serviços de utilidades em todo mundo estão partindo para iniciativas comerciais. 18

19 PLC: Ambiente Mercadológico e Econômico Os serviços de telecomunicações no Brasil Os serviços de telecomunicações no Brasil tiveram um forte incentivo com o processo de privatização e regulamentação, ocorrido a partir da Emenda Constitucional nº 8 de 15/08/1995. Esta emenda abriu a possibilidade de exploração dos serviços telefônicos, telegráficos, de transmissão de dados e demais serviços públicos de telecomunicações por meio de concessão, permissão ou autorização concedida pela União a empresas privadas, nos termos da lei que veio a ser a Lei nº 9.472/97, conhecida como Lei Geral de Telecomunicações (LGT). A LGT, além de regulamentar, o mercado de telecomunicações, criou também um órgão regulador nacional para serviços de telecomunicações, a Agência Nacional de Telecomunicações - ANATEL. Após um crescimento rápido que levou a rede telefônica de cerca de 16,5 milhões de linhas em 1996 para cerca de 30 milhões de linhas em 2000, a quantidade de linhas em uso encontra-se relativamente estável (por volta de 40 milhões de linhas), revelando apenas um crescimento incipiente em função de variações do PIB e da população. O serviço de telecomunicações que mais tem prosperado no país é o Serviço Móvel, com mais de 88 milhões de assinantes nesta data. Os serviços de TV por assinatura não experimentaram o crescimento esperado pela ANATEL, a despeito de seu uso para acesso a Serviços Internet, totalizando cerca de 3,9 milhões de linhas (Fontes: ANATEL/Teleco). Os Serviços Internet, considerados pela LGT serviços de valor adicionado e não serviços de telecomunicações, têm experimentado por outro lado, um crescimento significativo. Segundo o PNAD 2003 (IBGE), 11,4% dos domicílios brasileiros tinham um computador com acesso a Internet em Este percentual correspondia a um total de 7 milhões de domicílios ou 19,3 milhões de pessoas. O Brasil tem hoje cerca de 12 milhões de internautas residenciais ativos. Os Serviços Internet são fornecidos através de uma ou mais prestadoras de serviço de telecomunicações (utilizada como suporte para o acesso a Internet) e um ou mais provedores de Serviços Internet que permitem a navegação Internet. O serviço de telecomunicações mais utilizado para acesso ou conexão a Internet é o serviço telefônico (acesso discado), entretanto o serviço que mais tem crescido é o acesso em banda larga, que permite taxas acima de 128 kbps e em conseqüência, uma maior rapidez e melhor qualidade do acesso. As conexões em banda larga da Internet no Brasil utilizam as tecnologias Asymmetric Digital Subscriber Line - ADSL, TV por assinatura e Wireless, distribuídas conforme Tabela 3: 19

20 Tabela 3: Acessos de Banda Larga no Brasil. Total de Acessos de Banda Langa no Brasil Milhares T ADSL TV por assinatura (Cabo) * Outros (Rádio) ND * Total Brasil Fonte: Teleco. A penetração deste serviço em relação ao total de domicílios é cerca de 7%. A par dos Serviços Internet, tem experimentado um crescimento notório, o serviço de Voz sobre IP (VoIP). Denomina-se VoIP a um conjunto de tecnologias que usa a Internet ou as redes IP (Internet Protocol) privadas para a comunicação de voz, substituindo ou complementando os sistemas de telefonia convencionais. No Brasil, há cerca de 40 prestadoras do serviço VoIP utilizando a Internet (Fonte: Teleco). A expansão dos serviços de telecomunicações no país esbarra em dificuldades de infra-estrutura e de custos. Embora a ANATEL tenha promovido a desagregação de redes, permitindo a uma prestadora ceder sua infraestrutura de rede a outras que considerem viável sua intermediação na exploração de serviços ao usuário final, o conjunto de condições que definem os aspectos comerciais, contratuais, custos de locação, bem como a fiscalização na oferta destes serviços não foi regulamentada ainda. Esta situação não difere muito daquela existente em diversos países europeus onde a desagregação de redes não tem promovido a competitividade. Regulamentação e aspectos a desenvolver Para a tecnologia PLC explorar de forma plena seu potencial durante o período de crescimento mais intensivo da Banda Larga, um quadro regulatório claro e neutro para PLC deve ser construído, seja internacionalmente, seja no país. Apesar de que o trabalho ativo em Regulamentação, durante os últimos 3 anos, permita a implantação comercial de PLC, atenção especial deve ser dada à evolução de normas e regulamentos, de modo a garantir um aproveitamento futuro dos investimentos atuais. Deve ser assegurado que a tecnologia PLC seja tratada de forma igual a outras tecnologias de Banda larga e que uma regulamentação estável seja estabelecida de modo que os investidores se sintam confortáveis para suportar fortemente a implantação de redes PLC comerciais. Em particular, se faz necessário um quadro não discriminatório que inclua o estabelecimento de tratamento neutro em limites de compatibilidade da radiação eletromagnética (EMC). Deve-se salientar que o longo processo de aprovação de padrões EMC para redes PLC leva a decisão de implantação comercial da tecnologia sem garantia de viabilidade financeira. Por outro lado, vale ressaltar que nos experimentos realizados pelos membros da PLC Utilities Alliance - PUA na Europa, não foi detectado nenhuma interferência relacionada à tecnologia PLC. 20

21 A Agência Nacional de Telecomunicações - ANATEL tem demonstrado uma atitude de incentivo a tecnologia, na medida que tem concedido licenças, seja a título experimental, seja a título de exploração comercial do Serviço de Comunicações Multimídia - SCM a Concessionárias do setor elétrico que solicitam autorização para a prestação de serviços de telecomunicações onde a tecnologia está inclusa, por exemplo para a Light, Eletropaulo, Copel, CEMIG, etc. Além disto, a ANATEL tem ratificado sua visão em relação a tecnologia PLC, de continuar sendo responsável pela administração do espectro de radiofreqüências, expedindo as respectivas normas, concedendo atos de outorga e extinção do direito de uso de radiofreqüência, fiscalizando e aplicando sanções, baseada na LGT e nos princípios contidos na Parte 15 - Dispositivos de Rádio Freqüência da regulamentação do FCC de 13/06/2005. Muitas dificuldades ocorrem na definição de um modelo de negócios para telecomunicações por uma distribuidora de energia. Normalmente distribuidoras de energia têm buscado explorar oportunidades em telecomunicações em função de necessidades de redes de voz e dados (TI) da própria operação administrativa, assim como para a operação técnica, na medição, automação e monitoramento da rede elétrica. Surge também o interesse em explorar ativos de infra-estrutura já existentes que envolvem postes, dutos e cabos. A definição de modelos de negócios e suas implicações representam um insumo de grande utilidade para a adequada avaliação de mercado, das potenciais receitas e da sua viabilidade e o segmento de atuação. Tais aplicações podem contribuir para a modernização do sistema elétrico, aumentando a sua eficiência e a confiabilidade da rede, e também tornar possível a implementação dos novos conceitos de arquitetura de rede elétrica, como a arquitetura de referência Intelligrid (Intelligent Electricity Grid), coordenado pelo CEIDS (Consortium for an Electric Infraestructure to Support a Digital Society). Não existe uma regulamentação específica para esta abordagem de negócios sobre a rede, pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), Talvez este seja um dos pontos de grande benefício para as concessionárias com relação ao uso da tecnologia PLC: conseguir uma rede de distribuição de energia elétrica com maior inteligência. Isto pode resultar em menores custos operacionais e maior confiabilidade na prestação do serviço, deixando a exploração dos serviços de telecomunicações para terceiros com experiência na exploração desse nicho de mercado. A contribuição potencial de PLC Nos últimos anos, prestadoras de serviços de energia elétrica, água, gás e fornecedores de equipamentos de telecomunicações tem se unido em grupos de estudo, associações e outros fora para promover a tecnologia PLC, em particular, no que se refere a aspectos de Regulamentação, Tecnologia e Mercado. Este esforço havia se concentrado até 2002 na viabilização da tecnologia e nas dificuldades regulatórias provenientes de possíveis interferências eletromagnéticas não desejadas que a tecnologia PLC poderia trazer. Mais recentemente (2004) um estudo de mercado mostrou que a maior dificuldade que a penetração de Banda Larga esbarra, na Europa, é a falta de infra-estrutura na rede de acesso, refletida pelos custos de acesso. 21

22 Enquanto alguns países dispõem de significativa planta de redes de TV a cabo, os antigos monopólios ainda são francamente dominantes na rede de acesso pertencente a maior parte dos países, ao mesmo tempo em que o processo de desagregação não foi bem sucedido e a competição limitada ao âmbito local com tecnologias similares a da prestadora incumbente. A falta de competição com redes alternativas na maior parte da Europa é uma das razões pelas quais alguns países da Ásia e América do Norte estão numa posição mais avançada quanto à penetração de Banda Larga. Apenas países como a Suécia, Bélgica e Dinamarca com tecnologias diferenciadas de acesso, têm apresentado figuras equivalentes à Ásia e superado os USA. Países em que há competitividade na rede de acesso apresentam menores preços para o comprimento de banda e conseqüentemente uma maior nível de penetração em Banda Larga. A falta de competição com redes alternativas, também parece ser a situação atual no Brasil, onde a inexistência de infra-estruturas alternativas é uma realidade para a maior parte do território (ver Figura 7). Figura 7: Preços e penetração da Rede de Acesso. Fonte: Arthur D. Little. Desta forma, tanto para os países Europeus, quanto para países onde há falta de competição no segmento de Acesso, dentre estes o Brasil, a tecnologia PLC representa uma ótima oportunidade de crescimento da planta de acesso a Banda Larga e aos Serviços Internet, já que esta tecnologia atende aos requisitos fundamentais para se tornar uma alternativa bem sucedida de infra-estrutura de última milha: PLC é uma tecnologia de acesso banda larga comprovada e viável; Utilização da infra-estrutura existente com um potencial de cobertura superior ao das tecnologias 22

23 competidoras, permitindo uma ubiqüidade sem precedentes (in door e out door); Instalação rápida; Crescente redução de preços dos equipamentos PLC; Benefícios da convergência com IP; Benefícios de longo prazo para os negócios das prestadoras de utilidades. 23

24 PLC: Considerações Finais A tecnologia PLC tem se beneficiado de notável sinergia com o desenvolvimento das tecnologias de redes IP de um modo geral, sendo considerada uma alternativa competitiva no provimento de acesso Banda-Larga. A tecnologia atingiu um grau de maturidade que incentiva sua aplicação comercial. A tecnologia PLC permite aos países que a implantarem, aumentar a competitividade no fornecimento da Rede de Acesso (especialmente a última milha) e acelerar a difusão dos principais objetivos da inclusão digital: PLC é uma tecnologia de acesso banda larga comprovada e viável A tecnologia PLC envolveu na Europa, cerca de 60 experimentos em 26 países e 12 implantações comerciais em diferentes regiões. Os resultados destes experimentos são promissores e validam tecnologicamente o PLC em altas taxas. Instalação rápida e com eco no mercado A implantação de PLC é muito rápida quando comparada com a maior parte das tecnologias competitivas, já que se baseia na infra-estrutura existente. Isto otimiza o tempo de resposta de mercado e permite implantações massivas quando em períodos de crescimento rápido. Crescente redução de preços dos equipamentos PLC Na Europa, uma análise comparativa da economicidade da tecnologia PLC e de 3 outras tecnologias de acesso banda larga (ADSL, HFC e FWA) indicam que o PLC apresenta economicidade competitiva e com uma forte tendência a melhorar com a queda dos custos dos equipamentos decorrente do desenvolvimento de mercado. A utilização de suporte de tensões médias na área metropolitana torna esta relação bastante atraente. Benefícios da convergência com IP A tecnologia PLC se insere num contexto existente e atual de prestação de serviços, tira proveito das tendências atuais de convergência para redes IP e busca amplificar a sinergia deste contexto. Benefícios de longo prazo para os negócios das prestadoras de utilidade A importância e o peso das prestadoras de utilidades que estão protagonizando as iniciativas PLC proporcionam uma perspectiva de longo prazo aos negócios e certamente são responsáveis pela confiança que os usuários potenciais depositarão nesta tecnologia. Referências [1] - White Paper on PLC and its impact on the development of Broadband in Europe - Arthur D. Little for PUA (2004) [2] - Powerline:an alternative technology in the local loop - presentation to IEEE - march/

25 [3] - Teleco: [4] - ANATEL: [5] - ANEEL: 25

26 PLC: Teste seu Entendimento 1. Assinale a afirmação correta: A tecnologia PLC só se tornou possível recentemente, a partir da digitalização e convergência das redes. A tecnologia PLC permite que o sinal de informação seja transportado pela mesma corrente alternada que fornece energia a nossos eletrodomésticos. A tecnologia PLC existe há tempos, mas sua utilização em banda larga é um desenvolvimento recente. A tecnologia PLC aplica-se a todas as redes de distribuição elétrica, permitindo fornecer ao usuário a banda de 200 Mbit/s. 2. Assinale a afirmação correta sobre a tecnologia PLC e a convergência das redes: São desenvolvimentos completamente independentes, pois o PLC diz respeito a rede de Acesso, enquanto a Convergência de redes ocorre entre os backbones. São apenas denominações distintas para a rede de acesso a Internet. São a mesma coisa do ponto de vista regulatório. A tecnologia PLC tem-se beneficiado de desenvolvimentos que direta ou indiretamente levam a Convergência de Redes como o IPv6, por exemplo. 3. Assinale a afirmação correta sobre os fatores de sucesso da tecnologia PLC: Potencial de cobertura, ubiqüidade e implantação rápida, modular e seletiva. Apesar da cobertura potencial, sua falta de integração com outras tecnologias de transporte limita sua utilização. Cobertura, ubiqüidade sem precedentes, custos, robustez e confiabilidade. Independência das tecnologias de telecomunicações, cobertura da rede elétrica e robustez dos equipamentos. 4. Serviços fornecidos pela tecnologia PLC: ISDN, ATM, ISDN Broadband, etc. Telefonia, Acesso a Internet em Banda Larga, tele-controle, AMR, tele-medições, tele-segurança, automação de eletrodomésticos, etc. GSM, 3G, WiFi, WiMax, etc. Tele-controle. 26