Curso de Engenharia de Computação

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1 RICARDO CAETANO 10º. Semestre Curso de Engenharia de Computação ESTUDO TÉCNICO DA TECNOLOGIA POWER LINE COMMUNICATIONS VISANDO A INCLUSÃO SOCIAL NO BRASIL Campinas 2007

2 RICARDO CAETANO 10º. Semestre ESTUDO TÉCNICO DA TECNOLOGIA POWER LINE COMMUNICATIONS VISANDO A INCLUSÃO SOCIAL NO BRASIL Monografia apresentada à disciplina Projetos em Engenharia de Computação, do Curso de em Engenharia de Computação da Universidade São Francisco, sob a orientação do Prof. Geraldo Peres Caixeta, como exigência parcial para conclusão do curso de graduação. Campinas 2007

3 CAETANO, Ricardo. ESTUDO TÉCNICO DA TECNOLOGIA POWER LINE COMMUNICATIONS VISANDO A INCLUSÃO SOCIAL NO BRASIL. Monografia defendida e aprovada na Universidade São Francisco em 10 de Dezembro de 2007 pela banca examinadora constituída pelos professores: Prof. Dr. Geraldo Peres Caixeta USF orientador Prof. Ms. Carlos Eduardo Pagani USF examinador Prof. Ms. Willian Cesar Mariano USF - examinador

4 SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS...IV LISTA DE SIGLAS...V RESUMO...VI ABSTRACT...VII 1 INTRODUÇÃO CONTEXTO MOTIVAÇÃO OBJETIVO ORGANIZAÇÃO HISTÓRICO PLC CARACTERÍSTICAS DAS REDES ELÉTRICAS NÍVEIS DA REDE ELÉTRICA A REDE ELÉTRICA COMO MEIO DE TRANSMISSÃO DE DADOS FUNDAMENTOS DA TECNOLOGIA PLC COMO FUNCIONA O PLC TEORIA DE FUNCIONAMENTO Descritivo Diagrama esquemático ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS Faixas de freqüência TIPOS DE MODULAÇÃO A seqüência Direta de Espalhamento do espectro, DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) Multiplexação por Divisão de Freqüência Ortogonal, OFDM Modulações estreitas da faixa, GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) MÉTODOS Intellon Intelogis SERVIÇOS SUPORTADOS PELA TECNOLOGIA PLC SERVIÇO DE VOZ QUALIDADE DE SERVIÇO CONEXÃO EM MÉDIA TENSÃO BACKBONE PLC TRANSMISSÃO DE DADOS A TAXAS ELEVADAS INTERNET E PLC NO BRASIL DIFICULDADES Dados da Exclusão Digital no Brasil PLC NO BRASIL Infra-estrutura disponível PROJETOS PILOTO Celg ViaCELG Projeto Barreirinhas Ilha Digital e o Projeto Opera BENEFÍCIOS GERAIS SOBRE INCLUSÃO DIGITAL CONCLUSÃO E TRABALHOS FUTUROS...49

5 INDÍCE DE FIGURAS FIGURA 1-Topologia de uma rede elétrica...13 FIGURA 2-PLC padrão HOMEPLUG do fabricante WIPLUG...19 FIGURA 3-Funcionamento PLC...19 FIGURA 4-Conexão Master a rede elétrica...23 FIGURA 5-Detalhes de uma Rede PLC...23 FIGURA 6-Repetidor colocado próximo ao medidor...24 FIGURA 7-Esquema padrão de ligação de um usuário à Internet...25 FIGURA 8-Esquema Indoor de uma instalação PLC...26 FIGURA 9-Vários ramos PLC suprindo um localidade...27 FIGURA 10-Faixas de freqüências por segmento da rede PLC (Indoor e Outdoor)...28 FIGURA 11-Faixas de frequência dos tipos de modulação...30 FIGURA 12-Placa PCI no computador para ser conectada na tomada da rede elétrica...31 FIGURA 13 -Internet rápida com PLC através da rede elétrica...37 FIGURA 14-Internet nas residências...41 FIGURA 15-Projeto Barreirinhas...41 FIGURA 16-A Cidade Digital e seus benefícios...50 FIGURA 17-Soluções Híbridas com PLC...51 IV

6 LISTA DE SIGLAS ADSL Assymetric Digital Subscriber Line AMR Automatic Meter Reading APTEL - Associação de Empresas Proprietárias de Infra-Estrutura e de Sistemas Privados de Telecomunicações BPL Broadband over Power Lines DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DNS Domain Name System DPL Digital Power Line DSL Digital Subscriber Line DSSS Direct Sequence Spread Spectrum FCC Federal Communications Commission FDM Frequency Division Multiplex GCOI - Grupo Coordenador para a Operação Interligada GMSK Gaussian Minimum Shift Keying IP Internet Protocol NAT Network Address Translator OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing PLTF Power Line Telecomunication Forum TCP Transmission Control Protocol USB Universal Serial Bus VoIP Voice over Internet Protocol xdsl - Digital Subscriber Line V

7 CAETANO, Ricardo. Estudo Técnico da Tecnologia POWER LINE COMMUNICATION Visando a Inclusão Social no Brasil f. Monografia (Licenciatura em Engenharia de Computação) Curso de Engenharia de Computação Unidade Acadêmica da Área de Ciências Exatas da Universidade São Francisco, Campinas. RESUMO Este trabalho apresenta as características principais da tecnologia Power Line Communications, e o seu grande potencial de desenvolvimento e formação de redes de dados comartilhada com a rede de distribuição elétrica. A tecnologia é mostrada como uma grande alternativa para o provimento da inclusão digital em regiões menos favorecidas, como a zona rural e locais mais distantes e com uma infraestrutura deficiente. Os focos principais são as suas características técnicas e a sua eventual utilização como ferramenta de inclusão digital e social no Brasil. Palavras chave: PLC, BPL, DPL, Power Line Communications, Inclusão Social, Inclusão Digital. VI

8 ABSTRACT This work shows the main characteristics of the technology Power Line Communication, and its great potential of development and designing of data networks sharing the electrical infrastructure. The technology is shown as a different alternative reducing the lack of digital access in less favored places, such as the rural zones and poor areas and with a deficient infrastructure. It also seeks to show the technology s importance in the process of being a solution to supply social and digital inclusion in Brazil. Key words: PLC, BPL, DPL, Powerline Communications, Social Inclusion, Digital Inclusion. VII

9 1 INTRODUÇÃO 1.1 CONTEXTO Atualmente, vivemos o desenvolvimento da era da informação e da comunicação do qual a internet apresenta-se como um dos instrumentos de grande importância. Podemos acessar de um computador residencial as notícias de jornal de todo o Mundo, ler e responder correspondências eletrônicas, enviar e receber fotos e vídeos, falar com pessoas como se estivéssemos ao telefone, fazer vídeo-conferências com autilização de câmeras e sistemas especializados para esse tipo de serviço entre muitas outras fucionalidades. O resultado de todas essas possibilidades é o crescente número de usuários com acesso à rede mundial, onde a cada dia surgem novos serviços, produtos e demandas a serem atendidas. Portanto, cresce a demanda do usuário final por uma rede com utilização de banda larga, tecnologias que ofereçam mais segurança, agilidade e disponibilidade/facilidade de acesso. Em alguns países no mundo, assim como no Brasil, com desigualdades econômicas e sociais, existe uma pressão positiva dos governantes sob os fabricantes e prestadores de serviços digitais, com o intuito de viabilizar financeiramente o acesso a esses meios e dispositivos por serem pagos e necessitarem de uma infraestrutura local adequada, pois, freqüentemente, não favorecem moradores de regiões suburbanas ou regiões fora de áreas metropolitanas. A tecnologia denominada Power Line Communication (PLC), também conhecida como Broadband Power Line (BPL), consiste na transmissão de dados pela rede de energia elétrica e já fora utilizada pelas concessionárias de energia para suportar serviços de telecomunicações em usos internos. De forma análoga, existe um grande esforço no intuito de disponibilizá-la para uso residencial num futuro breve. Nesse projeto é apresentado um estudo sobre a tecnologia, mantendo o foco em esclarecimentos técnicos sobre seu funcionamento bem como questões de projeto, encerrando com uma sugestão de implementação doméstica visando a inclusão digital de comunidades carentes. O estudo teórico abordará pontos como: 8

10 A história da tecnologia, o surgimento dos seus conceitos, principais proponentes, as normas que regem o processo de operação dos padrões internacionais; Explicação técnica sobre a modulação necessária para transportar as informações no mesmo meio da rede de energia elétrica sem que haja interferências e quais protocolos de transmissão são utilizados. No que concerne à parte prática do projeto: A análise dos novos dispositivos utilizados para a adaptação entre a infraestrutura já existente com a futura, apresentando alguns produtos disponíveis no mercado; O esclarecimento de dúvidas sobre a operação da rede do ponto de vista das concessionárias de energia elétrica como provedores de acesso à internet, serviços de telefonia VoIP, TV à cabo e outros tipos de serviços digitais; Outros pontos são abordados, tal como questões relativas ao desempenho e qualidade da rede elétrica utilizada como rede de transmissão de dados, possibilidades de fraude na rede física e lógica do sistema e como prevení-las, questões relativas à legalização pelos órgãos regulamentadores no processo de operação de mais um novo sistema de comunicação no Brasil e o impacto para empresas prestadoras de serviços semelhantes (tais como operadoras de telefonia fixa, provedores de acesso à internet e redes de TV por assinatura). Faremos também um estudo dos custos de aquisição e instalação de equipamentos necessários à implementação de uma rede doméstica fim-afim para comunidades carentes com dimensionamento estimado para determinado número de pessoas. Por fim, na conclusão do projeto, será apresentado um caso de uso da tecnologia em questão para facilitar a inclusão no Brasil. 1.2 MOTIVAÇÃO A grande parte da transmissão de dados no Brasil é feita utilizando-se o acesso por cabo ADSL e discado através de linhas telefônicas. Nas regiões mais remotas e pobres, 9

11 verificamos a inexistência de telefone e de uma estrutura necessária para a instalação de provedores de internet. Por outro lado, a rede de energia elétrica está presente em grande parte do país, então a utilização de uma tecnologia como o PLC é uma possibilidade que merece ser estudada aprofundando a sua viabilidade de implantação no país. Observando a situação atual do Brasil em relação ao acesso à internet, percebemos que pouquíssimas pessoas possuem esse privilégio. Dentre os poucos privilegiados, temos uma pequena parcela que possui acesso banda larga, fundamental para um aproveitamento maior dos recursos da rede mundial de computadores. A importância do acesso à internet é inegável em todo o mundo, e isso só tende a crescer. Para não ficarmos na contramão do desenvolvimento global, temos que mudar o quadro nacional o quanto antes. A democratização do acesso à informação proporcionará um grande salto ao nível de desenvolvimento do Brasil. 1.3 OBJETIVO O objetivo desse trabalho é a apresentação da tecnologia PLC, suas principais características, e recomendação da sua utilização na infra-estrutura de comunicação no Brasil, mostrando o seu grande potencial para uso futuro, citando alguns exemplos do seu uso no exterior. Serão apresentados também os benefícios que o uso dessa tecnologia poderá trazer ao Brasil e até mesmo a outros países em desenvolvimento. 1.4 ORGANIZAÇÃO Esse trabalho está dividido em 9 capítulos. Sendo o primeiro destinado a introdução, os 8 restantes estão organizados da seguinte maneira: Capítulo 2 - Esse capítulo traz um breve comentário sobre o histórico da tecnologia PLC no mundo; Capítulo 3 - Neste capítulo o serão apresentados aspectos do PLC no campo da engenharia elétrica dando ênfase para as características das redes elétricas; Capítulo 4 - Neste capítulo serão apresentados os fundamentos da tecnologia PLC; 10

12 Capítulo 5 - Neste capítulo serão apresentados os serviços suportados pela tecnologia PLC ; Capítulo 6 - Neste capítulo será apresentada alguns aspectos da conexão em Média Tensão; Capítulo 7 - Neste capítulo serão abordados dados atuais do acesso à internet no Brasil, alguns projetos de PLC e o problema da exclusão digital enfrentado pelo país; Capítulo 8 - Este capítulo mostra os benefícios dos projetos de inclusão digital e social através da implantação do conceito de cidades digitais; Capítulo 9 - Apresentação da Conclusão do trabalho e sugestão de trabalhos futuros. 11

13 2 HISTÓRICO DA TECNOLOGIA POWER LINE COMMUNICATIONS No início dos anos 50, foi desenvolvida a primeira técnica de transmissão de dados através das linhas elétricas. O método chamado de Ripple Control, utilizava baixas freqüências de eletricidade, o que demandava altas potências de transmissão. A comunicação era feita em uma só direção, enviando sinais de controle para tarefas simples como acionamento de equipamentos e controle remoto de tarefas. Na década de 80, o desenvolvimento de sistemas ainda era restrito a utilização de faixas de baixa freqüência. Para analisar as características das redes elétricas e sua vocação como meio de transmissão de dados, foram realizadas pesquisas nos Estados Unidos e na Europa na década de 80. Os dois fatores mais relevantes nessas pesquisas: a relação sinal/ruído e a atenuação do sinal na rede. (PIANOWOSKY, 2003). Em 1991, Dr. Paul Brown da Norweb Communications (Norweb é a empresa de energia elétrica da cidade de Manchester, Inglaterra) iniciou testes com comunicação digital de alta velocidade utilizando linhas de energia. Entre 1995 e 1997, ficou demonstrado que era possível resolver os problemas de ruído e interferências e que a transmissão de dados de alta velocidade poderia ser viável. Em outubro de 1997 a Nortel e Norweb anunciaram que os problemas associados ao ruído e interferência das linhas de energia estavam solucionados. Dois meses depois foi anunciado pelas mesmas empresas o primeiro teste de acesso Internet, realizado numa escola de Manchester. Com isto foi lançada uma nova idéia para negócios de telecomunicações que a Nortel e Norweb chamaram de Digital Power Line, e em março de 1998, criaram uma nova empresa intitulada de NORWEB DPL com o propósito de desenvolver e comercializar serviços e dispositivos através da tecnologia Digital PowerLine (DPL). Todas as empresas elétricas do mundo estavam pensando em se tornar provedores de serviços de telecomunicações utilizando seus ativos de distribuição. Devemos lembrar que o setor de telecomunicações estava passando por um crescimento explosivo no mundo (celular e Internet) e particularmente no Brasil estava em curso a maior privatização de empresas de telecomunicações. O acompanhamento dos 12

14 desenvolvimentos e progressos da tecnologia Digital Power Line era feito na época, no Brasil, pelo Sub-comitê de Comunicações do GCOI, e a APTEL (criada em abril de 1999), que realizou o seu primeiro Seminário em setembro de 1999, com o único tema: Tecnologia Power Line Communications (PLC). Vale também lembrar que na Europa em 1997 foi criado o PLC Fórum e em 1998 a UTC lançou nos USA o Power Line Telecommunications Forum (PLTF). Atualmente temos diversos produtos comerciais com tecnologia Power Line Communications e o próprio FCC (Federal Communications Commission) fez diversas declarações sobre a viabilidade desta tecnologia. Em 23 de Abril de 2003, a Agência Regulatória Federal de Serviços de Telecomunicações dos Estados Unidos FCC emitiu diversas declarações de seu Presidente, Commissioner Powell e Conselheiros, favoráveis ao emprego de tecnologia conhecida como PLC (Power Line Communications), tendo, inclusive, alterado o nome/referência para BPL (Broadband over Power Lines). (ANDRADE, 2003). 13

15 3 CARACTERÍSTICAS DAS REDES ELÉTRICAS As redes de distribuição foram inicialmente projetadas para transmitir energia elétrica, portanto para se atingir o objetivo de uso da mesma infraestrutura como canal de comunicação de dados, os itens deste capítulo discorrem sobre uma analise para garantir a segurança, qualidade de serviço e eficiência a fim de conhecer as propriedas do meio físico que está sendo utilizado para o serviço em questão. 3.1 NÍVEIS DA REDE ELÉTRICA As redes elétricas são classificadas em três níveis: Alta Tensão, Média Tensão e Baixa Tensão, cada qual adaptada para interligar diferentes distâncias. Os níveis de tensão são interconectados por meio de transformadores, projetados de forma a proporcionar a menor perda possível de tensão operando nas freqüências da rede (50 ou 60 Hz). Isto faz com que os transformadores funcionem como filtros, separando as freqüências que operam nesses diferentes níveis. A Figura 1 apresenta um exemplo típico da topologia da rede elétrica com os valores de tensão para cada nível. Figura 1: Topologia de uma rede elétrica Fonte: 14

16 Rede Elétrica de Alta tensão Utilizada para interligar os centros de geração aos centros de consumo, geralmente percorrendo grandes distâncias. Este nível de tensão é marcado principalmente pelas perdas do efeito Joule, pelas descargas oriundas do efeito corona (que também introduzem componentes de alta freqüência na rede) e por capacitâncias e indutâncias parasitas. Rede Elétrica de Média tensão Responsáveis pela interligação das subestações com os centros distribuídos de consumo, este nível de tensão pode também ser utilizado no fornecimento de energia elétrica a consumidores de maior porte como indústrias ou prédios. As redes de média e baixa tensão são construídas com cabos através de linhas aéreas e subterrâneas. As linhas aéreas de média tensão possuem valores nominais de tensão abaixo de 110 kv, os valores típicos são entre 10 e 20 kv. As linhas aéreas de média tensão fornecem normalmente energia elétrica para áreas rurais, pequenas cidades, companhias industriais ou fábricas. O comprimento típico destas linhas é entre 5 e 25 km (DOSTERT, 2001). Rede Elétrica de Baixa tensão Este é o nível de tensão que efetivamente chega a maioria das unidades consumidoras. A natureza dinâmica com que as cargas são inseridas e removidas da rede, as emissões conduzidas provenientes dos equipamentos e as interferências de diferentes naturezas fazem deste ambiente o mais hostil, para a transmissão de sinais, dentre os três níveis de tensão apresentados. Neste nível as linhas aéreas são ainda encontradas em pequenas cidades e em áreas com prédios relativamente antigos. Para este nível de tensão os raios de 15

17 fornecimento típico, a partir de um transformador de baixa tensão, são de 100 a 500m (DOSTERT, 2001). 3.2 A REDE ELÉTRICA COMO MEIO DE TRANSMISSÃO DE DADOS Diversos tipos de dispositivos estão ligados a rede de distribuição de energia elétrica gerando variações de freqüência ao serem utilizados. Mesmo a simples conexão entre duas tomadas de energia elétrica em uma mesma instalação apresenta uma função de transferência bastante complicada devido principalmente à falta de casamento entre as impedâncias das cargas nas terminações da rede. Desta forma as respostas em amplitude e fase variam, numa faixa bem extensa, com a freqüência. Em algumas freqüências o sinal transmitido pode chegar ao receptor com poucas perdas, enquanto em outras freqüências o sinal pode ser recebido com um nível de potência abaixo daquele apresentado pelo ruído, sendo completamente corrompido pelo canal. O fato da função de transferência variar bastante com a freqüência já não é um problema simples, contudo este não é o único aspecto. A função de transferência do canal PLC varia também com o tempo. Isto ocorre devido a natureza dinâmica com que as cargas são inseridas ou removidas da rede elétrica ou mesmo devido a alguns dispositivos que apresentam impedâncias que variam com tempo, como as fontes chaveadas ou ainda alguns tipos de motores.(pinawoski, 2003). Como resultado o canal pode apresentar, em algumas faixas, uma boa qualidade para a transmissão, enquanto em outras o canal pode ter uma capacidade bastante limitada. Devido às propriedades de variância com a freqüência e com o tempo, uma utilização eficiente da rede elétrica como meio de comunicações requer que uma abordagem adaptativa que compense de alguma forma as variações da função de transferência do canal PLC. Outro aspecto significante a ser considerado mediante as questões relacionadas com a função de transferência do canal, são as interferências presentes na rede. Partindo das alterações físicas como variações climáticas, ligações clandestinas (conhecidas no 16

18 Brasil como gato ) e as próprias unidades consumidoras devem ser consideradas como fontes de interferência. Típicas fontes do ruído presente na rede elétrica são: motores com escovas, fontes chaveadas, reatores para iluminação e os dimmers, dentre outras. Estes equipamentos introduzem componentes de alta freqüência na rede caracterizando as emissões conduzidas. Constituindo outra forma de inserção de ruído, as emissões irradiadas são aquelas provenientes de emissoras de rádio em geral, ou mesmo de alguns equipamentos como aqueles citados anteriormente. O impacto destas diferentes fontes de interferência no sistema é que num pacote de dados recebido, o número de erros pode ser considerável, necessitando de alguma forma de correção. 17

19 4 FUNDAMENTOS DA TECNOLOGIA PLC A transmissão de dados via rede elétrica conhecida como PLC, de Powerline Communications, tem como base a transmissão de sinais de freqüências diferentes pelo mesmo fio. Enquanto a eletricidade caminha na freqüência de 60 hertz, os dados trafegam na faixa de 5 a 30 megahertz. (SANTOS, 2004). O Padrão do PLC está baseado no conceito de "aproveitamento da infraestrutura elétrica existente", pois como a rede de distribuição está presente em diversos pontos do imóvel para ligar equipamentos elétricos e/ou eletrônicos, provavelmente existem tomadas que podem ser utilizadas para a transmissão do sinal PLC possibilitando a conexão de seus computadores um ao outro pela mesma saída. Porque não requer nenhuma instalação elétrica nova, e a rede não soma nenhum custo a sua conta elétrica, PLC é o método mais barato de conectar computadores em cômodos diferentes. (LIMA, 2004). 4.1 COMO FUNCIONA O PLC? O sistema PCL é composto por um equipamento denominado MASTER instalado em um ponto próximo ao transformador de energia elétrica, a partir do qual o sinal é injetado nos cabos da instalação elétrica, assim o sinal PLC fica disponível em toda a estrutura elétrica ligada ao circuito desse transformador fazendo com que qualquer tomada de energia se transforme num ponto da rede PLC. Na outra ponta do sistema, um modem PLC é conectado a uma tomada elétrica para receber o sinal transmitido pelo MASTER. É esse modem que faz a decodificação dos sinais elétricos em sinais de informação. Na Figura 3, o diagrama apresenta uma configuração macro do sistema PLC utilizando a rede de distribuição de energia elétrica. Outro padrão de PLC é o HOMEPLUG onde não há necessidade de colocarmos na rede o equipamento MASTER, neste padrão dois ou mais computadores ficam em rede apenas conectando entre eles e a tomada elétrica um ADAPTADOR HOMEPLUG, podendo então, compartilhar recursos e até a conexão com a Internet através de outra 18

20 tecnologia tipo ADSL, RÁDIO ou CABO. A Figura 2 mostra um adaptador para rede local PLC. Figura 2: PLC padrão HOMEPLUG do fabricante WIPLUG Figura 3: Funcionamento PLC; Fonte: O POPULAR Para explicar o funcionamento da tecnologia tomaremos como base o projeto piloto desenvolvido aqui no Brasil pela CEMIG. A empresa iniciou os testes do acesso à internet 19

21 em banda larga via rede elétrica, no final do ano passado, em Belo Horizonte. Foram investidos R$ 200 mil para instalação dos equipamentos em 40 pontos da capital mineira. O projeto está sendo feito em conjunto com a Infovias (joint-venture formada pela estatal e a AES, para transmissão de dados, voz e imagem) e a suíça Ascom, idealizadora dos equipamentos. Segundo informações da assessoria de comunicação da Cemig, o canal de acesso usado no projeto piloto tem uma velocidade de 2 Mbps, o que corresponde a uma velocidade quase 50 vezes maior que o acesso via rede telefônica. O piloto PLC da CEMIG funcionou através de um master conectado a um cable modem, este master injetava o sinal nas fases e no neutro do circuito secundário, onde mais a frente era coletado e regenerado no ponto de medição por um repetidor, (em alguns casos dispensável) e finalmente captado no ambiente doméstico em uma tomada elétrica convencional pelo modem PLC. A partir deste modem era feita uma conexão via porta USB ou Ethernet padrão com o computador do usuário final. A partir de um ponto de terminação na rua disponibilizado por uma empresa operadora de telecomunicações, é instalado um Master PLC interligando-o ao referido ponto com um cabo de dados (normalmente a porta Ethernet de um cable modem), assim o sinal PLC é injetado pelo Master nos fios elétricos secundários do transformador vizinho através de conectores adequados. Deste modo, todos os consumidores (em média 50) que estiverem ligados no circuito elétrico deste transformador estarão recebendo o sinal em todas as tomadas da residência, em alguns casos será necessário instalar um repetidor no medidor de energia para reforçar o sinal. Finalmente o sinal será captado em uma tomada elétrica pelo modem PLC e disponibilizado em uma porta padrão Ethernet para ligar na placa de rede do computador na casa do usuário. O Cable Modem é instalado por uma empresa especializada e conectado ao cabo principal na rua (cabo tronco). Deste cabo tronco, ela deriva um cabo até cada casa do cliente que deseja o acesso à internet. Cada usuário precisará de um Cable Modem. Além do Cable Modem, qualquer estrutura de telecomunicações pode ser usada: Fibra, rádio, xdsl, cable e etc, desde que possuam em suas terminações as interfaces padronizadas compatíveis com o hardware PLC. O sistema PLC foi concebido para trafegar nos circuitos secundários de distribuição, cobrindo trechos de 600m em média, a partir do transformador. Portanto é um sistema de 20

22 acesso para interconectar as unidades consumidoras aos backbones de transmissão de telecomunicações. É importante lembrar que a conta de energia elétrica do usuário não será alterada já que o PLC é um sistema que funciona independente da linha de voltagem e fica permanentemente conectado enquanto ligado à rede elétrica. Não é necessário nenhum cabo extra para conectar-se usando PLC. O modem PLC é ligado em uma tomada comum, sendo necessário apenas o cabo de dados Ethernet para ligar na placa de rede do computador. Consome a mesma quantidade de energia que um modem comum. As cargas residenciais podem perturbar bastante o sistema, o grau de perturbação dependerá do tipo de carga e do consumo de energia. O sistema PLC compensa até certo ponto as degradações e mantém a qualidade do acesso até que seu limiar de correção seja ultrapassado, neste momento o PLC começa a falhar e permanece assim até que o nível de perturbação diminua para valores aceitáveis. O uso da rede é seguro para o usuário, não havendo riscos de choque elétrico. O modem é externo, portanto o micro não precisa ser aberto para a instalação. Além disso, não é necessário o uso de nenhum software especial para desfrutar da tecnologia. Para usuários que possuem mais de um computador, não será necessário o uso de um modem para cada máquina. Como em outras formas de acesso à internet, o PLC pode ser compartilhado entre o computador que possui o modem e os computadores a ele conectados por uma rede local ou LAN. (ANDRADE, 2003) 4.2 TEORIA DE FUNCIONAMENTO Descritivo A transmissão de sinais de informação junto ao transporte de energia pelos cabos das linhas de transmissão e das instalações elétricas prediais e industriais começou a ser experimentada em 1997 pela Nor.Web, uma empresa formada pela Nortel Telecon e a United Utilities. Mas só nesses últimos dois anos é que padrões têm sido definidos e produtos confiáveis vêm sendo empregados em larga escala. A configuração básica de 21

23 uma rede PLC é constituída por um equipamento "Master" instalado próximo ao transformador de baixa tensão que tem a função de gerenciar e distribuir/concentrar a transmissão das informações aos equipamentos "Modems" que são instalados nos assinantes. Em alguns casos onde a distância entre o "Master" e os "Modems ultrapassa um certo limite degradando o sinal, faz surgir a necessidade de instalar repetidores entre eles. Como algumas propriedades do uso da tecnologia não foram padronizadas pelos órgãos regulamentadores competentes, tais como distância limite, faixas de freqüências e potência de sinal variam de acordo com o fabricante do equipamento. Portanto, os enlaces de Telecomunicações são estabelecidos no segmento da rede de distribuição de energia elétrica, entre o transformador de baixa tensão e as instalações dos assinantes, onde os "Modems" são conectados às tomadas de energia fornecendo sinais de dados a instalação elétrica. A topologia da rede PLC é ponto-multiponto com configuração de rede local (LAN - Local Área Network) e utiliza principalmente o TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) como protocolo. Podendo também utilizar outros protocolos Diagrama esquemático Abaixo mostraremos uma maneira de conectar os equipamentos PLC de forma a habilitar residências e até mesmo edifícios à rede PLC. O equipamento Master" é instalado próximo ao transformador de baixa tensão, onde é realizado o acoplamento em paralelo com as três fases e o neutro (baixa tensão) da rede de energia elétrica. O Master" irá gerenciar e prover a transmissão das informações aos Modems que são instalados nos assinantes. A Figura 4 ilustra essa situação: 22

24 Figura 4: Conexão do Master a rede elétrica. O diagrama da Figura 5 apresenta uma configuração mais detalhada, presentando a interconexão entre o Master e os Modems, bem como a utilização de repetidores quando for necessário. Os assinantes próximos do transformador de baixa tensão utilizarão os Modems comunicando-se diretamente com o "Master". Figura 5: Detalhes de uma Rede PLC (Souza, 2003) 23

25 Para os assinantes mais afastados do transformador de baixa tensão, há necessidade da utilização de repetidores, colocados geralmente no medidor de energia, tendo a função de viabilizar a comunicação entre o Master e os Modems (Figura 6). Sendo que um repetidor pode alimentar um ou mais Modems, desde que dentro do limite de distância. Como ainda não há padrão essas distâncias variam conforme o fabricante e as características da rede elétrica do local. Figura 6: Repetidor colocado próximo ao medidor Fonte: CEMIG Para a rede PLC comunicar com a internet podemos utilizar qualquer dos tipos de Internet Banda Larga disponível no Mercado (xdsl, Frame Relay, Fibra Óptica, Cable, Rádio, etc). No caso de uma pequena rede doméstica o equipamento usado é o PLC padrão HOMEPLUG que serve como adaptador ver Figura 8 entre os computadores e até mesmo entre impressoras de rede e a rede elétrica da edificação. Esses adaptadores geralmente disponibilizam taxas de transmissão de 14Mbps e um alcance de 300m, segundo a normatização do padrão HOMEPLUG1.0 (mais detalhes em Em seguida mostramos também uma foto de um repetidor do projeto piloto da CEMIG - Figura 6 - ligado próximo ao medidor de energia de um assinante. O Modem 24

26 provê ao assinante um ponto de rede, ao qual podem ser conectados diversos serviços de telecomunicações, tais como, telefone, fax, microcomputador, internet, vídeo, medição de consumo de energia, automação residencial e outros. A Figura 8 apresenta a utilização da instalação elétrica de uma residência por um sistema PLC. Na figura todos os equipamentos estão conectados via PLC, ou seja, para imprimir um documento do Computador Desktop, basta configurar a impressora e a impressão sairá no quarto, já que todos estão em rede local. Os telefones da casa podem funcionar como uma simples extensão ou como ramais definidos por uma central PABX também conectada a rede PLC. O mesmo pode acontecer em uma instalação comercial onde várias linhas são instaladas ou mesmo um prédio com vários apartamento residenciais. Enfim, todas as tomadas elétricas fazem parte de uma Rede Local, bastando habilitá-las instalando nas mesmas um equipamento PLC, melhor dizendo a rede elétrica se tornou um grande barramento de comunicação de Dados, Voz e Vídeo. Os serviços de telecomunicações em uma rede PLC estão baseados no protocolo TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol). No diagrama a seguir, Figura 7 é apresentado um exemplo do serviço de Internet através de uma configuração ISP (Internet Service Provider). Figura 7: Esquema padrão de ligação de um usuário à Internet (Souza, 2003). A conexão entre o backbone e as portas do roteador pode ser realizada por enlaces seriais síncronos utilizando protocolos HDLC (High-level Data Link Control) ou PPP (Point to Point Protocol) sobre transporte SDH (Synchronous Digital Hierarchy). 25

27 Geralmente é utilizado o modelo de DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) como servidor e base de dados centralizada. O "DHCP Server" em conjunto com a base de dados irão proverautenticação aos assinantes e o endereçamento IP privado, dinamicamente designado aos assinantes. O DHCP também designa os parâmetros de Gateway de rede, DNS (Domam Name System) primário e DNS secundário. (Souza, 2003) Figura 8: Esquema Indoor de uma instalação PLC (Andrade, 2003). O endereço IP designado pelo DHCP Server aos assinantes, será privado (não válido), ou seja, para trafegar na Internet será necessária uma tradução para um endereço público (válido), que é feita por um servidor NAT (Network Address Translation). Esta técnica visa diminuir a quantidade de endereços IP s públicos fornecidos e proteger o assinante de ataques externos. Para proteger a rede de ataques e outros acessos indevidos será utilizado um sistema Firewall, conforme é mostrado na Figura 7. O sistema Firewall verifica apenas o cabeçalho de cada pacote, definindo o que ocorrerá com tais pacotes, atuando como um filtro de pacotes. Basicamente, só entende endereço IP, máscara de sub-rede, portas e tipos de protocolos. Não analisa o conteúdo do pacote. (Souza, 2003) 26

28 Na Figura 9 vemos que é possível ter vários ramos de redes PLC, tantas quantas forem necessárias para atender a demanda dos consumidores e para permitir que os dados sejam transmitidos mudando de nível de rede(baixa, média e alta tensão) quando necessário, em função da topologia e a tipografia local. Figura 9: Vários ramos PLC suprindo um localidade (Andrade, 2003) 4.3 ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS Faixas de freqüência O sistema PLC utiliza duas faixas de freqüência. A primeira faixa está compreendida entre 1MHz e 12MHz e é utilizada para transmissão "Outdoor". É nesta faixa de freqüência que haverá comunicação entre o "Master" e os Modems mais próximos dos transformadores e entre o Master e os Repetidores. A outra faixa de freqüência compreendida entre 18MHz e 26MHz é utilizada para transmissão Indoor entre "Repetidores" e Modems Na Figura 10, o diagrama apresenta o espectro de freqüência utilizado pelo sistema. (Souza, 2003) 27

29 Figura 10: Faixas de freqüências por segmento da rede PLC (Indoor e Outdoor). (Souza, 2003). 4.4 TIPOS DE MODULAÇÃO Há muitas escolhas possíveis de modulação para o sistema de comunicação do PLC, cada uma tem suas vantagens específicas e desvantagens A seqüência Direta de Espalhamento do espectro, DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum): A técnica da modulação do espectro de propagação é usada extensamente em aplicações militares. Fornece uma densidade espectral da potência muito baixa espalhando a potência do sinal sobre uma faixa de freqüência muito larga. Este tipo de modulação requer, conseqüentemente, uma largura de faixa muito grande para transmitir diversos Mbits/s. Como a largura de faixa disponível é limitada, esta técnica é ideal para transmitir taxas de dados mais baixas nos cabos de energia elétrica. (ANDRADE, 2003) Multiplexação por Divisâo de Freqüência Ortogonal, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing): A multiplexação por divisão de freqüência ortogonal consiste em um grande número de portadoras estreitas distribuídas, lado a lado. Esta modulação adapta-se facilmente às características de variação do canal, sendo as portadoras interferidas eliminadas, obviamente havendo a correspondente diminuição na taxa de transmissão. 28

30 A desvantagem do OFDM é a necessidade de um amplificador de potência altamente linear, para evitar as interferências nas faixas de freqüências mais elevadas devido aos harmônicos das portadoras. Tais harmônicos são gerados na faixa não-linear do amplificador de potência e representam um fato importante nas técnicas de modulação. (ANDRADE, 2003) Modulações estreitas da faixa, GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying): A Modulação GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) é o mesmo método de modulação utilizado na modulação GSM (Global System for Móbile Communications). O GMSK é um tipo especial de modulação de faixa estreita que transmite os dados na fase da portadora, resultando um sinal de envelope constante. Isto permite o uso de amplificadores menos complexos, sem produzir distúrbios harmônicos. O sistema multiportadoras GMSK pode ser considerado como um sistema OFDM banda larga. O GMSK tem um formato de espectro do tipo Gaussiana, dai a origem do seu nome. (ANDRADE, 2003) Figura 11: Faixas de freqüência dos tipos de modulação (Souza, 2003). 29

31 4.5 MÉTODOS Intellon A tecnologia de PowerPacket da Intellon que serve como a base para o Aliança HomePlug Powerline padrão que usa uma forma aumentada de multiplexação de divisão frequencial orthogonal (OFDM) com correção de erro, semelhante à tecnologia achada em modem de DSL. OFDM é uma variação da multiplexação de divisão frequencial (FDM) usado em redes de linha telefônica. FDM insere dados de computador em freqüências separadas de sinais de voz levados pela linha telefônica, enquanto separando o espaço notável extra em uma linha telefônica típica em dados distintos dividido em pedaços uniformes da largura da banda. No caso de OFDM, é avaliado o alcance da gama disponível de freqüências no subsistema elétrico (4.3 MHz à 20.9 MHz). OFDM envia vários pacotes de dados simultaneamente com as freqüências transportadas, permitindo velocidade e confiança. Se barulho ou uma oscilação de energia em uso romperem uma das freqüências, o PowerPacket sentirá falta de um pedaço do pacote e trocará os dados para outro transporte. Este sistema adapta a taxa de transmissão permitindo que o PowerPacket mantenha uma conexão da Classe Ethernet ao longo da rede de linha de força sem qualquer perda de dados. Figura 12: Placa PCI no computador para ser conectada na tomada da rede elétrica. Fonte: Milton Xavier de Lima,

32 A mais recente geração de tecnologia de PowerPacket é avaliada a 14Mbps que são mais rápidos que linha telefônica existente e soluções sem fios. Porém, como o acesso à banda larga e o conteúdo baseado na Internet como áudio, vídeo e voz por IP tornam-se cada vez comuns, exigências de velocidade continuarão aumentando. Ao longo destas linhas, o OFDM da Intellon se aproxima de um suporte em redes PLCs em alta escala, permitindo que a eventual tecnologia possa ultrapassar 100 Mbps. (LIMA, 2004) Intelogis A tecnologia de linha de força mais antiga usada pela Intelogis confia a troca de chave de freqüência (FSK) enviar dados em cima dos fios elétricos em sua casa. FSK usa duas freqüências, um para 1s e o outro para os, para enviar informação digital entre os computadores na rede. As freqüências usadas há pouco está em uma faixa estreita anterior o nível onde a maioria do barulho na linha acontece. Embora deste método funcionar, é um pouco frágil. Qualquer coisa que encontra em qualquer freqüência pode romper os dados que são transmitidos, isto é, enquanto o computador transmitir e receber os dados. Isto pode afetar o desempenho da rede. Por exemplo: quando você estava usando mais eletricidade em sua casa, como ligar a lavadora ou o secador, o que faz reduzir a velocidade na rede. Intelogis inclui proteção na linha de força e em seu equipamento de rede forçando que você os insira entre a saída da parede e seu equipamento ajudando a reduzir a quantidade de barulho na linha elétrica. (LIMA,2004) 31

33 5 SERVIÇOS SUPORTADOS PELA TECNOLOGIA PLC O estágio atual da tecnologia PLC e as possibilidades de exploração de serviços que ela oferece merecem dupla atenção por parte dos dirigentes das Empresas de Energia Elétrica: A anunciada chegada da competição nos mercados de energia e a conseqüente pressão pelo aumento de resultados vêm forçando essas empresas a buscar fontes alternativas de receita. Outra razão é que o emprego da tecnologia proporciona a redução de custos operacionais, outra imposição do mercado competitivo. A aplicação da tecnologia contribui para a realização desses dois objetivos, viabilizando a exploração dos seguintes serviços: Acesso em Banda Larga à Internet; Vídeo sob demanda; Telefonia IP; Serviços de Monitoração e Vigilância; Serviços de Monitoramento de Trânsito (Câmeras e Comandos); Automação Residencial; Monitoramento de processos produtivos on-line. 5.1 SERVIÇO DE VOZ A inclusão do serviço de voz na oferta de conectividade via PLC é um grande atrativo para a implantação do PLC na rede, devido à inclusão do serviço a um baixo custo, principalmente na expansão da rede. Entretanto o serviço de voz em redes de dados (não determinísticas) sofre com a qualidade ofertada pela rede e por equipamentos que a constituem. A voz no sistema PLC será transmitida sobre um protocolo de rede, no caso o IP, portanto é recomendável a comprovação da qualidade de voz que tanto os equipamentos quanto à solução proporcionam ao referido serviço. Isto para assegurar a oferta de uma qualidade mínima ao serviço de voz. Além da qualidade, é necessário também realizar testes de protocolos para a verificação da implementação e suas limitações, como, por exemplo, a disponibilidade de serviços 32

34 suplementares (chamada em espera, transferência, etc.). Os parâmetros mínimos recomendados a serem verificados são: Avaliação do protocolo de VoIP e levantamento de limitações da Implementação; Testes de verificação do protocolo utilizado; Tamanho de pacotes das amostras de voz; Medida objetiva da qualidade de voz; Medida objetiva da qualidade de voz por sentido da chamada; Levantamento dos benefícios e insumos da utilização; (supressão de silêncio); Indicação e verificação do CODEC a ser utilizado; Avaliação do eco proporcionado pelo sistema à chamada de voz; Atraso da voz na rede; Verificação da transmissão de fax, modem e dígitos DTMF pela rede; Levantamento dos parâmetros de configuração de voz e análise crítica. 5.2 QUALIDADE DE SERVIÇO A partir de configurações definidas pela rede elétrica, deve ser realizada uma análise de desempenho contemplando a variação de pelo menos os seguintes parâmetros: Quantidade de usuários conectados simultâneos; Tipos de aplicação; Protocolo de transporte; Tamanho do pacote IP; Direção do tráfego ( upload e download ). Os parâmetros de desempenho analisados, levando em consideração os parâmetros de configuração acima mencionados, deverão ser baseados em normas que 33

35 visam a garantir a qualidade dos serviços prestados. Os parâmetros mínimos recomendáveis são: Vazão; Taxa de perdas de pacotes; Teste de latência (pertinente para aplicações real time ); Jitter (variação do atraso); Verificação da priorização do tráfego de serviços real time ; Análise de priorização de tráfego. 34

36 6 CONEXÃO EM MÉDIA TENSÃO 6.1 BACKBONE PLC O sistema de comunicação através da rede elétrica fornece diversas vantagens e características técnicas. As companhias de eletricidade foram rápidas em reconhecer as vantagens dos sistemas PLC e usá-los em seus campos tradicionais assim como em áreas de aplicações novas. Agora podem fornecer aos seus clientes industriais não somente eletricidade, mas também voz, dados e serviços de Internet em elevadas taxas de dados através dos cabos de média tensão. Os sistemas PLC realçam a utilidade das estações de transformadores e subestações empregando-as como estações base para redes de telefonia. Estas estações bases podem ser conectadas à rede sem usar os cabos dedicados de telecomunicação. Serviços de valores adicionais em baixas taxas de dados, por exemplo medidores remotos em tempo real (AMR), podem também ser executados. Além disso, os sistemas PLC fornecem meios perfeitos de se ajustar rotas alternativas às linhas existentes de transmissão de informação criando assim qualquer redundância necessária. 6.2 TRANSMISSÃO DE DADOS A TAXAS ELEVADAS A parte das aplicações de elevadas taxas de dados dos sistemas PLC facilitam as aplicações tradicionais de companhias geradoras de energia, tais como a gerência de carga e a engenharia de telecontrole. Os cabos de média tensão fornecem as rotas de transmissão. O acoplamento aos cabos de força ou aos cabos de controle é realizado em casas comutadoras nas subestações. Para o sistema elétrico como um todo, essa tecnologia será responsável por um grande salto de qualidade no monitoramento principalmente da transmissão e da distribuição de energia o que tornará também mais ágeis as ações de manutenção e as ações burocráticas com relação a clientes inadimplentes e até mesmo fraudadores que 35

37 ficarão inibidos da prática fraudulenta por saber que o serviço está sendo monitorado em tempo real. (SOUZA, 2003) Figura 13: Internet rápida com PLC através da rede elétrica (Souza, 2003) 36

38 7 INTERNET E PLC NO BRASIL Analisaremos agora a situação do acesso da população do Brasil à internet. A abordagem de alguns dados provenientes de pesquisas, levantamentos técnicos e projetos piloto já implantados ou em desenvolvimento, farão com que tenhamos uma boa noção a respeito da viabilidade e conveniência da implantação da tecnologia PLC no Brasil. 7.1 DIFICULDADES Os altos custos dos meios de transmissão são sem dúvida um dos entraves da popularização do acesso à internet. O grande desafio é a redução de custos, com a obtenção de um meio de transmissão acessível e de baixto custo. No primeiro estágio da implantação da internet banda larga no país, o grande desafio era o desenvolvimento de uma infra-estrutura de comunicação, composta por grandes canais de transmissão de dados e que suportassem um tráfego intenso de informações. Objetivo era a criação dos Backbones. Em seguida, era necessário encontrar uma maneira de ligar cada usuário doméstico ou comercial a esse Backbone. Essa ligação geralmente é feita com meios de comunicação pré-existentes e mais acessíveis como linha de telefone ou TV a cabo. Essa ligação é chamada de Last Mile ou a última milha e termina por excluir locais pouco urbanizados ou com infraestrutura limitada, já que alguns locais sequer possuem TV a cabo ou linhas telefônicas. Outro fator de exclusão é o alto custo desses meios, que torna difícil seu uso pelos mais pobres Dados da Exclusão Digital no Brasil Muitos projetos estão sendo criados pelos governos estatais, municipais e federal no sentido de reduzir o nível alarmante de exclusão digital existente no Brasil. O acesso aos computadores e aos recursos oferecidos por ele e pela internet, vem sendo 37

39 introduzido nas escolas, principalmente no ensino fundamental e básico. Apesar disso, temos muito que melhorar ainda. A internet foi implantada no Brasil em Após quase dez anos de implantação temos no país alguns dados desanimadores fornecidos pelo Ibope. O número de pessoas que usavam a internet em 2004 era apenas 30 milhões. O universo de pessoas que possuíam internet em casa era ainda mais restrito encontrava-se inalterado desde 2002: apenas 14 milhões de pessoas. Conclui-se a partir desses dados que a grande maioria dos que acessava a internet, o faziam fora de seus lares. Pelo alto custo do acesso discado, verificamos que apenas 8 milhões dos que tinham acesso em casa, acessavam a internet com grande freqüência. Figura 14: Internet nas residências Fonte: Ibope Com todos esses dados podemos perceber que apenas 10% da população têm acesso à rede mundial de computadores. Desse pequeno universo de privilegiados, temos apenas 12% com banda larga, com um pequeno crescimento a cada ano. Dados levantados pela Pesquisa Nacional por Amostragem Domiciliar (PNAD), da Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), de 2001, mostravam que dos 46,5 milhões de domicílios do país com serviços e bens duráveis (quadro que muitos denominam de inclusão eletroeletrônica): 96% deles têm rede elétrica; 89% têm televisão; 88% têm rádio; 85,7% têm geladeira; 58,9% têm telefone; 12,6% têm computador; 8,6% acessam a internet. (BORGES, 2005) 38

40 Vemos, pois, que a rede de energia elétrica tem uma grande penetração no território nacional, alcançando 96% dos domicílios brasileiros (estimativas de 2002 apontavam cerca de 99% dos domicílios brasileiros com luz elétrica). 7.2 PLC NO BRASIL Entretanto, com a viabilidade técnica comprovada por companhias energéticas de renome no cenário brasileiro e com a possibilidade de produção dos modems e outros equipamentos PLC no Brasil o uso comercial do PLC parece ser hoje apenas uma questão de tempo. A possibilidade de se transmitir dados, voz e vídeo por um mesmo meio físico sendo esse presente em mais de 90% das residências brasileiras, foi o principal fator pelo qual as companhias energéticas apostaram suas fichas nessa nova tecnologia que promete revolucionar o tráfego de informação. Para entendermos melhor a importância que o PLC pode ter no Brasil vamos partir para um exemplo mais genérico do que seria uma infra-estrutura de comunicação. Bem, durante muito tempo o Brasil vem investindo tanto pelas empresas privadas como pelo Governo em uma infra-estrutura de comunicação capaz de suportar o tráfego de informações da Internet por meio de grandes vias de dados, os chamados Backbones. Uma vez montada essa estrutura é preciso que as empresas e o Governo façam chegar às residências e empresas esse link com a Internet e é aí que mora o principal problema. No Brasil há uma escassez de tecnologias que percorrem esse último obstáculo que os profissionais da área chamam de The Last Mile ou a última milha. Hoje utilizamos as estruturas de TV a cabo, telefone ou até mesmo satélite para vencermos a ultima milha, porém sabemos que essas estruturas são centralizadas e que em muitos lugares do Brasil não há possibilidade e/ou viabilidade econômica de se implementar quaisquer dessas estruturas. Agora então começamos a perceber a importância do PLC no Brasil e no Mundo, visto que mesmo em locais afastados e de difícil acesso temos na maioria absoluta das vezes estrutura elétrica. Melhor que isso o PLC vem unir dois conceitos que hoje, mais do que nunca, estão na moda são eles: Convergência no ramo das Telecomunicações e Inclusão Digital. 39

41 A convergência se dá no momento em que podemos transmitir qualquer sinal de comunicação pelo cabeamento elétrico, abrindo um leque de aplicações enorme. Já a inclusão digital é evidente se pensarmos na possibilidade real de se levar Internet à qualquer estado, cidade, bairro e residência onde temos energia elétrica, vale lembrar que no Brasil mais de 90% das residências possuem Energia Elétrica, enquanto menos de 10% das residências têm acesso a Internet. (ANDRADE, 2003) Infra-estrutura disponível No Brasil já existe uma infra-estrutura em empresas subsidiárias das Centrais Elétricas Brasileiras S.A. (ELETROBRÁS) e da ELETRONET, que poderia ser melhor aproveitada para transmissão de serviços de telecomunicações, inclusive para programas governamentais de Inclusão Digital. São km de cabos OPGW (Optical Power Ground Wire ou fibra ótica) backbone óptico disponível em quase todos os Estados do Brasil. A Eletronorte atua na Região Norte (AM, RR, RO, AC, AP, PA, TO) e os estados do Maranhão e Mato Grosso e possui km de cabos OPGW. Existe ainda a possibilidade de utilização da infra-estrutura de condutores da rede de MT e BT em PLC nos estados com distribuição de energia realizada por empresas 44 estatais. Nas impresas ligadas ao governo federal, a Eletronorte é responsável também pela subtransmissão, chegando, portanto com suas fibras até próximo ao atendimento final. A CHESF atende os estados de Minas Gerais, Rio de Janeiro, São Paulo, Espírito Santo, Goiás e Brasília, além das interligações com a Eletronorte, Chesf e Eletrosul e o sistema de transmissão em CC de Itaipu. Tem um total de km de linhas de Transmissão e uma estimativa de km de linhas com cabos OPGW. A Eletrosul atua no Paraná, Santa Catarina, Rio Grande do Sul, Mato Grosso do Sul e Goiás. Tem km de linhas de transmissão, com uma estimativa de km de cabos com OPGW. Percebemos, portanto, o grande potencial proporcionado pela infraestrutura já existente no Brasil. Não seriam necessários grandes investimentos para a implantação da tecnologia PLC no país. 40

42 7.3 PROJETOS PILOTO Celg Projeto PLC CELG Implantado em novembro de 2003, o projeto piloto da CELG para a nova tecnologia, está sendo realizado em parceria com o fabricante EBA, que promoveu a instalação de equipamentos PLC em alguns setores da companhia, visando avaliar a engenharia da tecnologia na rede elétrica e difundi-la como alternativa de acesso à Internet; também verificar a conformidade das especificações técnicas dos equipamentos em relação às condições ambientais de Goiás e definir parâmetros de desempenho de modo a possibilitar a oferta de serviços diferenciados com alta qualidade. Os equipamentos em teste estão instalados nos edifícios Gileno Godói e Eletra, no Jardim Goiás, com serviços de comunicação de dados, voz e imagem em banda larga com até 45 Mbps. Para 2004 foi planejado a implantação de um projeto pré-comercial bem mais amplo, abrangendo uma rede PLC externa em segmentos de clientes diferenciados: Shoppings, Condomínios, Empresas Públicas e Privadas, Escolas e Hospitais. Os estudos, testes e implantação do Power Line Communications estão sendo desenvolvidos pela equipe do Departamento de Desenvolvimento de Novos Negócios, gerenciado pelo Eng José Gonçalves Vieira, entusiasta e estudioso do assunto. (ANDRADE, 2003) ViaCELG Diante do cenário dos serviços públicos, especialmente quanto ao mercado de telecomunicações e de energia elétrica, estabeleceu-se uma nova realidade mercadológica com a desestatização das prestadoras de serviços de telecomunicações e as novas regas de regulamentação do setor elétrico, que aliadas às novas tecnologias, estão permitindo a criação e desenvolvimento de novos produtos e serviços por parte das empresas, podendo estas via a explorar de maneira eficiente o seu patrimônio, inclusive ampliando suas parcerias. Os estudos desenvolvidos até então, demonstram a viabilidade do uso da infraestrutura da rede elétrica da CELG, otimizando o seu compartilhamento, para a 41

43 implantação de sua própria rede de cabos de fibra ópticas integradas a tecnologia PLC, visando a exploração de multi-serviços especializados de telecomunicações, facilitada pela capilaridade da sua rede elétrica, com abrangência em praticamente todos os domicílios do Estado, podendo agregar, evidentemente, valor adicional ao negócio principal da Companhia, que é a comercialização de energia elétrica. Pioneira entre as companhias energéticas das regiões Norte, Nordeste e Centro- Oeste, a Companhia Energética do Estado de Goiás já vem trabalhando com a tecnologia PLC. Na sede da empresa há uma estrutura PLC com a presença de Másters e de modems PLC em pontos estratégicos, além de uma câmera filmadora que capta imagens do Hall de Entrada as transmite via PLC, assim como no exemplo da Light. Além da estrutura de Vídeo e Dados há também um telefone VoIP funcionando e com ausência de ruídos, os sinais desse telefone também percorrem a rede PLC. Quem comanda esse projeto na CELG é o Engenheiro José Gonçalves Vieira, gerente do departamento de novos negócios da companhia. Vieira ressalta que para a tecnologia chegar a concorrer com os atuais serviços provedores de acesso a Banda Larga ainda há o que amadurecer e que em provavelmente 2 ou 3 anos poderá competir de igual pra igual podendo até levar vantagem, dependendo principalmente da produção em escala dos equipamentos PLC no Brasil. Diversas experiências já foram realizadas no Brasil, no sentido de se avaliar as potencialidades da tecnologia PLC para transmissão de voz e dados pela rede elétrica. As concessionárias Eletropaulo (São Paulo, SP), CELG (Goiânia, GO), CEMIG (Belo Horizonte, MG), COPEL (Curitiba, PR) e Light (Rio de Janeiro, RJ), fizeram experiências piloto, todas com sucesso. Em 2004 a FITec Inovações Tecnológicas, em conjunto com a CELG, Eletropaulo e APTEL (Associação de Empresas Proprietárias de Infra-estrutura e Sistemas Privados de Telecomunicações), também desenvolveu várias experiências com sucesso, incluindo serviços de acesso à Internet e transmissão de dados e vídeo. 42

44 7.3.3 Projeto Barreirinhas Ilha Digital e o Projeto Opera A experiência mais recente, ainda em operação, denominada Projeto Barreirinhas, consistiu na implantação de uma Ilha Digital na pequena localidade de Barreirinhas (MA), interligando escolas, prefeitura, postos de saúde e centro de artesanato à Internet, via rede elétrica, com a tecnologia PLC conforme ilustra a Figura 15: Figura 15: Projeto Barreirinhas. Fonte: Workshop sobre PLC na Aneel, 3 de maio de Dentre os objetivos do projeto temos (Fórum PLC, 2004): Estabelecer uma rede local utilizando a tecnologia PLC que atenda às necessidades prioritárias de conexão da comunidade com ênfase ao atendimento às demandas das áreas de educação e saúde, contemplando também o atendimento às iniciativas públicas de apoio ao desenvolvimento econômico e o acesso público à internet; Avaliar a utilização da rede PLC para a gestão da rede de distribuição de energia no tocante aos aspectos de supervisão e controle; controle de perdas e gerenciamento da rede de iluminação pública; 43

45 Prover conjuntamente com a conexão local a interconexão da Ilha Digital com as bases de conteúdo das aplicações relacionadas com o acesso do público às facilidades de comunicação e informação providas pelo projeto piloto; Avaliar, após o encerramento do experimento, os impactos da exposição das populações envolvidas ao acesso às facilidades e informações disponibilizadas pelo Projeto de modo a subsidiar a elaboração de um Plano Diretor municipal para a implantação definitiva; Obter subsídios para o estudo de viabilidade solicitado pelo Ministério do Planejamento. Instalada em tempo recorde, usando integralmente infraestrutura de rede elétrica já existente, e acesso à Internet através de antena GE SAC disponível no município, este Projeto trouxe um reconhecido avanço tecnológico, educacional, social e econômico ao município de Barreirinhas, em apenas alguns meses, comprovando a potencialidade da tecnologia PLC. Foram testadas aplicações diversas, dentre elas (Fórum PLC, 2004): Oficina de Artesanato do SEBRAE: Acesso à internet com conteúdo programático definido pelo SEBRAE; Escolas e biblioteca: Acesso à internet com conteúdo programático definido entre a Secretaria de Educação e POSITIVO; Secretaria de Saúde: Acesso à internet (Site do Ministério da Saúde). Em todas estas experiências ficou evidente a simplicidade e rapidez com que se podem levar o acesso banda larga a uma região, através da rápida instalação dos equipamentos na rede elétrica já existente. Não seria necessário muito tempo para capacitar os profissionais da área de eletricidade do país. Com um treinamento simples, esses teriam plenas condições de implantar e manter um sistema de transmissão de dados através das redes elétricas. O Projeto Barreirinhas desenvolvido pelo Fórum APTEL PLC Brasil demonstrou na sua primeira fase, a viabilidade da implantação rápida de redes de comunicações, direcionadas às populações digitalmente excluídas, com integração de tecnologias de PLC e satélite. A segunda fase do projeto que foi intitulada de Cidades Digitais: Projeto Barreirinhas Fase 2 ampliará a oferta de serviços de telecomunicações nesta cidade e 44

46 outras similares, contando com participação de entidades públicas e privadas. A inclusão digital é uma das metas do governo federal e a tecnologia PLC demonstrou que deve ser considerada como uma alternativa de tecnologia para estes propósitos sociais. A FITec, juntamente com a APTEL, tem trabalhado intensamente, objetivando criar esta oportunidade para o país. Recentemente coordenou proposta de parceria com a Comunidade Européia, colocando o Brasil como o único país fora da Comunidade Européia para integrar o projeto OPERA ( Open PLC Euroepan Research Alliance ) projeto no âmbito do programa Broadband for ALL, das Tecnologias para a Sociedade de Informação (IST) das atividades de pesquisa da Comunidade Européia. O projeto OPERA, no período teve como objetivo desenvolver uma nova geração da tecnologia PLC (Power Line Communication) como uma alternativa de acesso para os serviços de telecomunicações (utilizando a rede elétrica de baixa tensão como meio de transmissão), permitindo o acesso Banda Larga para todos os cidadãos europeus a custos acessíveis, até o final de Este projeto previu uma análise de todo o sistema de telecomunicações, considerando também os aspectos econômicos e de regulamento relacionados com a tecnologia e envolvendo 35 entidades entre concessionárias de energia, fabricantes e fornecedores de tecnologia, universidades, reguladores e operadoras de telecomunicações. O orçamento previsto para o período 2004/2006 foi de 20 milhões de Euros dos quais 9 milhões foram financiados pela União Européia. (SOUZA, 2003). 45

47 8 BENEFÍCIOS GERAIS SOBRE A IMPLANTAÇÃO DA INCLUSÃO DIGITAL UTILIZANDO PLC Após analisar os diversos projetos piloto, não é tão difícil instalar uma rede PLC numa comunidade carente. A implantação das Cidades Digitais no Brasil é viável e está deixando de ser uma promessa. Segundo José Mamede, da Universidade Federal da Bahia Em um sentido abrangente, a cidade digital é uma rede de informação e comunicação constituída por computadores, linhas telefônicas e conexões eletrônicodigitais que interliga cidadãos, setores públicos e privados em uma localidade de características sócio-política, econômica e cultural. A potencialidade comunicacional destas redes tem conduzido governos, corporações, instituições e organizações a investirem capital e recursos humanos no planejamento, construção e administração de cidades digitais. A Figura 16 possibilita uma visão geral dos benefícios de uma Cidade Digital. Figura 16: A Cidade Digital e seus benefícios Fonte:FITec Um dos pontos importantes para viabilizar uma Inclusão Digital em massa no Brasil é definir e obter soluções de rede de acesso, que devem atender a requisitos de custo e qualidade de serviço compatíveis, para prover serviços de telecomunicações. As soluções de rede de acesso devem abranger o atendimento de serviços de telecomunicações em 46

48 comunidades dispersas e em áreas rurais, de difícil acesso e onde as dificuldades tecnológicas para oferta de serviços de telecomunicações constituem um desafio a ser transposto. É importante considerar a premissa que as soluções apresentadas devem preferencialmente utilizar infra-estrutura de acesso já existente ou que impliquem em baixo investimento de infra-estrutura. Em determinadas situações em que uma única tecnologia de acesso não seja suficiente e adequada para fazer um atendimento dos serviços de telecomunicações, é importante desenvolver soluções híbridas, isto é, possíveis soluções de rede de acesso que integram diferentes tecnologias. A tabela da Figura 17 ilustra algumas possibilidades: Figura 17: Soluções Híbridas com PLC Fonte: CPqD 2005 De acordo com a Sociedade de Informação do Brasil, a implantação de um projeto de Cidade Digital deve levar em consideração as seguintes etapas: Estudo de potencial: Consiste em realizar um mapeamento das possibilidades e propostas existentes, relativas a Cidade Digital e potencial empreendedor, como infra-estrutura, parceiros, recursos e informações disponíveis para implantar e expandir as iniciativas da área; 47