Transmissão de Dados Via Rede Elétrica

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1 VII SRST SEMINÁRIO DE REDES E SISTEMAS DE TELECOMUNICAÇÕES INSTITUTO NACIONAL DE TELECOMUNICAÇÕES INATEL ISSN SETEMBRO DE 2017 Transmissão de Dados Via Rede Elétrica Fernando da Silva Mota, Evandro Luís Brandão Gomes Abstract This document describes a study of PLC (Power Line Communication) technology. The application of the PLC in data transmission, the use of modulation techniques for frequency of electric energy together with the high data packet transmission rate, in the same physical environment, are recent. The main target of use of the PLC was to take broadband (internet) to remote locations where there is a lack of digital communications, for digital inclusion. The transmission of voice, data and images could be done with acceptable rates and at a reduced cost, using the electric power transmission networks existing in those localities. This article has the main objective of presenting the main features of the PLC technology and describe the its characteristics, as well as other means of transmission, there are several factors that need to be mentioned for a better understanding of the subject, such as: signal modulation, multiplexing, transmission media, network topology, Equipment, information security, transmission range, types of noise, Brazilian regulations (ANEEL) and recent advances on the subject Keywords- Modem, Transmission rate, Modulation, Data communication, PLC Resumo Este documento descreve um estudo sobre a tecnologia PLC (Power Line Communication). A aplicação do PLC na transmissão de dados, utilização de técnicas de modulação para frequência da energia elétrica junto com a alta taxa de transmissão de pacotes de dados, no mesmo meio físico, é recente. Um dos objetivos da utilização do PLC foi levar a banda larga (internet) para locais remotos onde existe carência em comunicações digitais, afim da inclusão digital. A transmissão de voz, dados e imagens poderia ser feita com taxas aceitáveis e com um custo reduzido, utilizando as redes de transmissão de energia elétrica existentes nessas localidades. Este artigo tem como principal objetivo descrever a tecnologia e suas características, bem como em outros meios de transmissão, existem vários fatores que precisam ser mencionados para um melhor entendimento do assunto, tais como: modulação do sinal, multiplexação, meios de transmissão, topologia da rede, equipamentos, segurança na informação, faixa de transmissão, tipos de ruídos, regulamentação Brasileira (ANEEL - Agência Nacional de Energia Elétrica) e os recentes avanços sobre o tema. Palavras chave Modem, Taxa de Transmissão Modulação, Comunicação de dados, PLC 1 Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Nacional de Telecomunicações, como parte dos requisitos para a obtenção do Certificado de Pós-Graduação em Engenharia de Redes e Sistemas de Telecomunicações. Orientador: Prof. Evandro Luis B. Gomes. Trabalho aprovado em 07/2017. I. INTRODUÇÃO Historicamente as primeiras pesquisas sobre a transmissão de pacotes de dados utilizando a tecnologia PLC (em redes de alta tensão) foram feitas em 1920 com modulação na faixa de frequência de 15 à 50Hz sem nenhuma ferramenta para codificação como é feito hoje em transmissões digitais[1]. Somente uma década depois, tecnicamente foi possível utilizar a tecnologia para a transmissão de dados via PLC que inicialmente o batizaram de Ripple Control (RC) com transmissão analógica para envio dos pacotes de dados, claro, com baixas taxas de transmissão com grande potência. Para época, não se tinha uma necessidade de se transmitir em altas taxas falava-se em bps (bits por segundo), assim, com uma transmissão unidirecional as primeiras tarefas foram ativação da iluminação pública [1]. Até a década de 80, sistemas com baixas taxas de transmissão, tais como: telemetria, controle remoto, comunicação de voz, utilizavam esse sistema. Já nessa década, Empresas Americanas de energia iniciaram novas pesquisas com análises sobre a capacidade do canal de comunicação PLC, buscando potencializar a tecnologia a fim de melhorar o meio para taxas maiores. Em alguns testes foi descoberto uma frequência onde a relação sinal/ruído (SNR) e atenuação tinham um melhor potencial, entre 50 à 500kHz[1]. As pesquisas foram de suma importância, porque em meados de 90, foi feito o primeiro modem com capacidade de transmissão em 60bps (bits por segundo) com distância de 1000metros com espalhamento espectral (técnica de modulação onde o canal utilizado possui uma largura de banda muito superior ao que realmente é necessário para transmitir aquela informação, assim, a energia do sinal daquela transmissão ocupa uma banda muito maior do que a própria informação transmitida) [1]. Na mesma década tivemos os primeiros testes com altas taxas de velocidades e a comunicação digital com a iniciativa do Dr. Paul Brown da Norweb Communications (Norweb - Empresa de Energia Elétrica de Manchester, Inglaterra) mostrando que era possível fazer esse tipo de transmissão nas redes de energia elétrica diminuindo a taxa de erro de bit BER (Bit Error Rate) e qualquer outro tipo de interferência[2]. Com a possibilidade da utilização das redes de energia elétrica com altas taxas de transmissão, as Empresas de Telecomunicações junto com as próprias Empresas de transmissão de energia elétrica viram como negócio altamente lucrativo. Assim, em 1997, a Nortel junto com a Norweb anunciaram um novo

2 negócio chamado Digital Power Line (DPL)[2]. No ano seguinte fundaram uma Empresa chamada NOR.WEB DPL para comercialização do produto. Com essa iniciativa, empresas de energia elétrica ao redor do mundo olharam para um novo seguimento, ser um Service Provider de Transmissão no setor de Telecomunicações, por ter sua infra-estrutura já consolidada dentro das grandes cidades, ou seja, custo de implantação quase zero, porém toda tecnologia possui suas desvantagens, e no PLC não foi o contrário, além do crescimento explosivo dos celulares e dos avanços da Internet, o PLC tinha pela frente outros desafios que estão até hoje presentes. Mas uma dúvida sobre a tecnologia é a interferência dos equipamentos eletroeletrônicos que utilizam radiofrequência pensando em uma residência onde cada ponto de energia elétrica pode ser um ponto de acesso. A preocupação também cabe as companhias de energia elétrica que precisam observar as interferências causadas pelo PLC nos equipamentos eletroeletrônicos. Outra grande desvantagem do PLC é o compartilhamento do sinal de dados. Não segue o mesmo padrão dos Services Providers onde a banda larga chega exclusivamente em sua residência sem compartilhamento para terceiros É uma mídia compartilhada, ou seja, todas as residências que estiverem conectadas na mesma subestação de energia estarão compartilhando a banda larga disponível, com isso podemos ter, menor desempenho da rede[2]. II. CONCEITOS E TOPOLOGIA DA REDE PLC Antes de começarmos a falar sobre a Topologia da rede PLC, temos que fazer uma visão geral sobre o processo da GTD (Geração, Transmissão e Distribuição) da rede energia elétrica, mostrada na Figura 1. "linhas de transmissão". Ao chegar próximo as cidades ou até mesmo dentro delas, é preciso passar por outro processo de abaixamento de tensão (Subestação abaixadora) normalmente caindo para 13,9kV assim comumente chamado de "média Tensão". Após isso, a tensão é conduzida para a distribuição das residências/comércios, através dos postes de rua nos três fios condutores que ficam na horizontal, a tensão é novamente abaixada por um elemento chamado "Transformador" ficando entre 127/220V e denominando como Baixa Tensão até chegar nas residências/comércios. PLC é uma tecnologia utilizada em telecomunicações para transmissão de dados com altas taxas de velocidade através das redes de distribuição de energia elétrica já existente[3]. Por ser um sistema de RF (Rádio Frequência), não existe interferência entre os sinais, ou seja, o PLC opera no espectro de freqüência na faixa de 1,7MHz à 30MHz, com taxas de até 200Mbps aproximadamente, enquanto que a energia elétrica está entre 50Hz à 60Hz[4]. Hoje em dia a tecnologia PLC vem sendo conhecida por BPL (Broadband Power Line). Tendo como referência o modelo de camada OSI (Open System Interconnection), o PLC utiliza algumas delas para transmissão confiável dos dados, tais como: Camada 1 (Física), camada 2 (enlace de dados), camada 3 (Rede), camada 4 (Transmissão), nessa camada utilizando os protocolos TCP (Transmission Control Protocol) e UDP (User Datagram Protocol), e também na camada 7 (Apresentação) com a gerencia da rede utilizando o protocolo SNMP[1][5]. A Topologia da rede PLC possui dois tipos de segmentos: Last Mile Access e Last Inch Access. Last Mile Access (Rede de acesso) é a rede de acesso de baixa tensão onde é feito a conexão do poste com a residência do usuário. Nesse ponto a concessionária de energia elétrica utiliza sua infraestrutura para novos negócios, ofertando aos Services Providers de Internet sua transmissão[4]. Esta estrutura é mostrada na Figura 2. Figura1 - Processo GTD [1] Neste cenário, temos a geração a partir de uma usina hidrelétrica, onde já na saída do gerador é feito um processo de elevação da tensão (subestação elevadora) que fica em torno de 70 kv e 750kV para serem transmitidos através das Figura 2 - Rede de acesso (Last Mile Access)[4] Last Inch Access (Rede Interna) é o ponto da rede que fica dentro das residências, comércios e Indústrias. Como todos os pontos de energia elétrica podem ser um ponto de

3 acesso a internet, esse segmento possibilita um alcance exponencialmente maior de usuários em prédios e condomínios[4]. A Figura 3 ilustra esta estrutura. Figura 5 - Ttransformador MT/BT da rede elétrica[7]. Figura 3 - Rede Interna (Last Inch Access)[4] A. Elementos da rede PLC Last Mile Access As redes de acesso possuem alguns elementos para seu funcionamento, descritos a seguir: - Caixa de distribuição: equipamento utilizado para concentração de um conjunto de usuários a fim de otimizar a largura de banda disponível em um determinado local. Utilizados geralmente em Prédios e/ou condomínios. A Figura 4 ilustra um modelo de caixa de distribuição. - Repetidor: responsável por reinjetar o sinal proveniente do transformador de baixa tensão ao ponto de acesso, possui um alcance de 300metros. Na Figura 6 ilustra este equipamento. Não é obrigatório o seu uso, mais a conexão entre o Transformador e o modem pode gerar atenuação do sinal, nessa situação sim, é necessário o uso de um repetidor para ampliar a cobertura do sinal[7]. Figura 6 Repetidor PLC[1] Figura 4 - Caixa de Distribuição PLC[16] - Extrator do Transformador MT/BT: é o equipamento PLC que fica instalado junto ao Transformador da rede elétrica da concessionária, que tem como função básica extrair o sinal proveniente da rede de distribuição PLC (Média Tensão) e inserir na rede de acesso PLC (Baixa tensão). A Figura 5 mostra em modelo de Transformador MT/BT. B. Elementos da rede PLC Last Inch Access - Modem PLC: responsável pela interface dos equipamentos e a rede de energia elétrica, transformando o sinal que chega da rede elétrica em um sinal modulado, assim virando um terminal de acesso de dados. Possui features que permite separar o que é aplicação de voz e dados. Existem vários modelos de Modems PLC para várias aplicações, conforme Figuras 7 e 8.

4 Figura 7 - Modem PLC[6] Figura 10 - Equipamentos PLC[1] Figura 8 - Modem PLC[1] - Isolador de Ruídos: basicamente ele diminui o ruído, otimizando assim o desempenho da rede. Conforme ilustrado na Figura 9. Os equipamentos mais importantes para essa interconexão entre a rede elétrica de BT/MT com os sinais de Telecomunicações são os "acopladores". Temos dois tipos: acoplador Capacitivo e indutivo[7]. Acoplador capacitivo: faz a injeção e a extração do sinal diretamente por contato físico (contato Galvânico) nos condutores de transmissão da rede de distribuição da concessionária, conforme ilustrado na Figura 11. Figura 11 - Acoplamento capacitivo[4] Figura 9 - Isolador da rede PLC[1] Nas subestações (média tensão), temos equipamentos PLC instalados para interconexão com servidores de acesso a Internet e outros serviços de banda larga[7]. A topologia está ilustrada na Figura 10. Acoplador indutivo: faz a injeção e a extração do sinal por meio de eletromagnetismo, indução (ex.: ferrite)[7][4]. A Figura 12 mostra um modelo de acoplamento Indutivo.

5 Figura 12 - Acoplamento Indutivo[4] O tipo de acoplamento utilizado para solução do sistema PLC depende das condições da rede elétrica da concessionária. Ambos possuem características de acoplamento bastante seguras, com alto desempenho, qualidade e segurança. O funcionamento é bastante simples, conforme ilustra a Figura 13, o sinal PLC sai da central e vai diretamente para o injetor (capacitivo ou indutivo) que é responsável por encaminhá-lo a rede elétrica da concessionária, o repetidor (existe um em cada transformador) mostrado anteriormente, é responsável para que os transformadores não filtrem as altas freqüências, onde é transportado as informações de dados (1,7MHz à 30MHz). Próximo a residência o extrator prepara o sinal de dados para ser utilizado e chegar até o modem PLC, o modem tem o papel da conversão do sinal para uso, normalmente por uma porta Ethernet e/ou USB[7]. transmissão de dados. Cada meio de comunicação, como o par trançado, a fibra óptica, o cabo coaxial e o ar, tem suas características próprias, mais todos eles sofrem do mesmo problema, as interferências. Olhando a topologia da rede elétrica, é bem diferente do que estamos acostumados com transmissões das redes de telecomunicações, onde além de um maior número de interferências por múltiplos percursos, existe uma grande variação de impedância do meio[4]. O canal de comunicação PLC não se difere dos convencionais, apresenta também características complexas que influenciam diretamente na propagação do sinal. Podemos citar um desses fenômenos como o desvanecimento seletivo em freqüência, pelo fato de existir muitos elementos em seu percurso refletindo nas terminações do cabeamento[8]. Tendo em vista o comprimento de onda variando entre 10m até 30m (1MHz à 30MHz), pode-se dizer que o comprimento da linha e a seção do cabo são diretamente proporcionais ao comprimento de onda do sinal[15]. A Figura 14 ilustra a modelagem do canal PLC. Figura 14 - Modelagem do canal PLC[4] As características da modelagem do canal PLC são diretamente relacionadas ao comportamento na linha de transmissão, que possui um elemento infinitesimal que é dado pelas características: Z (comprimento diferencial), R (resistência por unidade de comprimento Ω/m), H (indutância por unidade de comprimento H/m), G (condutância por unidade de comprimento Ω/m), C (capacitância por unidade de comprimento F/m)[15]. Com isso é possível fazer a lei dos nós e das malhas, encontrando as seguintes características: constante de propagação e a impedância da linha de transmissão[15] através da equação 1: (1) Figura 13 - Topologia da Rede PLC[14] III. CARACTERÍSTICAS DO CANAL PLC Para transmitir uma informação de um lugar para outro são necessários três elementos básicos: um transmissor, um canal de comunicação e um receptor. Em telecomunicações temos um grande problema em relação aos canais utilizados para Onde: γ = constante de propagação α = constante de atenuação β = constante de fase ω = frequência angular do sinal Zo = impedância característica A atenuação está presente em qualquer canal de comunicação, não seria diferente na rede elétrica, que inclusive, não foi desenvolvida para trafego de dados[15]. A

6 topologia da rede de transmissão possui em seus diversos percursos, características próprias proporcionando alterações de impedâncias, reflexões, entre outros fatores. Com isso, a rede de transmissão assume vários percursos e o canal PLC se distribui ao longo desses percursos. Um exemplo dessa propagação pode ser visto na Figura 15. Para a resposta em frequência do canal PLC temos duas variáveis importantes: como a topologia da rede de transmissão está disposta e atenuação. Na topologia o sinal se divide pelo fato de ocorrer vários percursos diferentes e é necessário observar o número de derivações. Atenuação está diretamente atrelado ao número de percursos, quanto maior for a divisão do sinal, maior será a geração de diferentes atenuações do sinal[15]. A Figura 16 mostra o comportamento do canal PLC. Como já mencionado, as características do canal PLC são bastante ruins, pelo fato dos múltiplos percursos da rede elétrica. Assim ele assume a característica de ser seletivo à frequência, dessa forma existe a necessidade de fazer as correções necessárias, aplicando técnicas de modulação[4]. Figura 15 Topologia de multipercurso do canal PLC na rede de transmissão[15] Levando em consideração o número de percursos que o sinal vai adotar, o comportamento do sinal e descrito pela função impulso na equação 2: (2) Onde: τ = atraso de cada percurso do sinal gi = são os pesos, os coeficientes dependem do comprimento do cabo e da frequência do sinal Se fizermos a transformada de Fourier da resposta impulsiva do canal, chegaremos na resposta em frequência do canal PLC, dada pela equação 3: Figura 16 - Resposta em frequência canal PLC[4] IV. MODULAÇÃO Onde: τi = função de velocidade de propagação no canal Com isso, teremos a equação 4 final (3) (4) A transmissão de dados é possível hoje em dia, principalmente por causa das novas técnicas de modulação. Cada vez mais, existe uma demanda com altas taxas de transmissão e canais/meios de transmissão cada vez mais ríspidos com influência direta de interferências causando perdas significativas no sinal transmitido. A modulação transforma o sinal, adequando-o ao meio que será utilizado para o envio das informações, esse processo ocorre no transmissor, onde existe o processo de modificação da portadora[4]. Em 1918, Edwin H. Armstrong inventou o receptor de rádio, em 1933 o mesmo Edwin conseguiu demonstrar um conceito que seria até então uma revolução, o "esquema de modulação" que levou o nome de Modulação em Freqüência (FM Frequency Modulation)[9]. Em 1937, o cientista chamado Alec Reeves criou a técnica "Modulação por código de Pulso" (PCM Pulse Code Modulation) que

7 seria usado para transmissão digital da voz[9]. Os modems são os equipamentos responsáveis por fazer a modulação e a demodulação, ou seja, preparam o sinal para serem transmitidos no meio e para serem recebidos do outro lado onde o receptor é responsável por recuperar o sinal e remontálo[9]. O avanço da tecnologia PLC deu-se principalmente por conta dos novos tipos de modulação, onde existe a necessidade de se acoplar sinal eletrônico ao canal da rede elétrica. Existem várias técnicas de modulação, mas neste artigo serão descritas as mais comuns aplicadas aos sistemas PLC. - Spread Spectrum ou Espectro Amplo: é feito a distribuição da potência do sinal de forma homogenea no domínio da freqüência, conforme Figura 17, assim a densidade fica menor e o tempo de transmissão também. Porém, essa técnica exige uma banda larga maior para suas transmissões[1]. Figura 17 - Distribuição da modulação no domínio da freqüência - Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM): Essa técnica de modulação é muito conhecida na transmissão dos sinais digitais, utilizada na tecnologia 4G (LTE) e está sendo estudada para ser utilizada no 5G também. Possui modularidade, ou seja, se adapta com facilidade com a variação dos bits por causa das interferências que a portadoras sofrem. Esta técnica trabalha com modulação simultânea de várias portadoras, alterando a quantidade de bits para cada faixa de freqüência, melhorando assim o sinal. Quando o SNR for alto, é utilizado uma maior quantidade de bits na portadora, quando o SNR for baixo, o inverso é feito[1]. A Figura 18 ilustra este processo. Figura 18- Distribuição da modulação OFDM no domínio da freqüência - Gaussian Minimum Shift Key (GMSK): é uma técnica semelhante a OFDM, sendo conhecida como OFDM Banda Larga. A modulação é feita em fase, sendo mais simples a construção de amplificadores e sendo mais resistentes a ondas de banda estreita utilizada em PLC faixa estreita[1]. A Figura 19 mostra o seu funcionamento. Figura 19 - Distribuição da modulação GMSK no domínio da freqüência Já a multiplexação do sinal é o processo onde múltiplos sinais são combinados para serem transmitidos ao mesmo tempo e no mesmo canal[4]. As técnicas de multiplexação servem para melhorar o canal a ser utilizado na sua transmissão. Existem três métodos básicos de multiplexação utilizados: - Frequency-Division Multiplexing (FDM); - Time-Division Multiplexing (TDM); - Code-Division Multiplexing (CDM); Transmissão do sistema PLC Acesso É utilizado as mesmas técnicas de acesso ao meio de uma rede local (LAN), por exemplo. Quando uma estação precisa enviar alguma informação, ela primeiramente "escuta" o meio utilizando o protocolo Physical Carrier Sense (PCS) para ter a certeza que não tem ninguém transmitindo e que está livre. A técnica utilizada para detecção de colisão é a Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA), existe outra técnica chamada CSMA/CD, que inclusive é mais conhecida, mais ela faz a identificação da colisão através da variação da amplitude do sinal recebido, como a rede elétrica sobre muita atenuação e ruído, essa técnica não seria tão eficaz[1]. V. SEGURANÇA NO SISTEMA PLC Um dos temas mais discutidos hoje em dia é a segurança da informação. Não seria diferente para a tecnologia PLC, ainda mais sabendo que utiliza a rede elétrica como meio de transporte e a informação é compartilhada entre todas as residências que estão ligados no mesmo transformador da rua[1]. De fato a confidencialidade e integridade na informação é algo extremamente importante, visto que as tentativas de acessos indevidos e de fraudes que ocorrem na transmissão das informações são muitas[4]. O algoritmo de proteção utilizado pelo PLC atualmente é o DES (Data Encryption Standard) de 56 bits para criptografia + 8 bits para verificação de paridade[1], a empresa responsável pela criação do DES foi a IBM, na década de 70 com o nome de Lúcifer. A Figura 20 ilustra a estrutura do algoritmo DES.

8 A grande vantagem da tecnologia PLC em relação as outras é a utilização da infra-estrutura de rede elétrica já existente, não é preciso fazer mais investimentos em meios de transmissão. Outro importante ponto, seguindo a mesma lógica da vantagem anterior é a utilização das tomadas de energia elétrica da residência como ponto de acesso a banda larga, com altas taxas de transferência de dados, chegando até 200 Mbps[2]. Para redes IP, a tecnologia PLC tem contribuído de forma significativa no avanço do acesso à internet por banda larga[2]. Na Europa foi feito levantamentos e comparações da tecnologia PLC com três outras (ADSL, HFC e FWA) de acesso a banda larga conforme Tabela 1 e a PLC se mostrou com uma qualidade econômica muito competitiva por conta dos custos dos equipamentos diante das outras tecnologias apresentadas[2] Figura 20 - Estrutura do algoritmo DES[13] Tabela 1 - Taxas de velocidades de acesso a rede PLC[2] O PLC utiliza também um algoritmo para correção de erros de transmissão, o FEC (Forward Error Correction) onde a correção é na recepção do sinal. Basicamente, são inseridos bits a mais na mensagem, que são bits de redundância, assim o receptor consegue detectar os erros nas informações, evitando assim a falta de integridade na informação recebida. VI. APLICAÇÕES PLC As Empresas de Energia Elétrica utilizavam a tecnologia PLC dentro das subestações desde 1930 para Telemedição e Telecomando dos seus equipamentos. Com as novas técnicas de modulação é possível utilizar essa tecnologia em sistemas de telemetria, automação, telefonia e internet banda larga[10]. Existem duas classificações para o uso: Banda Estreita e Banda Larga. Banda Estreita, utilizado para controle e pequenos comandos domésticos e automação, por exemplo: leituras automáticas das contas de luz e água. Na banda larga, o uso mais comum é o acesso à internet, telefonia (VoIP), redes de dados de um modo geral[10]. A tecnologia esteve avançando ao longo dos anos graças as técnicas de modulação que tem influência direta na taxa de transmissão PLC, chegando em até 224Mbps levando em consideração que essa velocidade é de pico e em ambientes experimentais/ideais de transmissão e vale ressaltar que a rede elétrica não foi projetada para ser um canal de comunicação de dados, mais pela necessidade e demanda nos serviços de telecomunicações, cada vez mais velozes, a tecnologia teve que se adaptar e conseguiu em 30 anos uma avanço de 10kbps para 200 Mbps, em 2010 a expectativa era de 400 Mbps e em Gpbs[10]. VII. VANTAGENS NA TRANSMISSÃO PLC VIII. DESVANTAGENS NA TRANSMISSÃO PLC Da mesma forma que é uma vantagem ter cada ponto de tomada da residência como ponto de acesso a banda larga, temos um problema bastante discutido no âmbito da tecnologia PLC. A interferência eletromagnética dos equipamentos eletroeletrônicos que utilizam rádio frequência, como telefones sem fio, lâmpadas fluorescentes, eletrodomésticos, etc. Umas das soluções para amenizar as interferências dos equipamentos, de acordo com o Sr. Orlando César Oliveira (coordenador do empreendimento PLC da COPEL Companhia Paranaense de Energia Elétrica) seria a instalação de filtros nos disjuntores e tomadas nas residências[2]. Existe um espalhamento de harmônicas em frequências mais altas por conta da faixa de freqüência de operação do PLC (entre 1,7 MHz a 50 MHz). O tipo de comunicação também contém uma desvantagem, por ser Half-duplex e o sistema possuir uma banda compartilhada por todos os moradores que estão com a conexão elétrica no mesmo transformador[2]. A interferência e ruídos também é um problema fora das casas, onde temos motores, fontes chaveadas, a oscilação da rede elétrica causando atenuação no sinal e impedância do meio de transmissão. Um dos grandes vilões da rede e que tornam barreira para a transmissão de dados são os transformadores de distribuição para longas distâncias, mesmo sabendo que a frequência da corrente

9 alternada está em 50Hz à 60Hz ele ainda acaba atenuando as altas freqüências[2], atrapalhando assim a transmissão PLC. IX. USO DE SISTEMAS PLC NO BRASIL A transmissão de dados com altas taxas de velocidade utilizando a tecnologia PLC está cada vez ganhando mais espaço, inclusive no Brasil. Temos, hoje, um desenvolvimento no setor de fibra óptica muito grande para transmissão de dados, mas sem sombra de dúvidas, o grande diferencial da tecnologia PLC é a infraestrutura existente da rede elétrica[11]. A ideia principal é levar a banda larga para todos os lugares (inclusão digital). Olhando o mapa das transmissões elétrica do país, temos uma cobertura de aproximadamente 93% de pessoas que possuem acesso a energia e com isso, com a infra-estrutura pronta, ficaria muito mais barato e viável levar internet para essas residências, disseminando o acesso a rede para todos[11]. Existem empresas do setor energético que estão com projetos piloto para verificar a viabilidade técnica do uso da tecnologia PLC em suas redes. O projeto da Copel, umas das primeiras concessionárias a por em prática os primeiros testes do sistema no Brasil, em 2001 tinha cerca de 50 residências em Curitiba selecionadas para a implementação do PLC. Um contrato foi feito com uma Empresa Alemã, a RWE Plus, que forneceu os equipamentos e conseguiram taxas de até 2Mbps. Os testes foram bem satisfatórios para conexões a curta distância, em torno de 300 metros, chegando até 1,7Mbps com investimento de aproximadamente 1mihão de dólares[11]. O projeto da Cemig (Companhia Elétrica de Minas Gerais) quase que na mesma época da Copel, fez seus primeiros testes PLC, em mais de um modo diferente. Os equipamentos PLC foram adquiridos da empresa sueca ASCOM, mais a infraestrutura utilizada para transmissão de dados foi de fibra óptica, ou seja, a banda larga era transportada para o usuário por fibra, e a INFOVIAS era a Empresa responsável pela infra óptica. A CEMIG ofereceu ao cliente final o Last Mille (última milha) com infra elétrica entre o poste e a residência[11]. Hoje existem 50 pontos em Belo Horizonte com canais de acesso compartilhado de 2Mbps com investimento de 200 mil reais. A Eletropaulo (Companhia Elétrica da Cidade de São Paulo) em 2002 iniciou os testes PLC em sua rede. A idéia foi atender a rede metropolitana e interior, com a mesmas características da CEMIG, utilizando também equipamentos da ASCOM[11]. A Light (Companhia Elétrica da Cidade do Rio de Janeiro) começou o projeto piloto recentemente na cidade do Rio de Janeiro em edifícios, casas e comércios. A Light fechou parceria com três grandes empresas do setor, sendo elas: ASCOM, MAIN.NET e DS2. Modens para residência e enterprise, como por exemplo, os 45 Mbps com os testes realizados com o modem DS2 e 4,5Mbps com o da ASCOM. Nesse projeto foi considerada uma topologia de rede LAN (Local Area Network) com elementos concentradores para configuração da rede PLC aos seus assinantes, totalizando 60 acessos a banda larga através do ISP (Internet Service Provider)[11]. A Figura 21 ilustra a Topologia da rede PLC da Light. Figura 21 - Projeto experimental da LIGHT para rede PLC[11] X. LEGISLAÇÃO E REGULAMENTAÇÃO No Brasil existem dois órgãos governamentais responsáveis direto pela tecnologia PLC, a ANATEL (Agência Nacional de Telecomunicações) responsável por estabelecer normas no setor, bem como fazer homologação de equipamentos de telecomunicações e a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica) responsável por estabelecer normas bem como fazer homologações para o setor elétrico. Em 13 de abril de 2009 ocorreu a publicação da resolução 527 da ANATEL aprovando o regulamento e as condições do uso da Radiofrequência por sistemas de banda larga por meio de transmissões de energia elétrica[12]. Em 18 de agosto de 2009 foi a vez da ANEEL publicar a portaria que regulamenta o uso do PLC no país. Resolução normativa nº375/2009, que pode ser acessada no link: [12]. XI. CONCLUSÕES A tecnologia PLC sem sombra de dúvidas é uma das soluções para o que chamamos de "Inclusão Digital". Aproximadamente 93% do território nacional possuem

10 transmissão de energia elétrica, podendo assim, levar a banda larga para residências em locais remotos, com difícil acesso e baixo custo de implantação. Ainda existem grandes problemas de interferências e ruídos na transmissão, por causa do meio em que as informações são enviadas, ainda mais se tratando de longas distâncias (rede de distribuição), claramente onde o meio de transmissão não foi projetado para sinais de dados. Hoje a última milha de acesso (Last Mille Access) pode ser considerada como uma concorrente direta das tecnologias atuais de transmissão porque já existe na casa do consumidor junto com a rede interna (Last Inch Access). Um dos grandes desafios realmente é a rede externa (outdoor), a rede de distribuição (longas distâncias), por ter vários elementos, tais como transformadores, que atenuam diretamente o sinal de dados. No Brasil a tecnologia ainda é pouco utilizada/explorada pelo fato da prática do uso da fibra óptica estar mais em evidência pela altas taxas de transmissão e confiabilidade, somado com a evolução das redes móveis (4G). [11] Inteligência em Telecomunicações. Teleco. (2017), BPL II: O PLC no Brasil [online] Disponível: Acessado em: 09/05/2017 [12] Inteligência em Telecomunicações. Teleco. (2017), PLC - Power Line Communication [online] Disponível: Acessado em: 10/05/2017 [13] Muniz Calôr Filho, Marcos, (2017), Trabalho de Redes de Computadores I [online] Disponível: Acessado em: 04/07/2017 [14] Inteligência em Telecomunicações. Teleco. (2017), Redes PLC II: Topologia e aplicações [online] Disponível Acessado em: 04/07/2017 [15] Roberto Chaves Vitor, Ulysses. (2008), Internet Via Rede Elétrica: Modelagem de Canal Baseada em Interferômetro [online] Disponível o6374_1.pdf?sequence=1&isallowed=y Acessado em: 04/07/2017 [16] Tecnologia Co. de uma comunicação da fibra de Shenzhen TTI, Ltd.TTIFiber. (2017), Caixa de Distribuição óptica fixada na parede exterior do divisor do PLC IP65 [online] Disponível outdoor-plc-splitter-wall-mounted-fiber-optical-distributionbox.html Acessado em: 06/07/2017 REFERÊNCIAS [1] Ligneul Santos. Tulio. (2008), PLC - Power Line Communication - GTA UFRJ [online] Disponível: dex.htm acessado em: 30/05/2017 [2] Inteligência em Telecomunicações. Teleco. (2017), Redes PLC I: Conceitos e Características, Situação Atual e Projetos [online] Disponível: gina_2.asp Acessado em: 29/05/2017 [3] Vidal Ribeiro. Moisés. (2015), Domínio de tecnologia permite transmissão de dados via rede elétrica [online] Disponível: VERSION_web_12_15.pdf acessado em: 08/04/2017 [4] Silva. Aldair. e Anderson Pacheco. Juliano. (2008), DATA COMMUNICATION THROUGH THE POWER GRID SYSTEM [online]disponível: rticle/view/38/35 Acessado em: 08/04/2017 [5] Petrônio Pinheiro. Alan., Cezar Coelho. Júlio., A.M.Correa. Felipe. (2014), TRANSMISSÃO DE DADOS USANDO A REDE ELÉTRICA NO CONTEXTO DE REDES SMART GRIDS E MICRO-REDES [online] Disponível: Acessado em: 10/04/2017 [6] Inteligência em Telecomunicações. Teleco. (2017), VoIP I: PLC [online] Disponível: p Acessado em: 23/05/2017 [7] Inteligência em Telecomunicações. Teleco. (2017), VoIP I: PLC [online] Disponível p Acessado em: 23/05/2017 [8] Brandão Nogueira Vital. Richard., Adionel Guimarães. Dayan. (2012), Metodologia e Recursos para Caracterização do Canal de Comunicação em Redes de distribuição de Energia Elétrica de Baixa Tensão [online] Disponível: s /file Acessado em:23/05/2017 [9] Calixto Fagonde Moraes. Daniel. (2002), A viabilidade da Transmissão de dados em redes de energia elétrica de baixa tensão [online] Disponível: pdf? Acessado em: 08/04/2017 [10] Coelho. Barbara., Panorama do PLC [online] Disponível: Fernando da Silva Mota nasceu em São Paulo, em 20 de Julho de Possui os títulos: Técnico em Telecomunicações no CITI - Colégio Impacta de Tecnologia da Informação e Graduado em Engenharia Elétrica em Julho de 2010 pela UNICID- Universidade Cidade de São Paulo. Trabalhou na Empresa Ericsson SP durante 8 anos com sistemas móveis: RAN (GSM, WCDMA e LTE) e CORE CS, atualmente é sócio diretor da Sunergia, Empresa voltada para o segmento Sustentável, através da geração de energia elétrica solar fotovoltaica. Evandro Luís Brandão Gomes é Pós-graduado em Informática Gerencial e graduado em Tecnologia m Processamento de Dados pela FAI - Centro de Ensino Superior em Gestão, Tecnologia e Educação (1985). Possui curso de nível médio em eletrônica pela Escola Técnica de Eletrônica "FMC". Atualmente é professor assistente da Fundação Instituto Nacional de Telecomunicações (Inatel) e professor assistente da FAI - Centro de Ensino Superior em Gestão, Tecnologia e Educação. Tem experiência nas áreas de: Linguagens de Programação, Arquitetura de Computadores, Sistemas Operacionais, Redes de Computadores, Protocolos de Comunicação, Eletrônica Digital, Microprocessadores / Microcontroladores, Segurança de TI e Auditoria de TI. Possui certificação de instrutor de treinamentos em redes e equipamentos de comunicação de dados pela Huawei Technologies.