Trabajo de grado - Pregrado
Estudio de las características de las redes eléctricas de baja tensión cuando son usadas como redes de comunicación LAN con tecnología PLC
Registro en:
Universidad Tecnológica de Pereira
Repositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereira
Autor
Arias Trujillo, Diana Carolina
Institución
Resumen
Colombia se está enfrentando a un mundo globalizado y altamente competitivo, razón por la cual los entes gubernamentales han sentido la necesidad de hacer parte de "Las tecnologías de la información y la comunicación (TIC)" por medio de un plan denominado de igual forma y liderado por el ministerio de comunicaciones que permitirá tener una "Colombia Digital" fomentando la competitividad y la igualdad de oportunidades. Las TIC son el conjunto de herramientas, equipos, programas informáticos, aplicaciones, redes y medios, que permiten la compilación, procesamiento, almacenamiento, transmisión de información como: voz, datos, texto, video e imágenes, por ende usa diferentes medios para la transferencia de información, lo cual hace que el uso de PLC no sea indiferente, ya que es una tecnología que permite transferir datos por una de las mayores infraestructuras del mundo, la red eléctrica. Es por esto que en
este país una red como PLC, que puede prestar servicios de comunicación y transmisión de datos a bajo costo, se convierte en una oportunidad para aquellos usuarios que no cuentan con recursos económicos suficientes para acceder a las nuevas tecnologías de información y a los nuevos servicios desarrollados
en la actualidad sobre este tipo de medios como la domótica, tele-asistencia, servicios de seguridad entre otros. Es importante notar que PLC entraría a xvii competir con tecnologías que están en auge en la actualidad como lo son las redes tradicionales de cableado estructurado y las redes inalámbricas, entre las
cuales se encuentran Wi-Fi y Wi-MAX. Pregrado Ingeniero(a) Electricista Tabla de Contenido
Dedicatoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii
Agradecimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv
Lista de Tablas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix
Lista de Figuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x
Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv
Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xvii
Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xix
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xx
I ASPECTOS GENERALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Medios de transmisión para el acceso a redes . . . . . . . . . 2
1.2.1 Cable par trenzado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2.2 Cable coaxial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2.3 Fibra óptica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2.4 Espacio libre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 Tecnología de acceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
v
1.3.1 Nuevas redes de acceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3.2 Uso de la infraestructura existente . . . . . . . . . . . . 8
II FUNDAMENTOS TEÓRICOS DE PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2 Historia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.1 Origen de las redes PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.2 Primeras pruebas pilotos . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.3 Algunos proyectos internacionales . . . . . . . . . . . 13
2.2.4 Tecnología PLC en Colombia . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3 Arquitectura de una red PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.3.1 Redes PLC de distribución . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4 Estructura básica de una red PLC . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.4.1 Red PLC de media tensión . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.4.2 Red PLC externa (Sistema Outdoor) . . . . . . . . . . . 24
2.4.3 Red PLC interna (Sistema Indoor) . . . . . . . . . . . . 25
2.5 Elementos de una red de comunicación . . . . . . . . . . . . . 27
2.6 Elementos de un sistema PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.6.1 Módem PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.6.2 Estación Base/maestra PLC . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.6.3 Repetidores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.6.4 Gateway PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.6.5 Acopladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
III RED DE DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.2 Sistema eléctrico de potencia (SEP) . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.2.1 Centrales generadoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
vi
3.2.2 Redes de transmisión y subtransmisión . . . . . . . . . 37
3.2.3 Red de distribución . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.3 Red de distribución eléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.3.1 Red de distribución secundaria (Baja tensión) . . . . . 41
IV CARACTERIZACIÓN DEL CANAL ELÉCTRICO . . . . . . . . . . . . 54
4.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.2 Presentación del modelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.2.1 Característica pasa-bajo de los cables . . . . . . . . . . 57
4.2.2 Desvanecimiento selectivo en frecuencia . . . . . . . . 57
4.3 Especificaciones del canal PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.3.1 Modelo matemático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
V MODULACIÓN OFDM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.2 Principios básicos de OFDM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
5.3 OFDM modulación y demodulación . . . . . . . . . . . . . . . 79
5.3.1 Transmisor OFDM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
5.3.2 Receptor OFDM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
5.3.3 Tiempo de guarda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
VI MARCO EXPERIMENTAL DE RESULTADOS . . . . . . . . . . . . . . 84
6.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
6.1.1 Atenuación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
6.1.2 Función de transferencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
6.2 Modulación OFDM del canal PLC . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
6.2.1 Canal de 100m real sin ramificaciones . . . . . . . . . . 128
6.2.2 Canal de 100m real con 6 ramificaciones . . . . . . . . 129
6.2.3 Canal de 210m real con 8 ramificaciones . . . . . . . . 130
vii
6.2.4 Canal de 300m real con pocas ramificaciones . . . . . 132
VII CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES . . . . . . . . . . . . . . . 134
7.1 Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
7.2 Recomendaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
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