Modulación digital presentacion 4

Preparado: A Granado/MA Núñez
Revisado:MA Núñez/R Martín
1
PRESENTACIPRESENTACIÓÓNN
PLCPLC

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• Características destacadas
• Estado actual de PLC
IntroducciIntroduccióón al PLCn al PLC

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CaracterCaracteríísticas destacadas de PLCsticas destacadas de PLC
• Tecnología de banda ancha
• Velocidades de transmisión de hasta 45 Mbps.
• Proceso de instalación sencillo y rápido para el cliente final.
• Enchufe eléctrico (Toma única de alimentación, voz y datos.)
• Sin necesidad de obras ni cableado adicional.
• Equipo de conexión (Modem PLC)
• Transmisión simultánea de voz y datos.
• Conexión de datos permanente (activa las 24 horas del día)
• Permite seguir prestando el suministro eléctrico sin ningún problema

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• Amplitud, frecuencia y fase.
• Respuesta en frecuencia
• Comportamiento
• Decibelio
• Concepto general
• Afección del Ruido a una modulación Analogica o Digital
• Distinción entre Bit y Baudio
• Tipos de Modulación Analogica
– AM
– FM
• Tipos de Modulación Digital
– QPSK
– QAM
– OFDM
• Errores de Transmisión
Conceptos GeneralesConceptos Generales

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Amplitud, periodo y frecuenciaAmplitud, periodo y frecuencia
tt
TT
1/1/ff 11
AA
AA
TT
1/1/ff
11
tt
T : periodo (sg)T : periodo (sg)
A : Amplitud (V, I o P)A : Amplitud (V, I o P)
f :f : frecuencia (Hz)frecuencia (Hz)11

FrecuenciaFrecuencia
• Número de ciclos ocurridos en un segundo.
• La unidad de medida es el Hertz (Hertz).
1 Hz = 1 ciclo por segundo (cps)
1 KHz: 1.000 Hz
1 MHz: 10 6 Hz
1 GHz: 10 9 Hz
Período T = 1 sdo
Ejemplo:
F = 2 cps
o 2 Hz
V
t

7
LaLa fasefase
• Es una medida de la posición relativa en el
tiempo del periodo de una señal.
t
ππ /2/2
22ππ

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F1 F2 Fr(Hz)
A(dB)
-3dB
Respuesta frecuencia
El ancho de banda (AB), son las frecuencias comprendidas entre
dos frecuencias de corte ( F1 y F2). Estas están a – 3 dB de potencia
(70,7 %) de la frecuencia con potencia más alta (frecuencia central).
La respuesta en frecuencia es el comportamiento que tiene
cualquier elemento de una red a través de la frecuencia, es decir ,
nos dice la ganancia o perdida que tiene dicho elemento para todas
las frecuencias.
F2 – F1 = AB
Respuesta en FrecuenciaRespuesta en Frecuencia

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ComportamientoComportamiento
• Ganancia
- Es una característica propia de los elementos activos y es la cantidad de dB que aumenta la señal de salida
respecto a la señal de entrada.
• Impedancia
- Es una característica física del medio de transmisión; todo medio presenta una impedancia que resulta la
atenuación que tiene un elemento al paso de una corriente alterna, cuando hay un cambio de dicha
característica en un medio de transporte de la señal se dice que se ha producido una desadaptación de
impedancia dando lugar a perdidas de potencia añadidas a la propia introducida por el medio (atenuación del
medio).
- La resistencia es la oposición al paso de la corriente continua (en inglés, direct current o DC) y tiene un
único valor, mientras que la impedancia es la oposición al paso de la corriente alterna, por lo que es función
de la frecuencia y tiene tantos valores como frecuencias de uso.
- Podríamos decir que, de alguna manera, la resistencia es la impedancia para una frecuencia de 0 Hz, ya que
los 0 Hz corresponden a la corriente continua.
• Atenuación
- Es la característica que define la energía invertida en moverse a través de un medio. Es una característica
propia de los elementos pasivos y es la cantidad de dB´s que dicho medio o elemento atenúa la señal respecto
a su entrada.

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El decibelio es una unidad de medición en distintas unidades de la amplitud
de la señal medida respecto a un valor relativo e inequívoco referente a esa
unidad.
El decibelio es una medida logarítmica que se utiliza para simplificar los
cálculos y las representaciones gráficas con determinados fenómenos que
se comportan de manera logarítmica, por ejemplo la atenuación en espacio
libre de un enlace radio.
Como por ejemplo, los dBmV se calculan con la siguiente ecuación:
L = 20 log (Vmedida / 1 mV)
Ésta relación logarítmica de los distintos niveles medidos respecto a 1 mV,
nos da una idea de la magnitud de la señal medida.
Para dBm la referencia que se utiliza es 1mW y la fórmula es:
L = 10 log (Pmedida / 1 mW)
Un aumento de 3dB corresponde con un aumento del doble de la potencia.
P.e.
L=10log(1W/1mW)=30dBm; L=10log(2W/1mW)=33dBm.
DECIBELIODECIBELIO ((dBdB))

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OTRAS UNIDADES DE MEDIDA EN DECIBELIOS:
• Decibelios milivoltio (dBmV):
Es una unidad de medida en escala logarítmica que relaciona voltaje
respecto a un milivoltio, y a una impedancia característica
determinada de p.e. 50, 75 ó 120 Ohmios como más característicos.
Como podemos ver, es muy sencillo pasar de unas unidades a otras,
es tan sencillo como sumarle una cantidad fija y el trasvase es
automatico p.e.:
20log (1V/1mV)=60dBmv ; mientras que 20log (1V/1µV)=120dBµV
Es decir, para pasar de dBmv a dBµV basta con sumarle 60 sin tener
que hacer referencia al valor en Voltios de la unidad medida.
DECIBELIODECIBELIO ((dBdB))

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• Analógico:
– Expresa un evento de forma continua.
Canal
Canal
Ruidos
V
V
t
t
V
V
t
t
AfecciAfeccióónn del ruido a una sedel ruido a una seññalal
AnalogicaAnalogica

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ANALÓGICO vs DIGITAL
• Digital:
– Discretización de la señal en magnitud y tiempo.
• Muestreo, se toman muestras de la señal fijando una frecuencia de
muestreo, la cual debe ser mayor que el doble a la frecuencia a
transmitir (Nyquist).
• Cuantificación. Consiste en asignar un valor numérico a cada intervalo
de la muestra. Dependiendo de la altura (V) le corresponderá uno u
otro intervalo de cuantificación.
• Multiplexado: Consiste en introducir las muestras, de varias señales,
por un mismo medio de transmisión (cable).
Muestreo
Cuantificación
t
t
t
t
V
V
V
V

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– Efecto del ruido. Son interferencias que se introducen en la transmisión a lo
largo del canal y que afectan a la amplitud de la señal.
– Regeneración de la señal. En el receptor se coloca un regenerador de la
señal para restablecer los valores deseados, disminuyendo los efectos que
provoca el ruido, mas fácil de reconstruir en destino.
Canal
Regenerador
V
VV
V
t
t
t
t
AfecciAfeccióónn del ruido a una sedel ruido a una seññalal
DigitalDigital

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• Dualidad
– Tiempo <=> frecuencia
• Toda señal periódica se puede expresar como una serie finita o
infinita de tonos, de diferente amplitud y fase.
• A continuación se puede ver el ejemplo de una señal y su
equivalencia en el espectro de frecuencias.
fO
TO
V
T
V
F
Tono discreto
WB=0 Hz
AAnnáálisislisis FrecuenciaFrecuencia

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Ejemplo:
Representación espectral de una señal modulada en AM.
ANÁLISIS FRECUENCIAL
La señal de la izquierda corresponde a una señal modulada en amplitud, y la imagen de la
derecha es su respuesta espectral en frecuencia.
Espectro de la señal modulada
•Portadora 10Khz
•Moduladora 50Hz

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• Es necesario modular la señal al emitirla.
• Después hay que demodular la señal en recepción.
•Modulación
- La modulación es el proceso por el cual una propiedad o un
parámetro de cualquier señal se hace variar en forma
proporcional a una segunda señal.
•El hecho de modular una señal es “montarla” sobre otra que se
transmite mejor para transportarla sobre un determinado medio.
•¿Por qué modulamos?
- La modulación permite transportar la señal a través de un medio físico
(aire, cable coaxial, fibra óptica, ...) a larga distancia.
- Permite enviar varias señales de forma simultanea , p.e. FDM
(multiplexación en frecuencia).
MODULACIMODULACIÓÓNN
Existen dos tipos de modulaciones principalmente:
• De señales analógicas (AM, FM)
• De señales digitales (QPSK, QAM, OFDM)

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AMPLITUDAMPLITUD MODULADA (AM)MODULADA (AM)
• El hecho de modular una señal es “montarla” sobre otra
que se transmite mejor para transportarla sobre un
determinado medio.
• La amplitud modulada quiere decir que modulamos las
señal en amplitud, es decir, hacemos que la amplitud de la
onda portadora varíe de acuerdo con la amplitud de la
señal moduladora.

19
AMPLITUDAMPLITUD MODULADA (AM)MODULADA (AM)
X

20
FrecuenciaFrecuencia Modulada (FM)Modulada (FM)
• La frecuencia modulada es cuando modulamos una señal
en frecuencia para su transmisión por un medio, es decir,
hacemos que la frecuencia de la onda portadora varíe de
acuerdo con la amplitud de la señal moduladora.
• Es mas inmune al ruido que la AM.
• Requiera mas ancho de banda que AM para transmitir la
misma información.

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FrecuenciaFrecuencia Modula (FM)Modula (FM)
X

22Cambios de fase
0 0 0 00 01 1 1 1 1 0
Señal digital a modular
•Amplitud
•Frecuencia
•Fase
Ejemplos deEjemplos de modulacimodulacióónn de una sede una seññal digitalal digital
Señal digital modulada en:

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DistinciDistincióón entren entre bitbit y baudioy baudio
• Bit (concepto abstracto): unidad básica de almacenamiento
de información (0 ó 1)
• Baudio (concepto físico): veces por segundo que puede
modificarse la característica utilizada en la onda
electromagnética para transmitir la información
La cantidad de bits transmitidos por baudio depende de cuantos
valores diferentes pueda tener la señal transmitida.
Ej.: fibra óptica, dos posibles valores, luz y oscuridad (1 y 0):
1 baudio = 1bit/s.

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DistinciDistincióón entren entre bitbit y baudioy baudio
Con tres posibles niveles de intensidad se podrían definir cuatro
símbolos y transmitir dos bits por baudio (destello):
Símbolo 1: Luz fuerte: 00
Símbolo 2: Luz media: 10
Símbolo 3 Luz baja: 01
Símbolo 4 Oscuridad: 11
Pero esto requiere distinguir entre los tres posibles niveles de
intensidad de la luz
En cables de cobre se suele transmitir la información en una
onda electromagnética (corrientes eléctricas). Para transmitir
la información digital se suele modular usando la amplitud,
frecuencia o fase de la onda transmitida.

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DistinciDistincióónn entreentre bitbit y baudioy baudio
En algunos sistemas en que el número de baudios esta muy
limitado (p. ej. módems telefónicos) se intenta aumentar el
rendimiento poniendo varios bits/s por baudio:
2 símbolos: 1 bit/s por baudio
4 símbolos: 2 bits/s por baudio
8 símbolos: 3 bits/s por baudio
Esto requiere definir 2n símbolos (n=Nº de bits por baudio).
Cada símbolo representa una determinada combinación de
amplitud (voltaje) y fase de la onda.
La representación de todos los símbolos posibles de un
sistema de modulación se denomina constelación

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I
Q
π/4 ó 45º
π/4 ó 45º3π/4 ó 225º
−3π/4 ó 135º
−π/4 ó 315º
RepresentaciRepresentacióón vectorial Vs.n vectorial Vs.
SinusoidalSinusoidal
−3π/4 ó 135º
3π/4 ó 225º
−π/4 ó 315º
t (t (sgsg))

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ModulaciModulacióónn QPSK / 4 QAMQPSK / 4 QAM
• Modulación QPSK: Esta modulación, generalmente utiliza
la constelación que se observa en la figura 1, donde la
información se codifica en distintas fases, 45º, 135º, 225º y
315º los cuales corresponden a 01, 00, 10 y 11.
• El ancho de banda que ocupa esta modulación esta descrita
por la ecuación:

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t
?(t)
3π/4
−3π/4
π/4
−π/4
00
10
01
11
I
Q
11
01
10
00
π/4
AnguloAngulo de modulacide modulacióónn QPSKQPSK

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Quadrature amplitud modulation
(modulación de amplitud en cuadratura ).
• Es una modulación basada en vectores.
• Modulación digital de fase (como QPSK) y amplitud
– Se actúa sobre la fase y la amplitud de la
portadora.
• Característica:
– Aumento de la eficacia espectral.
– Disminución Inmunidad al ruido.
Dependiendo del número de niveles se consigue
una mayor tasa de transferencia (distintas niveles
de amplitud de la señal).
QAM
ModulaciModulacióónn QAMQAM

31
Ejemplo de modulación 16 QAM :
Si tenemos un dato igual a 0000 0101 1010 0010, la
señal transmitida en QAM será:
El dato se dividirá en cuatro grupos de cuatro bits (cuatro
baudios), dando lugar a cuatro variaciones de fase.
ModulaciModulacióónn QAMQAM

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- Ventajas de QAM (64QAM) respecto a QPSK:
La modulación QAM (constelaciones) permite transmitir más o
menos bits en un mismo período de tiempo, según el tipo de
constelación utilizado.
- Desventajas:
Cuanto mayor sea el número de bits a transmitir ( tasa de
transferencia), mayor será la sensibilidad al ruido, debido a que
disminuirá el margen de amplitud entre los posibles estados
(baudios).
ModulaciModulacióónn digitaldigital
QPSK vs.QPSK vs. ““XX””QAMQAM

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Con el mismo Ancho de Banda (WB) conseguimos más eficiencia espectral con
64 QAM que QPSK, y se consigue una mayor transferencia de datos en el mismo
tiempo y mismo WB.
ModulaciModulacióónn digitaldigital
QPSK vs. 64QAMQPSK vs. 64QAM

34
ModulaciModulacióón digitaln digital
En estos dos dibujos seEn estos dos dibujos se
puede apreciar lapuede apreciar la
diferencia de nivelesdiferencia de niveles
elelééctricos aplicados paractricos aplicados para
poder representar lospoder representar los
distintos sdistintos síímbolos de lasmbolos de las
distintas modulaciones.distintas modulaciones.

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CuadroCuadro SNR necesaria Vs. ModulaciSNR necesaria Vs. Modulacióónn
QPSK
Bittransmitidosporportadora
16 QAM
Eb/No(dB)
-1 0 2 5 6 10 14 18 22
6
5
4
2
1
0
32 QAM
64 QAM

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FDMFDM -- OFDMOFDM
• Es un tipo de modulación de
banda ancha, multiportadora
FDM.
• Las subportadoras tienen la
separación mínima para poder
ser recuperadas utilizando el
principio de ortogonalidad de la
señales, es decir, en el punto
máximo de una portadora se
solapa el punto de cero de la
contigua y asi sucesivamente N
veces, según el número de
portadoras utilizadas por el
conjunto Transmisor-receptor.

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Principio de OrtogonalidadPrincipio de Ortogonalidad
• Subportadoras solapadas unas con otras.
• Máximo de una subportadora, coincide con
ceros del resto.
• Separación entre subportadoras :

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FDMFDM -- OFDMOFDM
La modulación se realiza de la siguiente forma:
1º Se coge una ristra de bits y se va dividiendo según la necesidad de cada portadora
(su eficiencia espectral, que a su vez depende de la modulación y ancho de banda de
cada portadora).
2º Estas divisiones de bits, se van combinando en el modulador a través de un
procesador que utiliza la transformada inversa de fourier, con esto lo que conseguimos
es que el modulador y posteriormente el demodulador, solo analice el punto máximo
de cada portadora, y nos da a su salida el espectro con las portadoras solapadas según
el principio de ortogonalidad.
3º Inmediatamente después hay un generador de intervalos de guarda entre cada trama
de portadoras OFDM para evitar el problema de señales reflejadas.
4º A continuación se modula la señal sobre una portadora en RF para transmitirla por
el medio escogido, en PLC se monta sobre una portadora que va desde 1,5Mhz hasta
40Mhz aproximadamente según el cuadro de Links (frecuencias) que veremos más
adelante.
Este proceso se ve recogido en el dibujo de la siguiente diapositiva.

39
ModulaciModulacióónn OFDMOFDM
• El esquema planteado es:
• Cada Subcanal o ristra de bits dividida (Data Streams) se adapta a un
régimen binario; se emplea un sistema de codificación distinto,
dependiendo del nivel de ruido y características del mismo, en el caso
que nos afecta en PLC las modulaciones utilizadas son desde QPSK
hasta 64QAM).
En naranja se puede ver laEn naranja se puede ver la
seseññal resultante que veral resultante que verííamosamos
en un medidor de campo o enen un medidor de campo o en
una analizador de espectrosuna analizador de espectros

40
Estación Base
ECC ( Equipo de Casa Cliente )
Rebote 1Rebote 1
DesadaptaciDesadaptacióón 1n 1
Rebote 2Rebote 2
SeSeññal Directaal Directa
Efecto de una sola portadora en un medio con
rebotes y desadaptación
td1td1 tr1d1tr1d1 tr2d1tr2d1
tr1tr1
tr2tr2
tt((sgsg))

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CaracterCaracteríísticas portadoras OFDMsticas portadoras OFDM
para el PLCpara el PLC
• 1270 OFDM Portadoras
• Tasa de datos :
• 27 Mbps en downstream (20,48 Mbps Efectivos)
• 18 Mbps en upstream (12,48 Mbps Efectivos)
• Tasa de envío de datos por portadoras adaptable acorde al nivel de SNR
• Nº bits por portadora : 2 en QPSK, 4 en 16QAM, 5 en 32QAM y 6 en
64QAM.
• Diferente tasa de datos en las distintas subportadoras
• Modulación eficaz de hasta 8 bps/Hz (7,25 efectivos) con modulacion 64QAM.
FDM OFDM

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ErroresErrores de transmiside transmisióónn
• Ante la aparición de errores se pueden adoptar las
siguientes estrategias:
– Ignorarlos
– Detectarlos y descartar la información errónea.
Requiere un código detector de errores o CRC (Cyclic
Redundancy Code). Introduce un overhead pequeño.
– Detectarlos y pedir retransmisión. Requiere CRC. El
overhead depende de la tasa de errores.
– Detectarlos y corregirlos en recepción. Requiere un
código corrector de errores o FEC (Forward Error
Correction), que tiene un overhead mayor que el CRC
pues tiene que incorporar más redundancia.

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ControlControl de errores.de errores. InterleavingInterleaving
• El FEC no puede corregir muchos errores juntos, funciona
mejor si están repartidos. Cuando se habla de un FEC ¾ esto
indica que de cada 4 bits que se envían uno se dedica a la
corrección de errores
• En este tipo de transimisiones lo normal son errores a ráfagas
(p. Ej. interferencia debida al arranque de un motor).
• Interleaving (ó entrelazado): para que sea más eficaz el FEC se
calcula sobre una secuencia modificada de los bits que no
corresponde a la transmitida; si hay un grupo de bits erróneos
en la secuencia original quedarán repartidos en la modificada y
el FEC los puede corregir.
• El interleaving aumenta el retardo.

44
2423222120191817
161514131211109
87654321
241682315722146211352012419113181021791
242322212019181716151413121110987654321
Orden de transmisión
Ráfaga en error
Buffer de interleaving
Al reordenar los datos para calcular el FEC los errores se reparten
EfectoEfecto dede interleavinginterleaving + FEC en+ FEC en
correccicorreccióón de errores a rn de errores a rááfagasfagas

45
• Multiplexación en Frecuencia (FDMA)
• Multiplexación en Tiempo (TDMA)
MultiplexiMultiplexióónn

46
LaLa MultiplexiMultiplexióónn
• Cuesta prácticamente lo mismo instalar y mantener un canal de alto
ancho de banda que uno de bajo ancho de banda entre dos oficinas de
conmutación
– gasto principal: excavación zanjas.
Esto que quiere decir, que se debe intentar optmizar un solo medio de
transmisión, en el cual multiplexemos (mezclemos) varias señales.
• Se han desarrollado esquemas para multiplexar muchas conversaciones
en un solo canal físico

47
DIVISIÓN EN FRECUENCIA
MMultiplexaciultiplexacióónn en Frecuenciaen Frecuencia

48
Canal
MUX
DEMUX
•Multiplexación por división en el tiempo (TDMA)
Ejemplo E1
El tiempo de transmisión se reparte entre los distintos canales.
En este ejemplo los multiplexores se encargan de enviar las información en el
mismo canal, pero en diferentes momentos en el tiempo. Esto lo realiza mediante
un conmutador, el cuál selecciona de donde coge la señal para enviarla (o al
recibirla) en cada momento.
MMultiplexaciultiplexacióónn en Tiempoen Tiempo

49
Ejemplo de multiplexación por división en el tiempo.
Se toman muestras de cada una de las señales (en distintos tiempos) y se
transmiten todas ellas, de manera conjunta, en un mismo canal. Con el objetivo de
regenerarlas mediante un proceso inverso, obteniendo las señales originales en el
receptor.
MMultiplexaciultiplexacióónn

50
• Modulacion PLC
• Proceso de negociación de un módem
• Modulaciones Utilizadas
CaracteristicasCaracteristicas PLCPLC

51
PLCPLC
• Características del Canal
• Rango de frecuencias PLC desde 1.6-30 Mhz
• La impedancia varía temporalmente por el encendido y
apagado de dispositivos eléctricos.
• Reflexiones, debido a la topología de la red eléctrica en las
vivienda
• Medio muy ruidoso. Puede no haber neutro (tierra)

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ComoComo Modula PLCModula PLC
• Tecnología de multi-portadora, Orthogonal Frequency
• Division Multiplexing (OFDM)
• Se utilizan 1270 portadoras (Dependiendo del Ancho de Banda)
– 768 Portadoras en Down (Dependiendo del Ancho de Banda)
– 512 Portadoras en UP (Dependiendo del Ancho de Banda)
– Cada portadora ira modulada en QAM (64, 32 ó 16) y QPSK según varíe la SNR
en cada portadora.
– Al utilizar un gran número de portadoras:
• Fácil de adaptarse a cortes WBFR
• Mejor inmunidad a ruidos impulsivos, interferencias
• Mejor robustez frente a distorsiones.
• El nivel mínimo de sensibilidad de los receptores es de –108dBm/Hz.
• El nivel máximo de transmisión es de –42 dBm/Hz

53
Margen deMargen de potenciapotencia deldel
conjunto PLCconjunto PLC
• El margen de potencia del conjunto PLC puede ser calculado utilizando las
siguientes ecuaciones
• MP = Nivel de señal inyectada al conjunto - Nivel de ruido-Atenuación del medio
de transporte
• SNR = MP - Att
• El nivel de señal inyectado hemos dicho que suele rondar los –42dBm/Hz
• Los niveles de ruido habitualmente son superiores en bajas frecuencias e
inferiores en altas frecuencias
• Para un buen funcionamiento de los equipos la SNR debe de ser mayor de 12
dBm (SNR de QPSK) en caso contrario se considera que el receptor se
encuentra en modo HURTO.
Nivel de
Ruido
Atenuación
Rango Dinamico> 12 dBm
Nivel de
Señal
El nivel de ruido es tEl nivel de ruido es tíípicopico
en todos los medios deen todos los medios de
transmisitransmisióón, a este se len, a este se le
puede apuede aññadir ruido externoadir ruido externo
si el medio no esta biensi el medio no esta bien
apantallado como veremosapantallado como veremos
sucede en el medio PLCsucede en el medio PLC
La atenuaciLa atenuacióón esn es
caractercaracteríística delstica del
medio demedio de
transmisitransmisióón (aire,n (aire,
cable coaxial,cable coaxial,
elelééctrico...)ctrico...)

54
ModulacionesModulaciones en PLCen PLC
Modulación utilizada en
el UP de PLC
Modulación utilizada en
el DOWN de PLC
Utiliza una modulación FDMA
Utiliza una modulación TDMA, la cual esta modulada en
frecuencia, sobre una modulación en tiempo.

55
ModulaciModulacióónn de un Ariesde un Aries
Modulación en el UP
(Coge el tramo del
espectro que necesita
para el envió de
datos para este Aries
en concreto)
Modulación en el DOWN (El
repetidor envía todos los
datos solicitados por los
Aries, y cada uno coge los
datos solicitados por él)
Espectro de un solo modem, como se puede ver en elEspectro de un solo modem, como se puede ver en el
UPUP solo transmite en los TS que lesolo transmite en los TS que le ““tocatoca”” transmitirtransmitir

56
• Nivel Eléctrico
• Nivel PLC entre CT´s
• Tipologia de Red
• Frecuencias Utilizadas
• Capacidad de Concurrencia
• Adaptación de Impedancias
• Acoplamiento Inductivo y
Capacitivo
• Señal en distintos puntos de la RED
• División de Frecuencias en distintos puntos de
la Red.
Arquitectura de redArquitectura de red
PLCPLC

57
ArquitecturaArquitectura de Red Elde Red Elééctricactrica

58
Esquema general de conexiEsquema general de conexióónn
Red PLC
Red PLC +
Eléctrica
C.T.
Subestacion
Electrica
Red Eléctrica

59
MaestroMaestro EsclavoEsclavo EsclavoEsclavo EsclavoEsclavoMaestroMaestro MaestroMaestroRJ45
ArquitecturaArquitectura ““Maestro EsclavoMaestro Esclavo””
Los Equipos de PLC están basados en una arquitectura de red de tarjetas de maestro y esclavo.
LA carcasa es común para todos, y también se dispone de una tarjeta con conexión 10BaseT
que es donde conectaremos la señal del Backbone de la red de servicios.
Siempre debe de estar conectada a la tarjeta maestro de un
equipo, equipos con tarjeta esclavo, si no, no funcionaran.
Los Aries (Módem) son siempre equipos Esclavos.
CTCT CGPCGP
CC 1CC 1
Aries 1Aries 1
CC 2CC 2 Aries 2Aries 2
MaestroMaestro
MaestroMaestro
EsclavoEsclavo
EsclavoEsclavo

60
TipologTipologííaa de Red PLCde Red PLC
Cliente 1
Cliente 2
Cliente 3
C.T.
CGP
C.C.
C.C.
Aries
Aries
Aries
RJ45
C.T.
MaestroMaestro
MaestroMaestro
MaestroMaestro
MaestroMaestro
MaestroMaestro
EsclavoEsclavo
EsclavoEsclavo
EsclavoEsclavo
EsclavoEsclavo
EsclavoEsclavo

61
Para poder ofrecer distintos servicios sobre una misma red, losPara poder ofrecer distintos servicios sobre una misma red, los fabricantes defabricantes de tecnologiatecnologia PLC se hanPLC se han
decantado para hacerlo adecantado para hacerlo a trtráávesves de VLANde VLAN´´s.s.
Una VLAN como indica su nombre es unaUna VLAN como indica su nombre es una LANLAN virtual que se crea para poder dividir el trvirtual que se crea para poder dividir el trááfico porfico por
calidades de servicio, anchos de banda, grupos de trabajo etc..calidades de servicio, anchos de banda, grupos de trabajo etc..
La finalidad principal de las VLAN para PLC son la de poder darLa finalidad principal de las VLAN para PLC son la de poder dar calidades de servicio y poder priorizarcalidades de servicio y poder priorizar
paquetespaquetes VoIPVoIP y la de poder ofrecer distintos anchos de bandas (PLC100 y PLC60y la de poder ofrecer distintos anchos de bandas (PLC100 y PLC600).0).
El resultado es como si dentro del mismo camino fEl resultado es como si dentro del mismo camino fíísico (cablesico (cable electricoelectrico)) tuvieramostuvieramos varios caminosvarios caminos
llóógicos por separado.gicos por separado.
Hasta cada repartidor final del CC llegan todas las VLANHasta cada repartidor final del CC llegan todas las VLAN´´s del sistema, y es este el encargado des del sistema, y es este el encargado de
““facilitarfacilitar”” una u otra a cada modem PLC seguna u otra a cada modem PLC segúún solicite el cliente.n solicite el cliente.
Las VLAN utilizadas en este momento son:Las VLAN utilizadas en este momento son:
La 100 para la gestiLa 100 para la gestióón de todos los equiposn de todos los equipos la 27 parala 27 para VoIPVoIP
La 14 conLa 14 con direcdirec. Fijo y caudal de 100Kbps. Fijo y caudal de 100Kbps La 15 conLa 15 con direcdirec. Fijo y caudal de 600Kbps. Fijo y caudal de 600Kbps
La 12 conLa 12 con direcdirec. din. dináámico y caudal de 100Kbpsmico y caudal de 100Kbps La 13 conLa 13 con direcdirec. din. dináámico y caudal de 600Kbpsmico y caudal de 600Kbps
Los fabricantes de PLC ademLos fabricantes de PLC ademáás han desarrollado una facilidad para evitar que los clientes qus han desarrollado una facilidad para evitar que los clientes que cuelguene cuelguen
de una misma VLAN se puedan ver como es habitual entre usuariosde una misma VLAN se puedan ver como es habitual entre usuarios que dependan de una misma VLAN,que dependan de una misma VLAN,
y ese desarrollo lo han bautizado como generaciy ese desarrollo lo han bautizado como generacióón de OVLANn de OVLAN
TipologTipologííaa de Red PLC: VLANde Red PLC: VLAN

62
Esta funcionalidad llamada OVLAN, permite crear distintas modaliEsta funcionalidad llamada OVLAN, permite crear distintas modalidades de visibilidaddades de visibilidad
a nivel dos entre los elementos de red, aunque la solucia nivel dos entre los elementos de red, aunque la solucióón que se comercializa es sinn que se comercializa es sin
visibilidad entre los distintos Aries como representa la figuravisibilidad entre los distintos Aries como representa la figura de la derecha.de la derecha.
TipologTipologííaa de Red PLC: VLANde Red PLC: VLAN

63
CaracterCaracteríísticas del Medio Elsticas del Medio Elééctricoctrico
• Cambio de Impedancia
– La impedancia característica de la línea cambia con solo conectar un equipo
eléctrico en la red de baja tensión del cliente.
– No es comparable a una red con cable coaxial ya que esta todos los equipos que se
conectan a esta tienen la misma impedancia, y no existe este desacoplo.
• Posibilidad de Interferencias en distintas frecuencias cercanas con mucha
diferencia de nivel de unas a otras (electrodomésticos con motor,
inalámbricos...).
• Frecuencia de trabajo de PLC es una frecuencia muy extendida, esto genera
que nos encontremos ruidos externos, al ser un cable eléctrico no esta
apantallado, lo que a su vez permite que se introduzca todo tipo de ruido.
• Atenuaciones muy diferentes en frecuencias cercanas (respuesta en frecuencia
del medio desigual, desadaptación del medio).

64
3: En base a la relación señal/ruido se
decide la codificación a emplear en cada
portadora (desde QPSK a 64QAM) , y con
ello la cantidad de bits por segundo
enviados en cada uno
Frecuencia (KHz)
Eficiencia
(bits/
Portadora)
2: A partir de los resultados obtenidos se
determina la relación señal/ruido para el
enlace a cada una de las frecuencias que se
van a utilizar
Frecuencia (KHz)
Relación
señal/ruido
(dB)
1: Se envía una señal de prueba en toda la
gama de frecuencias para determinar la
calidad de cada portadora
Frecuencia (KHz)
Señal de
prueba
ProcesoProceso de negociacide negociacióónn
de un mde un móódemdem

65
Se muestra aquí la influencia de algunas
interferencias en el resultado del proceso de
negociación. Como antes se envía una señal de
prueba en toda la gama de frecuencias para
determinar la calidad de cada portadora.
Frecuencia (KHz)
Señal de
prueba
En este caso tenemos una desadaptación de
impedancia, producida por un equipo eléctrico.
Esto produce una pérdida de calidad de la señal
en una determinada frecuencia. También hay una
interferencia.
Frecuencia (KHz)
Relación
señal/ruido
(dB)
Ruido
generado
por
equipo
eléctrico
Cambio de modulación (desadaptación)
Como consecuencia de estos problemas los
módems han decidido reducir la eficiencia en la
portadora correspondiente a la desadaptación , e
inhabilitar por completo la portadora
correspondiente a la frecuencia que esta
interferida.
Frecuencia (khZ)
Eficiencia
(bits/Portadora)
Portadora
deshabilitado
InterferenciasInterferencias externas en laexternas en la
seseññal de un mal de un móódemdem

66
ModulacionesModulaciones utilizadas en unautilizadas en una
conexiconexióónn
Eficiencia máxima: 8 bits/Hz
Frecuencia
Energía
0 MHz 1 MHz
Sin
Datos
32 QAM64 QAM QPSK64 QAM
Bin
32 QAM 64 QAM 64 QAM
Respuesta en frecuencia del medioRespuesta en frecuencia del medio
Como se puede ver, la seComo se puede ver, la seññal plana que se introduce por parte de un modulador a unal plana que se introduce por parte de un modulador a un
medio desadaptado, produce una recepcimedio desadaptado, produce una recepcióón de la sen de la seññal donde queda reflejado sual donde queda reflejado su
falta de planitud a lo largo de distintas frecuencias.falta de planitud a lo largo de distintas frecuencias.

67
AdaptaciAdaptacióónn de Impedanciasde Impedancias
• En el caso de que la
adaptación de que la
adaptación fuese
buena la potencia que
se transmite llegaría a
su destino en su
totalidad, (teniendo la
perdida intrínseca del
medio, atenuación, en
el que se transmite).
TxTx= 30= 30 dBmdBm
RxRx= 5= 5 dBmdBm
AtenuaciAtenuacióón del cable= 25n del cable= 25 dBdB
• En muchos casos nos
encontramos con el caso de que
la adaptación no es buena
(desadaptación) y se producen
rebotes, con lo que la señal que
se transmite no llega a destino en
su totalidad.
ReflexiReflexióón o reboten o rebote
de la sede la seññalal

68
AdaptaciAdaptacióónn de Impedanciade Impedancia
• En el caso de que
la adaptación fuese
buena, la potencia
que se transmite
llegaría a sus
destinos por igual.
• Sin embargo en los
escenarios PLC nos
encontramos, un
desacoplo de
impedancias debido a las
distintas redes en cada
vivienda el cual se
comporta:

69
Es el elemento que se encarga de “amplificar” la señal PLC proveniente del CT.
Dicha señal se toma del embarrado y se introduce en el repetidor, que “regenera” la
señal y la distribuye a través de la Caja de Distribución (distribution box). Éste irá
protegido por una carcasa para evitar manipulaciones.
Repetidor

70
Es el elemento que reparte la señal PLC que llega desde el repetidor (dejando
disponible varias posibles salidas para futuros abonados). Existen dos
modelos: con conectores Molex o con regletero.
Con conectores Molex CCon conectores Molex Con Regleteroon Regletero
DistributionDistribution BOXBOX

71
PuntoPunto de Pruebade Prueba
• El punto de prueba se
utiliza para comprobar el
nivel de señal en la salida
de la Distribution Box. Se
debe de comprobar cuando
los niveles de señal en la
casa del cliente no son
buenos.

72
ModemModem
Es el equipo que se instalara el en cliente.
Al equipo le llega la señal a través de la fuente de alimentación, esta tiene
instalado un acoplador el cual sirve para extraer la señal PLC del cable eléctrico, y
a su vez sirve para alimentar el Módem (Aries). Este tiene una salida RJ45 la cual
se conectara al ordenador del cliente.

73
FrecuenciasFrecuencias ““++”” UtilizadasUtilizadas

74
AnchoAncho de Banda por Linkde Banda por Link

75
CapacidadCapacidad de concurrenciade concurrencia
Aries
C.T. CGP C.C.RJ45
18 Mb
27 Mb
Aries
Aries
Aries
18 Mb18 Mb
18 Mb
18 Mb18 Mb
18 Mb
18 Mb
18 Mb
18 Mb 27 Mb
27 Mb
27 Mb
27 Mb27 Mb
27 Mb
27 Mb
27 Mb
27 Mb
CGP
C.C.
C.C.
C.C.

76
La atenuación del canal obliga a repetir la señal, el repetidor lo que hace es recoger la señal de
un determinado Link (frecuencia de trabajo) y dicha señal la regenera y cambia de Link (para
evitar interferencias entre links) para transmitir al salto siguiente.
HE (head-end)
Tx: Downstream
Rx: Upstream
CPE (customer premises equipment)
Tx: Upstream
Rx: Downstream
an: atenuación del canal
TX RXRXTX TXRXRX RXRX
LXLX LYLY LZLZ
PotPot
FrFr ((MhzMhz))
HEHE HEHE HEHECPECPE CPECPE CPECPE
a1a1 a2a2 a3a3
LXLX LYLY LZLZ
RepetidorRepetidor
ModemModem
Necesidad de repetidoresNecesidad de repetidores

77
PerdidasPerdidas de sede seññalal
entre dos puntosentre dos puntos
TXA
Pot
PA
PB - a
TXA
Pot
PA - a
PB
TXB
TXB
aA B
• Medida en el punto A del espectro. • Medida en el punto B del espectro.
Fr (Mhz) Fr (Mhz)

78
AnalisisAnalisis de inyeccide inyeccióón por puntos den por puntos de
interconexiinterconexióónn
Partimos del supuesto que:
• Se pierde 2 puntos de potencia de señal por tramo entre equipos.
•Se pierde ½ punto de señal inyecciones capacitivas e inductivas ( entre equipos de RED y Aries).
•Se pierde 1 punto de señal al paso por el Contador (del Aries hacia los equipos red) .
•Suponemos que la TX de potencia de los equipos en todos ellos es de 8 (0dBm en realidad)
•La señal del Down se verá representada por una portadora de color verde, y el UP de rosa
Cliente 1
11 22 33 44
55
El enlace entre el CT y el CGP es de L13, entre CGP y CC L2 y enEl enlace entre el CT y el CGP es de L13, entre CGP y CC L2 y entre CC y Aries L3tre CC y Aries L3

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3
2
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0
LXLX LYLY LZLZ
Cliente 1
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Como se puede ver en el punto 1 podrComo se puede ver en el punto 1 podrííamos llegaramos llegar
a ver todas las sea ver todas las seññales del ramal por completoales del ramal por completo
incluido los del ARIES, aunque lo habitual es queincluido los del ARIES, aunque lo habitual es que
la sela seññal solo aguanteal solo aguante ““un saltoun salto”” y la sey la seññal delal del UPUP
del ARIES serdel ARIES seríía confundida con el ruido existentea confundida con el ruido existente
en la len la líínea elnea elééctrica, en este caso ideal como sectrica, en este caso ideal como se
puede ver esta muy cerca del cero. Por cada Ariespuede ver esta muy cerca del cero. Por cada Aries
que se colocarque se colocaráá en el sistema la seen el sistema la seññal delal del UPUP
aumentaraumentaríía unos 3a unos 3 dBdB´´s.s.

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3
2
1
0
LXLX LYLY LZLZ
Cliente 1
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55
En este punto se puede ver como la seEn este punto se puede ver como la seññal queal que
medimos a tope es la delmedimos a tope es la del UPUP del CGP mientrasdel CGP mientras
que la del Down pierde un punto debido al saltoque la del Down pierde un punto debido al salto
de los dosde los dos ““potitospotitos””.l ARIES, aunque lo habitual.l ARIES, aunque lo habitual
es que la sees que la seññal solo aguanteal solo aguante ““un saltoun salto”” y la sey la seññalal
deldel UPUP del ARIES serdel ARIES seríía confundida con el ruidoa confundida con el ruido
existente en la lexistente en la líínea elnea elééctrica, en este caso idealctrica, en este caso ideal
como se puede ver esta muy cerca del cero. Porcomo se puede ver esta muy cerca del cero. Por
cada Aries que se colocarcada Aries que se colocaráá en el sistema la seen el sistema la seññalal
deldel UPUP aumentaraumentaríía unos 3a unos 3 dBdB´´s.s.

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0
LXLX LYLY LZLZ
Cliente 1
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LXLX LYLY LZLZ
Cliente 1
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0
LXLX LYLY LZLZ
Cliente 1
11 22 33 44
55 Punto de pruebaPunto de prueba
La seLa seññal que se mida en el punto de prueba seral que se mida en el punto de prueba seráá
la misma que en la DB perola misma que en la DB pero decrementadadecrementada (este(este
decremento depende del punto donde se inyectedecremento depende del punto donde se inyecte
la sela seññal con las ferritas y de donde se coja laal con las ferritas y de donde se coja la
seseññal del enchufe desde el embarrado, asal del enchufe desde el embarrado, asíí comocomo
de las caracterde las caracteríísticas, respuesta en frecuenciasticas, respuesta en frecuencia
del contador) por que dicha sedel contador) por que dicha seññal tiene queal tiene que
pasar por los contadores hasta dicho enchufe, ypasar por los contadores hasta dicho enchufe, y
por cada Aries que se colocarpor cada Aries que se colocaráá en el sistema laen el sistema la
seseññal delal del UPUP aumentaraumentaríía unos 3a unos 3 dBdB´´s ass asíí comocomo
unos 3unos 3 dBdB´´s en el Down.s en el Down.

84
Cliente 1
11 22 33 44
55 Punto de pruebaPunto de prueba
Imaginemos ahora que la frecuencia del LXImaginemos ahora que la frecuencia del LX
cambia y viene a caer total o parcialmente sobrecambia y viene a caer total o parcialmente sobre
el LZ, solo que con el Down por encima enel LZ, solo que con el Down por encima en
frecuencia del Up en este caso, como podemosfrecuencia del Up en este caso, como podemos
ver esto genera un sever esto genera un seññal interferente que puedeal interferente que puede
llegar a provocar que la SNR baje y haga que lallegar a provocar que la SNR baje y haga que la
comunicacicomunicacióón se caiga (recordar SNR < den se caiga (recordar SNR < de
12dB igual a corte de comunicaci12dB igual a corte de comunicacióón)n)
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5
4
3
2
1
0
LXLX
LYLY LZLZ
SS
NN
RR
SS
NN
RR
SS
NN
RR

85
Ejemplo de espectro medido en una DB, seEjemplo de espectro medido en una DB, se
puede ver que tenemos una frecuencia de L2puede ver que tenemos una frecuencia de L2
en el Down y se puede ver elen el Down y se puede ver el UPUP de losde los
modem con un menor nivel, tambimodem con un menor nivel, tambiéén sen se
observa laobserva la ““colacola”” de ruido que provoca el altode ruido que provoca el alto
nivel denivel de TxTx de potencia del repetidor, quede potencia del repetidor, que
llega allega a ““cubrircubrir”” parte delparte del UPUP de losde los modemsmodems,,
incluso en algunos casos puede llegar aincluso en algunos casos puede llegar a
afectar la SNR delafectar la SNR del UPUP..
DownDown
Cola delCola del
DownDown
UpUp
En este otro caso se puede ver como alEn este otro caso se puede ver como al
bajar el nivel de TX del repetidor la colabajar el nivel de TX del repetidor la cola
desaparece y aparecen los timedesaparece y aparecen los time slotsslots dede
loslos modemsmodems colgados. Se mantiene decolgados. Se mantiene de
forma punteada el mforma punteada el mááximo de seximo de seññalal
medido en todo momento (funcimedido en todo momento (funcióón MAXn MAX
deldel PromaxPromax).).

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8
7
6
5
4
3
2
1
0
LXLX LYLY LZLZ
Cliente 1
11 22 33 44
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Dos Cuartos de ContadoresDos Cuartos de Contadores
en un mismo edificioen un mismo edificio
En ocasiones hay dos cuartos de contadores en un mismo edificioEn ocasiones hay dos cuartos de contadores en un mismo edificio ambos del mismo Link, lo queambos del mismo Link, lo que
puede provocar interferencias entre ellos ya que la sepuede provocar interferencias entre ellos ya que la seññal va por el mismo embarrado yal va por el mismo embarrado y
obviamente se encuentran muy cerca, en la mayorobviamente se encuentran muy cerca, en la mayoríía de este tipo de instalaciones hay que ponera de este tipo de instalaciones hay que poner
condensadores para evitar que la secondensadores para evitar que la seññal vaya hacia atral vaya hacia atráás por el embarrado evitandos por el embarrado evitando asiasi laslas
interferencias de unosinterferencias de unos modemsmodems a otros y de un repetidor a otro.a otros y de un repetidor a otro.
La primera alta en este tipo de escenario suele ser algo mLa primera alta en este tipo de escenario suele ser algo máás complejas de lo habitual, y se sueles complejas de lo habitual, y se suele
comparar las prestaciones del modem (BPC) con el repetidor que ncomparar las prestaciones del modem (BPC) con el repetidor que no cuelga encendido y apagado,o cuelga encendido y apagado,
con esto resolvemos posibles problemas de ruido entre uno y otrocon esto resolvemos posibles problemas de ruido entre uno y otro..

88
EsquemaEsquema de frecuenciasde frecuencias
por ramalespor ramales
CT CTCT
CGP CGPCGP
CC CC CC
Cliente Cliente Cliente
L12/L13
L3
L2
L4
L12
L2
L1
L13
L2

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EsquemaEsquema de frecuenciasde frecuencias
por ramalespor ramales
CC
Cliente
L2
CT
CGP
CC
Cliente
L12/L13
L2
L3
Cliente
CC
L3L3
L2
CC
Cliente
L1/L4
CT
CGP
CC
Cliente
L12/L13
L1/L4
L2
Cliente
CC
L2L2
L1/L4

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