Impacto do PLC sobre as comunicações dos Radioamadores Por António A. S. Magalhães CT1TE

Impacto do PLC sobre as comunicações dos

Radioamadores

PorAntónio A. S. Magalhães

CT1TE

EMENTA

• 1. O que é o PLC ?

• 2. Porque nos preocupa ?

• 3. Aspectos técnicos.

• 4. Quem precisa do PLC ?

• 5. Legislação.

• 6. Acções imediatas.

• 7. Conclusões.

• 8. Perguntas (e respostas???...)

1.-O que é o PLC ? O PLC é uma tecnologia de banda larga que

utiliza as redes eléctricas de baixa tensão (BT) e média tensão (MT) para a transmissão de dados.

Tem três nomes (pelo menos...) :

PLC = Power Line Communications PLT = Power Line Telecommunications BPL = Broadband Power Line

1.-O que é o PLC ?

Três tipos de PLC:

1- Controlo caseiro

Utilização da cablagem doméstica de energia para controlar electrodomésticos. Gama de frequências:

9 a 525 kHz.

1.-O que é o PLC ?

Três tipos de PLC:

2-Tomada doméstica (home plug)

Utilização da cablagem doméstica de energia para interligar computadores no interior do mesmo edifício.

Gama de frequências: 10 a 30 MHz.

1.-O que é o PLC ?Três tipos de PLC:

3- PLC de acesso

Acesso de alta velocidade (2 Mbits/s) à Internet, para utilizadores particulares e empresas, utilizando as linhas aéreas de distribuição de energia. Gama de frequências:

1.6 a 10 MHz.

1.-O que é o PLC ?

2.-Porque nos preocupa ?

- Porque, operando ao longo de todo o espectro das ondas curtas (3 a 30 MHz) e parte das ondas médias (1.8 a 3 MHz) interfere de forma catastrófica nas nossas comunicações de amador.


Seremos os únicos ?

-Infelizmente, não.

Todos os serviços de radiocomunicações em onda curta (e não só nesta, como adiante se verá) ficarão seriamente afectados.

2.-Porque nos preocupa ?Seremos os únicos ?

Serviços afectados:

-Serviço Móvel Marítimo;-Serviço Fixo;-Serviço Móvel Terrestre;-Radiolocalização;-Móvel (perigo e chamada);



-Radiodifusão em onda curta;-Frequência padrão e sinal horário;-Investigação espacial;-Radionavegação marítima;-Móvel aeronáutico;


Seremos os únicos ?


-Radioastronomia;

-Auxiliares de Meteorologia;

-Operações espaciais (identificação de satélites);

-Investigação espacial.


Entre estes, estão os serviços que garantem:

-A segurança e protecção da Vida Humana (operações de busca e salvamento em terra e no mar)

- As comunicações de emergência (Protecção Civil, catástrofes naturais, inundações,

incêndios, terramotos e maremotos, ciclones, tornados e tufões, erupções vulcânicas)

3.-Aspectos técnicosEspectro ocupado?

• Por enquanto não há um padrão (standard) homologado.

• Há vários sistemas propostos, diferentes e incompatíveis entre si.

• Parece, no entanto, que todos os sistemas que nos preocupam irão operar no domínio da Onda Curta

• (3 a 30 MHz) aproximadamente.

3.-Aspectos técnicos

Porquê a Onda Curta ?

-Por várias razões:1- As portadoras dos sinais PLC têm que estar

suficientemente afastadas da frequência de

50 Hz da tensão da rede a fim de permitir a

fácil separação dos sinais desejados.


Porquê a Onda Curta?

2- A alta velocidade, ou débito em Mbits/s, anunciada para o PLC requer bandas passantes muito amplas que, a baixo preço, só estariam disponíveis em onda curta.


Porquê a Onda Curta?

3- A migração para as tecnologias por satélite dos grandes operadores de comunicações internacionais parece tê-los desinteressado da onda curta, deixando mais facilmente a porta aberta para monstruosidades como o PLC.


Porquê Banda Larga?

1-A quantidade total de informação que pode ser transmitida através de um sistema é proporcional ao produto da gama de frequências que o sinal contem pelo tempo disponível para a sua transmissão. (Teorema de Hartley).


Porquê Banda Larga ?

2- Para se poder transmitir muita informação em pouco tempo (alta velocidade) é, pois, necessário que o sistema disponha de uma ampla banda passante.


Porquê Banda Larga ?

3- Além de tudo isto, para que o sistema possa conduzir várias conversações em simultâneo, os canais de frequência individuais terão que estar espalhados pela banda total disponível de modo a não se interferirem.


Como interfere?1- Por radiação

Nem as linhas de transporte de energia, nem as cablagens domésticas são apropriadas para conduzir sinais de alta frequência (RF) e muito menos informação digital; elas RADIAM

( e muito...).


Como interfere?

2- Por condução

Existindo sinais espúrios de alta frequência (PLC) nas tomadas eléctricas das nossas casas, como normalmente os nossos equipamentos são alimentados a partir do sector, esses sinais entrarão facilmente nos nossos radios através do próprio cabo de alimentação.

3.-Aspectos técnicosComo soa a interferência ?

Nos nossos receptores, os sinais PLC aparecem como ruído branco (Gaussiano). O ouvinte nem sempre tem a impressão típica de interferência, tal como tumulto,

zumbido, clics, apitos, etc. Em contraste, haverá uma sensação de perda de sensibilidade do receptor, dado

que a interferência se apresenta como um aumento de ruído branco à entrada do receptor.


Porque radiam as linhas ?

As linhas de distribuição foram projectadas para transportar a energia de extremamente baixa frequência de 50 Hz e não energia de radiofrequência (RF) de 5 ou 50 MHz.



Como as linhas de energia apresentam perdas enormes em RF ( não é invulgar 60 dB por 100 m @ 20 MHz) as potências a injectar pelo PLC tem que ser muito elevadas, para que o sinal chegue a todos os assinantes.



- Devido aos inúmeros e violentos transitórios de tensão e corrente provocados pelas ligações e cortes da aparelhagem derivada sobre a linha de energia, esta constitui um meio muito ruidoso. Para conseguir vencer este elevado nível de ruído, o PLC tem que injectar no sistema potências ainda mais elevadas, o que torna a radiação ainda mais violenta.



Os condutores das linhas de energia estendem-se ao longo de trajectos que abrangem centenas ou milhares comprimentos de onda, mesmo para as frequências mais baixas do PLC. Elas podem então funcionar como excelentes antenas.

3.-Aspectos técnicosPorque radiam as linhas?

Qualquer linha de transmissão, quer de condutores paralelos, quer coaxial, só não radia se estiver correctamente adaptada: a impedância do gerador deve ser igual á impedância de onda, ou impedância característica da linha, e a impedância da carga também igual à da linha. Doutro modo existirão as famosas ondas estacionárias ao longo da linha e esta radia.

3.-Aspectos técnicosPorque radiam as linhas?

Mesmo no caso das linhas de AT e MT, em que a impedância característica é conhecida, e talvez a(s) do(s) gerador(es), a impedância da carga é um mistério insolúvel, pois estão sempre a ser ligados e desligados, aleatóriamente, consumidores sobre a linha. Falar de adaptação de impedâncias nestas condições é totalmente absurdo.

4.-Quem precisa do PLC ?Adaptado de David Sumner, K1ZZ

Os consumidores?

1- A maior parte já tem acesso a um serviço de banda larga, via ADSL, cabo de TV, modem em linha comutada, RDIS, WAVELAN (wireless local area network) e até por satélite.

4.-Quem precisa do PLC ?

Os consumidores ?

2- Eles não estão verdadeiramente interessados em novas opções. Eles gostariam, tão somente, de obter preços mais baixos, mas ninguém oferece garantias a favor do PLT neste aspecto.

4.-Quem precisa do PLC ?1- Eles já gastaram biliões de

dólares noutros negócios de telecomunicações para os quais não houve mercado, tais como

o famigerado serviço móvel por satélite Iridium.

.

Os investidores ?


Os distribuidores de energia?

1- Eles devem estar sumamente ocupados a gerir o seu próprio negócio para se lançarem numa aventura de resultados mais que duvidosos.


Os distribuidores de energia?

2- Os mais sensatos e inteligentes, em todo o Mundo, devem estar conscientes de que o público e os governos os observam como falcões, para ver como eles respondem a uma situação semelhante ao apagão de 14 de Agosto em

Nova Iorque. Que isso, sim, é o seu negócio.


Os utentes das radiocomunicações?

1- Não são apenas os utilizadores da gama de frequências de 1.8 a 30 MHz que serão afectados.


Os utentes das radiocomunicações ?

2- Devido à existência de elementos não-lineares na rede eléctrica de distribuição de energia, os sistemas PLC podem criar (por intermodulação) emissões em frequências substancialmente mais altas do que as frequências actualmente usadas intencionalmente no seio do sistema PLC, ou seja, muito acima da onda curta.

4.-Quem precisa do PLC ?Os utentes das radiocomunicações ?

3- Assim sendo, isto afecta também quem assiste à televisão, escuta radio em FM, sobe num avião, num comboio ou

num barco, quem se preocupa com a previsão meteorológica, trabalha em Radioastronomia, confia nos serviços das polícias e dos bombeiros, ou quaisquer outros serviços que usam o serviço móvel terrestre, incluindo os próprios distribuidores de energia, os quais são fortes utilizadores das radiocomunicações.

4.-Quem precisa do PLC ?Quem resta ?

1- Restam agora as companhias que gostariam de vender o hardware para PLC.


Quem resta ?

2- Se não fora pela fatalidade da poluição do espectro que acarreta, a tecnologia que conseguiu fazer o PLC funcionar, deveria ser credora de admiração.


Quem resta ?

3- Contudo, dado que envolve a transmissão de RF através de um meio inapropriado – uma linha de transmissão projectada para 50 Hz e não 5 nem 50 MHz – é o tipo de admiração que nós deveríamos ter para com um cão que andasse nas suas patas trazeiras : o cão não anda lá muito bem, mas a coisa surpreendente é que caminha.


Quem resta ?

4- Nós apenas temos a esperança de que estes técnicos, que seguramente foram compelidos por interesses económicos grosseiros, de lucro a todo custo, encontrem uma melhor aplicação para os seus talentos no seu próximo empreendimento, ou com o próximo empregador.

5.-Legislação

O que é interferência?Definição:

Interferência prejudicial é tudo o que põe em risco o funcionamento de um serviço de radionavegação ou de outros serviços de segurança, ou seriamente degrada, obstrui, ou repetidamente interrompe um serviço de radiocomunicações que opera de acordo com os Regulamentos de Radio da ITU.

(ITU Radio Regulations, Artº S1.169)

5.-Legislação

Sinal injectado nas linhas

O nível de sinal a injectar pelo PLC, aprovado pelo CENELEC, de cerca de 0 dBW @ 10kHz de largura

de banda, deverá criar, a uma distância de 3 m, uma intensidade de campo aproximada de 60 µV/m, o que é inaceitavelmente elevado para as bandas de onda curta,

(aproximadamente S9+20 dB @ 10 m em 1.8 MHz).

5.-LegislaçãoLimites para o nível de ruído

Norma alemã NB 30: Em Janeiro de 1999 a entidade reguladora alemã, RegTP,

publicou uma curva para “a radiação dos serviços de telecomunicações sobre condutores (incluindo CATV,

xDSL e PLC) para a gama de frequências de 9 kHz a 3 GHz. Da aplicação dessa curva resulta a tabela seguinte:

5.-LegislaçãoLimites para o nível de ruído

(Medição a 3 m de dist.; Δf = 9 kHz ; detector de pico)

Frequências (MHz) Limite da Intensidade de Campo

(dBµV/m)

0.009 – 1 40-20*log f (MHz)

>1- 30 40-8.8*log f (MHz)

>30 – 1000 27 ( 20 dBpW erp)

>1000 – 3000 40 ( 33 dBpW erp)

5.-Legislação

Situação típica

Um radioamador vivendo numa casa, na

cablagem da qual foi injectado sinal PLC obedecendo à NB 30, com a sua antena de

meia onda afastada 10 m da casa, deve

esperar as seguintes leituras de S-meter:

5.-Legislação

Situação típica

Banda (MHz)

1.8 3.6 7 14 21 28

NB 30 (dBµV/m)

37.8 35.1 32.6 29.9 28.4 27.3

S-Meter S9+12 dB

S9+3dB S8 S6-7 S5-6 S5

5.-Legislação

Outras normas europeias

França: Adoptou a NB 30

Noruega: Propõe (NB 30 – 20 dB)

Reino Unido (BBC) Propõe (NB 30 - 30 dB)

5.-Legislação

Normas AmericanasFCC Part 15 Sec. 15.209

Frequência (MHz) Int. Campo (µV/m) Dist. medição (m)

0.009 –0.490 2400/f (kHz) 300

0.490 – 1.705 24000/f (kHz) 30

1.705 – 30.0 30 3030 – 88 100 3

88 – 216 150 3

216 – 960 200 3

Acima de 960 500 3

5.-Legislação

Normas AmericanasFCC Part 15 Sec. 15.209

Deve notar-se que esta norma sendo independente da frequência, na região que nos interessa (1.8 a 30 MHz) não tem em conta as características do ruído natural.

5.-LegislaçãoComparação da NB 30 com a FCC Part 15:Só nos interessa a banda 1.8 a 30 MHz.

A média das intensidades de campo da NB 30 é 31.9 dBµV/m @ 3 m

ao longo desta banda.

Como a FCC Part 15 dá 30 µV/m @ 30 m, passando a unidades

logarítmicas e corrigindo a distância, temos:

E= 69.5 dBµV/m @ 3m

(note-se que em ambas Δf = 9 kHz e valores de pico)

Donde se conclui que a norma americana é

muito mais permissiva...

5.-Legislação

Atenção ! Porque, como se viu, a norma americana é mais

permissiva do que a NB 30, os representantes do PLC estão a fazer pressão para que a FCC Part 15

seja adoptada.

Porém, se a NB 30 já não nos serve, a americana muito menos !

5.-Legislação

Para terminar este capítulo:

“ As administrações devem tomar todas as medidas praticaveis e necessárias para assegurar que a operação de aparelhos eléctricos ou instalações de qualquer natureza, incluindo redes de distribuição de energia e de telecomunicações...não causem interferência prejudicial a qualquer serviço de radiocomunicações e, em particular, à radionavegação, ou a qualquer outro serviço de segurança que opere conforme o previsto neste Regulamento.

(ITU Radio Regulations, Artº RR S15.12)

6.-Acções imediatas Há tanto trabalho a realizar para combater e, se

possível, aniquilar o monstro PLC que

só nos atrevemos a propor a criação de um

GRUPO DE TRABALHO

Sancionado pela REP e agrupando voluntários.

7.-Conclusões

1- O sistema PLC, sendo, como se viu, uma fonte de severa e prejudicial interferência, constitui a ameaça mais grave até agora sofrida pelo Serviço de Radioamador.

7.-Conclusões

2- Devemos estar atentos à evolução futura deste cometimento, procurando informação actualizada junto da Administração.

7.-Conclusões

3- Estamos, no entanto, convictos de que prevalecerá o bom senso e que o PLC nunca será licenciado em Portugal.

7.-Conclusões

4- De resto, a serpente morrerá pelo seu próprio veneno: o acesso trivial por condução, ou a radiação espúria,

facilmente interceptaveis (eavesdropping), comprometendo gravemente a segurança das comunicações, desencorajarão fatalmente qualquer cliente avisado e sensato.

8.-Perguntas

TNX ES 73 DE

CT1TE“ E, se mais mundo houvera,

lá chegara”

(Lus. Canto VII, Est. XIV)

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