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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Profesional Adolfo López Mateos

Sección de Estudios de Postgrado e Investigación COMPORTAMIENTO DE SISTEMAS DE COMUNICACIÓN BPL

PROVOCADO POR INTERFERENCIAS

ELECTROMAGNÉTICAS CONDUCIDAS

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL GRADO DE

MAESTRO EN CIENCIAS EN

INGENIERÍA ELECTRÓNICA

P R E S E N T A:

JORGE ADRIÁN GARDUÑO MEDINA

ASESOR:

M. EN C. JOSÉ HÉCTOR CALTENCO FRANCA

MÉXICO D.F. JUNIO 2008

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL SECRETARIA DE INVESTIGACION Y POSGRADO

CARTA CESION DE DERECHOS

En la Ciudad de México, D. F., el día 04 del mes Junio del año 2008

el(la) que suscribe GARDUÑO MEDINA JORGE ADRIÁN alumno (a) del Programa de

Maestría en Ciencias en Ingeniería Electrónica

con número de registro B051720 adscrito a la Sección de Estudios de Posgrado e Investigación de la

E.S.I.M.E. Unidad Zacatenco, manifiesta que es autor(a) intelectual del presente Trabajo de Tesis

bajo la dirección del M. EN C JOSÉ HÉCTOR CALTENCO FRANCA y cede los derechos del

trabajo intitulado: Comportamiento de sistemas de comunicación BPL provocado por interferencias electromagnéticas conducidas

al

Instituto Politécnico Nacional para su difusión, con fines Académicos y de Investigación.

Los usuarios de la información no deben reproducir el contenido textual, graficas o datos del trabajo

sin el permiso expreso del autor y/o director del trabajo. Este puede ser obtenido escribiendo a la

siguiente dirección: [email protected] y [email protected]

Si el permiso se otorga, el usuario deberá dar el agradecimiento correspondiente y citar la fuente

del mismo.

Nombre y Firma

Garduño Medina Jorge Adrián

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

AGRADECIMIENTOS Al Instituto Politécnico Nacional por mi formación como persona

profesional.

A MIS PADRES

Agradezco a Dios por darme la oportunidad de tener en este momento tan especial a mis

padres Adrián Garduño Dimas y Martina Medina Méndez. Padres les agradezco mucho la

confianza, tiempo y cariño que depositaron en mí.

A MIS HERMANOS

Gerardo G. M, J. Carlos G. M., L. Fernando G. M., Elizabeth G. M. Cesar J. G. M. y Olga

B. G. M. Por cubrir mis actividades de trabajo en casa. Esta va en especial para Cesar J G.

M. y Olga B. G. M.

A MI NOVIA

Paloma B. R. por estar a mi lado y apoyarme en todo momento. Y a quien dedico parte de

este logro.

A MIS AMIGOS Y COMPAÑEROS DE TRABAJO A todos mis compañeros: Carlos Ortega, Javier A., David D., Dulce L., F. Javier D. y de

manera especial agradezco al Dr. Francisco J. Gallegos Funes por ánimos que coloco en mi

para seguir adelante.

A MI ASESOR

J. Héctor Caltenco Franca. Por su amistad, confianza y consejos para que este trabajo fuera

posible. Recuerde que le prometí terminar y lo estoy cumpliendo. ”Todo es posible si uno se lo

propone”.

RESUMEN

En la formación de nuevas redes de comunicación es necesario considerar ciertos parámetros y características; donde el usuario le exige a la red un nivel de desempeño en términos de ancho de banda, variaciones de retardo, pérdidas y errores, independientemente de la tecnología de transmisión y medio que se utilice, manteniendo con estos su costo mínimo por la adquisición del servicio. La consideración de estos aspectos ha fortalecido la idea de utilizar la red eléctrica como medio de transmisión. A esta red de comunicación se le conoce como PLC (Power Line Communications, por sus siglas en ingles). Actualmente esta tecnología se encuentra en desarrollo, con aplicaciones en pequeñas áreas urbanas y rurales que como sitios de prueba para el conocimiento de su desempeño. Algunas de estas pruebas han mostrado buenos resultados de funcionalidad en comparación con los resultados adversos en cuanto a la compatibilidad electromagnética del entorno en que opera, en los cuales se muestran efectos de emisiones radiadas y conducidas no deseados, además de las pérdidas de información debido a la atenuación del canal, desacoplamiento y variación de impedancia, así como ruido debido la gran variedad de equipos conectados a la red eléctrica. Como una contribución útil en el mejoramiento y conocimiento de estos aspectos, se han propuesto dos métodos de medición, el primero se refiere a las interferencias electromagnéticas (EMI, por su siglas en inglés) conducidas generadas por equipos con tecnología PLC de uso doméstico, presentado en la tesis de licenciatura del mismo autor [9] y el segundo, que se presenta en este trabajo, consiste en determinar la eficiencia de comunicación de las tecnologías BPL (BroadBand powerLine, por sus siglas en ingles), cuando se encuentran inmersos en un ambiente electromagneticamente contaminado, en particular por EMI conducidas. Para lograr este objetivo, se desarrolla una evaluación de la tasa de transferencia recibida de estos sistemas, sometiéndolo a EMI intencionales generadas por una lámpara compacta autobalastrada, ya que este dispositivo contribuye de manera importante a la generación de perturbaciones electromagnéticas conducidas sobre la red BPL, lo cual se demostró en trabajos previos. Bajo este esquema, se propone un método sencillo que permite medir y evaluar la tasa de transmisión de estos equipos, contribuyendo de esta manera a clarificar los efectos de las EMI conducidas que provocan a esta tecnología, los cuales mucho se mencionan en la literatura, pero no se muestran ni los procesos de medición, ni un análisis de los resultados. Las pruebas se desarrollan en condiciones de laboratorio, para evaluar casos ideales y extremos, simulando de esta manera las condiciones de operación de las tecnologías domésticas comerciales. Se realizan las pruebas sobre equipos Linksys de primera generación y equipos Netgear de tercera generación. Los resultados obtenidos muestran ser satisfactorios en cuanto a eficiencia de transferencia de datos en los equipos BPL bajo prueba, sometidos a EMI conducidas continuas.

ABSTRACT

For the implementation of new communications networks it is necessary to consider some special parameters and characteristic, where the user demands to the network an efficient level in terms of bandwidth, delay variations, losses and errors, independently of the technology of transmission and medium that is used, maintaining with these his minimum cost for the acquisition on the service. The consideration of these aspects had strengthened the idea of using the electric network as a transmission channel. This communication network is known as PLC (Power Line Communications, for its English acronym). Nowadays this technology is in development, with applications in small urban and rural areas as site of test for the knowledge of its performance. Some of these tests have shown good functionality results compared with the adverse results showed in electromagnetic compatibility testing of the environment where it work, in which effects of conducted and radiated emissions are undesirable, additionally to the information losses due to the channel attenuation, mismatched and impedance variation, as well as noise, for the great variety of appliances connected to the electric network. As an useful contribution in the improvement and knowledge of these aspects, two measurements methods are presented, the first one is refer to the conducted interferences on the In-home PLC technologies, presented in the bachelor thesis of the author's and the second, presented in this work, it consists on determining the efficiency of communication of the technologies BPL, when they are embedded in an electromagnetically polluted environment, in particular for conducted electromagnetic interferences. To achieve this objective, an analysis and evaluation of the rate of effective transfer on the system is developed, subjecting the system to an intentional interferences generated by a fluorescent lamp controlled by ballast, since this device contributes with to the generation of electromagnetic interferences conducted on the net BPL from an important way, that which was demonstrated in previous works. Under this outline, a simple method that allows to measure and to evaluate the efficiency of transmission of information on the BPL signal is proposed, contributing this way to clarify the effects of the conducted interferences on this technologies, those which a lot they are mentioned in the literature, but neither the measurement processes, neither the analysis of the results are shown. The tests was developed under laboratory conditions, to evaluate ideal and extreme events, simulating this way the conditions of operation of the commercial in-home technologies. The test was developed over Linksys equipments of first generation and Netgear equipments of third generation. The obtained results to evaluate the efficiency of the data transfer on the BPL equipments under test, showed satisfactory results, when they are subjected to continuous conducted interferences.

ÍNDICE

I

ÍNDICE ABREVIATURAS Y NOMENCLATURA ............................................................... V

ÍNDICE DE FIGURAS Y TABLAS ...........................................................................VIII

CAPÍTULO 1

1.1 Objetivo ................................................................................................................... 1

1.2 Justificación ............................................................................................................. 1

1.3 Orientación de la tesis .............................................................................................. 1

1.4 Organización de la tesis ........................................................................................... 2

CAPÍTULO 2 SISTEMAS DE COMUNICACIÓN PLC

2.1 Antecedentes históricos ........................................................................................... 3

2.2 Descripción y funcionamiento de la tecnología PLC .............................................. 5

2.3 Tipos de redes de acceso con tecnología PLC ......................................................... 6

2.3.1 Red PLC de media tensión ............................................................................. 7

2.3.2 Red PLC de acceso o baja tensión................................................................... 8

2.3.3 Red PLC doméstica o BPL.............................................................................. 9

2.4 Pruebas de campo, ventajas y desventajas de la tecnología PLC ............................ 9

2.4.1 Características del canal de transmisión (red eléctrica)................................... 10

2.4.2 Técnicas de modulación utilizadas en sistemas PLC ...................................... 11

2.4.2a Modulación GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying)...................... 11

2.4.2b Modulación DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)...................... 12

2.4.2c Modulación OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) .. 13

ÍNDICE

II

CAPÍTULO 3 PERTURBACIONES CONDUCIDAS GENERADAS POR EQUIPOS,

DISPOSITIVOS O SISTEMAS CONECTADOS A LA RED ELÉCTRICA

3.1 Tipos de ruidos presentes en el canal de comunicación PLC .................................. 15

3.1.1 Ruido de fondo coloreado (tipo 1) .................................................................. 15

3.1.2 Ruido de banda estrecha (tipo 2) .................................................................... 16

3.1.3 Ruido impulsivo periódico asíncrono a la frecuencia principal (tipo 3) ........ 16

3.1.4 Ruido impulsivo periódico síncrono a la frecuencia principal (tipo 4) .......... 16

3.1.5 Ruido impulsivo asincrónico (tipo 5) ............................................................. 16

3.2 Sistemas de medición para las pruebas de EMI conducidas generadas

por equipos, dispositivos o sistemas conectados a la red eléctrica .......................... 18

3.2.1 Sistemas de medición para la captura de EMI conducidas presentes al

momento de conmutación del equipo ............................................................. 18

3.2.2 Sistema de medición para la captura de EMI conducidas presentes durante

el funcionamiento normal del equipo ............................................................... 19

3.3 Pruebas en equipos, dispositivos y sistemas típicos para la evaluación de las EMI

conducidas ................................................................................................................ 20

3.3.1 Perturbación por conmutación de contactos ................................................... 20

3.3.2 Perturbación por conmutación de semiconductores ....................................... 23

3.3.3 Perturbación por motores eléctricos. .............................................................. 28

3.3.4 Perturbación por lámparas fluorescentes controladas por balastro ................ 32

3.3.5 Perturbación por transformadores ................................................................. 34

CAPÍTULO 4 MEDICIÓN DE LAS EMISIONES CONDUCIDAS GENERADAS

POR EQUIPOS DE COMUNICACIÓN BPL

4.1 Preparación del EBP para la medición de las EMI conducidas. .............................. 35

4.1.1 Determinar el tipo de clase ETI de los EBP Linksys y Netgear ...................... 36

4.1.2 Determinar la frecuencia de operación de los EBP Linksys y

Netgear. ........................................................................................................... 36

4.1.3 Fijar los límites de perturbación ..................................................................... 38

ÍNDICE

III

4.2 Sistema de medición para las pruebas de emisiones conducidas ............................ 38

4.3 Medición de las EMI conducidas generadas por equipos BPL ............................... 39

4.3.1 Medición del nivel de ruido conducido presente en la red eléctrica .............. 39

4.3.2 Resultados: Medición sobre la fase de alimentación. Equipo BPL Linksys ... 40

4.3.3 Resultados: Medición en el neutro de alimentación. Equipo BPL Linksys .... 41

4.3.4 Resultados: Medición sobre la fase de alimentación. Equipo BPL Netgear ... 43

4.3.5 Resultados: Medición en el neutro de alimentación. Equipo BPL Netgear .... 44

CAPÍTULO 5 EVALUACIÓN DE LA TASA DE TRANSFERENCIA DE EQUIPOS

BPL EN AMBIENTES CONTAMINADOS POR INTERFERENCIAS

ELECTROMAGNÉTICAS CONDUCIDAS.

5.1 Características de los equipos BPL EtherFast 10/100 Bridge y Wall-plugged

Bridge XE102IS ...................................................................................................... 48

5.2 Instalación y pruebas de funcionamiento de los equipos BPL ................................ 50

5.2.1 Instalación del equipo BPL EtherFast 10/100 Bridge .................................... 50

5.2.2 Instalacion del equipo BPL Wall-plugged Bridge XE102IS .......................... 51

5.3 Preparación del sistema de medición ....................................................................... 53

5.3.1 Medición de la tasa de transferencia de una conexión a Internet ................... 53

5.3.1a Uso del comando NETSTAT (experimento base) .................................. 54

5.3.1b Consideraciones previas a la aplicación del experimento ...................... 54

5.4 Descripción del procedimiento de medición ........................................................... 57

5.4.1 Establecer la fuente de perturbación ............................................................... 57

5.4.2 Evaluar la tasa de transferencia ...................................................................... 57

5.4.3 Provocar perturbaciones durante la descarga de información ........................ 59

5.5 Evaluación de la tasa de transferencia recibida de equipos BPL sometidos a EMI

conducidas ............................................................................................................... 60

5.5.1 Resultados: Medición de la tasa de transferencia recibida en equipos BPL

Netgear, sin perturbaciones ............................................................................. 61

ÍNDICE

IV


Netgear, con perturbaciones ............................................................................ 64

5.5.3 Cálculo de la caída de la tasa medida sometida a EMI conducidas, en equipos

Netgear ............................................................................................................. 69

5.5.4 Cálculo de la velocidad de transferencia de datos en equipos Netgear,

con y sin perturbaciones. .................................................................................. 71


Linksys, sin perturbaciones ............................................................................. 72


Linksys, con perturbaciones ........................................................................... 74


Linksys. ........................................................................................................... 77

5.5.8 Cálculo de la velocidad de transferencia de datos en equipos Linksys,

con y sin perturbaciones ................................................................................. 78

CAPÍTULO 6 CONCLUSIONES Y TRABAJOS A FUTURO

6.1 Conclusiones ............................................................................................................ 79

6.2 Trabajo a futuro ....................................................................................................... 81

REFERENCIAS .......................................................................................................... 82

ANEXO Publicaciones derivadas del trabajo ............................................................... 84

APÉNDICE A PROGRAMA Nº 1. Programa en MATLAB para calcular y graficar la probabilidad de

llegadas de los bytes recibidos, obtenidos durante la conexión a Internet. ................... 85

PROGRAMA Nº 2. Programa en MATLAB para calcular y graficar la caída de bytes

recibidos. ........................................................................................... 87

PROGRAMA Nº 3. Programa en MATLAB para recuperar la señal del osciloscopio

en función de los datos almacenados en una hoja de cálculo............ 89 APÉNDICE B. Descripción del equipo de medición .................................................. 90

ABREVIATURAS Y NOMENCLATURA

V


AC CORRIENTE ALTERNA. Por sus siglas en inglés (ALTERNATING CURRENT)

ADSL LÍNEA DE SUSCRIPTOR DIGITAL ASIMÉTRICA. (ASYMMETRIC DIGITAL SUBSCRIBER

LINE)

AWGN RUIDO GAUSSIANO BLANCO ADITIVO. (ADDITIVE WHITE GAUSSIAN NOISE)

Bps BYTES POR SEGUNDO. (BYTES PER SECOND)

bps BITS POR SEGUNDO. (BITS PER SECOND)

BPL BANDA ANCHA POR LÍNEAS DE POTENCIA. (BROADBAND POWER LINE)

CE EMISIÓN CONDUCIDA. (CONDUCTED EMISIÓN)

CISPR COMITÉ INTERNACIONAL ESPECIAL EN PERTURBACIONES RADIOELÉCTRICAS. (COMITÉ

INTERNATIONAL SPÉCIAL DES PERTUBATIONS RADIOÉLECTRIQUES)

CPU UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO. (CENTRAL PROCCESS UNIT)

CS SUCEPTIBILIDAD CONDUCIDA. (CONDUCTED SUSCEPTIBILITY )

dB DECIBEL

dB(μV) DECIBEL MICROVOLTS

dB(μA) DECIBEL MICROAMPERE

DDA DIFUSIÓN DE AUDIO DIGITAL. (DIGITAL DIFFUSION AUDIO)

DS SECUENCIA DIRECTA. (DIRECT-SEQUENCE)

DSSS DIRECT SEQUENCE SPREAD SPECTRUM

EMC COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA. (ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY )

EMD PERTURBACIÓN ELECTROMAGNÉTICA. (ELECTROMAGNETIC DISTURBANCE )

EME EMISIÓN ELECTROMAGNÉTICA. (ELECTROMAGNETIC EMISSION)

EMI INTERFERENCIA ELECTROMAGNÉTICA. (ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE)

EMS SUSCEPTIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA. (ELECTROMAGNETIC SUSCEPTIBILITY)


VI

ETSI INSTITUTO EUROPEO DE NORMALIZACIÓN DE LAS TELECOMUNICACIONES (EUROPEAN

TELECOMMUNICATIONS STANDARDS INSTITUTE)

EUT EQUIPO BAJO PRUEBA. (EQUIPMENT UNDER TEST )

GHz GIGAHERTZ

GMSK CONMUTACION POR CORRIMIENTO MINIMO GAUSIANO. (GAUSSIAN MINIMUM SHIFT

KEYING)

GND TIERRA. (GROUND)

GPIB BUS DE INTERFAZ DE PROPÓSITO GENERAL. (GENERAL PURPOSE INTERFACE BUS)

GSM SISTEMAS GLOBAL PARA LA COMUNICACIÓN MÓVIL. (GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE-

COMMUNICATIONS)

HF ALTA FRECUENCIA (HIGH FREQUENCY)

HV ALTA TENSIÓN. (HIGH VOLTAJE)

Hz HERTZ

IDA ÍNDICE DE DISTORSIÓN ARMÓNICA

IP PROTOCOLO DE INTERNET. (INTERNET PROTOCOL)

ISI INTERFERENCIA INTER-SIMBÓLICA. (INTER-SYMBOL INTERFERENCE)

ISP PROVEDOR DE SERVICIOS DE INTERNET. (INTERNET SERVICE PROVIDER)

ITE EQUIPOS CON TECNOLOGÍA PARA INFORMACIÓN. (INFORMATION TECHNOLOGY EQUIPMENT)

Kbps KILOBYTES POR SEGUNDO

KHz KILOHERTZ

KV KILOVOLTS

LAN RED DE AREA LOCAL. (LOCAL AREA NETWORK)

LF BAJA FRECUENCIA. (LOW FREQUENCY)

LISN RED ESTABILIZADORA DE IMPEDANCIA DE LÍNEA. (LINE IMPEDANCE STABILIZATION

NETWORK )

LV BAJA TENSIÓN. (LOW VOLTAJE)


VII

Mbps MEGA BITS POR SEGUNDO

MHz MEGAHERTZ

MV MEDIA TENSIÓN. (MÉDIUM VOLTAJE)

OFDM MULTIPLEXACIÓN POR DIVISIÓN DE FRECUENCIA ORTOGONAL. (ORTHOGONAL FREQUENCY

DIVISION MULTIPLEXING)

PC COMPUTADORA PERSONAL. (PERSONAL COMPUTER)

PLC COMUNICACIÓN POR LÍNEAS DE POTENCIA. (POWER LINE COMMUNICATIONS)

PSD DENSIDAD DE POTENCIA ESPECTRAL. (POWER SPECTRAL DENSITY)

QoS CALIDAD DE SERVICIO. (QUALITY on SERVICE)

RE EMISIONES RADIADAS. (RADIATED EMISSIONS)

RF RADIO FRECUENCIA. (RADIO FREQUENCY)

RS SUSCEPTIBILIDAD RADIADA. (RADIATED SUSCEPTIBILITY)

SNR RELACIÓN SEÑAL RUIDO. (SIGNAL TO NOISE RATIO)

SS ESPECTRO ENSANCHADO. (SPREAD-SPECTRUM)

USB BUS SERIAL UNIVERSAL. (UNIVERSAL SERIAL BUS)

ÍNDICE DE FIGURAS Y TABLAS

VIII


ÍNDICE DE FIGURAS CAPÍTULO 2 Pág. Figura 2.1 Elementos requeridos para la comunicación con tecnología PLC ............... 4

Figura 2.2 Red PLC de media tensión ........................................................................... 7

Figura 2.3 Red PLC de acceso o baja tensión ............................................................... 8

Figura 2.4 Red PLC doméstica o BPL ........................................................................... 9

Figura 2.5 Modulación OFDM en el dominio de la frecuencia ..................................... 14

CAPÍTULO 3 Figura 3.1 Tipos de ruidos localizados en el canal de comunicación PLC ................... 17

Figura 3.2 Sistemas de medición para la captura de EMI conducidas presentes al

momento de conmutación del equipo ........................................................... 18

Figura 3.3 Sistema de medición para la captura de EMI conducidas presentes durante

el funcionamiento normal del equipo ........................................................... 19

Figura 3.4 Ejemplos de contactos .................................................................................. 20

Figura 3.5 Tensión en los bornes después de un corte de corrientes inductivas ........... 21

Figura 3.6 Circuito de conmutación a una carga ........................................................... 21

Figura 3.7 EMI conducida generada por un interruptor con carga, a la posición

de encendido ................................................................................................. 22

Figura 3.8 EMI conducida generada por un interruptor con carga, a la posición

de apagado .................................................................................................... 22

Figura 3.9 Dispositivos de conmutación electrónica ..................................................... 23

Figura 3.10 Ejemplos de dispositivos que emplean conmutadores electrónicos............ 24

Figura 3.11 EMI conducida generada por un cargador de baterías telefónico

al momento de conexión con el suministro eléctrico. ................................ 25

Figura 3.12 EMI conducidas generada por un cargador de baterías telefónico

durante su funcionamiento normal .............................................................. 25


IX

Figura 3.13 EMI conducida generada por un regulador de C.A. dimmer con

una lámpara incandescente de 200W de carga ........................................... 26


una lámpara incandescente de 100W de carga ........................................... 27


una resistencia calorífica de 25W de carga ................................................ 27


un transformador de carga .......................................................................... 28

Figura 3.17 Motor de inducción o jaula de ardilla ........................................................ 29

Figura 3.18 Motor de escobillas típico .......................................................................... 29

Figura 3.19 Ejemplos de equipos con motor de escobillas e inducción ......................... 30

Figura 3.20 EMI conducida generada por un taladro al momento

de encendido ............................................................................................... 30

Figura 3.21 EMI conducida generada por un taladro al momento

de apagado .................................................................................................. 31

Figura 3.22 EMI conducidas generadas por un taladro con motor de escobillas

durante su operación normal ....................................................................... 31

Figura 3.23 EMI conducidas generadas por un ventilador con motor de inducción ..... 32

Figura 3.24 Lámpara de descarga de alto rendimiento .................................................. 33

Figura 3.25 Lámpara compacta autobalastrada de 65W ................................................ 33

Figura 3.26 EMI conducida generada por una lámpara compacta

autobalastrada de 65W ................................................................................ 33

Figura 3.27 EMI conducidas generadas por un transformador ..................................... 34

CAPÍTULO 4 Figura 4.1 Medición de la frecuencia de operación de los equipos BPL Linksys

y Netgear ...................................................................................................... 36

Figura 4.2 Frecuencia de operación del equipo BPL Linksys ....................................... 37

Figura 4.3 Sistema de medición para la prueba de emisiones conducidas de los EBP

Linksys y Netgear ......................................................................................... 38

Figura 4.4 Ruido de ambiente localizado en el laboratorio de EMC ............................ 40


X

Figura 4.5 Emisiones conducidas registradas en la fase de alimentación.

Equipo BPL Linksys ..................................................................................... 40

Figura 4.6 Emisiones conducidas registradas en el Neutro de alimentación.

Equipo BPL Linksys ..................................................................................... 41

Figura 4.7 Respuesta en el dominio del tiempo. Equipo BPL Linksys ......................... 42

Figura 4.8 Emisiones conducidas registradas en la fase de alimentación.

Equipo BPL Netgear...................................................................................... 43

Figura 4.9 Emisiones conducidas registradas en el Neutro de alimentación.

Equipo BPL Netgear ..................................................................................... 44

Figura 4.10. Respuesta en el dominio del tiempo. Equipo BPL Netgear. ...................... 45

CAPÍTULO 5 Figura 5.1 Equipo BPL, EtherFast 10/100 Bridge ......................................................... 48

Figura 5.2 Equipo BPL, Wall-plugged bridge XE102IS................................................ 49

Figura 5.3 Instalación de primer equipo EtherFast 10/100 ........................................... 50

Figura 5.4 Instalación del segundo equipo EtherFast 10/100. ....................................... 51

Figura 5.5 Instalación del equipo BPL, Wall-plugged bridge XE102IS ....................... 51

Figura 5.6 Instalación del equipo BPL Linksys en el laboratorio de compatibilidad ... 52

Figura 5.7 Instalación del equipo BPL Netgear en el laboratorio de compatibilidad ... 52

Figura 5.8 Sistema de comunicación básico .................................................................. 55

Figura 5.9 Sistema de comunicación BPL básico ......................................................... 56

Figura 5.10 Sistema de medición normalizado, utilizado para evaluar la tasa de

transferencia recibida de equipos BPL sometidos a EMI conducidas......... 57

Figura 5.11 Ventana MS-DOS con inicio del comando netstat – e ............................... 58

Figura 5.12 Prueba de descarga de información. Medición de la tasa de transferencia. 59

Figura 5.13 Esquema de medición para evaluar la tasa de transferencia recibida,

sin perturbaciones ....................................................................................... 60

Figura 5.14 Medición de la tasa de transferencia recibida. Prueba de descarga de

información con equipos BPL Netgear, sin perturbaciones ........................ 61

Figura 5.15 Probabilidad de llegada de bytes entre el valor promedio y el máximo en

equipos BPL Netgear. Sin perturbaciones .................................................. 62


XI

Figura 5.16 Probabilidad de llegada de bytes entre el valor promedio y el mínimo

en equipos BPL. Sin perturbaciones ........................................................... 63

Figura 5.17 Esquema de medición para evaluar la tasa de transferencia recibida

con perturbaciones ...................................................................................... 65


información con equipos BPL Netgear, con Perturbaciones ...................... 65

Figura 5.19 Probabilidad de llegada de bytes entre el valor promedio y el máximo.

Con perturbaciones ..................................................................................... 66

Figura 5.20 Probabilidad de llegada de bytes entre el valor promedio y el mínimo.


Figura 5.21 Comparación de los resultados obtenidos referentes a la medición de la

tasa de transferencia recibida en equipos Netgear....................................... 69

Figura 5.22 Porcentaje de caída de la tasa de transferencia recibida en equipos

Netgear. ....................................................................................................... 71


información con equipos BPL Linksys, sin perturbaciones ........................ 72

Figura 5.24 Probabilidad de llegada de bytes entre el valor promedio y máximo

en equipos BPL Linksys. Sin perturbaciones ............................................. 73

Figura 5.25 Probabilidad de llegada de bytes entre el valor promedio y mínimo

en equipos BPL Linksys. Sin perturbaciones ............................................. 74


información con equipos BPL Linksys. Con perturbaciones ...................... 74

Figura 5.27 Probabilidad de llegada de bytes entre el valor promedio y máximo.


Figura 5.28 Probabilidad de llegada de bytes entre el valor promedio y mínimo.


Figura 5.29 Comparación de los resultados obtenidos referentes a la medición de la

tasa de transferencia recibida en equipos Linksys....................................... 76

Figura 5.30 Porcentaje de caída de la tasa de transferencia recibida en equipos

Linksys ........................................................................................................ 78


XII

ÍNDICE DE TABLAS

CAPÍTULO 4 Pág.

Tabla 4.1 Límites para el disturbio conducido en modo común de las terminales de

telecomunicación, en el intervalo de frecuencia comprendido entre 0.15 a

30MHz para equipos de la Clase B ............................................................... 38

Tabla 4.2 Valores críticos de emisiones conducidas registrados en la fase de

Alimentación. Equipo Linksys ..................................................................... 41

Tabla 4.3 Valores críticos de emisiones conducidas registrados en el Neutro de

alimentación. Equipo Linksys ....................................................................... 42

Tabla 4.4 Valores críticos de emisiones conducidas registrados en la fase de

alimentación. Equipo Netgear ....................................................................... 43

Tabla 4.5 Valores críticos de emisiones conducidas registrados en el Neutro de

alimentación. Equipo Netgear ....................................................................... 44

CAPÍTULO 5 Tabla 5.1 Tasa los bytes recibidos (equipo NETGEAR) sin perturbaciones ................ 61

Tabla 5.2 Valores de la tasa de bytes recibidos por arriba de la cantidad promedio

(equipo NETGEAR) sin perturbaciones ........................................................ 63

Tabla 5.3 Valores de la tasa de bytes recibidos por debajo de la cantidad promedio

(equipo NETGEAR) sin perturbaciones ........................................................ 64

Tabla 5.4 Tasa de bytes recibidos (equipo NETGEAR) con perturbaciones ................ 66

Tabla 5.5 Valores de la tasa de bytes recibidos por arriba de la cantidad promedio


XIII

(equipo NETGEAR) con perturbaciones ....................................................... 67

Tabla 5.6 Valores de la tasa de bytes recibidos por debajo de la cantidad promedio

(equipo NETGEAR) con perturbaciones ....................................................... 68

Tabla 5.7 Tiempos de descarga (equipo NETGEAR) .................................................... 68

Tabla 5.8 Porcentaje de la caída de la tasa de bytes recibidos (equipos NETGEAR) ... 70

Tabla 5.9 Cálculo de la velocidad de transferencia y tamaño del archivo descargado .. 71

Tabla 5.10 Tasa de bytes recibidos (equipo LINKSYS) sin perturbaciones ................. 72

Tabla 5.11 Tasa de bytes recibidos (equipo LINKSYS) con perturbaciones ................ 75

Tabla 5.12 Porcentaje de la caída de la tasa de transferencia recibida

(equipo LINKSYS) ...................................................................................... 77

Tabla 5.13 Cálculo de la velocidad de transferencia y tamaño del archivo descargado 78

OBJETIVO, JUSTIFICACIÓN, ORIENTACIÓN Y ORGANIZACIÓN DE LA TESIS

1

CAPÍTULO 1 1.1 OBJETIVO

Realizar una evaluación del comportamiento de la tasa de transferencia de los sistemas de

comunicación BPL cuando se somete a EMI conducidas generadas por equipos, dispositivos y

sistemas que se encuentran conectados a la red eléctrica.

1.2 JUSTIFICACIÓN

Hoy en día es posible consultar un gran número de artículos publicados en Internet y revistas

científicas que tratan sobre el tema de redes PLC (descripción, funcionamiento, tipos de redes

PLC, ventajas, desventajas, etc.) y continuamente se hace mención sobre la problemática que

podría presentar esta tecnología a las perturbaciones que se encuentran en la red eléctrica

debido a la gran variedad de dispositivos conectados, sin embargo en ninguno de los casos, se

presentan pruebas y resultados gráficos que ilustren tales efectos. Por lo que, en el presente

trabajo se propone un método sencillo que nos permita medir e ilustrar dicha problemática. La

propuesta se basa en los trabajos referidos en [1-3], adaptados a las condiciones y pruebas del

laboratorio de compatibilidad electromagnética de la SEPI ESIME ZACATENCO,

contribuyendo de esta manera al conocimiento del desempeño de los sistemas de

comunicación BPL.

1.3 ORIENTACIÓN DE LA TESIS

El trabajo de investigación esta orientado a la evaluación a la tasa de transferencia recibida de

los sistemas de comunicación BPL cuando se somete a EMI conducidas que se encuentran

sobre el mismo canal de comunicación. Para esto, se simula en el laboratorio de

compatibilidad electromagnética de la SEPI ESIME ZACATENCO un ambiente particular de

una casa habitación en condiciones ideales que cumple con la normativa correspondiente en su

instalación eléctrica. Bajo estas condiciones son evaluados algunos equipos utilizados para

provocar las EMI conducidas sobre la red eléctrica, presentado los resultados obtenidos al

momento de conmutación y durante el funcionamiento normal del equipo.

OBJETIVO, JUSTIFICACIÓN, ORIENTACIÓN Y ORGANIZACIÓN DE LA TESIS

2

Con el objeto de aclarar el uso de los términos PLC o BPL, se toma en cuenta la clasificación

de los sistemas PLC, los cuales se pueden dividir en dos grupos: PLC de banda angosta, el

cual permite la comunicación con una relativa tasa de transferencia del orden de 100Kbps

útiles en aplicaciones de control y automatización y por otro lado los sistemas PLC de banda

ancha o BPL, los cuales permiten tasas de transferencia de hasta 2Mbps con aplicaciones en

servicios de telecomunicaciones en paralelo tales como la telefonía, acceso a Internet, etc.

Esta tesis se enfoca al estudio de los sistemas BPL.

1.4 ORGANIZACIÓN DE LA TESIS

La presente tesis consta de seis capítulos mismos que se resumen a continuación:

Primer capítulo: Se integra por el objetivo, justificación, orientación del trabajo de

investigación y la organización de la tesis.

Segundo capítulo: Se presenta el estado del arte, dando una introducción de los antecedentes

históricos, descripción, funcionamiento, tipos de redes PLC, pruebas y problemas que ha

presentado la tecnología PLC en su campo de aplicación.

Tercer capítulo: Se realiza una evaluación de las EMI conducidas generadas por equipos

conectados a la red eléctrica.

Cuarto capítulo: Se realizan pruebas de medición para determinar los niveles de emisión

conducida que generan los equipos con tecnología PLC sobre la red eléctrica.

Quinto capítulo: Se presenta el método utilizado para medir la tasa de transferencia recibida

de los equipos BPL cuando se somete a EMI conducidas, así como las pruebas realizadas y los

resultados obtenidos.

Sexto capítulo: Se presentan las conclusiones, así como una discusión de los resultados de las

mediciones realizadas a los equipos BPL y algunas sugerencias para trabajos a futuro.

3

CAPÍTULO 2 SISTEMAS DE COMUNICACIÓN PLC

2.1 ANTECEDENTES HISTÓRICOS La utilización de la red eléctrica como medio de comunicación para la transmisión de datos no

es una idea nueva, esta se remonta a la década de los 30’s, cuando por primera vez se utilizó

este medio con propósitos de control y automatización en equipos industriales entre las

mismas subestaciones empleando unos cuantos bps (bits por segundo) en el intervalo de

frecuencia de 3kHz – 148kHz [4, 5].

En 1997 Nortel y una compañía Inglesa usan estos antecedentes para crear Digital Power

Line, que es el antecesor a PLC (Power Line Communications). Con los resultados y

beneficios obtenidos surgen con gran expectativa hacia el futuro de las telecomunicaciones las

primeras investigaciones para el desarrollo de esta tecnología en Alemania.

Para los años 2000 – 2002 la tecnología PLC se desarrollo favorablemente con intentos de

implantación en países como EE.UU., Japón, Alemania, España, etc. sin embargo los

resultados son poco favorables, debido a problemas de inconformidad con los sistemas de

comunicación ya establecidos. La RWE y Ascom hacen una primera prueba piloto con 200

hogares conectados a la red de baja tensión [6].

Recientemente con los avances y desarrollos tecnológicos se logran perfeccionar las técnicas

de modulación digital para la transmisión de voz y datos en alta velocidad por el tendido

eléctrico de baja tensión.

Muy a pesar de las dificultades que pudiese originar el uso de la tecnología PLC, se cree en

los grandes beneficios que esta puede ofrecer, de los cuales se mencionan:

Primera.- Emplea una infraestructura existente (red eléctrica), por lo que no requiere de

gastos adicionales para crear una nueva, ahorrando de esta forma los costos en más del 50%.

SISTEMAS DE COMUNICACIÓN PLC

4

Segunda.- El acceso a este sistema de comunicación se encuentra disponible en cualquier

punto donde se tenga una toma corriente, es decir, en cualquier lugar que se disponga del

suministro eléctrico. Logrando así, ofrecer servicios de telecomunicaciones (Internet, teléfono,

televisión bajo demanda, etc.) en lugares poco desarrollados (entornos rurales), con una

capacidad de transmisión de datos bastante aceptable (45 Mbps y en un futuro próximo llegará

a los 200 Mbps). [5, 7].

La descripción básica para el funcionamiento de este sistema de comunicación se ilustra en la

figura 2.1

Figura 2.1 Elementos requeridos para la comunicación con tecnología PLC.

Algunas de las desventajas que presentan estos sistemas de comunicación se relacionan a la

EMC (ElectroMagnetic Compatibility, por sus siglas en ingles) en su entorno de

funcionamiento con otros sistemas de radio comunicación. PLC trabaja con frecuencias

comprendidas entre 1 y 30 MHz, mismas que coinciden con las asignadas legalmente a los

servicios de emergencias, Protección Civil, radioaficionados, comunicaciones aeronáuticas y

marítimas, etc. [8], las cuales son afectadas por las emisiones generadas de esta tecnología y

sistemas de comunicación que emplean cables para la transmisión de datos operando en altas

frecuencias. A esta situación se ha propuesto una reorganización en la banda de HF, lo cual

llevaría muchos años para eliminar todos los sistemas de radio existente.


5

Por otra parte se tiene el problema de la inmunidad del equipo PLC a dispositivos conectados

a la misma red y el propio canal de comunicación que pone en peligro la transmisión de datos.

2.2 DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE LA TECNOLOGIA PLC

La arquitectura de PLC o Internet a través de la red eléctrica, parte del aprovechamiento de la

infraestructura eléctrica existente. Este sistema puede llegar a cualquier domicilio sin que los

usuarios tengan que realizar obra alguna. Sólo requiere de un módem específico que sea capaz

de leer la señal y acceder a los servicios desde cualquier tomacorriente de la red eléctrica

[5, 7].

Como ya es conocido hoy en día existe una gran cantidad de Equipos, Dispositivos y

Sistemas conectados al suministro eléctrico, mismos que generan un ambiente

electromagnético altamente contaminado (emisiones conducidas y radiadas) y por tal razón los

equipos que comparten esta misma red así como los ajenos, quedan expuestos a

perturbaciones que provocan su deterioro y mal funcionamiento.

La tecnología PLC se encuentra expuesta a esta problemática, por lo que se realizan estudios

en todos los aspectos relacionados a este sistema como son:

1. Canal de comunicación. Debido a que la red eléctrica no fue diseñada para este propósito

se tienen que evaluar las características como en cualquier otro medio de comunicación

(impedancia, ruido, atenuación, distorsión, etc.).

2. Ancho de banda. La aplicación de la tecnología PLC excede los niveles de emisión

debido a la gran cantidad de información en Mbps que circula por los cables. La red

eléctrica actúa como antena emisora y receptora de radiación, produciendo y recogiendo a

su vez una enorme cantidad de interferencias que se traducen en cortes y pérdidas de

velocidad [7, 8]. Los cables no están blindados ni preparados para transportar señales de

datos a alta velocidad en banda ancha.


6

3. Modulación de transmisión. La técnica de modulación utilizada para la transmisión de

información dependerá de la naturaleza y características del medio. Como ya es conocido,

la red eléctrica presenta condiciones de no linealidad, ruido, desacoplamiento de

impedancias y propagación multitrayectorias de la señal, además de que se requiere una

velocidad de transmisión mayor a los 10 Mbps, lo cual eleva los costos de modulación y

demodulación [4-6]. Investigaciones y pruebas recientes se han centrado en la utilización

de dos técnicas de modulación que muestran buenos resultados en ambientes de difícil

condición y han sido adoptadas por diversos sistemas de amplio despliegue. La primera

conocida como Multiplexación por División de Frecuencia Ortogonal (OFDM) adoptada

en Europa para la Difusión de Audio Digital (DAD) y la segunda denominada como

Separación de Espectro utilizada en aplicaciones que no requieren cables [4]. Pese a las

condiciones del medio y costos, los fabricantes de equipos PLC han favorecido el uso de

la modulación OFDM.

2.3 TIPOS DE REDES DE ACCESO CON TECNOLOGÍA PLC

La inmensa cobertura de la red eléctrica se integra por tres bifurcaciones que se consolidan

para atender una sola función ¡ofrecer energía eléctrica!, la rama principal o central llamada

red de alta tensión (AT) provee de 110kv – 380kv (en Europa de 220kv a 400kv) suficiente

para el consumo de grandes clientes y se encuentra distribuida en grandes distancias dentro de

un mismo continente para las distintas estaciones transformadoras. La segunda rama también

llamada red de media tensión (MT) provee de 10kv – 30kv (en Europa de 20kv a 132kv) para

grandes áreas que requieren del abastecimiento de ciudades, clientes industriales, comercios,

centros de transformación (MT/BT), etc. Por ultimo la red de baja tensión (BT) la cual provee

de 110V – 220V (en Europa de 230V a 400V) a los usuarios de bajo consumo (casas

habitación, edificios, centros de entretenimiento, etc.) [4]. De acuerdo a esto los sistemas de

comunicaciones PLC se clasifican conforme el tipo de red eléctrica que utiliza para su

despliegue y que pueden ser: [5-7].


7

1. Red PLC de media tensión: Este sistema de comunicación se utiliza para el transporte de

datos a gran distancia y es una alternativa a los sistemas de comunicación por fibras

ópticas.

2. Red PLC de acceso o baja tensión: Se despliegan entre el transformador de baja tensión y

la casa del cliente subscritor. Son una alternativa a los sistemas de banda ancha.

3. Red PLC doméstica o BPL: Se despliegan dentro de la casa del cliente subscriptor.

Complementan los servicios de acceso y se pueden compartir con las redes LAN, ADSL,

etc.

2.3.1 Red PLC de media tensión

En este caso la tecnología PLC se aplica a las líneas de media tensión como transporte de

datos desde los transformadores de alta / media tensión hasta los transformadores de media /

baja tensión (véase figura 2.2). La red PLC de media tensión consta de los siguientes

elementos:

• Unidad de transmisión. Funciona como interfaz entre los servicios de

telecomunicaciones externos y la unidad acopladora.

• Unidad acopladora. Se encarga de conectar la unidad de transmisión al cable de

potencia.

Figura 2.2 Red PLC de media tensión


8

2.3.2 Red PLC de acceso o baja tensión

La red de acceso, es un sistema full duplex punto a multipunto y se integra por los siguientes

elementos (ver figura 2.3).

• Equipo de cabecera: Tiene la función de enrutador (router) y esta situado junto al

transformador de baja tensión. Básicamente es un MODEM digital de alta velocidad y

actúa como maestro en el sistema PLC. Tiene la función de asignar el uso del canal de

comunicaciones entre los diversos usuarios conectados a él.

• Modem PLC: Es el equipo situado en la casa del cliente subscriptor. Funciona siempre

como esclavo del equipo de cabecera. Los hay de tipo externo, los cuales convierten

cualquier enchufe de la casa en un punto de acceso a Internet. En ese caso disponen de

un puerto Ethernet o USB para conectar al equipo de cómputo. También los hay de

tipo interno, los cuales están integrados en el CPU.

• Repetidor PLC. Se emplea en caso de que la distancia del cliente subscriptor al equipo

de cabecera sea demasiado grande o la señal recibida sea pequeña. La máxima

distancia hasta el cliente subscriptor, sin repetidor, es de unos 350 metros en el sistema

europeo y de 100 metros en el sistema americano.

Figura 2.3 Red PLC de acceso o baja tensión.


9

2.3.3 Red PLC doméstica o BPL

La red PLC doméstica, también conocida como BPL (Broadband Power Line) se despliega

dentro de la casa habitación del cliente subscriptor (ver figura 2.4) y consta de los siguientes

elementos:

• Pasarela doméstica: Realiza la función de interfaz entre la red exterior y la red interior.

• Modem PLC: Realiza la función de interfaz entre los equipos domésticos (PC,

impresora, teléfono, TV, etc.) y la red eléctrica interior.

Figura 2.4 Red PLC doméstica o BPL

2.4 PRUEBAS DE CAMPO, VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA

PLC

La tecnología PLC se ha desarrollado teniendo muy en cuenta las características y propiedades

del canal de comunicación, o sea, la red eléctrica.

La red eléctrica no es un sistema lineal e invariante en el tiempo, lo que añade mas dificultad a

su uso y complica su caracterización respecto a la atenuación, ruido y distorsión. La gran

variedad de dispositivos que pueden estar conectados hace que el ruido introducido por estos


10

sea muy variado. Además, la red eléctrica no esta diseñada para transmitir señales de alta

frecuencia, por lo que al hacerlo se convierte en una fuente de ruido que hay que limitar. Otro

problema tecnológico a resolver es que al ser la red eléctrica un medio de transmisión

compartido por varios usuarios debe usarse algún sistema de encriptación para proteger la

información.

Previamente al uso de la tecnología PLC, se han realizado pruebas de campo como medida

para determinar su desempeño en el entorno en que se desarrolla y conocer las características

que presenta la red eléctrica cuando se utiliza para transmitir información en alta frecuencia.

2.4.1 Características del canal de transmisión (red eléctrica)

En cualquier medio de comunicación la impedancia, el ruido, la atenuación y la distorsión son

los parámetros básicos para determinar el desempeño de la comunicación en altas frecuencias,

la red eléctrica tiene las siguientes: [6]

1. Presenta desacoplamiento de impedancia lo cual produce reflexiones de la señal de

transmisión. Estos se encuentran principalmente en los puntos de unión, derivaciones

de los transformadores y en los condensadores para el acoplamiento de la señal PLC,

etc.

2. Su atenuación se incrementa con la distancia y la frecuencia.

3. Su impedancia varia con el tiempo considerablemente, según estén o no conectados

ciertos aparatos eléctricos. Aunque se ha mostrado que las características del canal no

varían rápidamente con el tiempo, si lo hacen frecuentemente, por lo que deben

adaptarse sus parámetros de transmisión de manera continua.

Además de esto, se han realizado estudios de los diferentes tipos de ruido que pueden

encontrarse en el canal de comunicación y el resultando es el siguiente:

• Ruido de fondo estacionario: presente durante segundos u horas formado

principalmente por ruido coloreado, ruido de banda estrecha y ruido periódico.


11

• Ruido impulsivo: con duraciones que van de milisegundos a nanosegundos formado

principalmente por ruido impulsivo periódico y ruido impulsivo asíncrono, generados

por conmutaciones (apagados y encendidos).

Nota: Estos tipos de ruido se describen detalladamente en el capítulo 3

2.4.2 Técnicas de modulación utilizadas en sistemas PLC

• Para transmitir la señal de información en este sistema, es necesario realizar un

acondicionamiento de la infraestructura tan compleja como lo es la red eléctrica.

Existen técnicas de modulación muy confiables que permiten realizar una revisión

previa para conocer las condiciones del medio y ejecutar la transmisión de manera

confiable [4, 5]. La primera generación de equipos con tecnología PLC emplearon

modulaciones de tipo GMSK y DSSS las cuales ofrecen velocidades de entre 1 y 4

Mbps, posteriormente en la segunda generación se comenzó a utilizar modulación

OFDM.

2.4.2a Modulación GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying)

GMSK es un esquema de modulación continua en fase, la técnica consigue suavizar las

transiciones de fase entre diferentes estados de la señal, consiguiendo por lo tanto reducir los

requisitos de ancho de banda. Con GMSK, los bits de entrada representados de forma

rectangular (+1, -1) son transformados a pulsos Gaussianos (señales en forma de campana)

mediante un filtro Gaussiano para posteriormente ser suavizados por un modulador de

frecuencia. En la mayoría de los casos, la duración del pulso Gaussiano supera a la de un bit,

dando lugar como consecuencia a lo que se conoce como interferencia inter-simbólica (ISI).

El grado de esta superposición es determinado por el producto del ancho de banda del filtro

Gaussiano y la duración de un bit. La portadora resultante es una señal continua en fase, lo

cual es importante porque las señales con transiciones suaves entre fases requieren menor

ancho de banda para ser transmitidas. Por otra parte, este suavizado de la señal hace que el


12

receptor tenga que realizar un trabajo mayor en la demodulación de la señal ya que las

transiciones entre bits no están bien definidas.

Además de que en la transmisión de datos por la red eléctrica, este tipo de modulación es muy

utilizado también en redes GSM, y en comunicaciones aeroespaciales debido al poco ancho de

banda necesario y a la robustez de la señal en medios hostiles.

2.4.2b Modulación DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)

Definición: El espectro ensanchado (SS) es una técnica de transmisión en la cual un código

pseudoaleaotorio, independiente de los datos de información, es empleado como forma de

onda modulante para “desparramar” la energía de la señal sobre un ancho de banda mucho

mayor que el ancho de banda de información de la señal original. Los sistemas de secuencia

directa (DS) son sistemas de espectro ensanchado en los cuales la portadora está modulada por

un código de dispersión de alta velocidad y una corriente de datos de información. La

secuencia del código de alta velocidad es la causante directa del ensanchamiento de la señal

transmitida.

Características:

• Se basa en la multiplicación de la secuencia de bits original por una secuencia digital

de velocidad mucho mayor.

• El código de expansión, expande la señal por una amplia banda de frecuencias.

• La expansión es proporcional al número de bits usados.

• Se combina la información digital de la secuencia de bits con los bits de la secuencia

de expansión, usando OR exclusivo.

• La señal binaria de datos modula una portadora RF, y la señal modulada resultante es

modulada por la señal código (la señal código consiste en una sucesión de bits de

código entre +1 y -1).


13

Ventajas y desventajas

• Acceso múltiple: si múltiples usuarios usan el canal a la vez, habrá múltiples señales

DS superpuestas en tiempo y frecuencia. Si los códigos usados tienen muy poca

correlación, podrán separarse los canales sin problemas.

• Interferencia multitrayectoria: si la secuencia código está bien seleccionada, la señal

será cero fuera del intervalo [-Tc, Tc], donde Tc es la duración del bit de código.

• Interferencia de banda estrecha.

• La generación de señales código es sencilla.

• No es necesaria la sincronización entre usuarios.

2.4.2c Modulación OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

El origen del OFDM fue en la década de los 50/60 en aplicaciones de uso militar que trabajan

dividiendo el espectro disponible en múltiples subportadoras (Ver figura 2.5). OFDM es una

tecnología de modulación digital, con una forma especial de modulación multiportadora

considerada la piedra angular de la próxima generación de productos y servicios de radio

frecuencia de alta velocidad para uso tanto personal como corporativo.

La técnica de espectro disperso de OFDM distribuye los datos en un gran número de

portadoras que están espaciadas entre sí en distintas frecuencias precisas. Este espaciado evita

que los demoduladores vean frecuencias distintas a las suyas propias.

Al no existir un estándar para PLC la modulación OFDM varía según los fabricantes de esta

nueva tecnología.

El sistema de DS2 como primer ejemplo utiliza:

• 1280 portadoras de hasta 30 MHz.

• Flujo de datos de 45 Mb/s; 27 Mb/s en bajada y 18 Mb/s en subida.


14

Figura 2.5 Modulación OFDM en el dominio de la frecuencia

Este sistema al trabajar con un gran número de portadoras, tiene las siguientes ventajas:

• Sincronización más simple y robusta

• Fácil de adaptarse a cortes

• Mejor inmunidad a ruidos impulsivos e interferencias

• Mejor robustez frente a distorsiones (fadings)

El sistema de Cogency sin embargo utiliza:

• 84 Portadoras, de 4,5 MHz a 21 MHz.

• Flujo de datos: Capacidad total máxima 14 Mb/s.

La principal ventaja de este sistema, es que se puede adaptar fácilmente a los cambios en las

condiciones de transmisión de la línea eléctrica y que se pueden utilizar filtros para proteger

los servicios que puedan resultar interferidos.

15

CAPÍTULO 3 PERTURBACIONES CONDUCIDAS GENERADAS POR EQUIPOS,

DISPOSITIVOS O SISTEMAS CONECTADOS A LA RED ELÉCTRICA

Previamente al uso de la tecnología PLC, se han realizado estudios acerca de la red eléctrica

para determinar las características que describan su comportamiento cuando se emplea como

canal de comunicación para transmitir datos en alta frecuencia. Debemos estar consientes que

la red eléctrica fue diseñada únicamente para transportar energía de baja frecuencia (60Hz)

considerando un gran número de equipos, dispositivos y sistemas conectados a ella [14].

Algunos resultados obtenidos, muestran que la señal de información PLC se distorsiona

debido a las pérdidas del cable y la propagación multitrayectoria de la señal, además del ruido

sobrepuesto provocado por la gran variedad de equipos, dispositivos y sistemas conectados

durante las 24 horas del día logrando que la recepción de información sea mas difícil.

3.1 TIPOS DE RUIDOS PRESENTES EN EL CANAL DE COMUNICACIÓN PLC

Otras investigaciones y medidas realizadas muestran una descripción detallada de las

características del ruido en un ambiente PLC, donde se clasifica el ruido como un conjunto

compuesto de cinco tipos, distinguidos por su origen, duración de tiempo, ocupación del

espectro e intensidad (Ver figura 3.1), los cuales se describen a continuación: [4, 6]

3.1.1 Ruido de fondo coloreado (tipo 1)

Su Densidad de Potencia Espectral (DPS) es relativamente baja y disminuye continuamente.

Este tipo de ruido es causado principalmente por una superposición de numerosas fuentes de

ruido de baja intensidad. Comparado con el ruido blanco, que es un ruido aleatorio que tiene

una densidad espectral continua uniforme y que es substancialmente independiente del

excedente de la frecuencia especificada, el ruido de fondo coloreado muestra dependencia en

la frecuencia considerada. Los parámetros de este ruido varían en un cierto tiempo en términos

de minutos y horas.

PERTURBACIONES CONDUCIDAS GENERADAS POR EQUIPOS, DISPOSITIVOS O APARATOS CONECTADOS A LA RED ELÉCTRICA

16

3.1.2 Ruido de banda estrecha (tipo 2)

La mayoría del tiempo presenta una forma sinusoidal, con amplitudes moduladas. Este tipo de

ruido ocupa varias sub-bandas, que son relativamente pequeñas y continuas sobre el espectro

de frecuencia. Es causado principalmente por el ingreso de las estaciones de radiodifusión

sobre la banda media y onda corta. Su amplitud varía generalmente durante el día (por la

mañana y tarde es alto y durante la noche es bajo).

3.1.3 Ruido impulsivo periódico asíncrono a la frecuencia principal (tipo 3)

Se manifiesta en forma de impulsos con una tasa de repetición entre 50Hz y 200KHz, su

espectro de frecuencia muestra líneas discretas con espaciamiento de frecuencia según su tasa

de repetición. Este tipo de ruido es causado principalmente por fenómenos de conmutación o

cambios presentados en el suministro eléctrico.

3.1.4 Ruido impulsivo periódico síncrono a la frecuencia principal (tipo 4)

Se manifiesta en forma de impulsos con un índice de repetición de 50Hz a 100Hz y es

síncrono con la frecuencia principal de la corriente eléctrica (60Hz). Tales impulsos tienen

una duración corta del orden de nanosegundos o microsegundos. Este tipo de ruido es causado

generalmente por las fuentes de alimentación de muchos aparatos eléctricos que funcionan en

sincronía con la frecuencia principal y tiene una densidad de potencia espectral que decrece

con la frecuencia.

3.1.5 Ruido impulsivo asincrónico (tipo 5) Son impulsos provocados principalmente por los transitorios de conmutación en las redes de

energía. Estos impulsos tienen duración de algunos microsegundos hasta pocos milisegundos

y son de carácter aleatorio. Su densidad de potencia espectral puede alcanzar valores

superiores a 50dB sobre el nivel del ruido de fondo, siendo este la causa principal de error en

las comunicaciones digitales sobre redes PLC.


17

Figura 3.1 Tipos de ruidos localizados en el canal de comunicación PLC.

Realizar un estudio tan enorme como lo es ahora PLC resulta casi imposible presentar en este

trabajo, ya que implica evaluar las características del canal y el ruido que se encuentra sobre la

red eléctrica, y con ello determinar las principales causas que provocan fallas en estos

sistemas.

Esto nos aleja de la realidad que se vive actualmente en México. La situación es mucho peor

de lo que se puede uno imaginar ya que además de lo anterior no se tiene un juicio prudente

para seguir una normativa; que nos indique la mejor manera de realizar una instalación

eléctrica, complicando aún más el problema.

Debido a la situación presente se trata de atender una pequeña parte del problema, por lo que,

se realiza un estudio únicamente con equipos BPL, para la formación de una red interna.

Una contribución de este trabajo se enfoca en determinar las características de perturbación

que generan los equipos, dispositivos y sistemas al momento de conmutación y durante su

funcionamiento normal. Cabe aclarar que las pruebas son realizadas en el laboratorio de

compatibilidad electromagnética de la SEPI ESIME ZACATENCO, donde se siguió una

normativa para la instalación eléctrica, además se cuenta con una LISN (Red Estabilizadora de

Impedancia de Línea) que evita las variaciones de impedancia y acopla a 50Ω los equipos

utilizados para la medición.


18

3.2 SISTEMAS DE MEDICIÓN PARA LAS PRUEBAS DE EMI CONDUCIDAS

GENERADAS POR EQUIPOS, DISPOSITIVOS O SISTEMAS CONECTADOS A LA

RED ELÉCTRICA.

La descripción de esta prueba consiste básicamente en la captura de los efectos conducidos

generados al momento de conmutación y durante el funcionamiento normal de los equipos,

dispositivos y sistemas. Realizar este tipo de pruebas tiene como fin mostrar ciertas

características del ruido que puede encontrarse en un ambiente domestico y posteriormente

exponerlas de manera intencional sobre el funcionamiento de los equipos BPL. Los sistemas

de medición empleados para estas pruebas se muestran a continuación:

3.2.1. Sistema de medición para la captura de EMI conducidas presentes al momento de

conmutación del equipo

Se emplea la punta de corriente para el registro de la señal de perturbación y se envía al

osciloscopio para su captura en el modo de secuencia simple, “SINGLE SEQ”. Esta medición

se realiza en el dominio del tiempo. En la figura 3.2 se muestra el sistema empleado para esta

medición.

Figura 3.2. Sistema de medición para la captura de EMI conducidas presentes al momento de

conmutación del equipo.


19

El material y equipo utilizado en esta prueba son:

1.- Osciloscopio digital TEKTRONIX TDS3032 300MHz 2.5GS/s

2.- Punta de Corriente “Current Probe EZ-17”

3.- Red estabilizadora de impedancia de línea LISN ESH3-Z6

4.- Equipo bajo prueba.

5.- Interruptor.

6.- Cable coaxial tipo N de 50 Ohms.

7.- Cable de alimentación 110 Vac

3.2.2 Sistema de medición para la captura de EMI conducidas presentes durante el

funcionamiento normal del equipo

Se emplea la LISN para el registro de la señal de perturbación y se envía al medidor de EMI.

La preparación y descripción detallada de este sistema se encuentra en [9]. Esta medición se

realiza en el dominio de la frecuencia. En la figura 3.3 se muestra el sistema empleado para

esta medición.

Figura 3.3. Sistema de medición para la captura de EMI conducidas presentes durante el

funcionamiento normal del equipo.


20

El material y equipo utilizado en esta prueba son:

1. Equipo bajo prueba

2. LISN ESH3-Z6

3. Medidor de Interferencia Electromagnética (EMI) Test Receiver ESPC-K1

4. Computadora personal

5. Interfaz GPIB

6. Cable coaxial tipo N de 50Ω

7. Cable eléctrico

8. Mesa de 80cm de altura con material no conductor

9. Plano de tierra

10. Alimentación AC 110 v

Es necesario mencionar que ambos esquemas de medición cumplen con las observaciones

establecidas en las Normas Internacionales CISPR 16 y 22, las cuales fueron adoptadas en este

trabajo a falta de normas nacionales.

3.3 PRUEBAS EN EQUIPOS, DISPOSITIVOS Y SISTEMAS TÍPICOS PARA LA

EVALUACIÓN DE LAS EMI CONDUCIDAS.

Existen perturbaciones típicas, debido a las propias condiciones naturales físicas de los

elementos (ruido térmico, ruido por cuantización de las cargas, ruido de semiconductor, etc.) y

otras provenientes de dispositivos en condiciones de su operación (contactos, motores,

lámparas, soldadores, etc.) [10 y 11].

3.3.1 Perturbación por conmutación de interruptores Con este término nos referimos a todos los dispositivos cuyo objetivo es cerrar o abrir uno o

varios circuitos eléctricos por medio de contactos separables, como se observa en la figura 3.4.

Figura 3.4. Ejemplos de Contactos


21

La perturbación que se produce en un contacto obedece al tipo de carga que se le coloque, por

ejemplo:

• Comportamiento con carga resistiva. La conmutación de una carga resistiva por medio

de un contacto seco no genera ninguna, o casi ninguna perturbación.

• Comportamiento con carga inductiva. La conmutación de una carga inductiva presenta

dos regímenes. Primer régimen (estable), un contacto que alimenta una carga inductiva

no genera perturbaciones. Segundo régimen (inestable), la apertura de un circuito

inductivo genera, en las bornes dos situaciones (Ver figura 3.5):

Figura 3.5 Tensión en los bornes después de un corte de corrientes inductivas.

1.- Una sobretensión importante que produce una serie de descargas eléctricas, seguidas

ocasionalmente de un régimen de arco.

2.- Una oscilación armónica de tensión a la frecuencia propia del circuito constituido por

una carga inductiva.

Las pruebas de laboratorio se realizan sobre un interruptor convencional, propio de una

instalación eléctrica donde la principal carga de estos interruptores es una lámpara

incandescente (Ver figura 3.6).

Figura 3.6 Circuito de conmutación a una carga


22

Los resultados obtenidos se muestran en las gráficas de las figuras 3.7 y 3.8, cuando el circuito

conmuta a la posición de encendido y apagado de una lámpara incandescente de 200W.

Figura 3.7. EMI conducida generada por un interruptor con carga, a la posición de encendido

La figura 3.8 muestra la forma de perturbación al momento de apagado de una lámpara

incandescente foco de 200W.

Figura 3.8. EMI conducida generada por un interruptor con carga, a la posición de apagado.

Las perturbaciones de este tipo generan transitorios que varían entre 1 y 10KV aumentando de

acuerdo a la velocidad de apertura del interruptor y energía almacenada en el circuito (cables,


23

componentes, etc). El efecto que se presenta sobre los componentes electromecánicos

tradicionales es despreciable, pero pueden perturbar algunos circuitos electrónicos, ya sea por

conducción o por radiación.

Por conducción: se tiene una serie de sucesos de tipo transitorio superpuestos a la corriente de

alimentación, que pueden provocar el accionamiento imprevisto de tiristores, triacs y la

conmutación o la destrucción de entradas sensibles.

Por radiación: Estas perturbaciones de altas frecuencias pueden perturbar los circuitos

vecinos (cables colocados en la misma canaleta, pistas de tarjetas de circuitos impresos, etc).

Además, pueden perturbar los aparatos de telecomunicación próximos (televisión, radio, etc.).

3.3.2 Perturbación por conmutación de semiconductores

Con este término nos referimos a todos los componentes electrónicos que establecen y/o

interrumpen la corriente en un circuito eléctrico. Los conmutadores electrónicos basados en

tiristores, y dispositivos electrónicos de conmutación (Ver figura 3.9), que se utilizan en el

control de motores y fuentes de potencia, son generadores de ruido de amplio espectro, como

consecuencia de la rapidez de sus cambios.

Figura 3.9 Dispositivos de conmutación electrónica

Los convertidores electrónicos utilizados en los variadores de velocidad, tanto de C.C. como

de C.A. y en los sistemas de alimentación ininterrumpida generan interferencias

electromagnéticas, denominadas vulgarmente «parásitas». La causa de tales perturbaciones

son los flancos abruptos de tensión y corriente originados por conmutación de

semiconductores.


24

En general, las EMI están formadas por la superposición de señales de alta frecuencia que van

desde los 10kHz a algunos GHz. Este tipo de interferencias suelen causar mal funcionamiento

en equipos de computo, autómatas programables, equipos de control numérico, etc.

De alguna manera, se trata de interruptores muy rápidos que se abrirán o cerraran en función

de la orden enviada al accionador del interruptor, a saber, la base (B) o la compuerta (G)

según sea el dispositivo. Las perturbaciones generadas por estos dispositivos son de dos tipos:

• Armónicos de baja frecuencia: 10KHz

• Transitorios de baja y de alta frecuencia: hasta 30MHz, y se pueden transmitir tanto

por conducción como por radiación.

Las pruebas de laboratorio se realizan sobre una fuente de alimentación que se utiliza como

cargador de baterías para teléfono celular y un regulador de C.A. conocido también como

Dimmer utilizado para controlar la intensidad luminosa de un foco o resistencia calorífica

(Ver figura 3.10).

Figura 3.10. Ejemplos de dispositivos que emplean conmutadores electrónicos.

La evaluación de los resultados obtenidos para el cargador de baterías al momento de

conexión con la línea de alimentación eléctrica y durante el funcionamiento normal se muestra

en las gráficas de las figuras 3.11 y 3.12 respectivamente.


25

Figura 3.11. EMI conducida generada por un cargador de baterías telefónico al momento de

conexión con el suministro eléctrico.

La descripción de la figura 3.12 corresponde a la evaluación de perturbaciones generadas por

un cargador telefónico en su operación normal. Para ello se realiza un barrido en frecuencia

hasta 30MHz de acuerdo a lo convenido por las normas CISPR antes referidas.

Figura 3.12. EMI conducidas generada por un cargador de baterías telefónico durante su

funcionamiento normal.


26

La evaluación de los resultados obtenidos para el uso de un regulador de C.A. se obtiene de

acuerdo al tipo de carga instalada (lámpara incandescente, resistencia calorífica,

transformador, etc), que determina un nivel de amplitud y ancho de pulso máximo / minino

durante el funcionamiento del Dimmer. Las gráficas de las figuras 3.13 y 3.14 muestran los

resultados obtenidos para distintas cargas controladas por un Dimmer.

Figura 3.13. EMI conducida generada por un regulador de C.A. dimmer con una lámpara

incandescente de 200W de carga

La característica de EMI conducida que muestra un dimmer es similar a la de un interruptor

con carga, solo que en esta ocasión la perturbación esta presente en todo momento debido a la

velocidad de las múltiples conmutaciones que realiza el dimmer hacia la carga.

De acuerdo a lo observado en esta prueba, es posible mantener un nivel máximo/minimo de

amplitud y ancho de pulso controlado por el tiempo de abertura de la compuerta G del tiristor

con el que fue diseñado el dimmer. Otros resultados obtenidos son al momento de cambiar el

tipo de carga, como se observa a continuación en las siguientes gráficas (ver figura 3.14 , 3.15

y 3.16).


27

Figura 3.14. EMI conducida generada por un regulador de C.A. dimmer con una lámpara

incandescente de 100W de carga

Figura 3.15. EMI conducida generada por un regulador de C.A. dimmer con una resistencia

calorífica de 25W de carga


28

Figura 3.16. EMI conducida generada por un regulador de C.A. dimmer con un transformador

de carga

3.3.3 Perturbación por motores eléctricos

Los motores eléctricos constituyen una fuente importante de perturbación tanto conducida

como radiada, estas dependen del tipo de motor (inducción, escobillas, síncronos, etc.)

empleados durante la aplicación [11].

Motores de inducción: La diferencia entre el motor de inducción y el motor síncrono es que en

el motor de inducción el rotor no es un imán permanente sino que es un electroimán. Tiene

barras de conducción a lo largo de su estructura, incrustadas en ranuras a distancias uniformes

alrededor de la periferia. Las barras están conectadas con anillos a cada extremidad del rotor.

Este ensamblado se parece a las pequeñas jaulas rotativas llamadas "jaula de ardilla" (Ver

figura 3.17).

Cada par de barras es una revolución en cortocircuito, desde el punto de vista magnético. El

rotor se magnetiza por las corrientes inducidas en sus barras, debido a la acción del campo

magnético, girando en el estator. Mientras que el campo del estator pasa a lo largo de las

barras del rotor, el campo magnético que cambia induce altas corrientes en ellas y genera su

propio campo magnético, blindando de esta manera la posible generación de ruido.


29

La polaridad del campo magnético inducido del rotor es tal que repele al campo del estator

que lo creó, y esta repulsión resulta en un torque sobre el rotor que provoca el giro. Por esta

razón, los motores de inducción son poco perturbadores.

Figura 3.17 Motor de inducción o jaula de ardilla

Motores de escobillas: las perturbaciones se originan en las escobillas de los colectores que

funcionan como interruptores mecánicos operando a gran velocidad, y que generan un ruido

con espectro entre 1 y 10 kHz (Ver figura 3.18).

Figura 3.18 Motor de escobillas típico

Los motores con escobillas generan perturbaciones de tipo transitorio, que se producen en la

fase de conmutación de las escobillas.

Señales emitidas:

• Armónicos de baja frecuencia.

• Perturbaciones en la red de alimentación (caída de tensión)

• Perturbaciones transitorias de baja y alta frecuencia, incluso de más de 100MHz.


30

Las pruebas de laboratorio se realizan para un taladro con motor de escobillas y un ventilador

con motor de inducción (Ver figura 3.19), donde se muestra las diversas características de

EMI conducida que generan ambos motores al momento de conmutación encendido / apagado

y durante su operación normal.

Figura 3.19. Ejemplos de equipos con motor de escobillas e inducción.

La evaluación de los resultados obtenidos se muestran en las gráficas de las figuras 3.20, 3.21

y 3.22 cuando se emplea un taladro con motor de escobillas al momento de conmutación

encendido / apagado y durante su operación normal.

La siguiente gráfica ilustra las características de EMI conducida que genera un taladro con

motor de escobillar al momento de encendido.

Figura 3.20 EMI conducida generada por un taladro al momento de encendido.


31

Similar a lo anterior, la gráfica de la figura 3.21 describe el comportamiento de EMI

conducida generada por un taladro con motor de escobillas al momento de apagado.

Figura 3.21 EMI conducida generada por un taladro al momento de apagado.

Como complemento a la descripción de las EMI conducidas generadas por un taladro con

motor de escobillas se muestra la gráfica de la figura 3.22, donde se detalla el comportamiento

de ruido que se genera durante su operación normal.

Figura 3.22 EMI conducidas generadas por un taladro con motor de escobillas durante su

operación normal.


32

Eventualmente se realizaron las mismas pruebas para el ventilador con motor de inducción sin

embargo solo se presenta la gráfica donde se describe el comportamiento de ruido que genera

este equipo durante su operación normal. En comparación con lo descrito anteriormente

acerca del ruido que genera un motor de escobillas y uno de inducción se puede corroborar

que ciertamente un motor de escobillas es más perturbador que uno de inducción. La gráfica

que se muestra a continuación, describe las características de ruido que genera un ventilador

con motor de inducción (Ver figura 3.23).

Figura 3.23. EMI conducidas generadas por un ventilador con motor de inducción.

3.3.4 Perturbación por lámparas fluorescentes controladas por balastro

Las lámparas de descarga tienen características altamente no-lineales y dan lugar a corrientes

armónicas de órdenes impares. El problema resulta crítico en el caso de iluminación

fluorescente, Figura 3.24, debido a la alta concentración de lámparas de este tipo; en una

instalación trifásica a cuatro hilos, los armónicos múltiplos de tres se suman en el neutro,

siendo dominante el tercer armónico.


33

Figura 3.24 Lámpara de descarga de alto rendimiento.

Las pruebas de laboratorio para este tipo de dispositivos se realizan en base al circuito

mostrado en la figura 3.25 donde se coloca una lámpara compacta autobalastrada de 65W.

Figura 3.25. Lámpara compacta autobalastrada de 65W.

El resultado obtenido de esta prueba se muestra en la gráfica de la figura 3.26 donde se detalla

la característica de EMI conducida cuando el dispositivo conmuta a la posición de encendido.

Figura 3.26. EMI conducida generada por una lámpara compacta autobalastrada de 65W.


34

3.3.5 Perturbación por transformadores

Los transformadores generan armónicos de corriente debido a la característica no lineal de su

núcleo ferromagnético. Para que exista un flujo senoidal en el núcleo de los transformadores,

es preciso que las corrientes magnetizantes presenten distorsión principalmente en los

armónicos impares, en especial en el tercer armónico que da lugar a un sobrepico en las

mismas. Este fenómeno se ve agravado con el grado de saturación del núcleo del

transformador, principalmente si las corrientes circulantes presentan alguna componente

continua. Hay que indicar que los transformadores dan lugar a otro fenómeno de suma

importancia, que esta ligado con las corrientes elevadas de irrupción que se producen, de

manera transitoria, durante la energización de estos [11].

La prueba de laboratorio se realiza a un transformador típico, donde se evalúa únicamente la

característica de ruido que genera al poner continuamente en cortocircuito la salida.

Figura 3.27 EMI conducidas generadas por un transformador.

35

CAPÍTULO 4 MEDICIÓN DE LAS EMISIONES CONDUCIDAS GENERADAS POR EQUIPOS

DE COMUNICACIÓN BPL

La incorporación de este capítulo al presente trabajo tiene como objetivo mostrar los

resultados obtenidos en [9] y complementar las pruebas realizadas con nuevos equipos BPL

adquiridos por esta sección de investigación.

En resumen. Se realizar una evaluación de las EMI conducidas provocadas por equipos de

comunicación BPL sobre la red eléctrica, implementando para su valoración un sistema de

medición referido por la norma internacional CISPR 22 y Solar Electronics Company [12, 13].

El uso de esta norma se debe a que actualmente no existe alguna que se dedique a la

regulación sobre el uso de equipos que emplean la red eléctrica como medio de comunicación.

La norma internacional CISPR 22 trata sobre los límites y métodos para medir las

características radioeléctricas producto de los aparatos de tratamiento de la información y es

aplicable a todos los equipos con tecnologías para la información ETI que tienen como

función principal una o mas de las siguientes funciones: introducir, almacenar, desplegar

recuperar, transmitir, procesar, conmutar o controlar datos y mensajes de telecomunicaciones.

La aplicación de esta norma siguiere los siguientes pasos.

1. Determinar el tipo de clase ETI al que pertenece el Equipo Bajo Prueba (EBP).

2. Determinar la frecuencia de operación del EBP

3. Fijar los límites de perturbación.

4.1 PREPARACIÓN DEL EBP PARA LA MEDICIÓN DE LAS EMI CONDUCIDAS

La prueba de medición de las EMI conducidas generadas por el EBP se sigue bajo las

recomendaciones y pasos establecidos anteriormente por la norma. En particular las pruebas

son realizadas en los equipos BPL Instant Powerline EtherFast 10/100 Bridge

MEDICIÓN DE LAS EMISIONES CONDUCIDAS GENERADAS POR EQUIPOS DE COMUNICACIÓN BPL

36

fabricado por la empresa Linksys y Wall-plugged bridge XE102IS fabricado por la empresa

NETGEAR1.

4.1.1 Determinar el tipo de clase ETI de los EBP Linksys y Netgear.

El tipo de clase ETI se especifica de acuerdo al lugar de operación del EBP. Según lo

enunciado por esta norma la Clase B ETI esta pensada para dispositivos que funcionan dentro

de un ambiente domestico, mientras que los equipos de la Clase A ETI se encuentran los

dispositivos de uso comercial, industrial o de negocios.

De lo anterior se define que el uso de nuestros EBP se clasifica dentro de la clase B ETI ya

que estos operan en el interior de una casa habitación

4.1.2 Determinar la frecuencia de operación de los EBP Linksys y Netgear.

Para medir la frecuencia de operación de los equipos BPL Linksys y Netgear, se realiza la

siguiente prueba: se debe conectar la punta de corriente al analizador de espectros y sujetarla

sobre la fase de alimentación, El siguiente esquema ilustra la configuración utilizada para esta

prueba (Ver figura 4.1).

Figura 4.1 Medición de la frecuencia de operación de los equipos BPL Linksys y Netgear.

1Las características y especificaciones sobre el uso de estos equipos se encuentra descritos en el apéndice B


37

El material y equipo empleado para esta prueba se menciona a continuación:

1. EBP Modem BPL.

2. Analizador de espectros FSH3.

3. Sonda de corriente EZ-17

4. Computadora personal.

5. Cable de red RJ-45 CAT 5 UTP

Como resultado de la prueba realizada sobre el equipo BPL de la marca Linksys se muestra en

la figura 4.2.

Figura 4.2. Frecuencia de operación del equipo BPL Linksys.

En la figura 4.2 se muestra la frecuencia de operación del equipo BPL Linksys donde se

observa la frecuencia de transmisión a 22 MHz y la frecuencia de recepción a 18 MHz.

Como dato importante, se ha establecido el uso de frecuencia entre 1.6 a 10 MHz para equipos

PLC de acceso y frecuencias entre 10 a 30 MHz para equipos BPL dentro del hogar,

evidentemente la prueba realizada anteriormente muestra valores de frecuencia comprendidos

entre 10 y 30 MHz para los equipos BPL Linksys y por consecuencia es de esperar que la

frecuencia de operación para los equipos BPL Netgear estén entre estos mismos valores.


38

4.1.3. Fijar los límites de perturbación. Ahora se fijan los límites de perturbación de la tabla 4.1 descrita por la misma norma, donde

se define la banda de frecuencia en función de la frecuencia de operación de nuestros EBP y el

límite de perturbación en función del tipo de detector empleado para su medición.

Tabla 4.1.- Límites para el disturbio conducido en modo común de las terminales de telecomunicación, en el intervalo de frecuencia comprendido entre 0.15 a

30MHz para equipos de la Clase B. Límite de tensión dB(μV) Límite de corriente dB(μA) Banda de

frecuencia MHz Cuasi-pico Promedio Cuasi-pico Promedio 0.15 a 0.5 84 a 74 74 a 64 40 a 30 30 a 20 0.5 a 30 74 64 30 20

La frecuencia de operación de los EBP objeto de este estudio se encuentran entre 10 – 30

MHz lo que indica que el ancho de banda utilizado es de 0.5 a 30 MHz y la medición se

realiza con un detector Cuasi-pico. por lo que el límite de perturbación es de 74 dBμV.

4.2 SISTEMA DE MEDICIÓN PARA LAS PRUEBAS DE EMISIONES

CONDUCIDAS

El sistema de medición utilizado para las pruebas de emisiones conducidas para los equipos

BPL Linksys y Netgear se muestra en la figura 4.3.

Figura 4.3. Sistema de medición para la prueba de emisiones conducidas de los EBP Linksys y

Netgear.


39

El material y equipo empleado para esta prueba se menciona a continuación.

1. EBP Linksys y Netgear.

2. LISN ESH3-Z6

3. Medidor de Interferencia Electromagnética (EMI) Test Receiver ESPC-K1

4. Computadora personal

5. Interfaz GPIB

6. Cable coaxial tipo N de 50Ω

7. Cable de red RJ-45 CAT 5 UTP

8. Cable eléctrico

9. Servidor de comunicaciones

10. Mesa de 80cm de altura con material no conductor

11. Plano de tierra

12. Alimentación AC 110v

4.3 MEDICIÓN DE LAS EMI CONDUCIDAS GENERADAS POR EQUIPOS BPL

La primera medición requerida en la pruebas consiste en medir el ruido de ambiente

localizado en el sitio de pruebas, para lo cual fue necesario realizar lo siguiente.

4.3.1 Medición del nivel de ruido conducido presente en la red eléctrica

Con el medidor de interferencia electromagnética se hace un barrido en frecuencia de 150KHz

a 30 MHz sin conectar el EBP a la LISN. La gráfica resultante (ver figura 4.4)a esta prueba

nos indica los niveles de ruido que se tiene en la instalación eléctrica del laboratorio de

compatibilidad de la SEPI ESIME. Identificar el ruido de ambiente es de gran importancia en

todas las pruebas de EMC, ya que se utiliza como referencia en la comparación de resultados

con el EBP funcionando.


40

Figura 4.4. Ruido de ambiente localizado en el laboratorio de EMC.

4.3.2 Resultados: Medición sobre la fase de alimentación. Equipo BPL Linksys

El resultado de esta prueba se muestra en la figura 4.5 y la tabla 4.2

Figura 4.5 Emisiones conducidas registradas en la fase de alimentación. Equipo BPL Linksys


41

Tabla 4.2 Valores críticos de emisiones conducidas registrados en la fase de alimentación. Equipo Linksys

LAB. DE COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA Emisiones conducidas en ( VdBμ ) empleando un detector

Cuasi-pico sobre la fase de alimentación Frecuencia

(MHz) Amplitud Límite Margen

4.15 82.08 74 -8.08 4.35 85.98 74 -11.98 4.55 101.97 74 -27.97 4.85 84.31 74 -10.31 9.25 93.64 74 -19.64 12.1 88.08 74 -14.08 12.4 90.95 74 -16.95 16.6 88.11 74 -14.11 18.3 90.94 74 -16.94 19.8 94.66 74 -20.66

4.3.3 Resultados: Medición en el neutro de alimentación. Equipo BPL Linksys

El resultado de esta prueba se muestra en la figura 4.6 y la tabla 4.3.

Figura 4.6 Emisiones conducidas registradas en el Neutro de alimentación. Equipo BPL

Linksys


42

Tabla 4.3 Valores críticos de emisiones conducidas registrados en el Neutro de alimentación. Equipo Linksys

LAB. DE COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA Emisiones conducidas en ( VdBμ ) empleando un

detector Cuasi-pico sobre el Neutro de alimentación Frecuencia


4.65 82.05 74 -8.05 5.05 87.94 74 -13.94 5.45 98.86 74 -24.86 6.45 92.44 74 -18.44 6.55 85.15 74 -11.15 9.95 97.35 74 -23.35 10.55 103.11 74 -29.11 13.65 88.79 74 -14.79 20.65 98.45 74 -24.45 20.85 79.14 74 -5.14

En relación a los resultados obtenidos en las gráficas de las figuras 4.5 y 4.6 y tablas 4.2 y 4.3

correspondientes, se observa que en ambos casos los niveles de emisiones conducidas

sobrepasan los límites establecidos por la norma internacional CISPR 22 tanto en valores

promedio como en Cuasi-pico, presentando un margen de exceso de 27.97 VdBμ en la fase de

alimentación y un margen de exceso de 29.11 VdBμ en el neutro de alimentación.

La respuesta del equipo BPL Linksys en el dominio del tiempo, muestra una sucesión de pulso

distribuidos por intervalos de tiempo. Ver figura 4.7

Figura 4.7. Respuesta en el dominio del tiempo. Equipo BPL Linksys.


43

4.3.4 Resultados: Medición sobre la fase de alimentación. Equipo BPL Netgear

El resultado de esta prueba se muestra en la figura 4.8 y la tabla 4.4

Figura 4.8 Emisiones conducidas registradas en la fase de alimentación. Equipo BPL Netgear.

Tabla 4.4. Valores críticos de emisiones conducidas registrados en la fase de alimentación. Equipo Netgear

LAB. DE COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA Emisiones conducidas en ( VdBμ ) empleando un detector

Cuasi-pico sobre la fase de alimentación Frecuencia


5.90 72.23 74 1.77 6.05 74.10 74 -0.10 6.20 73.33 74 0.67 6.30 75.22 74 -1.22 7.80 73.45 74 0.55 8.20 75.17 74 -1.14 9.75 76.45 74 -2.45 10.35 72.48 74 1.52 11.35 74.26 74 -0.26 16.60 73.88 74 0.12


44

4.3.5 Resultados: Medición en el neutro de alimentación. Equipo BPL Netgear

El resultado de esta prueba se muestra en la figura 4.9 y la tabla 4.5.

Figura 4.9 Emisiones conducidas registradas en el Neutro de alimentación. Equipo BPL

Netgear.

Tabla 4.5 Valores críticos de emisiones conducidas registrados en el Neutro de alimentación. Equipo Netgear

LAB. DE COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA Emisiones conducidas en ( VdBμ ) empleando un

detector Cuasi-pico sobre el Neutro de alimentación Frecuencia


13.70 46.96 74 27.04 15.25 45.37 74 28.63 15.65 45.10 74 28.90 15.85 45.58 74 44.42 16.00 45.46 74 28.54 16.80 45.46 74 28.54 16.95 44.70 74 29.30 17.00 45.42 74 28.58 17.55 45.23 74 28.77 17.60 47.14 74 26.86 18.75 46.62 74 23.38


45

En relación a los resultados obtenidos en las gráficas de las figuras 4.8 y 4.9 y tablas 4.4 y 4.5

correspondientes, se observa que en ambos casos los niveles de emisiones conducidas no

sobrepasan los límites establecidos por la norma internacional CISPR 22 referidos a los

valores Cuasi-pico. Comparando estos resultados con las mediciones realizadas al equipo

Linksys es notoria la mejoría del equipo Netgear en cuanto emisiones conducidas, ya que

muestra resultados favorables respecto a las normas.

Obsérvese que la respuesta del equipo BPL Netgear, figura 4.10, en el dominio del tiempo,

muestra un comportamiento muy estable con valores de disturbios uniformes en el tiempo,

comparado con la tecnología del equipo Linksys, figura 4.7, la cual presenta comportamientos

impulsivos no uniformes distribuidos en el tiempo.

Figura 4.10. Respuesta en el dominio del tiempo. Equipo BPL Netgear.

46

CAPÍTULO 5 EVALUACIÓN DE LA TASA DE TRANSFERENCIA DE EQUIPOS BPL EN

AMBIENTES CONTAMINADOS POR INTERFERENCIAS

ELECTROMAGNÉTICAS CONDUCIDAS

Actualmente existen modelos matemáticos que describen la aleatoriedad y el desempeño de

una red, estos nos permiten el análisis y control de la misma así como explicar la relación que

existe entre la capacidad, demanda de servicio y el nivel de desempeño que la red puede

alcanzar, dichos modelos son llamados: Modelos de Tráfico. Cada modelo de tráfico describe

un proceso estocástico adecuado a la demanda de una red determinada, así dado un modelo de

tráfico particular es posible predecir el desempeño de una red.

A lo largo del desarrollo de las redes de comunicaciones en los últimos cien años, se han

propuesto diferentes modelos de tráfico, cada uno ha resultado útil dentro del contexto

particular para el cual ha sido propuesto. Al utilizar estos modelos en el estudio de desempeño

de redes (mediante análisis o simulación), se obtienen resultados estadísticamente

significativos. Este aspecto es importante ya que un modelo puede ser tan bueno como otro, si

ambos satisfacen pruebas de hipótesis adecuadas. Curiosamente, hasta hace dos décadas, fue

muy poco el desarrollo en el campo del modelado de tráfico, pues la ingeniería de tráfico se

dedicaba al análisis de desempeño de los componentes de la red bajo el método definido por el

modelo de tráfico de Poisson [1,2]. Sólo recientemente, a partir de la necesidad de prestar

servicios de comunicación integrados con una única estructura de red, ley de convergencia, el

modelado de tráfico se ha convertido en una extensa área de investigación en la que el

objetivo, es desarrollar modelos de predicción del impacto de la carga impuesta por las

EVALUACIÓN DE LA TASA DE TRANSFERENCIA DE EQUIPOS BPL EN AMBIENTES CONTAMINADOS POR INTERFERENCIAS ELECTROMAGNÉTICAS CONDUCIDAS

47

diferentes aplicaciones sobre los recursos de la red, de manera que se pueda evaluar la calidad

de servicio (QoS) ofrecida [2, 3].

Considerando que el objetivo de esta tesis es definir los aspectos relativos a los efectos de

evaluación de las EMI conducidas en los sistemas BPL, es justificable incorporar en esta

sección una discusión acerca de las condiciones y criterios a considerar relativos al canal de

comunicación, que permita cuantificar el desempeño, eficiencia y calidad en la transmisión de

la señal.

Con anterioridad se presento el trabajo [9], donde se realizaron pruebas para determinar los

niveles de EMI conducida generados por equipos de las tecnologías PLC, del cuál se

mostraron los resultados y sugerencias para su mejora. Ahora en esta parte del trabajo se

presenta un enfoque similar donde se propone un método para medir la eficiencia de

comunicación de los sistemas BPL, cuando es sometido a un ambiente contaminado por EMI

conducidas presentes en el canal de comunicación. Contribuyendo adicionalmente con el área

de ingeniería de tráfico, con los resultados obtenidos sobre el desarrollo de un modelo de

tráfico adecuado para los sistemas de comunicación BPL ya que actualmente no existe

ninguno.

En particular las pruebas se realizaron en equipos con tecnología BPL Instant Powerline

EtherFast 10/100 Bridge, primera generación, fabricado por la empresa estadounidense

LINKSYS y Wall-plugged bridge XE102IS, tercera generación, fabricado por la empresa

NETGEAR, que se encuentran disponibles en el laboratorio de compatibilidad

electromagnética de la SEPI ESIME. Las características y especificaciones acerca de estos

equipos se describen a continuación.


48

5.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS BPL ETHERFAST 10/100 BRIDGE Y

WALL-PLUGGED BRIDGE XE102IS

• Equipo BPL, Instant Powerline EtherFast 10/100 Bridge

Figura 5.1. Equipo BPL, EtherFast 10/100 Bridge

Características generales

Dimensiones: 165mm x 97mm x 31.5 mm

Peso: 0.7 lb. (317 g)

Certificaciones: FCC Clase B, UL Listed, Homeplug 1.0

Temperatura de operación: 0°C a 40°C

Temperatura de almacenamiento: - 20°C a 70°C

Humedad de funcionamiento: 10% a 85% no condensando.

Humedad de almacenamiento: 5% a 90% no condensando.

Características técnicas

• Conexión 10/100 Red Ethernet a Red eléctrica de integración completa.

• Comparte el acceso de Internet a través de su red eléctrica casera.

• Transmisión de datos de hasta 14Mbps por la línea eléctrica.

• Completamente compatible con Homeplug 1.0

• No requiere nuevo alambrado.

• PowerPacket™ Tecnología que facilita la transmisión en paquetes de manera eficiente.

• 56 Bit de datos codificados para certificar la seguridad y confiabilidad de los datos.


49

• Equipo BPL, Wall-plugged bridge XE102IS

Figura 5.2. Equipo BPL, Wall-plugged bridge XE102IS.


Dimensiones: 9.9cm x 4.7cm x 7.3cm

Peso: 224 g

Temperatura mínima de funcionamiento: 0 °C

Temperatura máxima de funcionamiento: 40 °C

Ámbito de humedad de funcionamiento: 10 - 90%


• Tecnología de conectividad: Cableado

• Velocidad de transferencia de datos: 14 Mbps

• Formato código de línea: DBPSK, DQPSK, OFDM , ROBO

• Protocolo de interconexión de datos: Ethernet, HomePlug 1.0

• Método de espectro expandido: OFDM

• Indicadores de estado: Actividad de enlace, alimentación.

• Características: Criptografía 56 bits

• Cumplimiento de normas: IEEE 802.3, HomePlug 1.0

• Software incluido: Controladores y utilidades

• Sistema operativo requerido: Microsoft Windows 98/ME/2000/XP


50

5.2 INSTALACIÓN Y PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO DE LOS EQUIPOS BPL

Con el fin de realizar las pruebas y mediciones objeto de este trabajo, se realizo la instalación

y pruebas de funcionamiento de los equipos BPL, ubicando de esta manera el sitio de pruebas

para ambos equipos.

La instalación de los equipos BPL se realiza conforme a las indicaciones sugeridas por cada

fabricante. Una vez realizada la instalación se probó su funcionamiento teniendo como

resultado el acceso a Internet por la red eléctrica que se encuentra dentro y fuera del

laboratorio en un perímetro de alcancé no mayor a los 50m para ambos equipos.

5.2.1 Instalación del equipo BPL EtherFast 10/100 Bridge

La comunicación se realiza con dos equipos EtherFast 10/100 que sirven de enlace entre la PC

y el servidor de telecomunicaciones, el primer equipo se conecta al servidor de

telecomunicación por la red eléctrica, a una PC.

Instalación del primer equipo (Ver figura 5.3)

1.- Conectar un extremo del cable de red (RJ-45 CAT 5 UTP) al puerto LAN del servidor de

telecomunicaciones.

2.- Conectar el otro extremo de cable de red (RJ-45 CAT 5 UTP) al puerto 10/100 RJ-45 del

10/100 Bridge.

3.- Conectar el cable eléctrico al puerto del powerline en el EtherFast 10/100 Bridge.

4.- Conectar el otro extremo del cable eléctrico en un tomacorriente de energía.

Figura 5.3 Instalación de primer equipo EtherFast 10/100


51

Instalación del segundo equipo (Ver figura 5.4)

1.- Conectar un extremo del cable de red (RJ-45 CAT 5 UTP) al puerto LAN de la

computadora

2.- Conectar el otro extremo del cable de red (RJ-45 CAT 5 UTP) al puerto 10/100 RJ-45 del

10/100 Bridge.

3.- Conectar el cable eléctrico al puerto del powerline en el EtherFast 10/100 Bridge.

4.- Conectar el otro extremo del cable eléctrico en un tomacorriente de energía.

5.- Finalmente se instala el software disponible en CD-ROM

Figura 5.4 Instalación del segundo equipo EtherFast 10/100.

El equipo cuenta con un software de configuración para la PC que asigna una dirección IP

dinámica de manera automática, provenientes de un servidor (se llaman "dinámicas" porque se

asignan temporalmente a la PC o al dispositivo).

5.2.2 Instalación del equipo BPL Wall-plugged bridge XE102IS

La instalación de este equipo refiere de igual forma a la del equipo EtherFast 10/100 Bridge.

Por lo que se sugiere seguir pasos descritos en el inciso 5.2.1. y observar la conexión que se

ilustra en la figura 5.5.

Figura 5.5 Instalación del equipo BPL, Wall-plugged bridge XE102IS


52

Como ventaja principal que presenta este equipo con respecto al anterior, es que no requiere

de software de configuración ya que cuenta con un sistema plug and play incorporado, es

decir, la detección del equipo y conexión a Internet se realiza de manera automática.

Por ultimo, la ubicación del sitio de pruebas en el laboratorio de compatibilidad para estos

equipos se muestra en las figuras 5.6 y 5.7.

Figura 5.6 Instalación del equipo BPL Linksys en el laboratorio de compatibilidad.

Figura 5.7. Instalación del equipo BPL Netgear en el laboratorio de compatibilidad.


53

5.3 PREPARACIÓN DEL SISTEMA DE MEDICIÓN

En este punto se contemplan los aspectos que determinaron la formación del sistema de

medición, utilizado para medir la eficiencia de comunicación de los equipos BPL en función

de la tasa de transferencia de información y conocer su comportamiento cuando se somete en

ambientes contaminados por EMI conducidas. Cada punto integra una parte importante del

sistema de medición y se supone la mejor opción para hacerlo.

5.3.1 Medición de la tasa de transferencia de una conexión a Internet

La tasa de transferencia se define como la velocidad media a la que los datos son transferidos

en una conexión desde la red del ISP al usuario, su medida se representa en períodos de

tiempo como bits por segundo (bps) y se muestra en tres parámetros: valor promedio, máximo

y mínimo.

Actualmente es posible consultar una gran variedad de test de velocidad que nos permiten

conocer la velocidad de transferencia disponible en la conexión a Internet. El procedimiento

que emplean estos test de velocidad son muy sencillos, envían una imagen a un sitio o

dirección determinada donde le es devuelta, el tiempo de envió y regreso de la imagen es

factor importante para determinar el cálculo de la velocidad de transferencia. En

consecuencia, realizar una consulta a este tipo de test de velocidad nos proporciona una idea

muy irregular acerca de la velocidad de transferencia “en un momento es alta y en otro es

baja” y se debe principalmente a la saturación y congestión (cantidad de usuarios conectados)

del sitio que utiliza para su medición. Lo que refleja un comportamiento totalmente aleatorio

sobre la cantidad de bytes enviados y recibidos en pequeños tiempos.

Evidentemente no se debe emplear un test de velocidad de este tipo para determinar la

eficiencia de comunicación en equipos BPL, ya que resultaría difícil precisar con exactitud si

la caída de velocidad de transferencia se debe a la irregularidad de la red o a los efectos


54

provocados por EMI conducidas que se encuentran sobre el canal de comunicación. Es por

ello que se busca una mejor forma de evaluar la red de conexión a Internet y determinar a

manera de un test de velocidad, las tendencias de subida y bajada de la tasa de transferencia

que se tiene en un determinado tiempo.

5.3.1a. Uso del comando NETSTAT (experimento base)

Es posible conocer la cantidad de bytes enviados y recibidos que se tiene en una conexión a la

red de Internet utilizando el comando NETSTAT. Esta orden se utiliza para visualizar el

estado de diversas estructuras de datos del sistema de red, desde las tablas de enrutado hasta el

estado de todas las conexiones a nuestra PC, la palabra Netstat proviene de la traducción del

ingles Network State que significa “Estado de la red”, este comando “universal” se encuentra

en casi cualquier plataforma desde Unix hasta Windows.

La propuesta de medición tiene como base de referencia a [1], donde se describe en forma de

practica el uso del comando de MS-DOS <netstat> para la evaluación de la tasa de

transferencia en función de la relación de bytes recibidos por período. El experimento descrito

en [1] tiene como objetivo conocer la función del comando <netstat -e> y aplicar las

estadísticas de interfaz que se muestran en la red disponible, para estipular la aleatoriedad e

impredecibilidad del número de bytes que llegan en cada período a fin de estudiar las

tendencias observadas en las estadísticas y determinar la probabilidad de llegada de bytes en

los próximos períodos. Actualmente estos conceptos se contemplan en el estudio de la teoría

de colas.

5.3.1b. Consideraciones previas a la aplicación del experimento

El enfoque que se da a dicho experimento es para aplicarlo en temas asociados a la

compatibilidad electromagnética, se propone realizar el mismo experimento para determinar

las tendencias de llegada de bytes cuando se emplean equipos BPL en la conexión a Internet y

conocer sus efectos cuando se somete a EMI conducidas, realizando una evaluación

estadística de los datos obtenidos.


55

La realización del experimento se aplica de acuerdo a las necesidades y condiciones que

marca el estudio de la compatibilidad electromagnética, es decir, no podemos realizar este

experimento sin antes haber considerado los problemas que presenta un sistema de

comunicación PLC (desacoplamiento y variación de impedancia, atenuación de canal, ruido

en el canal, etc.). Por ejemplo, los sistemas de comunicación con los que actualmente se

cuenta, están o fueron sometidos a extensas pruebas de operatividad y compatibilidad

electromagnética de tal manera que los cables, conectores, y equipos utilizados para dicha red

de comunicación están completamente normalizados. Si se observa desde este punto de vista,

se puede afirmar que la realización del experimento referido en [1] esta probando la eficiencia

terminal (tasa efectiva) de todo un sistema de comunicación, como el que se muestra en la

figura 5.8.

Figura 5.8. Sistema de comunicación básico

Sin embargo en este caso no es posible asumir las mismas condiciones, ya que además de

emplear un sistema de comunicación básico como el que se muestra en la figura 5.8, se

requiere de un segundo medio de comunicación donde las características y propiedades del

canal son muy diferentes. Recordemos que el estudio realizado, es sobre una red de

comunicación BPL. (ver figura 5.9).


56

Figura 5.9 Sistema de comunicación BPL básico.

Anteriormente en el capítulo 2 se describieron las características que presenta la red eléctrica,

de las cuales se mencionan las siguientes:

• El desacoplamiento y variación de impedancia.

• La atenuación del canal debido a la distancia y a la frecuencia.

• La distorsión y ruido debido a la gran variedad de equipos conectados.

Previamente a la realización del experimento se han considerado estos aspectos empleando

para su compensación una LISN que evita las variaciones y desacoplamiento de impedancias,

de igual forma se emplean cables cortos para la comunicación y evitar con ello la atenuación

del canal. Con esto se atienden los dos primeros puntos, dejando como tema de estudio la

distorsión y ruido provocado por los equipos conectados a la red eléctrica. El esquema de

medición final utilizado para las pruebas objeto de este trabajo se muestra en la figura 5.10.


57

Figura 5.10 Sistema de medición normalizado, utilizado para evaluar la tasa de transferencia

recibida de equipos BPL sometidos a EMI conducidas.

5.4 DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN

Una vez establecido lo anterior se describe el proceso de medición a seguir para la evaluación

de los resultados. El procedimiento sugiere los siguientes pasos:

1.-Establecer la fuente de perturbación.

2.-Evaluar la tasa de transferencia.

3.-Provocar perturbaciones durante la descarga de información.

5.4.1 Establecer la fuente de perturbación

Anteriormente se realizaron pruebas de las EMI conducidas generadas por, equipos

dispositivos o sistemas conectados a la red eléctrica, mostrando su comportamiento al

momento de conmutación y durante su operación normal (véase capítulo 3). En particular se

considero la perturbación de la figura 3.26.

5.4.2 Evaluar la tasa de transferencia

Durante este proceso se mantiene en evaluación la tasa de transferencia, ubicando por

períodos de 10s la cantidad de bytes recibidos mientras se realiza una descarga. El

procedimiento para la realización de este punto sugiere la utilización del comando netstat.


58

La mejor forma de inicializar este comando desde una plataforma Windows es: abrir la

ventana de MS-DOS [inicio>Programas>MS-DOS] y teclear netstat. Dentro de este comando

existen diferentes argumentos, de los cuales solo se requiere el [-e], este argumento visualiza

las estadísticas de interfaz como son: los bytes enviados y recibidos, paquetes de unidifusión,

paquetes de no unidifusión, etc. (Ver figura 5.11).

También es posible evaluar la red constantemente durante períodos de tiempo y guardar los

datos adquiridos en un archivo de texto de la siguiente manera: C:\ netstat – e 10 > nombre

del archivo.txt. Esta ultima instrucción resulta de gran ayuda ya que proporciona una

cantidad mayor de valores acumulados en un solo archivo de texto.

Figura 5.11. Ventana MS-DOS con inicio del comando netstat – e.

El procedimiento de captura para la tasa de transferencia es:

1.- Generar una descarga desde Internet

2.- Iniciar el Comando [C:\ netstat – e 10 > Nombre del archivo.txt ].

3.- Esperar a que finalice la descarga y terminar con la sesión netstat [Ctrl + C].

4.- Recuperar el archivo.txt creado y graficar la cantidad de Bytes recibidos por período contra

el tiempo.


59

Este procedimiento se facilita con la ayuda de MATLAB, donde se crea un programa

(PROGRAMA Nº1) que permite leer el archivo de texto con la información acumulada que

proporciona el comando netstat y graficar los bytes recibidos por período contra el tiempo de

descarga del archivo. La gráfica resultante que se genera de la descarga de información se

muestra en la figura 5.12.

Figura 5.12 Prueba de descarga de información. Medición de la tasa de transferencia.

Cada valor sobre el eje vertical corresponde a la lectura de Bytes recibidos que se tiene en un

período (en este caso el período es de 10s indicado desde el comando netstat <C:\ netstat – e

10 >), mientras que los valores sobre el eje horizontal indica el número de períodos que tomo

realizar la descarga.

5.4.3 Provocar perturbaciones durante la descarga de información

Durante el proceso de descarga de información se genera una serie de EMI conducidas

definidas de acuerdo al tipo de equipo, dispositivo o sistema conectado a la red eléctrica. En la

comparación de resultados se debe generar un patrón de referencia que se obtiene al realizar

una descarga sin perturbaciones.


60

5.5 EVALUACIÓN DE LA TASA DE TRANSFERENCIA RECIBIDA DE EQUIPOS

BPL, SOMETIDOS A EMI CONDUCIDAS

Es necesario conocer la razón de bytes recibidos que puede alcanzar cada equipo BPL

(Linksys y Netgear) “conocer su tasa de transferencia”, para ello se desarrolla el punto 5.4.2

descrito anteriormente que proporciona la captura de la tasa de transferencia durante un

proceso de descarga. Los resultados para ambos equipos se muestran en las gráficas de las

figuras 5.14 y 5.23, cada gráfica muestra la razón de llegada de bytes por períodos efectiva y

sirve de referencia en las pruebas siguientes. Cabe mencionar que estas pruebas se realizan

conforme al esquema de medición mostrado en la figura 5.13, donde se descarta la fuente de

perturbación, es decir, la descarga se realiza sin perturbaciones.

Figura 5.13 Esquema de medición para evaluar la tasa de transferencia recibida, sin

perturbaciones

Debido a la naturaleza aleatoria del proceso de transferencia de información, se selecciona

igualmente de manera aleatoria un archivo cualquiera, que al mismo tiempo pueda ser

utilizado para medir la velocidad de transferencia de información en cada uno de los equipos

bajo prueba. Se inicia con la evaluación de la tasa de transferencia del equipo Netgear y se

concluye con la evaluación del equipo Linksys.


61

5.5.1 Resultados: Medición de la tasa de transferencia recibida en equipos BPL Netgear,

sin perturbaciones

En la gráfica 5.14 se ilustra la tasa efectiva de los bytes recibidos que se tiene durante el

proceso de descarga de un archivo de 66.7 MB a una velocidad de transferencia de 272KB/s.

Ciertamente se observa que la relación de Bytes recibidos por período presenta aleatoriedad

durante este proceso, lo cual demuestra la poca confiabilidad que se tiene emplear un test de

velocidad comercial, que se encuentran en la misma red.

Figura 5.14 Medición de la tasa de transferencia recibida. Prueba de descarga de información

con equipos BPL Netgear, sin perturbaciones.

Con los valores obtenidos se establece estadísticamente la probabilidad de llegada de los

Bytes recibidos, por lo cual es necesario determinar el valor promedio, máximo y mínimo de

los bytes recibidos por período (Ver tabla 5.1).

Tabla 5.1 Tasa los bytes recibidos (Equipo NETGEAR) sin perturbaciones

Promedio Máxima Mínima 2.8034 x 106 3.7298 x 106 1.2431 x 106


62

A partir del cálculo de la cantidad promedio, se determina la probabilidad de llegada de los

bytes recibidos. Con la ayuda de MATLAB se emplea la función cumsum(x), comúnmente

utilizada en telecomunicaciones, la cual devuelve la suma acumulativa de los elementos de un

vector ∑=

=

ni

iiX

0

que se encuentra entre:

[la cantidad promedio y máxima] y [la cantidad promedio y mínima].

En este caso, la función cumsum "cuenta" los períodos acumulados que se encuentran por

arriba del valor promedio, y se divide entre el número total de períodos. En la figura 5.15 se

muestra la probabilidad de que la tasa de transferencia se encuentre por arriba del valor

promedio.

Figura 5.15. Probabilidad de llegada de bytes entre el valor promedio y el máximo en equipos

BPL Netgear. Sin perturbaciones


63

Tabla 5.2 Valores de la tasa de bytes recibidos por arriba de la cantidad promedio (equipo NETGEAR) sin perturbaciones

Número de Bytes recibidos Tiempo Períodos de 10s Bytes iniciales Bytes finales Bytes por período

30 a 40 s 40234090 31707531 2952363 40 a 50 s 31707531 36837772 3396318 50 a 60 s 36837772 43040256 2806166 60 a 70 s 43040256 46247995 3207739 70 a 80 s 46247995 49358146 3110151 80 a 90 s 49358146 52597938 3239792

100 a 110 s 54883219 57706337 2823118 110 a 120 s 57706337 60932039 3225702 120 a 130 s 60932039 63997841 3065802 130 a 140 s 63997841 67305992 3308151 140 a 150 s 67305992 70250947 2944955 150 a 160 s 70250947 73444680 3193733 160 a 170 s 73444680 76495154 3050474 190 a 200 s 80040290 83287960 3247670

De igual forma se determina la probabilidad de que la tasa de transferencia se encuentre por

debajo del valor promedio. En la gráfica de la figura 5.16 se muestra el resultado obtenido.

Figura 5.16. Probabilidad de llegada de bytes entre el valor promedio y el mínimo en equipos

BPL. Sin perturbaciones


64

Tabla 5.3 Valores de la tasa de bytes recibidos por debajo de la cantidad promedio (equipo NETGEAR) sin perturbaciones


0 a 10 s 26968401 29244634 2276233 10 a 20 s 29244634 33885409 2462897 20 a 30 s 33885409 40234090 2177878 90 a 100 s 52597938 54883219 2285281 170 a 180 s 76495154 77738322 1243168 180 a 190 s 77738322 80040290 2301968 220 a 230 s 90216474 92613339 2396865 230 a 240 s 92613339 95037376 2424037 240 a 250 s 95037376 96760101 1722725

De los resultados obtenidos en esta prueba, se observa en la gráfica de la figura 5.15 que la

probabilidad de llegada de los próximos Bytes se mantenga por arriba del valor promedio es

del 60% al 77% después de haber transcurrido 10 períodos, mientras que la gráfica de la figura

5.16 nos indica lo contrario, es decir, que la probabilidad de llegada de los próximos Bytes se

mantenga por debajo del valor promedio es del 23% al 40% después de haber transcurrido 10

períodos. Estos porcentajes serán considerados como referencia durante el proceso de

medición de la tasa de transferencia sometida a EMI conducidas.

5.5.2 Resultados: Medición de la tasa de transferencia recibida en equipos BPL Netgear,

con perturbaciones

A diferencia de la prueba anterior, esta se realiza provocando sobre el canal de comunicación

EMI conducidas generadas desde un equipo, dispositivo o sistema conectado a la red eléctrica.

Eventualmente esta prueba fue realizada con distintos equipos conectados, sin embargo solo

se muestran los resultados más significativos. El esquema de medición utilizado en esta

prueba se ilustra en la figura 5.17.


65

Figura 5.17. Esquema de medición para evaluar la tasa de transferencia recibida con

perturbaciones

Esta prueba se realiza en las mismas condiciones establecidas en el punto 5.5.1 y se hace con

el fin de comparar los resultados obtenidos en ambos casos. La fuente de perturbación

utilizada en esta prueba fue una lámpara compacta autobalastrada y la razón se debe a que

mantiene un nivel de perturbación bastante elevado en comparación de los demás equipos (ver

figura 3.26). Durante la descarga del archivo, la lámpara fluorescente se mantiene en

constante conmutación. El resultado de la medición sobre la tasa de transferencia recibida que

se encuentra sometida a EMI conducías se muestran en la gráfica de la figura 5.18.


con equipos BPL Netgear, con Perturbaciones.


66

De los resultados obtenidos en esta prueba y en comparación con los anteriores, se puede

observar que la relación de bytes recibidos por período tiende a disminuir, sin embargo esto

no muestra el porcentaje de caída en la tasa de transferencia cuando la señal de comunicación

es sometida a EMI conducidas. Lo que sugiere determinar nuevamente el valor promedio,

máximo y mínimo de bytes recibidos por período (Ver tabla 5.4) para conocer la probabilidad

de llegada de los próximos Bytes.

A partir del cálculo de la cantidad promedio, máxima y mínima se determina la probabilidad

de llegada de los próximos Bytes, es decir, la probabilidad de que llegada de Bytes se

encuentre entre: [el valor promedio y el máximo] y [el valor promedio y el mínimo]. Los

resultados se muestran en las gráficas de las figuras 5.19 y 5.20.

Figura 5.19. Probabilidad de llegada de bytes entre el valor promedio y el máximo.

Con perturbaciones

Tabla 5.4 Tasa de bytes recibidos (equipo NETGEAR) con perturbaciones

Bytes promedio Máxima Mínima 2.8040 x 106 3.2640 x 106 1.8519 x 106


67

Tabla 5.5 Valores de la tasa de bytes recibidos por arriba de la cantidad promedio (equipo NETGEAR) con perturbaciones


0 a 10 s 147211643 150368031 3156388 10 a 20 s 150368031 153453647 3085616 30 a 40 s 155958318 158990924 3032606 60 a 70 s 164490830 167699791 3208961 70 a 80 s 167699791 170941880 3242089 80 a 90 s 170941880 174205896 3264016 90 a 100 s 174205896 177434069 3228173 130 a 140 s 185106107 187991748 2885641 140 a 150 s 187991748 190877021 2885273 150 a 160 s 190877021 193778204 2901183 210 a 220 s 205999043 208922610 2923567 230 a 240 s 211720292 214626399 2906107

En la figura 5.19 se observa que la probabilidad de llegada de los próximos Bytes se mantenga

por arriba de la cantidad promedio es del 46% al 70% después de haber transcurrido 10

períodos, mientras que en la gráfica de la figura 5.20 se muestra que la probabilidad de llegada

de los próximos Bytes se mantenga por debajo de la cantidad promedio es del 30% al 54%

después de haber transcurrido 10 períodos.

Figura 5.20. Probabilidad de llegada de bytes entre el valor promedio y el mínimo.

Con perturbaciones.


68

Tabla 5.6 Valores de la tasa de bytes recibidos por debajo de la cantidad

promedio (equipo NETGEAR) con perturbaciones Número de Bytes recibidos Tiempo

Períodos de 10s Bytes iniciales Bytes finales Bytes por período 20 a 30 seg 153453647 155958318 2504671 40 a 50 seg 158990924 161717900 2726976 50 a 60 seg 161717900 164490830 2772930

100 a 110 seg 177434069 180197095 2763026 110 a 120 seg 180197095 182338900 2141805 120 a 130 seg 182338900 185106107 2767207 160 a 170 seg 193778204 196487524 2709320 170 a 180 seg 196487524 199058169 2570645 180 a 190 seg 199058169 201556986 2498817 190 a 200 seg 201556986 204147123 2590137 200 a 210 seg 204147123 205999043 1851920 220 a 230 seg 208922610 211720292 2797682 240 a 250 seg 214626399 217365295 2738896 250 a 260 seg 217365295 220115889 2750594

En esta prueba, se registraron los tiempos de inicio y terminación de la descarga del archivo,

así como los tiempos en que fueron generadas las EMI conducidas (Ver tabla 5.7).

Tabla 5.7 Tiempos de descarga (equipo NETGEAR) Descarga del archivo Perturbaciones Inicio Fin Inicio Fin

6:55:00 p.m. 6:59:28 p.m. 6:57:00 p.m. 6:59:28 p.m. En la figura 5.21 se comparan las gráficas obtenidas en las figuras 5.14 y 5.18 donde se

muestra el comportamiento que presenta la tasa de transferencia en equipos BPL Netgear

antes y durante la provocación de EMI conducidas. De acuerdo al reporte, la descarga inicio a

las 6:55:00 p.m. y dos minutos después la generación de perturbaciones, es decir, a 12

períodos de haber iniciado la descarga. Como resultado se observa que la tasa de transferencia

recibida que se encuentra sometida a EMI conducidas tiende a disminuir al momento de haber

iniciado las interferencias (a partir de los primeros 12 períodos). El cálculo de la caída de la

tasa de transferencia se realiza de la siguientes manera:


69

Figura 5.21. Comparación de los resultados obtenidos referentes a la medición de la tasa de

transferencia recibida en equipos Netgear.


Netgear

El calculo de la caída de la tasa efectiva se realiza de forma puntual, es decir, que el número

de bytes recibidos por período sin perturbaciones se le resta el número de bytes recibidos por

período con perturbaciones, de acuerdo con la expresión (5.1), con los valores obtenidos se

calcula el promedio que corresponde al valor de caída promedio de bytes, de acuerdo con la

expresión (5.2), de igual manera se calcula la caída de bytes en valores de porcentaje

utilizando las expresiones (5.3) y (5.4).

[ ] ( )

[ ] ( )2.5BytesPeriodosdeN.

B promedio caida de Bytes

1.5BytesB

ni

0iCAIDA DE

CAIDA DE

∑=

==

−= wy


70

[ ] [ ] ( )

[ ] ( )4.5%Periodos de N.

P promedio caida de Porcentaje

3.5%100100P

ni

0iCAIDA DE

CAIDA DE

∑=

==

×−=

yw

Los datos obtenidos se encuentran en la tabla 5.8, donde se observa que en la comparación de

resultados se obtienen tanto valores positivos como negativos, lo cual nos lleva a evaluar el

Tabla 5.8 Porcentaje de la caída de la tasa de bytes recibidos (equipo NETGEAR) Bytes recibidos Caída de la tasa de transferencia

Períodos de 10 s

Sin perturbaciones [ y ]

Con perturbaciones [ w ]

Bytes [1 x 105]

Porcentaje [%]

0 a 10 s 2276233 3156388 -880155 -38.6672 10 a 20 s 2462897 3085616 -622719 -25.2840 20 a 30 s 2177878 2504671 -326793 -15.0051 30 a 40 s 2952363 3032606 -80243 -2.7179 40 a 50 s 3396318 2726976 669342 19.7079 50 a 60 s 2806166 2772930 33236 1.1844 60 a 70 s 3207739 3208961 -1222 -0.0381 70 a 80 s 3110151 3242089 -131938 -4.2422 80 a 90 s 3239792 3264016 -24224 -0.7477 90 a 100 s 2285281 3228173 -942892 -41.2593 100 a 110 s 2823118 2763026 60092 2.1286 110 a 120 s 3225702 2141805 1083897 33.6019 120 a 130 s 3065802 2767207 298595 9.7395 130 a 140 s 3308151 2885641 422510 12.7718 140 a 150 s 2944955 2885273 59682 2.0266 150 a 160 s 3193733 2901183 292550 9.1601 160 a 170 s 3050474 2709320 341154 11.1836 170 a 180 s 1243168 2570645 -1327477 -106.7818 180 a 190 s 2301968 2498817 -196849 -8.5513 190 a 200 s 3247670 2590137 657533 20.2463 200 a 210 s 3198668 1851920 1346748 42.1034 210 a 220 s 3729846 2923567 806279 21.6170 220 a 230 s 2396865 2797682 -400817 -16.7226 230 a 240 s 2424037 2906107 -482070 -19.8871 240 a 250 s 1722725 2738896 -1016171 -58.9863 250 a 260 s 3096008 2750594 345414 11.1568

VALORES DE CAIDA PROMEDIO -636.0769 -5.4716


71

comportamiento promedio de la caída de bytes (figura 5.22), concluyendo que la presencia de

EMI conducidas sobre la red BPL, para los equipos Netgear, no afecta de manera substancial

la transferencia de información; aunque existen intervalos de tiempo en los que la caída de

datos es notoria, también existen intervalos de alta tasa de transferencia que de manera

promedio compensa el proceso de transferencia de información

Figura 5.22 Porcentaje de caída de la tasa de transferencia recibida en equipos Netgear

5.5.4 Cálculo de la velocidad de transferencia de datos en equipos Netgear, con y sin

perturbaciones.

De las expresiones (5.5) y (5.6) se calcula la velocidad de transferencia y tamaño del archivo

descargado, para ambas pruebas, los valores obtenidos son: Ver tabla 5.9

[ ] ( )

[ ] ( )6.5MB1024

10Periodos de N. ncia transferede Velocidad descargado archivo de Tamaño

5.5KB/s102410

recibidos Bytes de promedioValor ncia transferede Velocidad

××=

×=

Tabla 5.9 Cálculo de la velocidad de transferencia y tamaño del archivo descargado Velocidad de transferencia Tamaño de archivo descargado

Sin perturbaciones Con perturbaciones Sin perturbaciones Con perturbaciones 273.76 KB/s 273.82 KB/s 69.511 MB 69.52 MB


72

5.5.5 Resultados: Medición de la tasa de transferencia recibida en equipos BPL Linksys,

sin perturbaciones

La realización de esta prueba refiere de la misma forma en que se realizaron las pruebas para

el equipo Netgear, solo que en este caso el archivo de descarga es de 18 MB. La gráfica de la

figura 5.23 ilustra la tasa efectiva de los bytes recibidos que se tiene durante el proceso de

descarga. a una velocidad de transferencia de 47 KBps.


con equipos BPL Linksys, sin perturbaciones.

Con los valores obtenidos se establece estadísticamente la probabilidad de llegada de los

próximos Bytes, por lo cual se determinan los valores promedio, máximo y mínimo de los

bytes recibidos por período. Ver tabla 5.10

Tabla 5.10 Tasa de recibidos (equipo LINKSYS) sin perturbaciones

Promedio Máxima Mínima 4.7855 x 105 6.27002 x 105 1.40867 x 105


73

Con la ayuda de MATLAB se ejecuta el PROGRAMA Nº1 utilizado anteriormente y descrito

en el Apéndice A, con el cual se muestra gráficamente la probabilidad de llegada de que los

próximos Bytes estén entre:[El valor promedio y máximo] y [El valor promedio y mínimo].

Los resultados obtenidos después de haber ejecutado el programa se muestran en las gráficas

5.24 y 5.25.

Figura 5.24. Probabilidad de llegada de bytes entre el valor promedio y máximo en equipos

BPL Linksys. Sin perturbaciones.

En la figura 5.24 se observa que la probabilidad de que la próxima llegada de bytes éste por

arriba del valor promedio es del 50% al 76% después de haber transcurrido 10 períodos,

mientras que en la figura 5.25 se observa lo contrario, es decir, que la probabilidad de que la

próxima llegada de bytes éste por debajo del valor promedio es del 24% al 50% después de

haber transcurrido 10 períodos.

Como una observación a las pruebas realizadas en ambos equipos se considera evaluar la

probabilidad de llegadas de bytes después de haber transcurrido 10 períodos ya que es cuando

la razón de bytes recibidos tiene una mayor estabilidad durante la descarga.


74

Figura 5.25 Probabilidad de llegada de bytes entre el valor promedio y mínimo en equipos

BPL Linksys. Sin perturbaciones

5.5.6 Resultados: Medición de la tasa de transferencia recibida en equipos BPL Linksys, con perturbaciones Esta prueba se realiza provocando EMI conducidas desde un equipo, dispositivo o sistema

conectado a la red eléctrica. El resultado de esta prueba se muestra en la figura 5.26 cuando se

descarga el mismo archivo de 18 MB teniendo como fuente de perturbación una lámpara

compacta autobalastrada (véase figura 3.26).


con equipos BPL Linksys. Con perturbaciones.


75

De los datos obtenidos se realiza el cálculo de los valores promedio, máximo y mínimo (ver

Tabla 5.11) para conocer la probabilidad de llegada de los próximos bytes que se tiene cuando

se realiza la descarga con perturbaciones, empleando para su determinación el PROGRAMA

Nº1

Los resultados obtenidos después de haber ejecutado el programa se muestran a continuación:

Figura 5.27. Probabilidad de llegada de bytes entre el valor promedio y máximo.

Con perturbaciones

En la figura 5.27 se observa que la probabilidad de que la próxima llegada de bytes éste por

arriba del valor promedio es del 42% al 68% después de haber transcurrido 10 períodos,

mientras que en la figura 5.28 se observa lo contrario, es decir, que la probabilidad de que la

próxima llegada de bytes éste por debajo del valor promedio es del 32% al 58% después de

haber transcurrido 10 períodos. Esto nos indica que la probabilidad de llegada de que los

próximos bytes se encuentren por debajo del valor promedio es mucho mayor cuando se

generan EMI conducidas sobre la red BPL.

Tabla 5.11 Tasa de recibidos (equipo LINKSYS) con perturbaciones

Promedio Máxima Mínima 3.6910 x 105 4.66362 x 105 2.46556x 105


76

Figura 5.28. Probabilidad de llegada de bytes entre el valor promedio y mínimo.

Con perturbaciones

En la figura 5.29 se comparan las gráficas obtenidas en las figuras 5.23 y 5.26 donde se

muestra el comportamiento que presenta la tasa de transferencia en equipos BPL Linksys

antes y durante la provocación de EMI conducidas. Como resultado se observa que la tasa de

transferencia recibida que se encuentra sometida a EMI conducidas disminuye

considerablemente, para el uso de este equipo.

Figura 5.29. Comparación de los resultados obtenidos referentes a la medición de la tasa de

transferencia recibida en equipos Linksys.


77

5.5.7 Cálculo de la caída de la tasa medida sometida a EMI conducidas, en equipos Linksys. Utilizando las expresiones (5.1) y (5.2) se determina la caída promedio en bytes, mientras que las expresiones (5.3) y (5.4) determinan la caída promedio en porcentaje (Ver tabla 5.12).

Tabla 5.12 Porcentaje de la caída de la tasa de transferencia recibida (equipo LINKSYS) Bytes recibidos s Caída de la tasa de transferencia Períodos

de 10 s Sin perturbaciones [ y ]

Con perturbaciones [ w ]

Bytes Porcentaje [%]

0 a 10 s 564800 361307 203493 36.0292 10 a 20 s 627002 466362 160640 25.6203 20 a 30 s 580575 429645 150930 25.9966 30 a 40 s 539436 439683 99753 18.4921 40 a 50 s 571617 293620 277997 48.6334 50 a 60 s 594348 302362 291986 49.1271 60 a 70 s 521278 376338 144940 27.8047 70 a 80 s 458498 292951 165547 36.1064 80 a 90 s 478325 347483 130842 27.3542 90 a 100 s 374735 394787 -20052 -5.3510

100 a 110 s 521094 391454 129640 24.8784 110 a 120 s 454014 409650 44364 9.7715 120 a 130 s 479465 400602 78863 16.4481 130 a 140 s 512203 424330 87873 17.1559 140 a 150 s 493668 402219 91449 18.5244 150 a 160 s 493929 367969 125960 25.5016 160 a 170 s 438952 353394 85558 19.4914 170 a 180 s 439029 365651 73378 16.7137 180 a 190 s 420808 365680 55128 13.1005 190 a 200 s 320206 326520 -6314 -1.9719 200 a 210 s 425415 246556 178859 42.0434 210 a 220 s 443729 325843 117886 26.5671 220 a 230 s 420532 402308 18224 4.3336 230 a 240 s 494003 330628 163375 33.0717 240 a 250 s 459638 365954 93684 20.3821 250 a 260 s 140867 288965 -148098 -105.133 260 a 270 s 546099 383645 162454 29.7481 270 a 280 s 603372 330568 272804 45.2132 280 a 290 s 548520 385643 162877 29.6939 290 a 300 s 494073 286748 207325 41.9624 300 a 310 s 480075 384863 95212 19.8327 310 a 320 s 486069 370553 115516 23.7654 320 a 330 s 443155 383964 59191 13.3567 330 a 340 s 498412 393304 105108 21.0886 340 a 350 s 394127 434521 -40394 -10.2490 350 a 360 s 440485 420532 19953 4.5298 360 a 370 s 427825 411361 16464 3.8483 370 a 380 s 518284 411672 106612 20.5702 380 a 390 s 511923 383877 128046 25.0127 390 a 400 s 481500 310683 170817 35.4760

VALORES DE CAIDA PROMEDIO 109450 19.3635


78

La obtención de estos valores y su gráfica correspondiente se facilita con la ayuda del

PROGRAMA Nº 2 utilizado anteriormente y descrito en el apéndice A.

Los valores obtenidos de la expresión (5.1) muestran la caída efectiva en bytes que presenta la

tasa efectiva sin perturbación con respecto a la tasa efectiva con perturbación. La razón de

caída promedio en bytes se determina de la expresión (5.2) la cual es de 109450 bytes. Los

valores obtenidos de la expresión (5.3) muestran la caída efectiva en porcentajes y se ilustra

en la figura 5.30. La razón de caída promedio en porcentaje se determina de la expresión (5.4)

que es del 19.36%. En conclusión la tasa de transmisión efectiva para los equipos BPL

Linksys presenta una caída del 19.36% cuando es sometida a interferencia conducidas.

Figura 5.30 Porcentaje de caída de la tasa de transferencia recibida en equipos Linksys.

5.5.8 Cálculo de la velocidad de transferencia de datos en equipos Linksys, con y sin

perturbaciones

Con las expresiones (5.5) y (5.6) se calcula la velocidad de transferencia y tamaño del archivo

descargado para ambas pruebas, los valores obtenidos son (Ver tabla 5.13):

Tabla 5.13 Cálculo de la velocidad de transferencia y tamaño del archivo descargado

Velocidad de transferencia Tamaño del archivo descargado Sin perturbaciones Con perturbaciones Sin perturbaciones Con perturbaciones

46.73 KB/s 36.04KB/s 18.25 MB 14.08 MB

79

CAPÍTULO 6 CONCLUSIONES Y TRABAJOS A FUTURO

6.1 CONCLUSIONES

Con respecto a los resultados obtenidos en el capítulo 4 se observa que las emisiones

conducidas generadas por los equipos BPL de la marca Linksys sobre pasan los límites de

perturbación conducida establecidos por la norma internacional CISPR 22, adoptada en este

trabajo, por intervalos de frecuencia pequeños tanto en la fase como en el neutro de

alimentación. A diferencia de los resultados obtenidos para los equipos Netgear las emisiones

conducidas que generan sobre la red de alimentación se encuentran en intervalos de frecuencia

mas grandes, sin embargo no sobrepasan los límites de perturbación establecidos por la norma

tanto en la fase como en el neutro de alimentación. La respuesta de los equipos BPL Linksys

en el dominio del tiempo, muestra una sucesión de pulso distribuidos por intervalos de tiempo,

que de acuerdo a la actividad de comunicación se incrementa de manera considerable, lo cual

refleja un nivel perturbación excesivo cuando se realiza la medición; a diferencia de los

equipos BPL Netgear, donde se muestra un comportamiento mas estable con valores de

disturbios uniformes en el tiempo.

En relación a las mediciones realizadas en el capítulo 5 se observa que en los equipos BPL de

tercera generación de la marca Netgear, la tasa de transferencia disminuye por pequeños

intervalos de tiempo cuando se somete a EMI conducidas, sin embargo, esto no afecta la

velocidad de transferencia como se observa en la tabla 5.9 ya que existen intervalos de tiempo

donde la tasa de transferencia es elevada, compensando de manera exitosa las caídas

suscitadas. Con respecto a las mediciones realizadas a los equipos BPL primera generación de

la marca Linksys se observa que la tasa de transferencia disminuye considerablemente cuando

se somete a EMI conducidas, lo cual afecta de manera importante a la velocidad de

transferencia como se observa en la tabla 5.13 la caída apreciada de acuerdo a los cálculos

realizados es de 19.36%.

80

En conclusión, la eficiencia en la tasa de transferencia en ambos equipos es aceptable ya que

en ninguno de los casos la señal de comunicación se pierde totalmente, sin embargo se

menciona que los equipos de la tercera generación son mucho mas confiables en relación a los

de primera generación, lo cual indica que el uso de equipos BPL son cada vez mas viables.

Cabe mencionar que las pruebas realizadas para ambos equipos se efectúan en casos extremos,

provocando EMI conducidas continuas durante el proceso de descarga para evaluar la tasa de

transferencia, en consideración, resulta importante mencionar este aspecto ya que la

probabilidad de que se presente dicho suceso en lugares donde se desarrolla esta tecnología es

imposible.

Para la evaluación de la tasa de transferencia se utiliza el comando Netstat de MS-DOS, el

cual nos proporciona mayor información de las estadísticas de interfaz de nuestra conexión a

Internet, a comparación de los test de velocidad comerciales que se encuentran en la misma

red.

Durante las pruebas de evaluación de la tasa de transferencia, se observo que la caída de bytes

se hace presente al momento de conmutar el equipo conectado a la red eléctrica y no cuando

opera de manera normal. También se observo que entre mayor sea la amplitud de transitorio

mayor será la caída, es por ello que se eligió realizar y presentar las pruebas con una lámpara

compacta autobalastrada ya que durante su conmutación se presenta un nivel de perturbación

bastante elevado con respecto a los otros equipos que fueron evaluados.

Los sistemas de medición utilizados tanto en el capítulo 4 como en el capítulo 5 cumplen con

las mejores condiciones de normativa con respecto a su instalación eléctrica, ya que se

realizan en un laboratorio de compatibilidad electromagnética con equipos los medición

adecuados, por lo que, los resultados son mas confiables en comparación a los que se hubiese

obtenido en cualquier otro lugar donde no se sigue una normativa prudente en la instalación

eléctrica (casa, oficina, comercio, etc.).

81

CONTRIBUCIONES

Sean propuesto dos métodos de medición siguiendo las recomendaciones sugeridas por la

norma internacional CISPR 22.

• El primer método de medición, se utiliza para medir los niveles de perturbación

conducida generados por equipos BPL empleando para su evaluación una LISN, la

cual nos permite realizar la medición sobre la fase y neutro de alimentación.

• El segundo método de medición, se utiliza para evaluar la tasa de transferencia de

equipos BPL sometida a EMI conducidas.

6.2 TRABAJOS A FUTURO

Realizar pruebas de eficiencia en la tasa de transferencia de sistemas BPL que presentan

características de interferencia simultáneas de equipos electrodomésticos sobre el mismo

canal.

Realizar pruebas de eficiencia en la tasa de transferencia de sistemas BPL, sumando o

incorporando interferencias radiadas en el proceso de evaluación.

Realizar pruebas de choque de sistemas aéreos (PLC de Acceso) que presentan

congestionamiento de interferencias en redes BPL múltiples.

Realizar pruebas sobre la tasa de recepción en sistemas BPL sometido a EMI conducidas.

REFERENCIAS, ANEXOS Y APÉNDICES

82

REFERENCIAS

LIBROS, ARTÍCULOS E INFORMES ESPECIALES

[1]: Marco Aurelio Alzate Monroy “Experimento Netstat teoría de colas”, Fac. de Ingeniería

Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Maestría en Ciencias de la informática y las

comunicaciones, 9 de octubre de 2006. Colombia.

[2]: Marco Aurelio Alzate Monroy “Modelos de trafico en análisis y control de redes de

comunicación”, Fac. de Ingeniería Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Maestría en

Ciencias de la informática y las comunicaciones. Revista Ingeniería, Vol. 9, Nº1 Primer

semestre del 2004 pp. 63-87. Colombia.

[3]: Marco Aurelio Alzate Monroy “Complejidad en redes modernas de comunicación”

Universidad Distrital Francisco José de Calvas, Maestría en Ciencias de la informática y las

comunicaciones. Complejidad: ciencia, pensamiento y aplicación. Ed. Bogotá: Universidad

Externado de Colombia 2007.

[4]: Halid Hrasnica, Abdelfatteh Haidine, Ralf Lehnert. “Broadband Powerline

Communications Networks”, John Wiley & Sons, Ltd. England 2004.

[5]: Javier Álvarez Valle, Víctor García González, Daniel González Fernández “Transmisión

de datos por la red eléctrica”. http://www.victorgarcia.org/files/plc-v2.ORC.pdf pp. 1-12

[6]: Francisco Manuel García P. “Introducción a la tecnología PLC”, Reporte Técnico, Antena

de telecomunicaciones / Marzo 2005, pp.: 19 – 23.

[7]: Nacho Rojo “PLC: Internet por el enchufe”, Reportaje Internet y telecomunicaciones,

julio 2005. http://www.consumer.es/

[8]: Unión de radioaficionados españoles (URE) “Internet por red eléctrica, la caja de

Pandora”, Madrid, diciembre 2003.

http://www.victorgarcia.org/files/plc-v2.ORC.pdf

http://www.consumer.es/


83

[9]: Jorge Adrián Garduño Medina “Implementación de un método de medición para

emisiones conducidas en sistemas de comunicación PLC” Tesis Ing. Comunicaciones y

Electrónica ESIME ZACATENCO IPN México, septiembre de 2007.

[10]: Merlin Gerin, “Compatibilidad Electromagnética (CEM)” Telemecanique Manual

didáctico 2000, Schneider electric.

[11] VDC Víctor Domínguez Carrascoso, “Compatibilidad Electromagnética” Electrónica y

Comunicaciones. http://www.victoryvictor.net/compatibilidad.pdf

[12]. CISPR 22 – 1993: Límites y métodos para medir las características de las perturbaciones

radioeléctricas producidas por aparatos de tratamiento de la información. Ed.5.2 inglés (Suiza)

[13]: Solar electronics company “F.C.C. Line Impedance Stabilization Networks”. Innovative

EMI solutions Since 1960. Ericson Power Modules, Stockolm, Sweden, January 2006.

[14]: NMX-J-550/1-1 ANCE 2008. Compatibilidad electromagnética (EMC) parte 1-1-

generalidades: aplicación e interpretación de definiciones y términos básicos.

SITIOS DE CONSULTA EN INTERNET

http://usuarios.lycos.es/urde/plc/plc.htm

http://www.ist-opera.org/

http://www.plcforum.it

http://www.victoryvictor.net/compatibilidad.pdf

http://www.consumer.es/

http://www.plcforum.it/


84

ANEXOS

PUBLICACIONES DERIVADAS DEL TRABAJO

• “Análisis de emisiones conducidas en sistemas de comunicación PLC, de uso domestico”, ROC&C 2006 Acapulco-Guerrero, Diciembre 2006

• “Introducción a la evaluación y análisis de inmunidad y emisiones conducidas en

sistemas de comunicación PLC”, 9° Congreso Nacional de Ingeniería Electromecánica y de Sistemas, Noviembre 2006.

• “Medición de las perturbaciones conducidas generadas por equipos de comunicación

con tecnología PLC en redes internas”, 10° Congreso Nacional de Ingeniería Electromecánica y de Sistemas, Noviembre 2007.

• “On the Measurement of the Conducted Emissions In-Home Access in PLC

Communication Technologies” IEEE IASP 08’, Aalborg Univ Dinamarca.


85

APÉNDICE A

PROGRAMA Nº1

PROGRAMA EN MATLAB PARA CALCULAR Y GRAFICAR LA PROBABILIDAD DE

LLEGADA DE LOS BYTES RECIBIDOS, OBTENIDOS DURANTE LA CONEXIÓN A

INTERNET

clear clc % Borra y limpia pantalla. fid = fopen ('C:\Prueba..txt','r'); % Abre el Archivo de entrada en una dirección F = fread (fid); % Lee el archivo completamente s = char (F'); % Lo convierte a formato de texto J = find (F==13); % Encuentra fin entre cada línea l = 0; % Cuenta el número de datos leídos for i = 1: length (J) -1 % Para cada línea length (J)-1 indica el número de

líneas del documento. If (F (J(i)+2 )==66 ) % Verifica si empieza con 'B' de Bytes, encuentra los

Bytes x = s ((J(i) +2): (J (i+1)-1) ); % En cuyo caso extrae la línea k1=6; % y busca el primer número de esa línea while(x(k1)==32), k1=k1+1; end % que es el número total de bytes k2=k1+1; % que han llegado hasta este momento. while(x (k2 )~=32), k2=k2+1; end % El número está entre espacios x =x (k1:k2-1); l = l+1; % Lleva un dato más z(l) = str2num(x); % Almacena el tráfico acumulado end end y = z(2:end)-z(1:end-1); % Calcula las llegadas por período & guarda en y datos = length (y); % Carga el tamaño de y en la variable datos m = mean (y); % Saca el promedio de los valores en y for x=1:datos, promedio(x)=m; % Carga a promedio x veces la cantidad de m período(x)=x; % Carga a período la cuenta de x - datos maximo(x)=max(y); % Carga el valor máximo minimo(x)=min(y); % Carga el valor mínimo end figure (1) plot (período, y ) % Gráfica el tiempo y las llegadas por período grid on % Habilita la rejilla. title('Prueba de descarga') % Coloca el titulo de la gráfica xlabel('Períodos de 10 s') % Coloca el titulo del eje X ylabel('Número de bytes / período') % Coloca el titulo del eje Y


86

figure (2) h = cumsum((y>=promedio).*(y<=max(y)))./(1:length(y));

% La función cumsum realizar una suma acumulativa del número de llegadas que se encuentran entre la velocidad promedio y máxima, si el número de Bytes se encuentra entre este intervalo la variable h se incrementa (h + 1) y se divide entre el número total de períodos.

plot (h) % Gráfica la probabilidad de llegadas por arriba de la velocidad promedio grid on % Habilita la rejilla title ('Probabilidad de llegadas por arriba de la velocidad promedio') xlabel ('Períodos de 10 s') ylabel ('Fracción de porcentaje') figure (3) d = cumsum((y>=min(y)).*(y<=promedio))./(1:length(y));

% La función cumsum realizar una suma acumulativa del número de llegadas que se encuentran entre la velocidad promedio y mínima, si el número de Bytes se encuentra entre este intervalo la variable d se incrementa (d + 1) y se divide entre el número total de períodos.

plot (d) % Gráfica la probabilidad de llegadas por debajo de la velocidad promedio. grid on % Habilita la rejilla. title ('Probabilidad de llegadas por debajo de la velocidad promedio') xlabel ('Períodos de 10 s') ylabel ('Fracción de porcentaje') Los datos leídos por este programa son de este tipo. Estadísticas de interfaz Recibidos Enviados Bytes 26968401 4361102 Paquetes de unidifusiòn 38932 35730 Paquetes no de unidifusiòn 2872 101 Descartados 0 0 Errores 0 5 Protocolos desconocidos 814 Estadísticas de interfaz Recibidos Enviados Bytes 29244634 4449356 Paquetes de unidifusiòn 41234 37497 Paquetes no de unidifusiòn 2872 101 Descartados 0 0 Errores 0 5 Protocolos desconocidos 814


87

PROGRAMA Nº2

PROGRAMA EN MATLAB PARA CALCULAR Y GRAFICAR LA CAIDA DE BYTES RECIBITOS

Clear clc fid = fopen('C:\linksys4 sin perturbaciones.txt','r'); % Archivo de entrada F = fread(fid); % Lo lee completamente s = char(F'); % lo convierte a texto J = find(F==13); % Encuentra los límites entre líneas l = 0; % Cuenta el número de datos leídos for i=1:length(J)-1 % Para cada línea length(J)-1 indica el número de

lineas del documento. if(F(J(i)+2)==66) % Verifica si empieza con 'B' de Bytes, encuentra los

Bytes x=s((J(i)+2):(J(i+1)-1)); % En cuyo caso extrae la línea k1=6; % y busca el primer número de esa línea while(x(k1)==32), k1=k1+1; end % que es el número total de bytes k2=k1+1; % que han llegado hasta este momento. while(x(k2)~=32), k2=k2+1; end % El número está entre espacios x=x(k1:k2-1); l=l+1; % Lleva un dato más z(l)=str2num(x); % Almacena el tráfico acumulado end end y = z(2:end)-z(1:end-1); % Calcula las llegadas por intervalo fid = fopen('C:\linksys5 con perturbaciones.txt','r'); % Archivo de entrada F = fread(fid); % Lo lee completamente s = char(F'); % lo convierte a texto J = find(F==13); % Encuentra los límites entre líneas l = 0; % Cuenta el número de datos leídos for i=1:length(J)-1 % Para cada línea length(J)-1 indica el número de

líneas del documento. if(F(J(i)+2)==66) % Verifica si empieza con 'B' de Bytes, encuentra los

Bytes x=s((J(i)+2):(J(i+1)-1)); % En cuyo caso extrae la línea k1=6; % y busca el primer número de esa línea while(x(k1)==32), k1=k1+1; end % que es el número total de bytes k2=k1+1; % que han llegado hasta este momento. while(x(k2)~=32), k2=k2+1; end % El número está entre espacios x=x(k1:k2-1); l=l+1; % Lleva un dato más v(l)=str2num(x); % Almacena el tráfico acumulado end end w = v(2:end)-v(1:end-1); % Calcula las llegadas por intervalo


88

caida = (y-w); % Resta los bytes recibidos sin perturbaciones datos=length(caida); % Carga el tamaño de la variable caída m=mean(caida); % Saca el promedio de caída for x=1:datos, promedio1(x)=m; % Carga a promedio x veces la cantidad de m período(x)=x; % Carga a período la cuenta de x - datos end figure (1) plot (período,caida,período,promedio1) % Gráfica la caída en bytes y su promedio grid on porce=(-1*((w.*100)./y))+100; % Calcula el porcentaje de caida datos=length(porce); %carga el tamaño de porce m=mean(porce); % Saca el promedio de porce for x=1:datos, promedio(x)=m; % carga a promedio x veces la cantidad de m período(x)=x; % carga a período la cuenta de x - datos end figure (2) plot(período,porce,período,promedio) % Gráfica la caída en porcentaje y su promedio grid on

Los datos leídos por este programa son de este tipo. Estadísticas de interfaz Recibidos Enviados Bytes 26968401 4361102 Paquetes de unidifusiòn 38932 35730 Paquetes no de unidifusiòn 2872 101 Descartados 0 0 Errores 0 5 Protocolos desconocidos 814 Estadísticas de interfaz Recibidos Enviados Bytes 29244634 4449356 Paquetes de unidifusiòn 41234 37497 Paquetes no de unidifusiòn 2872 101 Descartados 0 0 Errores 0 5 Protocolos desconocidos 814


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PROGRAMA Nº3

PROGRAMA EN MATLAB PARA RECUPERAR LA SEÑAL DEL OSCILOSCOPIO EN FUNCIÓN DE LOS DATOS ALMACENADOS EN UNA HOJA DE CÁLCULO

clear clc load (' C:\ Netgear.csv ') ; % Carga el archivo con información de la señal datos = length (Netgear); % Registra el número de datos de la señal for d=1:1:datos tiempo(d)=netgear(d,1); % Lee los datos de la primera columna que corresponden al end tiempo de la señal for d=1:1: datos amp(d) = Netgear (d,2); % Lee los datos de la segunda columna que corresponden a la end amplitud de la señal

maximo=max(amp); % Guarda la amplitud máxima en la variable máximo minimo=min(amp); % Guarda la amplitud mínima en la variable mínimo m=mean(amp); % Guarda el valor promedio de la amplitud en la variable m. for x=1:datos, media(x)=m; % Guarda el valor promedio en la variables media(x) end figure(1); plot (tiempo,amp, tiempo,media) % Gráfica el tiempo contra amplitud , marca su promedio grid on % Habilita la rejilla. Los datos leídos por este programa son de este tipo.

Tiempo Amplitud -9,98E-06 -0,0012 -9,97E-06 -0,0008 -9,96E-06 -0,002 -9,95E-06 0,0004 -9,94E-06 -0,0016 -9,93E-06 0,0004 -9,92E-06 -0,002 -9,91E-06 -0,0012 -9,90E-06 -0,002 -9,89E-06 -0,0004 -9,88E-06 -0,0028


90

APÉNDICE B

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE MEDICIÓN

CURRENT PROBE EZ-17

Electromagnetic emission and susceptibility measurements in the range 5 Hz to 100 (200)

MHz

The Current Probes EZ-17 are used in particular where other coupling networks, such as

line-impedance stabilization networks , are either not available or not suitable for practical

reasons. Current probes are also used to measure the electromagnetic susceptibility (EMS)

of equipment and systems.

- Model 02 for emission measurements in the range 20 hz to 100 (200) MHz.

- Model 03 for emission and susceptibility measurements in the range 20 Hz

to 100 (200) MHz.

- Model 04 eith balanced connector for emission measurements in the range

5Hz to a 2 MHz.

Features

• Wide frequency range

• High sensitivity

• High load capacity for DC and AC currents (300 A)

• Small dimensions in spite of large inner diameter (30 mm)

• Simple clamping thanks to spring-loaded mechanism

• Calibrated to CISPR 16-1/8.93


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General data (all models)

Rated temperature range - 10 to +55°C Storage temperature range - 25 to + 70°C Permissible core temperature 80°C Mechanical stress Shock-tested to MIL-STD 810D (shock spectrum, 40g),

vibration-tested to MIL-T-28800D, class 5; IEC Publ.68-2-6 Dimensions L x W x H

95mm x 84mm x 26 mm

Inner diameter 30mm Weight 0.6kg

EMI TEST RECEIVER ESPC 150kHz – 1000MHz

EMI Precertification Tes Receiver ESPC has been derived from various Rohde & Schwarz

full-compliance receiver models and thus opens up versatile applications in the field of

EMI precompliance. It is budget-priced solution for emission tests at all stages of

development and production of electrical products.

With a view to obtaining the CE conformiye mark, this test receiver will be used wherever

EMI tests become necessary prior to acceptance testing in order to minimize the risks

involved and the time taken for full-compliance tests.

Frequency range

Lower limit 150 kHz (optionally 9 kHz with ESPC-B2)

Upper limit 1000 MHz (optionally 2500 MHz with ESPC-B3)


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Frequency setting

With tuning knob in 10-Hz, 100-Hz and 100-kHz steps or user or user-selectable

numerical via keypad automatic scan for RF analtsis.

Display

8-digit LCD with backlighting, can be switched off resolution up to 1000 MHz:

10Hz, from 1000 MHz: 100Hz

Frequency error

< 3 x 10-6, after 30 min warmup

RF input

Zin = 50 W, N female

VSWR, fin < 1 Ghz 1.5 with ≥ 10 dB RF attenuation, < 2 with 0 dB RF attenuation

RF attenuator

0 to 70, 10-dB steps

Maximum input level

RF attenuation 0 dB

Sinewave AC voltage 130 dBμV

Pulse spectral density 97 dBμV/MHz (100 V x 0.5 ns)

RF attenuation ≥ 10dB

Sinewave AC voltage 130 dBμV

Max. pulse voltage 150 V

Max. pulse energy (10μs) 10 mWs

Interference rejection, f < 1000MHz

Image.frequency rejetion.

1st and 2nd IF 70 dB

IF rejection 70 dB

Preselection

9 KHz to 1000 MHz 2 fixed-tuned, 6 tracking filters

1000 to 2500 MHz 2 tracking filters.


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RF shielding

Voltage indication at a field strength of 3 V/m with 0 dB RF attenuation (f ≠ fin) < 0

dBμV. Additional error in quasi-peak indication range (3 V/m) < 1 dB

IF bandwidths

Nominal bandwidth – 3dB – 6 dB 200Hz * (with option ESPC-B2) 180 Hz 200 Hz

10 KHz* 7 KHz 9.5KHz

120 KHz* 90 KHz 120 KHz

*Tolerances to CISPR 16-1

Noise indication

Average (AV), discrete apuria excepted 9 KHz to 3 MHz, BW = 200 Hz With

option ESPC-B2 typ., Left 150 KHz to 3 MHz, BW = 10 KHz typ.

Voltage Measurement range

Lower limit (aditional error due to inherent noise < dB)

Average indication (AV), f > 3 MHz

BW = 200 Hz typ. –24 dBμV

BW = 9 KHz typ. – 8dBμV

BW = 120 KHz < +7 dBμV, typ. +2dBμV

Upper limit AV, PK,QP, 130 dBμV (RF attenuation ≥ 10 dB)

OSCILLOSCOPE TEKTRONIX TDS 3032

TRIGGER SYSTEM Main Trigger Modes - Auto (supports Roll Mode for 40 ms/div and slower), Normal.

B Trigger - Trigger after time or events.


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Trigger After Time Range - 13.2 ns to 50 s.

Trigger After Events Range - 1 to 9,999,999 events.

External Trigger Input (available on TDS 30X2 only) - >1 megaohm in parallel with 17

pF; Max input voltage is 150 V RMS.

MEASUREMENT SYSTEM Automatic Waveform Measurements - Period, Frequency, +Width, -Width, Rise Time,

Fall Time, +Duty Cycle, -Duty Cycle, +Overshoot, -Overshoot, High, Low, Max, Min, Pk-

Pk, Amplitude, Mean, Cycle Mean, RMS, Cycle RMS, Burst Width.

Display any four measurements from any combination of waveforms.

Thresholds - Settable in percentage or voltage.

Gating - Measurements can be gated using the screen or vertical cursors. Waveform

Processing

Deskew - Channel to channel deskew ±10 ns may be manually entered for better timing

measurements and more accurate math waveforms.

Arithmetic Operators - Add, Subtract, Multiply, Divide.

Autoset - Single-button, automatic setup on selected input signal for vertical, horizontal,

and trigger systems.

I/O INTERFACE Hardcopy Port (standard) - Centronics-type parallel.

TDS 3GM Communications Module.

GPIB (IEEE -488.2) Programmability: Full talk/listen modes; Control of all modes,

settings, and measurements.

RS-232-C Interface Programmability: Full talk/listen modes; Control of all modes, settings,

and measurements. Baud Rate up to 38,400. DB-9 male connector.

Programmer Manual: (071-0381-00).


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ENVIRONMENTAL AND SAFETY Temperature - +5 to +50° C (operating), -20 to +60° C (nonoperating). Humidity - 20% to 80% RH below 32° C, derate to 30% RH at 45° C (operating), 5% to

90% RH below 41° C, derate to 30% RH at 60° C (nonoperating).

Altitude - to 3,000 m (operating), 15,000 m (nonoperating).

Electromagnetic Compatibility - Meets or exceeds EN55011 Class A Radiated and

Conducted Emissions; EN50082-1; FCC 47 CFR, Part 15, Subpart B, Class A; Australian

EMC Framework; Russian GOST EMC regulations.

Safety - UL3111-1, CSA1010.1, EN61010-1, IEC61010-1.

PHYSICAL CHARACTERISTICS

Instrument Dimensions mm in. Width 375.0 14.8 Height 176.0 6.9 Depth 149.0 5.9 Weight kg lb. Instrument only 3.2 7.0 w/battery 5.2 11.5 Instrument Shipping Package Dimensions mm in. Width 502.0 19.8 Height 375.0 14.8 Depth 369.0 14.5 Rackmount Dimensions mm in. Width 484.0 19.0 Height 178.0 7.0 Depth 152.0 6.0


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LISN ESH3-Z6

Characteristics

The ESH3-Z6 single-phase V-network with an equivalent circuit of (5 μH + 1 Ω) // 50 Ω

meets the requirements of VDE 0876 Part 1 (onboard power-supply systems), VDE 0879

Part 2, CISPR Publ. 16-1-2 (low-impedance power supplies), CISPR 25 and EMC

Directive 95/54/EG, DIN 40839, ISO 7637 as well as MIL-STD-462 Notice 3, MIL-I-

6181D, MIL-I-16910C, MIL-E-55301, DEF STAN 59 41 and DO 160 in the frequency

range 100 kHz to 200 MHz.

The ESH3-Z6 is rated for a continuous current of up to 150 A and can handle surges of up

to 500 A for a maximum time of 30 s.

The ESH3-Z6 comes with a calibration record for the voltage division factor in line with

CISPR Publ. 16-1-2.

Description

The ESH3-Z6 V-network comprises screw terminals with large-area contacts that ensure

the low impedance connection of the equipment under test (EUT) and power supply by

means of cable lugs. Plastic covers on both terminals serve as a protection against

inadvertent contact.


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Specifications

Frequency range: 0.1 MHz to 200 MHz

Simulating impedance (magnitude and phase): (5 μH+1 Ω)//50 Ω

Max. permissible errors (in line with CISPR 16-1-2): ±20 % (magnitude) and ±11.5°

(phase)

Continuous current (150 A to Ta = +35 °C): 100 A

Maximum continuous current (up to Ta = +35 °C): 150 A

Short-time current (up to 30 s): 500 A

Max. permissible operating voltage:

DC : 600 V

AC : 250 V

AC supply frequency range : 0 Hz to 440 Hz

Connections :

Power supply : screw terminal M8

EUT : screw terminal M8

Ground : 2 × screw terminal M8

Reference ground : metal baseplate screwed to

ground plane :

RF connector : N female

General data

Operating temperature range: 0 °C to +50 °C

Storage temperature range: –25 °C to +70 °C

Dimensions (W × H × D): 122 mm × 128 mm × 322 mm (4.80 in × 5.04 in × 12.68 in)

Weight: 1.9 kg (4.19 lb)


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Handheld Spectrum Analyzer FSH3 100 KHz to 3 GHz


Frecuencia 100 KHz to 3 GHz Resolution bandwidths 1 KHz to 1 MHz (model .13)

100 Hz to 1 MHz (model 0.3 and .23) Videp bandwidths Displayed average noise level

typ. –114 dBm (1 KHz) (model .13) typ. –135 dBm (100 Hz) (models .03 and .23) Typ. 13 dBm TOI

SSB phase noise < - 100 dBc (1 Hz) at 100 KHz from carrier Detectors Sample. Max/min peak, auto peak, RMS Level measurement uncertainty < 1.5 dB, typ. 0.5 dB Reference level - 80 dBm to + 20 dBm Dimensions 170 mm x 120 mm x 270 mm Weight 2.5 Kg

EQUIPO BPL, ETHERFAST 10/100 BRIDGE

General Information

Fast and Easy Integration Between Your Ethernet and Powerline Networks

Connects 10/100 Ethernet Network to Powerline Network for Seamless Integration Share

Internet Access Across Your Entire Home Powerline Network


99

The Linksys Instant PowerLine™ EtherFast®10/100 Bridge offers a complete Internet

connection solution for your home powerline network. The PowerLine Bridge makes

sharing your broadband access easier than ever. Build a strong and simple-to-use home

network by taking advantage of the most pervasive home networking medium powerlines.

The PowerLine Bridge is ideal for users who already have a router. It can be plugged into

an Ethernet port on a router to equip a network with powerline capabilities and take

advantage of the router’s features. The PowerLine Bridge can also plug directly into a cable

or DSL modem to allow Internet access and data transfer rates up to 14Mbps over home

powerlines.

With the PowerLine Bridge, create a network in no time at all to share an Internet

connection (a router may be required), files, and printers, or even play multi-user network

games at blazingly fast speeds. It’s easy, convenient, and cost-effective.

Características ambientales

Dimensiones: 165mm x 97mm x 31.5 mm

Peso: 0.7 lb.

Certificaciones: FCC Clase B, UL Listed, Homeplug 1.0

Temperatura de operación: 0°C a 40°C

Temperatura de almacenamiento: - 20°C a 70°C

Humedad de funcionamiento: 10% a 85% no condensando.

Humedad de almacenamiento: 5% a 90% no condensando.


Conexión 10/100 Red Ethernet a Red eléctrica de integración completa.

Comparte el acceso de Internet a través de su red eléctrica casera.

Transmisión de datos de hasta 14Mbps por la línea eléctrica.

Completamente Homeplug 1.0

No New Wires™ approach.

PowerPacket™ Tecnología que facilita la transmisión en paquetes de manera eficiente.

56 Bit de datos codificados para certificar la seguridad y confiabilidad de los datos.

http://voipstore.atacomm.com/Shops/ViewManufacturer.aspx/27934028032-38395478528.html


100

Equipo BPL, Wall-plugged bridge XE102IS

Figura 5.1. Equipo Wall-plugged bridge XE102IS.


Anchura: 9.9 cm

Profundidad: 4.7 cm

Altura: 7.3 cm

Peso: 224 g

Temperatura mínima de funcionamiento: 0 °C

Temperatura máxima de funcionamiento: 40 °C

Ámbito de humedad de funcionamiento: 10 - 90%


• Tecnología de conectividad: Cableado

• Velocidad de transferencia de datos: 14 Mbps

• Formato código de línea: DBPSK, DQPSK, OFDM , ROBO

• Protocolo de interconexión de datos: Ethernet, HomePlug 1.0

• Método de espectro expandido: OFDM

• Indicadores de estado: Actividad de enlace, alimentación.

• Características: Criptografía 56 bits

• Cumplimiento de normas: IEEE 802.3, HomePlug 1.0

• Software incluido: Controladores y utilidades

• Sistema operativo requerido: Microsoft Windows 98/ME/2000/XP

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