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martes, 1 de diciembre de 2015

WIBLUS: Intelligent Wireless Solutions

Adquisición y Monitoreo de datos

En la industria, cada vez es más evidente la necesidad de  disponer en tiempo real de los indicadores clave y el estado de la  producción.

En los procesos de manufactura, es necesario monitorear en todo momento parámetros como productividad, tiempos de paro, eficiencia, estado de equipos críticos, etc., para reaccionar de forma oportuna y minimizar el impacto en el negocio ante situaciones fuera de rango, idealmente en cualquier lugar, en cualquier momento, desde cualquier dispositivo.

En el siguiente nivel de evolución de las soluciones SCADA convencionales, WIBLUS® es una plataforma tecnológica modular y escalable que permite la recolección de datos digitales y analógicos en campo, transmisión inalámbrica en diferentes protocolos, y registro en BD para efectos de monitoreo, diagnóstico y control remoto vía web, así como su integración a los sistemas de información empresarial.

La plataforma permite un montaje en paralelo sobre los sistemas de control que se tengan implementados, obtener información directamente de los PLC’s y líneas de  producción  y/o  convertirse en un sistema autónomo de recolección de datos.

Los principales beneficios que ofrece WIBLUS a su empresa son:
1.    Bajo costo, comparado con las soluciones convencionales SCADA y de PLC.
2.    Sin cableados complicados y vulnerables a EMI.
3.    Acceso a su información en tiempo real, en cualquier momento, en cualquier lugar.



Arquitectura

La plataforma WIBLUS se compone de tres capas principales:



Así, el acceso a la información a nivel de campo es posible desde cualquier dispositivo, en cualquier lugar, en cualquier momento. ¡Imagine las posibilidades !




Especificaciones

Las principales especificaciones operativas de la plataforma son, entre otras:

No. de nodos en la red
Hasta 65536

Alcance (directo)
Radio 200m
Con antenas y repetidores el alcance es de km, y por routers el alcance es ilimitado, resolviendo necesidades en el campo de la telemetría
Conectividad
USB, Bluetooth, WIFI, Android USB

Acceso WIFI
Obtención de IP, Servidor

Seguridad
2 (Checksum, Control de Redundancia Cíclica 16bits)

Frame de datos
Configurable, hasta 64 bytes

Velocidad de transmisión (nivel instrumentación de campo)
Configurable,   hasta 115kbps

Velocidad de transmisión (nivel Controller)
5 mbps
Adaptable a la red local
SDK
Java, C, C#,  Visual C++, Matlab,
Reciba el frame de datos en el software de su preferencia,
Backend
Oracle, MS SQL, MySQL
Registre la información en  los DBMS más poderosos y  estándares en la industria
Front-end
Web, Android, Software cliente
Desarrolle su propia interfase o utilice los Módulos TI que tenemos preparados para su servicio





































Características

WIBLUS tiene las siguientes ventajas sobre otros sistemas.




Aplicaciones

WIBLUS  apoya la supervisión y su principal objetivo es medir con la finalidad de corregir. Así, podemos considerar su aplicación en las siguientes necesidades.

Adquisición de datos  y monitoreo de máquinas y procesos en la industria



Tiempos de paro de máquina, eficiencia, disponibilidad de la línea, conteo de scrap, energía consumida, estado de procesos (temperatura, presión, rpm), KPI’s de producción. Obtenga y visualice estos y más parámetros en tiempo real, con posibilidades de alertas y acciones de control remoto desde cualquier ubicación gracias a Internet, desde cualquier dispositivo.



Ya sea industria Química, Manufactura, Automotriz, Alimenticia, etc. y tenga procesos específicos que necesite monitorear y controlar, en WIBLUS tendrá una poderosa herramienta que le permitirá apoyar la toma de decisiones para mantener optimizar los índices de su negocio, con un rápido retorno de inversión.


Información de contacto:
Por favor contáctenos, podemos diseñar una solución óptima para sus necesidades.
microcarsil@hotmail.com  




WIBLUS

PLATAFORMA DE CONECTIVIDAD

WIBLUS®



¿Qué es WIBLUS®?
 
  Es una plataforma de conectividad configurable y programable para la transferencia bidireccional de señales digitales y analógicas a través de los protocolos de comunicación WIFI  802.11 b/g, Bluetooth EDR class 2, Android USB Accessory y USB CDC.



  • CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL WIBLUS:





















APLICACIONES





SOFTWARE



MANUAL




PROTOTIPO


EN FUNCIONAMIENTO:

video
Control completo de lavadora, monitoreo de variables y sensores. Diagnostico de fallas. Todo desde una interfaz SmartPhone o PC.



  • CONTACTO:

Autor:      Carlos Silva 
Email:       microcarsil@hotmail.com









domingo, 30 de noviembre de 2014

PROTOCOLO ZIGBEE CON WIBLUS v2.0


Para saber que es WIBLUS v2.0 acceder al siguiente link:

http://wiblus.blogspot.mx/2014/11/wiblus-v20.html


Introducción.


ZigBee es el nombre de la especificación de un conjunto de protocolos de alto nivel de comunicación inalámbrica para su utilización con radiodifusión digital de bajo consumo, basada en el estándar IEEE 802.15.4de redes inalámbricas de área personal (wireless personal area network, WPAN). Su objetivo son las aplicaciones que requieren comunicaciones seguras con baja tasa de envío de datos y maximización de la vida útil de sus baterías. En principio, el ámbito donde se prevé que esta tecnología cobre más fuerza es en domótica, como puede verse en los documentos de la ZigBee Alliance.




ZigBee utiliza la banda ISM para usos industriales, científicos y médicos; en concreto, 868 MHz en Europa, 915 en Estados Unidos y 2,4 GHz en todo el mundo. Sin embargo, a la hora de diseñar dispositivos, las empresas optarán prácticamente siempre por la banda de 2,4 GHz, por ser libre en todo el mundo. El desarrollo de la tecnología se centra en la sencillez y el bajo costo más que otras redes inalámbricas semejantes de la familia WPAN, como por ejemplo Bluetooth. El nodo ZigBee más completo requiere en teoría cerca del 10% del hardware de un nodo Bluetooth o Wi-Fi típico; esta cifra baja al 2% para los nodos más sencillos. No obstante, el tamaño del código en sí es bastante mayor y se acerca al 50% del tamaño del de Bluetooth.

Se definen tres tipos distintos de dispositivo ZigBee según su papel en la red:

·         Coordinador ZigBee (ZigBee Coordinator, ZC). El tipo de dispositivo más completo. Debe existir al menos uno por red. Sus funciones son las de encargarse de controlar la red y los caminos que deben seguir los dispositivos para conectarse entre ellos.

·         Router ZigBee (ZigBee Router, ZR). Interconecta dispositivos separados en la topología de la red, además de ofrecer un nivel de aplicación para la ejecución de código de usuario.

·         Dispositivo final (ZigBee End Device, ZED). Posee la funcionalidad necesaria para comunicarse con su nodo padre (el coordinador o un router), pero no puede transmitir información destinada a otros dispositivos. De esta forma, este tipo de nodo puede estar dormido la mayor parte del tiempo, aumentando la vida media de sus baterías. Un ZED tiene requerimientos mínimos de memoria y es por tanto significativamente más barato.




ZIGBEE SOBRE LA PLATAFORMA WIBLUS

El desarrollo de zigbee en hardware y software (stack) le permite a la plataforma WIBLUS tener conectividad remota a gran distancia con las ventajas de ahorro de energía, seguridad en la conexión y a bajo costo.

Los módulos desarrollados zigbee utilizan el protocolo WIBLUS y fácilmente portables a otras plataformas como uC, DSP y FPGAS.

El demo Zigbee con WIBLUS se compone de 3 nodos:

1)      Nodo A: Se encarga de medir un sensor (potenciómetro) y transmitir el frame de datos hacia los nodos B y C.

2)      Nodo B: Su función es solo monitorear e imprimir en LCD los datos recibidos por el nodo A.

3)      Nodo C: Su función es monitorear los datos del nodo A imprimirlos en el LCD y enviarlos a la tarjeta WIBLUS para que esta a su vez los transmita WIFI/Bluetooth o USB a un dispositivo.

  • En la siguiente figura se muestra los nodos comunicándose e interconectados con WIBLUS:



  • Terminal Consola Visual C++





VISIÓN DE LA IEEE SOBRE LAS COMUNICACIONES DE LAS SMART GRIDS EN 2013 Y MAS ALLÁ


ÍNDICE

Introducción y Justificación…………………………………………...……..2
El rol de las comunicaciones en las smart grid…………………………….4
Visión en la comunicación.……….……………………………………...…..5
Tecnologias de comunicacion en las smart grid…...………………………7
Power Line Communication (PLC)..…………………………………...……12
Power Line - Fibra óptica…………………………………………......……..16
Medio Inalámbricos……………………………………..…………...………18
Otros Medios………………………………………………………………….……………………..22



VISIÓN DE LA IEEE SOBRE COMUNICACIONES DE LAS SMART GRIDS EN 2013 Y MAS ALLÁ


En el nivel más básico, las actuales redes eléctricas consisten en una compleja red de plantas interconectadas de energía, infraestructura de transporte de energía eléctrica, infraestructura de distribución y carga, con el poder y la comunicación que fluye en una sola dirección-hacia la carga. La red inteligente, sin embargo, prevé una red de distribución de energía interconectado que agiliza la transmisión, la distribución, el seguimiento y el control de la electricidad, al permitir la comunicación bidireccional y el flujo de la energía (véase la Figura 1.4).


Para hacer realidad esta visión, se exigirá una infraestructura de energía bidireccional, permitiendo a los consumidores no solo consumir sino también suministrar energía excedente a la red. Cada ubicación del cliente estará equipada con un medidor inteligente que permite el seguimiento y la medición de este flujo bidireccional. Esta nueva infraestructura potencialmente podría producir millones de fuentes Micro Energías alternativas (solar, eólica, etc.) Dicha modelo también permitiría un mejor balanceo de carga a través de la información de la demanda eléctrica instantánea, lo que ayudaría a las plantas de energía de acuerdo con su producción a la demanda.

 El Smart Grid también suministraría a los consumidores con precios de la electricidad y la información de uso sobre una base continua. Este monitoreo a nivel de consumidor les permitiría modificar su comportamiento en tiempo real, de modo que puedan conservar la energía y reducir los gastos cuando sea necesario. Tecnologías de comunicación de redes inteligentes también apoyaría el mecanismo sincrofasor transmitiendo la información de estado con una latencia baja, con lo mejor sincronización de la red y mejorar la planificación del sistema, operación, mantenimiento y comercialización de energía. Sin embargo, las tecnologías de la comunicación y la de protocolos de red deben ser cuidadosamente seleccionadas [1,2].

Tecnológicamente, la red inteligente puede ser vista como una superposición de una red de comunicación en la red eléctrica. La red de comunicación inteligente consistiría en un tipo de red superpuesta que ofrece servicios de alto nivel, tales como la entrega de datos de los sensores en tiempo real, y sería implementado en la parte superior de las distintas tecnologías de red de capas de comunicación. Hay una serie de medios de comunicación candidatos, incluyendo la línea de alimentación, tecnología inalámbrica y otras infraestructuras de comunicación existentes. Una elección obvia es una red basada en comunicaciones por línea de energía, que no requeriría el despliegue de infraestructura significativo, porque ya existe el medio. Sin embargo existen los problemas conocidos con la comunicación que se derivan de la escasa fiabilidad y bajo ancho de banda. También hay una posibilidad de uso de la comunicación inalámbrica (ancho de banda disponible). Esto implica la instalación de radios cognitivas en cada polo de distribución, cada uno se comunica con el siguiente para crear una cadena ininterrumpida de comunicación en toda la red. La tercera vía posible es reservar una parte de la infraestructura de Internet de altas velocidades existentes para la comunicación de red eléctrica. Hay ventajas y desventajas asociadas con cada una de las opciones y, en la práctica, es muy probable que los tres enfoques de la comunicación puedan ser utilizados para las comunicaciones de red inteligente en algún grado. Lo más importante, la infraestructura debe ser evaluado en varios factores clave, como el ancho de banda, la latencia, la seguridad y la fiabilidad; cada tecnología de red tiene inherentemente diferentes propiedades estadísticas de cada uno de estos factores clave, y deben integrarse cuidadosamente para proporcionar garantías suficientes en estas áreas a nivel de red superpuesta.

No está claro cómo se logrará la visión de Smart Grid, y cómo o qué innovaciones se formaran en el futuro. No sólo tenemos que lidiar con las demandas y los problemas de la red de energía actual, pero también hay que considerar escenarios futuros y el impacto resultante (por ejemplo, coches eléctricos). Varias visiones se han creado, algunos a corto plazo y otros a largo plazo, pero en todas las visiones que hay muchos vacíos en las tecnologías que son necesarias para apoyarlo. Estas tecnologías, incluyendo la infraestructura de comunicación, almacenamiento y dosificación, tendrán que reunirse y trabajar de forma integrada con los otros.
Así como la Internet ha evolucionado con el tiempo a partir de los cambios en la tecnología de la comunicación, el desarrollo de protocolos, y la aparición de nuevas aplicaciones, por lo que la red inteligente debería evolucionar. Podemos soñar con una nube de energía y una red de información que utilizan los protocolos estándar, que proporciona una comunicación sin restricciones entre los consumidores y proveedores a través de la red.
 Sin embargo, al menos por ahora, es necesario basarse en la realidad. Tenemos que poner por primera vez juntos los bloques de construcción básicos de la red inteligente, incluyendo la red de comunicaciones, seguridad, almacenamiento de datos, políticas y normas. Tenemos que aprender del pasado y no repetir los mismos errores (por ejemplo, la seguridad tiene que ser un elemento fundamental de la arquitectura de la red y no una idea de último momento). También tenemos que pensar en toda la vida de los datos del ciclo, no sólo el almacenamiento y procesamiento de datos, sino también de archivo y destrucción de datos.

La nueva red será necesario análisis, gestión de datos, las comunicaciones, el comercio electrónico y la seguridad, así como aplicaciones innovadoras que impulsarán la red extendida. También tenemos que hacer frente a varios problemas que se define la visión. ¿Podemos garantizar la solidez y la resistencia de la red inteligente? ¿Cómo podemos controlar la red? ¿Debe ser auto-organizado o externamente controlada? En caso de producirse la comunicación a través de líneas eléctricas existentes, o debe ser construida una red paralela separada, dedicada? Estas son sólo algunas preguntas que tendrán que ser abordadas como la red inteligente se mueve de la visión a la realidad.


El ROL DE LAS COMUNICACIONES EN LAS SMART GRID

El objetivo principal de la red eléctrica es la entrega fiable de energía. Otros objetivos son la conservación de los combustibles fósiles, la mejora de la eficiencia de su uso, la congestión menor y menor costo de la entrega. Para lograr estos objetivos, la iniciativa Smart Grid fue concebido para modernizar la red eléctrica actual. Las mejoras a la red vendrán de, entre otras fuentes, en sustitución de equipos obsoletos, mejorando la detección y el desarrollo de una comprensión más precisa del comportamiento de la red, incluido su uso, la producción, el estado, y las anomalías.
Una gran parte de la eficacia de la red se puede derivar de una mejor comunicación. En primer lugar, se requiere la comunicación de baja latencia para recoger datos de los sensores para estimar el estado de la red con precisión y así detectar cualquier anomalía antes de que ocurran fallas.
En segundo lugar, la comunicación es necesaria para la previsión más exacta de la demanda para poderla controlar de manera más eficiente. Además, la comunicación de dos vías ayudará a administrar la variación de la demanda (picos y valles) por el desplazamiento de los patrones de uso de forma dinámica mediante el control directo de los dispositivos de los usuarios. Además, la comunicación de dos vías entre los usuarios y los servicios públicos va a permitir la instalación de contadores inteligentes que puede capturar el flujo de electricidad en cualquier dirección (desde y hacia el usuario), lo que facilita la generación distribuida a escala de cada hogar. Por último, la infraestructura de comunicación es necesaria para el monitoreo remoto y diagnóstico de la infraestructura energética. La modernización de la red inteligente, aunque dirigido a mejorar la entrega y la fiabilidad de la distribución de energía, en gran medida se basa en tecnologías de la información y la comunicación para aumentar la eficiencia. Esperamos que la infraestructura de comunicación pueda ser híbrido, con la participación de fibra óptica, cobre, inalámbrica y comunicaciones por línea eléctrica (véase la Figura 1.4). Los tipos de medios de comunicación en casos específicos dependerán de la infraestructura actual de comunicación, la densidad de usuarios, terreno físico, y la evolución de las tecnologías de comunicación.


VISION EN LA COMUNICACIÓN

En su nivel más básico, la red inteligente debe depender inextricablemente en una omnipresente infraestructura de información y comunicación que se superpone a la propia red eléctrica. Esta infraestructura permitirá la recopilación de información incluyendo el estado, sensor, la demanda, los precios de mercado, y la anomalía de datos, así como operaciones de la red de control. En la periferia de la información de red (medición, respuesta de la demanda, y los precios de mercado), el intercambio con el usuario se producirá, mientras que al núcleo de la red, funciones tales como la agregación de datos, la detección de anomalías, y la estimación de estado, y la gestión residirán. Los elementos de la visión de comunicaciones de la red inteligente se explican en los siguientes puntos:

1. Conectividad universal. La red de comunicaciones debe integrar las redes dispares en un sistema de administración de datos única. Esta red debe ser capaz de utilizar los diferentes medios de comunicación, creando así una red superpuesta integrada que ofrece las garantías necesarias de extremo a extremo de entrega que son esenciales para asegurar el funcionamiento de la red. Serían necesarios baja latencia de entrega y suficientemente alta disponibilidad en el núcleo de la red para gestionar la sincronización. Latencia consistente y disponibilidad en el resto de la red es necesario para la medición y la demanda de respuesta. Un respaldo para sistemas de alta latencia sería necesario para conectar la red y proporcionar una comunicación esencial en caso de que el medio de comunicación principal falla.
2. Resistencia y recuperación. El sistema de comunicación tendría sofisticadas capacidades de autogestión, la auto-reparación, y la gestión autonómica en muchas dimensiones. Estas capacidades deben explotar no sólo la topología del sistema de suministro de datos, sino también las propiedades que lo hacen potencialmente más manejable para administrar. La red debe tener suficiente redundancia, tanto en términos de medios de comunicación alternativa y la conectividad, mantener los errores de nodos y enlaces. La red de comunicaciones también debería apoyar la capacidad de la red inteligente a fragmentarse en varias micro-redes como sea necesario en caso de fallas de gran escala, ataques o conservación de la energía [3].
3. La seguridad cibernética. Las amenazas de seguridad a la red de comunicaciones Smart Grid serán fundamentalmente por las amenazas actuales, incluyendo intrusión, datos de denegación de servicio, malware y suplantación de identidad. Sin embargo, los mecanismos para organizar estos ataques serán diferentes, y los riesgos de seguridad a la red de energía aumentarán. Debido a que la red de comunicaciones Smart Grid será una red interconectada, que conecta con la red de energía hará que sea más fácil para explotar vulnerabilidades en la propia red. La comunicación Smart Grid tendría que hacer este tipo de ataques difícil, y permitir la identificación rápida. Proporcionar transparencia para el acceso de rastreo a la red podría ayudar a identificar a los ataques e intrusos de forma rápida, pero los ataques distribuidos de la red de transmisión, incluidos los virus y gusanos, seguirá siendo una preocupación.
4. Privacidad. Las Smart Grid llevarán varias piezas de información que necesitan ser protegidos de la exposición innecesaria. En primer lugar, el perfil detallado de uso de energía se puede utilizar para identificar el comportamiento residente y podría ser utilizado de manera inapropiada (por ejemplo, la discriminación, el acecho, robo). En segundo lugar, los datos operativos de la red podrían ser utilizados por los hackers para identificar vulnerabilidades en los ataques de la red. Un sistema de control de acceso basado en roles puede ayudar a asegurar que el acceso está disponible sólo para el personal esencial en los momentos apropiados.
5. Comunicación a nivel Appliance. La comunicación entre la red eléctrica y los aparatos se convertido en crítico en el modelo de respuesta a la demanda. Sin embargo, las tecnologías de comunicación tienen que ser desarrolladas y estandarizadas
6. Las políticas de seguridad. Se requieren políticas uniformes, configurables y reutilizables para la gestión de recursos y control de acceso. El sistema de suministro de potencia de energía de ser de una manera fragmentada a partir de un número de mecanismos de entrega subyacentes. Estos mecanismos tienen reglas (llamadas políticas) que determinan las formas en que estos mecanismos deben ser utilizados en diferentes circunstancias. Por ejemplo, algunas políticas que dictan los servicios públicos (o aplicaciones dentro de ellos) pueden acceder a los datos de ciertos sensores. Estas políticas deben desarrollarse de una manera uniforme, configurable, y renovable por la Red Inteligente.


TECNOLOGÍAS DE COMUNICACIÓN EN LAS SMART GRID

La red de comunicación se considera el sistema nervioso del futuro de las Smart Grid. La red no sólo interconectar numerosos y diversos equipos y dispositivos, sino que también tendrá que cumplir con los requisitos de calidad y fiabilidad especiales impuestas por las aplicaciones, sistemas y servicios de la red de futuro. También debe mantenerse al día con el crecimiento previsto de futuras redes eléctricas.
Estos no son desafíos triviales que cumplir. Históricamente, las redes eléctricas han desarrollado su propio medio especial de comunicaciones, tales como los canales de alta frecuencia en hilos. En los últimos años también vieron adopción de otros medios de comunicación convencionales, como la fibra óptica o inalámbrica. En los próximos diez o veinte años, las tecnologías de comunicación sufrirán una evolución sustancial mientras radicalmente nuevos medios emergen. En este capítulo, se discute un conjunto seleccionado de tecnologías que tienen el potencial de jugar un papel importante en el futuro de comunicaciones Smart Grid. Estos incluyen Power Line Communications (PLC), fibra óptica basados ​​en cables de tierra (OPGW), varias tecnologías inalámbricas, la óptica de espacio libre (FSO), y las comunicaciones cuánticas (QC).


La red inteligente que pueda responder a los desafíos anteriores es probable que sea un sistema complejo, posiblemente, la incorporación de múltiples medios de comunicación. En este capítulo, se revisa un conjunto seleccionado de los medios de comunicación que tienen mayor probabilidad de tener un papel importante en el futuro de Smart Grid. Este capítulo trata sobre estas tecnologías en cinco secciones principales:

1. "Tecnologías para sistemas de comunicaciones Smart Grid"
2. "Power Line Communication"
3. "Power Line - fibra óptica"
4. "Medios inalámbricos"
5. "Otros medios"


1. "TECNOLOGÍAS PARA SISTEMAS DE COMUNICACIONES SMART GRID"

Un sistema de energía consta de los siguientes componentes básicos: las plantas de generación, plantas de micro-cogeneración, sistemas de transmisión, subestaciones, sistemas de distribución, transformadores y cargas. Hay una red dentro de cada uno de estos componentes para el control y la comunicación. Además, hay una red que conecta los diferentes componentes de la red. En este apartado se describe el papel de las comunicaciones en diferentes partes de un sistema eléctrico. Para satisfacer las necesidades en diferentes partes de la red, se derivan los requisitos para redes de comunicación. Por último, para cumplir con los retos de futuro y la evolución de un sistema de energía, se discuten las nuevas tecnologías, así como la evolución de las tecnologías de comunicación existentes.
El resto de esta sección está organizada de la siguiente manera. 1.1 proporciona una breve descripción de los diferentes componentes de las redes Smart Grid, como la red de área amplia (WAN), la red de área de campo (FAN), y la red de área local (HAN). En 1.2 se describen los requisitos de la capa media de la WAN y luego se analiza las diferentes tecnologías de capa de medios de comunicación por cable e inalámbrico a cumplir estos requisitos. También se analiza el estado de la WAN en el futuro y se propone una capa media de avances tecnológicos para hacer frente a las necesidades futuras de WAN. Del mismo modo, en 1.3 y 1.4 discuten las capas de los medios de FAN y HAN, respectivamente; tecnologías adecuadas; y su evolución futura.

1.1  COMPONENTES DE UNA SMART GRID

Se espera que la arquitectura de una red de comunicaciones Smart Grid típica (que se muestra en la Figura 4.1) para tener los siguientes componentes: un WAN, un FAN y un HAN. Como se muestra en la Figura 4.1, WAN conecta sitios geográficamente distantes y FAN conecta dispositivos tales como dispositivos electrónicos inteligentes (IED), que controlan los interruptores y transformadores. En el futuro, FAN podría estar acompañado por diversos dispositivos de sensor ambiental. La FAN también podría surgir en otra escala: la red de área de vecindario (NAN). Por último, HAN conecta las redes de los clientes, así como las redes de servicios en el dominio del cliente [4]. A unos metros, puede incluir diversos dispositivos domésticos que consumen energía.



        En la Figura 4.2 se ilustra la arquitectura de la red y las interconexiones de WAN, FAN, y HAN. En un escenario, WAN, FAN, y HAN están conectados a la misma red principal como se muestra en la Figura 4.2. En otro escenario, cada una de ellas o un conjunto de ellos podría tener un núcleo de red independiente. El escenario en el que la WAN, FAN, y HAN comparten la misma red central es considerada por el resto de este apartado. Cabe señalar que la discusión de la capa de en medio en este apartado sigue siendo válido incluso en otros escenarios de la arquitectura de red del núcleo de la WAN, FAN, y HAN, como las capas de medios de comunicación son independientes de la arquitectura de red.




1.2  REQUISITOS Y TECNOLOGÍAS ADECUADAS PARA LA CAPA MEDIA DE LA WAN


Las aplicaciones típicas soportadas por la red WAN inteligente y sus requisitos generales se muestran en la Tabla 4.1 [5, 6]. Los requisitos técnicos sobre la calidad del servicio (QoS) en términos de velocidad de datos, la latencia, la fiabilidad y la seguridad deben ser cumplidas por las diferentes opciones tecnológicas para la WAN.



Además de los requisitos de QoS, el escenario de la WAN tiene ciertas características, tales como una gama de comunicaciones de largo alcance, que tiene un impacto en los requisitos para la capa de medios de comunicación. Estas características y requisitos se resumen en la Tabla 4.2.



1.3  REQUISITOS Y TECNOLOGÍAS ADECUADAS PARA LA CAPA MEDIA FAN

Para las comunicaciones de FAN, los requisitos de calidad de servicio en la capa media son un poco más relajados porque su envío de mensaje no es tan alto como en el escenario de la WAN, en la tabla 4.4 se muestra aplicaciones típicas soportadas por la red inteligente FAN [5, 6].



Las características y los requisitos de la FAN y su relación con la capa media de comunicación se presentan en la Tabla 4.5 [5].



1.4  REQUISITOS Y TECNOLOGÍAS ADECUADAS PARA LA CAPA MEDIA HAN

La red de área local en un futuro apoyará radicalmente nuevas aplicaciones mucho más allá de la red inteligente. Se espera que los hogares en el futuro contengan numerosos dispositivos en red de varias escalas, incluyendo comunicadores a nano-escala. En este ecosistema de hogar, los sistemas de gestión energética enviarán varios datos de nuevo a los operadores de red.
Es evidente que desde un punto de vista de los medios de comunicación, el cableado y el desorden tienen a desaparecer. Es obvio que, al mismo tiempo, se requiere muy alto ancho de banda. También se espera que el suministro de energía inalámbrica a los dispositivos se implemente en los hogares.




2. POWER LINE COMMUNICATION (PLC)

            2.1 INTRODUCCIÓN

Power Line Communication (PLC) jugará un papel importante en el futuro de Smart Grid, ya que saca provecho de las líneas eléctricas existentes, lo que permite la conectividad con cualquier dispositivo conectado a la red eléctrica.

La comunicación de la línea eléctrica se puede desplegar en tres capas sobre los dominios Smart Grid de transmisión, distribución, y del cliente, los cuales son líneas de alta tensión (HV), de media tensión (MT) y baja tensión (LV) y puede soportar comunicaciones de dos vías (ver Figura 4.3). Por lo tanto, prevemos el uso de PLC en FAN y HAN, que son parte de la infraestructura general de comunicaciones Smart Grid como se indicó anteriormente. En el contexto de la WAN, dado el tamaño de la red y la heterogeneidad de los servicios que se entregarán, varias redes se pueden implementar. Este enfoque también ofrece redundancia que permite la diversidad, la robustez y la fiabilidad tanto en funcionamiento normal como en el caso de, por ejemplo, un corte de energía o cuando un medio debe estar disponible.



Las líneas HV se caracterizan por una relativamente buena respuesta de canal con aumento de atenuación de acuerdo a la frecuencia y la distancia. Por lo tanto, presentan menos efectos multipath-propagación que las líneas MT / LV, debido a un menor número de discontinuidades. La comunicación de la línea eléctrica puede proporcionar la comunicación en el lado de la transmisión de la red a una serie de aplicaciones (por ejemplo, para la detección de fallos remotos tal como un cable roto o aislante, la vigilancia de la estación remota, la estimación del estado, y la estimación de la altura del cable). Aunque se ha demostrado que la transmisión con éxito es posible a través de largas distancias (hasta cientos de kilómetros) a través de líneas de alta tensión, la tecnología PLC desplegada para las líneas de alta tensión no se basa necesariamente en soluciones de comunicación modernos.

El uso de PLC a través de líneas de media tensión puede proporcionar capacidades de comunicación entre los sensores ubicados en subestaciones para que el estatus se pueda controlar, y los fallos detectados y aislados. Power Line Communications también pueden ser explotados para la detección de eventos de formación de eventos aislados.
Entre las principales aplicaciones en la parte LV de la red son de lectura automática de medidores y contadores inteligentes.

Para esta aplicación, PLC ya ha disfrutado de un gran éxito de implementación, con unos 90 millones de metros instalados en Europa y muchos más instalados en todo el mundo. Soluciones más desplegadas utilizan las tasas de bajo rate y técnicas PLC  de ultrabajas señalización a través de una banda de frecuencias estrecha (NB). Una cuestión importante es la capacidad de las señales PLC para pasar a través del transformador MT / LV. Los estudios todavía tienen que llevarse a cabo para caracterizar completamente el comportamiento de los transformadores y determinar si los circuitos de acoplamiento (derivación) deben desplegarse. En consecuencia, un concentrador podría ser necesario para recoger los datos de diferentes metros y transmitirlas a la estación de control a través de PLC u otros medios de comunicación (por ejemplo, una línea de cable dedicado o enlace inalámbrico). El impacto de costo / complejidad es más significativa en las redes en las que el transformador MV sirve para un pequeño número de casas (por ejemplo, en América del Norte, donde el número de viviendas por transformador es del orden de 10, a diferencia de Europa, donde es en el orden de 100).

La red de PLC en el hogar puede ser explotado con fines de gestión de la energía, así como para una amplia gama de aplicaciones de automatización del hogar para aumentar la seguridad, la comodidad y la calidad de vida. Las redes domésticas de alta velocidad para las comunicaciones y el entretenimiento basado en la banda ancha de alta velocidad de la tecnología (BB) PLC ya es un hecho en el mercado. Se requerirá la Convivencia de la red de gestión de la automatización / energía (normalmente basado en soluciones NB PLC) con la red de alta velocidad (con base en soluciones BB PLC) para explotar de manera óptima el canal de línea eléctrica y ofrecer la mejor experiencia de usuario. El uso de una puerta de enlace doméstica puede entonces conceder conexión ininterrumpida con la red exterior LV y así permitir que los servicios públicos puedan controlar mejor el estatus de la casa, extendiendo las capacidades del medidor inteligente, involucrando activamente a los clientes a través de la aplicación de la gestión de la demanda.

Otras dos áreas de aplicaciones PLC están en la gestión y control de las micro-redes y en la conexión entre los vehículos eléctricos y la red, que pueden ofrecer una amplia gama de aplicaciones desde la identificación del cliente y los precios, así como en el control de la carga local, servicios de información y entretenimiento dentro de un vehículo.


2.2 TECNOLOGÍA

Power Line Communications ha sido desplegado por las empresas eléctricas desde aproximadamente 1920, en un principio para las comunicaciones de voz y datos a través de líneas de alta tensión entre las estaciones remotas. Desde entonces ha sido utilizado para el control de la carga y, más recientemente, para la lectura automática de medidores (AMR). Las primeras soluciones técnicas se basan en la transmisión de banda ultra bajas que funcionen a frecuencias inferiores a 3 kHz, dos ejemplos importantes de las cuales son el sistema de comunicaciones automáticas de dos vías (TWACS) y el sistema tortuga. Ambas son tecnologías maduras que son ampliamente desplegados para la automatización de la red de distribución y proporcionan muy baja velocidad de datos en el orden de 60 bps y 1 bps, respectivamente, y cubrir grandes distancias.

La necesidad de mayores velocidades de datos ha impulsado el desarrollo de sistemas NB PLC de 3 kHz a 500 kHz de ancho de banda. En particular, la norma CENELEC EN 50065 (con fecha de 1992) permite PLC a través de la red de distribución de LV y regula el uso del espectro en cuatro bandas:

• A (3 kHz a 95 kHz, reservado a los servicios públicos de energía)
• B (95 kHz a 125 kHz, para cualquier uso)
• C (125 kHz a 140 kHz, para las redes domésticas con el protocolo CSMA / CA
• D (140 kHz a 148,5 kHz, para aplicaciones de seguridad)

La Comisión Federal de Comunicaciones (FCC) de los EE.UU. y la Asociación de Industrias y Empresas de Radiocomunicaciones (ARIB) en Japón permiten el uso de PLC hasta aproximadamente 500 kHz. Un número de tecnologías basadas en la modulación de portadora única y tasas del orden de unos pocos kilobits por segundo se han desarrollado. Entre ellas se encuentran LonWorks (ISO / IEC 14908-1 estándar), Konnex (ISO / IEC 14543-3-5), CEBus (CEA 600.31), las normas IEC 61334-3-1 y IEC 61334-5-1 y los estándares industriales X10 para comandos y control domótico.


2.3 VISIÓN

La PLC ha alcanzado un buen nivel de madurez de las redes domésticas, donde el conocimiento teórico y práctico fundamental ha sido adquirido para la señalización sobre bandas por debajo de 100 MHz. El uso de PLC para aplicaciones de redes inteligentes es muy atractivo, y el enorme mercado atraerá considerables esfuerzos de investigación y desarrollo en los próximos años para desarrollar la tecnología PLC que es capaz de alcanzar el nivel requerido de fiabilidad técnica y la ventaja económica deseada a través de su implementación sin necesidad de nuevos cables. Comúnmente se cree que la mayoría de las aplicaciones de red inteligente necesitan velocidades de datos relativamente bajos. En consecuencia, los esfuerzos se han implementado hasta ahora en el desarrollo de la tecnología PLC de banda estrecha que funciona por debajo de 500 kHz, para lo cual los trabajos de normalización recientemente se han llevado a cabo.

El marco de tiempo para ver el despliegue significativo de esta primera generación de dispositivos PLC estandarizados es probablemente cinco años. En este sentido, las directivas europeas sobre Smart Grid indican que para el año 2020, el 80% de las casas tienen que haber desplegado los medidores inteligentes. Sin embargo, se entiende que la red inteligente cuenta con un conjunto mucho más amplio de aplicaciones interesantes y escenarios; por lo tanto, la pregunta es si una sola tecnología PLC de banda estrecha estandarizado podría servir y satisfacer a todos ellos. Creemos que esta solución sería deseable, pero en la práctica tal vez no sea el caso. El desarrollo de nuevas soluciones, especialmente soluciones con nueva modulación o técnicas de codificación, se espera en los próximos 10 años, debido a las nuevas necesidades y una mejor comprensión del medio de PLC. Además, a menudo se argumenta que NB PLC se adapta mejor a la Red Inteligente BB PLC.


3. POWER LINE - FIBRA ÓPTICA

La Fibra óptica se está convirtiendo rápidamente en una parte integral de la infraestructura de transmisión eléctrica en todo el mundo. Líneas de alta tensión de transmisión de energía (es decir, 110 kV y superiores) que cruzan un país por lo general tienen varios conductores de transporte de energía y un cable a tierra que se ubica en la parte superior de las torres.
Durante tormentas eléctricas, las descargas de rayo son comunes en estas torres y conductores, ya que son las estructuras conductoras más altas en la mayoría de las zonas rurales. El papel del conductor más alto en la torre es atraer el rayo y desviarlos de los conductores y que descargue de forma segura a la tierra.

A finales de 1980, una idea bastante inteligente surgió: hilos de fibra óptica fueron empotrados dentro de este cable conductor de tierra. Este enlace tiene sentido económico. Miles torres ya tienen en existencia este sistema en redes eléctricas. En comparación con el costo de implementación y mantenimiento de los sistemas de redes eléctricas, la fibra de la línea eléctrica agrega sólo un costo adicional para una empresa de red eléctrica y abre nuevas posibilidades (es decir, ingresos). Un cable de tierra eléctrica de 40 a 50 fibras se pueden fabricar fácilmente en un solo cable llamado optical ground wire (OPGW).

Casi todos los sistemas de la red de energía eléctrica más nuevos de todo el mundo hoy en día emplean OPGW. Sistemas de redes de energía eléctrica incluso mayores que no tienen fibra en su cable a tierra original, a veces despliegan cable de fibra separada que se envuelve alrededor de los cables eléctricos. Tales fibras envolventes han sido desplegadas en Irlanda y en las altas montañas de Perú, su cable a tierra de menos de 10 años de edad. Un cable OPGW tiene una menor probabilidad de daño accidental debido al trabajo de excavación como la expansión de carreteras o reparación de los sistemas subterráneos de drenaje, gas, y las líneas de suministro de agua. Línea OPGW también disfruta cierto grado de protección contra el robo y el vandalismo, ya que no es seguro de manejar líneas de alta tensión.

Las fibras ópticas también se han desplegado en las líneas de distribución de energía (<33 kVA) por lo general operan a menor voltaje. Sin embargo, la mayoría de estas fibras se encuentran en todos los dieléctricos supresores (ADSS). Estos cables ADSS generalmente tienen alto conteo de fibra (con frecuencia superior a 576).

La tecnología de comunicaciones de fibra óptica ha mejorado significativamente desde su invención en 1960, y su capacidad se ha duplicado cada 18 meses desde entonces. Las primeras fibras ópticas comerciales comenzaron con una capacidad de 45 Mbps en 1975. En 2010, NTT fue capaz de lograr la transmisión de 69,1 Tbps aplicando (DWDM) de 432 longitudes de onda con una capacidad de 171 Gbps a través de una sola fibra óptica de 240 kilómetros. Esta fue la velocidad de transmisión óptica más alta registrada en el momento, lo que representa un aumento de 220 veces en un lapso de 35 años. Si esta tasa continúa, en 2020 de fibra óptica debe ser capaz de lograr múltiples petabits por segundo de capacidad.

3.1 ESPECIFICACIONES Y ESTÁNDARES ACTUALES

Hoy en día, una serie de especificaciones (por ejemplo, ITU series G.65x y IEC 60793-2-50) describen las fibras en simple modalidad para ayudar a una mayor interoperabilidad.

Las especificaciones mayores G.652a y G.652b definen una fibra óptica con el rendimiento especificado a 1310 nm, 1550 nm y 1625 nm y con una cromática de cero dispersiones en la región de 1310 nm. Estas fibras ópticas se pueden encontrar en los sistemas de red de acceso muy antigua OPGW y rango extendido de red de área local (LAN), MAN. Las versiones más recientes (es decir, G.652.C y G652.d) disponen de un pico reducido que les permite ser utilizados en la región de longitud de onda entre 1310 nm y 1550 nm, soportando la transmisión (CWDM).



El mayor desafío será el modelo de negocio y el marco de la política regulatoria. La capacidad OPGW excede las necesidades actuales de la gestión del sistema de potencia y continuará excediendo la demanda proyectada por todas las aplicaciones de redes inteligentes combinadas. Entre los tres caminos de la evolución tecnológica, hay muy poca probabilidad de que el primer camino (que la capacidad de fibra OPGW se utilizará sólo para la red eléctrica inteligente). Su enorme capacidad está destinada a jugar un papel importante en la mejora de la infraestructura de las comunicaciones nacionales de muchos países. Este segundo camino es probablemente la trayectoria predeterminada, ya que las comunicaciones actuales de concesión de licencias y de paisaje regulatorio en los EE.UU. y alrededor del mundo tratan a las compañías eléctricas y de comunicación por separado.



4. MEDIOS INALÁMBRICOS

4.1 INTRODUCCIÓN

Los Medios inalámbricos están jugando, y seguirán desempeñando, un papel clave en la evolución de la red inteligente. Los medios inalámbricos juegan un papel importante en la medición. Hay varios sistemas y pruebas que se han desplegado y son completamente funcionales bajo las etapas más avanzadas de evaluación. Las tecnologías utilizadas en estos ensayos son muy diferentes, y utilizan diferentes bandas y soluciones propietarias. Debemos tener en cuenta que, en general, no es un conjunto de tecnologías utilizadas para la infraestructura de red inteligente (largo alcance), y un conjunto de tecnologías utilizadas para el dominio principal (de corto alcance). Por supuesto, se comunican entre sí, por lo general a través de enlaces, pero la interconexión global completa está lejos de ser resuelto.

4.2 TECNOLOGÍA

El primer uso de las tecnologías inalámbricas en la red inteligente está en la infraestructura de medición y monitoreo. La tecnología comenzó con algunas soluciones propietarias, especialmente en las zonas rurales, que consiste en torres y transmisores que recopilan datos de las casas y sus alrededores. Transmisiones de baja frecuencia (es decir, las transmisiones de largo alcance) se utilizaron con el fin de reducir el número de torres; este uso fue posible debido a la naturaleza intermitente del tráfico generado y su bajo ciclo de trabajo.

Dado que las tecnologías celulares han evolucionado y madurado, los teléfonos de bajo precio estaban disponibles desde el año 2000 para casi todas las tecnologías celulares. Por ejemplo, en 2003 la asociación GSMA lanzó la iniciativa para un teléfono GSM de US $ 20.

Actualmente, la tecnología más utilizada en la red inteligente es GPRS, seguido de su evolución EDGE y UMTS (en los diferentes tipos de HSDPA, HSUPA y HSPA). Otras tecnologías inalámbricas que se utilizan, pero menos comunes son Hiperlan y Hiperlan 2 (principalmente para fines de medición), y HiperACCESS y hiperlink para aplicaciones de alta velocidad de datos (interconexiones de torres, estaciones, etc). WiMAX (IEEE 802.16 e IEEE 802.16e) se utiliza en algunos ensayos, y su uso masivo dependerá de su éxito comercial (en este momento no se debe tomar por sentado). Además de estas normas de infraestructura IEEE desarrolladas para la comunicación entre las subestaciones eléctricas, otras normas (por ejemplo, IEEE Std 1815 ™, IEC 61850) se pueden enlazar. Un ejemplo de este tipo de comunicaciones es el sistema anunciado por Siemens y RuggedCom en 2010 el uso de IEEE 802.16e (WiMAX) para comunicar mensajes GOOSE para diversas funciones en sistemas de automatización para distribución.

Un segundo tipo de tecnología generalizada cae en la categoría de comunicaciones de corto alcance, también conocidos como sensores inalámbricos y redes actuadores (WSAN). A diferencia de las tecnologías de largo alcance, la arquitectura de la red no se parece a la de un celular. La mayoría de ellos utilizan topología estrella o malla. El centro de la estrella se llama a menudo el coordinador, en el sentido de que los otros nodos se conectan a él, y se encarga de las funciones de la capa superior (por ejemplo, el enrutamiento o expedición). En la categoría de topología de malla suele caer las redes ad hoc en la que todos los nodos son iguales, no hay coordinadores, y el algoritmo de encaminamiento se distribuye totalmente. ZigBee, la WSAN más ampliamente conocido, presenta un coordinador de topología basada estrella, mientras que los basados ​​en WSANs 6LoWPAN se distribuyen por completo a nivel de aplicación, cada nodo puede ser visto desde una red IP externa tal como un servidor HTTP.

En lo que se refiere a la capa física, tanto ZigBee y los WSANs basado en 6LoWPAN tienen la misma capa MAC y física, que es también la base tecnológica para ISA100.11 y WirelessHART. La capa física se define por el estándar IEEE 802.15.4 / IEEE Std 802.15.4a, que trabaja en las siguientes frecuencias:

·         868.0 MHz a 868.6 MHz: En Europa, sólo se permite un canal de comunicación en este banda.
·         902 MHz a 928 MHz: esta banda se utiliza en América del Norte, con un máximo de 10 canales (versión de la norma 2003), se extendió a los treinta (versión de la norma 2006).
·         2400 MHz a 2483,5 MHz: Esta banda es para su uso en todo el mundo y permite hasta 16 canales.

La versión de la norma 2003 especifica dos capas física basado en las técnicas de espectro de secuencia directa (DSSS): una de trabajo en las bandas de 868/915 MHz con velocidades de transferencia de 20 kbps y 40 kbps y el otro en la banda de 2450 MHz con una tasa de 250 kbps.

En la versión 2006 de la norma, las tasas máximas de datos de las bandas de 868/915 MHz se aumentó a 100 kbps y 250 kbps. Por otra parte, pasa a definir cuatro capas físicas, dependiendo del método de modulación utilizado. En las bandas de 868/915 MHz, el DSSS se utiliza en combinación con desplazamiento de fase binaria keying (offset de cuadratura de modulación por desplazamiento de fase); en la banda de 2450 MHz, se utiliza modulación por desplazamiento de fase en cuadratura. Una capa física opcional para las bandas de 868/915 MHz también se define, que utiliza una combinación de modulación por binario y modulación por desplazamiento de amplitud. Según el estándar, el transceptor deberá ser capaz de cambiar dinámicamente las diferentes capas físicas compatibles en las bandas de 868/915 MHz.

Otra norma destinada específicamente para Smart Grid en el área de la WSAN es IEEE Std 802.15.4g. Esta tarea se pretende "crear una enmienda PHY IEEE Std 802.15.4 para proporcionar un estándar global que facilita las aplicaciones de control de procesos a muy grande escala, tales como la red smartgrid capaz de soportar grandes redes geográficamente diversas, con una infraestructura mínima, con potencialmente millones de puntos finales fijos [7]. La norma se basa principalmente en la tecnología OFDM y se espera alcanzar una producción del orden de cientos de kilobits por segundo (hasta 1 Mbps) y una distancia del orden de 1 kilómetro.

Tecnologías relacionadas con RFID también están desempeñando un papel en la red inteligente. Un par de ejemplos incluyen la tecnología Near Field Communications (NFC) [8] y la tecnología DASH7 [9]. Near Field Communications conecta el transmisor y el receptor en una base de uno-a-uno y en el rango de 10 cm a 20 cm. DASH7 trabaja en las mismas bandas como RFID y se ha desplegado en aplicaciones militares, a pesar de que ahora se está expandiendo a los dominios civiles.

Además, Wi-Fi de bajo consumo, y Wi-Fi, en general, se utilizan en sistemas de redes inteligentes, tanto en los ámbitos de infraestructura y vivienda. Por último, la extensión de IEEE 802.11 (en términos de potencia permitiendo hasta 20 W y modificaciones MAC) el estandar IEEE 802.11 le permite aumentar el rango hasta 5 km licenciado la banda de 3.65 GHz.


4.3 ESTANDARIZACIONES INALÁMBRICAS EN LA IEEE

Para satisfacer las necesidades de comunicaciones inalámbricas en aplicaciones de redes inteligentes, la tendencia actual es el uso de los sistemas inalámbricos existentes desarrollados principalmente para aplicaciones móviles. Esta tendencia incluye el uso actual de WiMAX, GSM, 3G, etc para cumplir y en ocasiones aumentar la infraestructura de comunicaciones de las redes Smart Grid. Sin embargo, es evidente que este enfoque sólo puede ser una solución temporal, ya que las redes Smart Grid tienen necesidades muy diferentes que las redes celulares tradicionales que ofrecen servicios de voz y datos a sus usuarios.
Además de las anteriores normas existentes de comunicaciones inalámbricas, IEEE y otros organismos internacionales de normalización han desarrollado y se siguen desarrollando, estándares de área local inalámbricas a medida para aplicaciones Smart Grid.
En resumen, las actividades de normalización en curso en IEEE para aplicaciones Smart Grid se pueden agrupar en una de las dos categorías siguientes:


1. Normas diseñadas específicamente para aplicaciones de Smart Grid.

ZigBee y otros estándares inalámbricos que están diseñados específicamente para aplicaciones Smart Grid pertenecen a esta categoría. Estas normas abordan las necesidades de comunicaciones específicas de la red inteligente, y por lo tanto, proporcionan beneficios de rendimiento. Debido a esto, son muy populares y ampliamente utilizados en los despliegues de redes inteligentes existentes. Por otra parte, las normas existentes diseñadas específicamente para aplicaciones Smart Grid abordan principalmente las necesidades de comunicaciones de rango corto de la red inteligente, dejando un vacío para los estándares inalámbricos de área amplia para cubrir toda la zona.

2. estándares diseñados para otras aplicaciones, pero unsados para aplicaciones Smart Grid.

Si bien hay muchas normas inalámbricas de área local que están diseñados específicamente para aplicaciones de Smart Grid, no existe una norma inalámbrica de área amplia que está especialmente diseñado para la red inteligente. Esta falta ha dado lugar a muchas empresas de servicios públicos que utilizan los estándares inalámbricos desarrollados para aplicaciones celulares (por ejemplo, GSM, GPRS, CDMA2000, WiMAX y LTE) y satisfacer sus necesidades de comunicaciones inalámbricas de área extensa. Si bien este enfoque está siendo tomado por los proveedores de aplicaciones de red inteligente, ciertamente no es la solución ideal para ellos. La razón principal es que estos estándares celulares están diseñados para satisfacer las necesidades celulares, y las aplicaciones Smart Grid tener varios requisitos únicos.





5. OTROS MEDIOS

5.1 COMUNICACIONES ÓPTICAS EN EL ESPACIO LIBRE

Aunque los primeros sistemas de comunicación humanos utilizaron el espacio libre (humo, linterna, semáforo, etc), en las últimas décadas, las comunicaciones ópticas de espacia libre (FOE) han pasado a segundo plano en comparación a la tecnología inalámbrica electromagnética y los medios de comunicación de fibra óptica. Sin embargo, una nueva era de FSO está en el horizonte. En muchos casos, los sistemas de láser / LED FOE ya son vistos como competidores viables a los sistemas de RF en varios escenarios.

5.2 COMUNICACIONES CUÁNTICAS

            Entre las tecnologías de la comunicación futuristas, un fundamentalmente nuevo ha dado pasos importantes la cual es la comunicación cuántica. Los investigadores de todo el mundo incluyendo los EE.UU., Europa, Japón, China, y Australia han enviado satisfactoriamente la información cuántica en forma de qubits (bits cuánticos), utilizando el fenómeno de entrelazamiento cuántico.

En 2030, las comunicaciones cuánticas probablemente se verán avances rápidos de su estado actual. Hay dos principales impulsores de esta tecnología: 1) un grado significativo de interés profesional por parte de los científicos e ingenieros en el fascinante campo de las comunicaciones cuánticas, y 2) los beneficios potenciales que esta tecnología puede aportar a futuras aplicaciones.



RESUMEN

La infraestructura de comunicaciones inteligentes será el sistema nervioso del futuro Smart Grid. Se revisaron los tres tipos de tecnologías de comunicación emergentes: los sistemas de comunicaciones por cable (tales como PLC); alimentación de línea para sistemas de fibra óptica (como OPGW); y los sistemas de comunicaciones inalámbricas (como WiFi / WiMax o ZigBee). Es evidente que el PLC tiene ventajas únicas. Se trata de una tecnología probada y madura en las comunicaciones de control de potencia. En los últimos años, que ya ha demostrado su potencial en los hogares inteligentes. Es muy probable que muchas otras aplicaciones de energía especializada (como la identificación rápida de fallas, daños de cable, el cambio de altura de los conductores aéreos) se innovaran en torno a esta tecnología, porque ninguna otra tecnología puede satisfacer las necesidades de manera eficaz. Sin embargo, también es probable que se enfrenten los desafíos de ancho de banda. Los sistemas inalámbricos emergentes parecen ser los mejores candidatos para la creación de redes de la mayor parte de los sensores y dispositivos inteligentes que hará la estructura de red inteligente. OPGW será la elección del medio de aplicaciones de datos y la columna vertebral de las comunicaciones de la red inteligente. También se mostró que OPGW, además de cumplir con las necesidades de comunicación para el futuro de Smart Grid, puede ir más allá hacia una red de servicios públicos integrada.




CITAS:

[1]        Birman, K. P., Chen, J., Hopkinson, E. M., Thomas, R. J., Thorp, J. S., Van Renesse, R.,
Vogels, W. 2005. “Overcoming Communications Challenges in Software for Monitoring
and Controlling Power Systems.” Proceedings of the IEEE 93, no. 5: 1028–1041.

[2]        Deshpande, J. G., Kim, E., Thottan, M. 2011. “Differentiated services QoS in smart grid
communication networks.” Bell Labs Technical Journal 16, no. 3: 61–81.

[3]        Bakken, D. E., Bose, A., Hauser, C., Schwietzer III, E. O., Whitehead, D. E., Zweigle, G. C.
2011. “Smart Generation and Transmission using Coherent, Real-Time Data.” Proceedings of
the IEEE 99, no. 6: 928–951.

[4]        Office of the National Coordinator for Smart Grid Interoperability. 2010. “NIST Framework and   Roadmap for Smart Grid Interoperability Standards, Release 1.0.” NIST Special Publication 1108.


[5]        Fadlullah Z.M.,  Fouda M.M.2011. “Toward intelligent machine-to-machine communications in smart grid” IEEE 60-65.

[6]        Department of Energy. 2010. “Communications Requirements of Smart Grid Technologies.” [Online]. Available:
http://energy.gov/sites/prod/files/gcprod/documents/Smart_Grid_Communications_Requirem
ents_Report_10-05-2010.pdf.

[7]        IEEE 802.15 WPAN™ Task Group 4g (TG4g) Smart Utility Networks. [Online]. Available: http://ieee802.org/15/pub/TG4g.html.

[8]        NFC Forum. [Online]. Available: www.nfc-forum.org/home.

[9]        DASH7 Alliance. [Online]. Available: www.dash7.org.