Los sistemas de comunicaciones por onda portadora sobre cables de transmisión de energía eléctrica han sido utilizados por las empresas eléctricas desde hace alrededor de 50 años. Originalmente fueron empleados por las mismas empresas para la transmisión de señales de comunicaciones relacionadas con sus propias necesidades, especialmente en la protección de las líneas de transmisión de alta tensión; sistemas simples de telemetría, supervisión y control del sistema; y canales especiales de voz relacionados con la operación del mismo. Las capacidades y velocidades de transmisión eran comparativamente bajas, y las frecuencias de portadora generalmente se ubicaban por debajo de 2 o 3 MHz. Con frecuencia se utilizaban para cubrir distancias significativas, lo cual se lograba aislando los cables eléctricos a la frecuencia de portadora mediante la utilización de trampas de ondas y acoplando las señales de comunicación por medio de condensadores capaces de soportar los voltajes de línea.

En general este tipo de sistemas se ha denominado Sistemas de Comunicación por Onda Portadora sobre Líneas de Potencia (PLC) o Sistemas de Banda Ancha sobre Líneas de Potencia (BPL), por sus siglas en inglés.

En la actualidad existen, o se proyectan en muchos países modernos sistemas BPL con diferentes niveles de complejidad que se utilizan para la gestión y operación de sistemas eléctricos con estos objetivos, los cuales, dentro de los parámetros exigidos, proporcionan aplicaciones de gran utilidad para les empresas eléctricas, a costos competitivos.

Recientemente, con el desarrollo de modernas técnicas de modulación, codificación y corrección de errores extremadamente robustas se ha logrado superar sustancialmente las limitaciones del medio de transmisión lográndose velocidades de transmisión en el ámbito de 200 Mbps en condiciones normales, con expectativas aún mayores.

También deben mencionarse los sistemas en el ámbito residencial que apuntan hacia la digitalización de los diferentes aparatos de uso doméstico en el hogar.

Los sistemas de transmisión y distribución de energía eléctrica no han sido diseñados para conducir señales de comunicación, y los conductores de los sistemas de potencia constituyen uno de los medios más hostiles para la transmisión de señales de comunicación. Los problemas más importantes se manifiestan por la presencia de ruido impulsivo y ruido coloreado, con comportamiento variable en el tiempo, relacionado con las condiciones de carga del sistema, la operación de dispositivos y equipos conectados al mismo, y maniobras relacionadas con la operación de la red eléctrica. También se presentan fuentes aleatorias de ruido relacionadas con el efecto corona en líneas de alta y media tensión, descargas atmosféricas, transitorias en las corrientes de línea y problemas en las conexiones a tierra en el sistema eléctrico.

Sin embargo, a pesar del cuadro anterior, los sistemas BPL constituyen actualmente uno de los medios de transmisión de comunicaciones de alta capacidad más promisorios, debido a la muy superior penetración de los servicios eléctricos con respecto a los servicios de comunicación en todo tipo de áreas y comunidades de interés.

La caracterización de los canales de comunicación y la forma de enfrentar los problemas de transmisión son los retos más importantes en el desarrollo de las tecnologías capaces de lograr comunicaciones de alta capacidad, velocidad y disponibilidad de los sistemas. Algunas de las tecnologías y protocolos utilizados o en desarrollo actualmente son la transmisión en OFDM codificada o no, CDMA con multiportadora (MC-CDMA), Control Variable de Ganancia y Selección Dinámica de las Portadoras de acuerdo con las condiciones de transmisión en cada una de ellas, protocolos ALOHA avanzados, y otras

En la actualidad existen sistemas disponibles comercialmente para la transmisión sobre líneas de baja tensión (típicamente por debajo de 600 V) y medianas tensiones (normalmente entre cerca de 5 y 35 KV) que se utilizan actualmente en la industria eléctrica. En estos casos generalmente no se utilizan impedancias para el aislamiento de los conductores a la frecuencia de portadora, pero sí, lógicamente, para el acoplamiento capacitivo o inductivo de las señales de onda portadora a los cables de conducción eléctrica. En el caso de alta tensión evidentemente sí se utilizan reactancias para el aislamiento de los cables y el acoplamiento de las señales de onda portadora a las líneas eléctricas.

En la actualidad existen sistemas BPL en operación experimental y aún comercial en varios países, con la condición de sujetarse a las normas de operación de dispositivos no sujetos a requisitos de licencia, por lo que no debe causar interferencias perjudiciales a otros sistemas de comunicación pertenecientes a servicios de radio comunicaciones sujetos a licencia, y tienen la obligación de resolver las situaciones de interferencia que puedan presentarse.

Al utilizar los cables de conducción de energía eléctrica para la transmisión de ondas portadoras de comunicación se produce también la emisión no deseada de señales electromagnéticas, las cuales pueden ser causa de interferencia por radiación o inducción en sistemas de comunicación radioeléctrica. La utilización de los sistemas BPL debe estudiarse desde dos puntos de vista fundamentales: Los relacionados con la transmisión de información como tal, y los referentes a las interferencias que pueden causar a sistemas de radiocomunicaciones que operan bajo licencia en las mismas bandas de frecuencias utilizadas para la transmisión de comunicación sobre los cables eléctricos. También deben tenerse en cuenta los aspectos de seguridad en el diseño de los diferentes dispositivos y materiales que conforman los sistemas. Existen instituciones en diferentes países y organizaciones regionales dedicadas al estudio de normas en estos aspectos.

Otro aspecto importante que debe ser tenido en cuenta en el diseño de los sistemas BPL es la total independencia y autonomía que debe existir en la operación del sistema de potencia en relación con las necesidades del sistema de comunicación. La operación del sistema eléctrico debe continuar realizándose sin consideración del uso que se hace de los conductores para la transmisión BPL.

En la actualidad se considera que el espectro apropiado para la operación de sistemas BPL se encuentran entre 1,7 y 80 MHz; sin embargo los sistemas disponibles comercialmente por ahora tiene un límite superior alrededor de los 40 MHz.

Comúnmente, en la actualidad el espectro de frecuencias utilizadas para la transmisión sobre líneas de media tensión se encuentran aproximadamente entre 1,6 y 13 MHz, y entre 13 y 34 MHz para la transmisión sobre líneas de baja tensión. Esta separación tiene implicaciones importantes en el estudio de los problemas de interferencia que pueden causarse.

El IEEE ha estado interesado en los sistemas PLC (o BPL) desde hace aproximadamente 10 años, y ha realizado múltiples conferencias y reuniones de trabajo en las cuales se han presentado importantes estudios y trabajos para el desarrollo, utilización y normalización de estos sistemas. La última de estas reuniones fue el Simposio Internacional sobre Comunicaciones por Onda Portadora sobre Líneas de Potencia (ISPLC, siglas en inglés) que se realizó en Orlando, Florida, a fines de marzo del presente año.

Igualmente, el IEEE ha constituido un Grupo de Estudio sobre BPL para estudiar el tema de compatibilidad con otros sistemas de comunicaciones que pueden recibir interferencias perjudiciales de éste. Este grupo ha analizado los diferentes escenarios de interferencia sobre los servicios que operan en la porción de espectro entre 1,7 y 80 MHz, en especial el Servicio de Radioaficionados en bandas especificas dentro de la porción de espectro entre 1,7 y 54 MHz; el Servicio de Radiodifusión en HF en bandas especificas dentro de la porción de espectro entre 5,9 y 21,850 MHz; el Servicio de Señales Estándar y de Referencia en bandas especificas dentro de la porción de espectro entre 2,95 y 20,010 MHz, y el Servicio de Banda de Ciudadanos en bandas especificas dentro de la porción de espectro entre 26,960 y 27,410 MHz. Este Grupo continúa estudios en relación con otros servicios en el espectro señalado, y espera producir nuevos informes sobre el tema.

El Grupo de Trabajo sobre PLC del IEEE ha tomado en consideración el potencial de interferencia producida por los sistemas BPL está relacionado con la intensidad de las emisiones no deseadas que radia y los niveles de de señal que se utilizan en los servicios que operan en las cercanías de las líneas de potencia que conducen señales BPL, que depende de

- Las frecuencias utilizadas - Los niveles de potencia del sistema BPL - Los diagramas de radiación y eficiencia de los cables eléctricos - La atenuación del trayecto entre la línea de potencia y la antena de los sistemas de recepción de radio - La sensibilidad y otras características de los sistemas de recepción de radio

Entre los criterios tenidos en cuenta por el grupo IEEE-PLC destaca el principio de que la operación de los sistemas BPL estará sometida a las normas de operación de equipos no sujetos a licencia, bajo las cuales su operación se permite con la condición de que no causen interferencias perjudiciales a los equipos de servicios que operan bajo requisitos de licencia en bandas atribuidas específicamente, y que los problemas de interferencia perjudicial que puedan causarse deben ser resueltos por los operadores del servicio de BPL.

En general se considera que las buenas prácticas de ingeniería indicarían que en las bandas específicas dentro de las porciones de espectro atribuidas los servicios de Radioaficionados, Radiodifusión en HF, y Señales Standard y de Referencia, deben ser excluidas del servicio BPL en aquellas áreas en las que se espera que puedan existir usuarios de estos servicios (normalmente zonas residenciales). Igualmente, el grupo de trabajo recomienda establecer zonas de coordinación en las bandas de ciertos servicios críticos; por ejemplo en las bandas específicas atribuidas al Servicio Móvil Aeronáutico (R).

Como medida general, se recomienda que en todo caso, los problemas de compatibilidad deberán ser resueltos caso-a-caso por los operadores del servicio BPL.

En la Comunidad Europea se adelantan también importantes trabajos para la normalización de lo sistemas BPL. En el aspecto de la compatibilidad electromagnética, la ETSI ha producido la norma ET 102 324 V1.1.1 (2004-5) que describe las características y el método asociado para la medición de las emisiones radiadas por redes de comunicación sobre líneas de potencia. El documento también informa sobre las características de las redes de comunicación BPL en frecuencias entre 1,605 a 30 MHz. En Abril de 2005, la CE promulgó una recomendación sobre PLC (BPL) en la cual se recomienda a los Estados Miembros remover cualesquiera obstáculos regulatorios injustificados al desarrollo de sistemas de banda ancha sobre líneas de potencia, en particular de las empresas de servicio eléctrico. La recomendación incluye detalles sobre cómo aplicar las regulaciones de las directivas sobre compatibilidad electromagnética y requiere a los Estados Miembros informar sobre los procesos de estandarización.

Es importante que las diferentes organizaciones interesadas a nivel mundial, y las administraciones de CITEL, hagan esfuerzos para la elaboración de normas y posterior armonización de las mismas referentes a los sistemas BPL, con el fin de que puedan implantarse prontamente, de forma ordenada, con la debida protección de los servicios radioeléctricos que utilizan el espectro involucrado y las normas técnicas que faciliten la interoperatividad de los equipos.

CONATEL-Venezuela