MODELO PARA COMUNICAO VIA REDE ELTRICA

Gabriel Falcetti Esteca1, Rodrigo Filev Maia2 1,2Escola Politcnica da Universidade de So Paulo

{gabriel.esteca, rodrigo.maia}@poli.usp.br

1. Introduo A comunicao via rede eltrica, ou Power Line

Communication (PLC), tem se mostrado uma boa opo para prover conexo de banda larga para usurios em geral, principalmente domsticos.

A grande abrangncia da rede eltrica no Brasil, que pretende alcanar toda a populao atravs do programa Luz Para Todos do governo federal, aliada s novas tecnologias que provm taxas de at 200Mbps, permitem que se imagine uma gama muito grande de aplicaes para esta nova forma de comunicao.

Faz-se necessria, ento, a criao de um modelo computacional deste tipo de rede de comunicao para

que seja possvel realizar simulaes, medies e avaliaes de novas aplicaes.

2. Caractersticas das redes PLC O canal de comunicao das redes PLC

conhecidamente propenso a erros, devido aos inmeros tipos de interferncia possveis como rudos impulsivos, linha cruzada ou diafonia e ainda interferncia de radiofreqncias utilizadas em comunicaes sem fio.

Devido grande atenuao do sinal de modulao neste meio (10-30MHz), so necessrios repetidores para recuper-lo e transmiti-lo a uma maior distncia. Tambm devido aos problemas deste canal, o tipo de

rede utilizado mestre-escravo, logo, a caracterstica de latncia desta est condicionada ao nmero de escravos associados a cada mestre [1].

Mecanismos de deteco de colises e posterior

retransmisso seriam muito custosos para a rede, principalmente se somados s retransmisses devido a erros gerados por interferncias e rudos. Utiliza-se, ento, nos equipamentos mais novos, um mecanismo de

CSMA/CA nestas redes locais, parecido com o descrito na norma IEEE 802.11, a fim de evitar as colises [2].

Equipamentos mais novos para utilizao em redes PLC de banda larga tambm implementam mecanismos de QoS como a classificao e priorizao de trfego descrita nas normas 802.1p e 802.1Q [3].

3. Processo de Modelagem Para modelar este tipo de rede de comunicao, foi

utilizado o simulador NS2 [4]. Ele orientado a eventos e permite simular redes de pacotes com grande flexibilidade, uma vez que um software aberto e

possibilita extenses das suas funcionalidades. Todas as caractersticas das redes PLC explicitadas

no item anterior foram estudadas e implementadas no simulador. Para tanto foram criados mdulos e processos atravs de um script, possibilitando a criao de diferentes topologias de maneira rpida, bem como a adio de fontes de trfego.

As caractersticas modeladas e como estas influem

na rede simulada so descritos na tabela I:

Tabela I Caractersticas modeladas.

Caracterstica Impacto Interferncia Perda de pacotes

Repetidores Ajuste na Latncia

Nmero de Escravos Ajuste na Latncia

802.11 Vazo (Throughput)

802.1p e 802.1Q Qualidade de Servio

Para que a simulao pudesse ser validada, foi criada

uma topologia bsica, simulando o acesso Internet via uma rede PLC padro. Nesta topologia h 30 usurios

divididos em 3 redes locais, todas conectadas a um n concentrador de baixa tenso, que por sua vez est conectado a um n de mdia tenso. Este ltimo prov acesso via uma fibra ptica de 1Gbps.

A banda disponvel para comunicao entre as entidades PLC mencionadas foi alocada de forma a condizer com a especificao da mesma. Para tanto foi necessrio reduzir a banda proporcionalmente ao nmero reduzido de ns na simulao.

4. Resultados e Concluses Os dados obtidos para a latncia (Delay) mdia com

diferentes tipos de trfego (Voz, Vdeo, Dados) mostraram um aumento de aproximadamente 100% na latncia dos pacotes de dados ao se aplicar o 802.1Q. Este aumento ocorreu para compensar a diminuio de

45% encontrada na latncia das aplicaes sensveis, como voz e vdeo. Tambm foi possvel constatar o aumento da latncia de acordo com o aumento de escravos por mestre, na proporo de 5,35 ms por

escravo adicional. O modelo resultante corresponde s expectativas,

uma vez que a maioria das caractersticas das redes PLC foi programada no simulador. Os resultados obtidos a

partir deste modelo tambm condizem com os de outros trabalhos cientficos, validando-o como fidedigno.

5. Referncias

[1] Do, Le; Hrasnica, Halid; Lehnert, Ralf.

Performance Evaluation of the PLC-MAC Protocol in Accordance with the OPERA Specification. In IEEE Transactions on PLC Networks. 2007.

[2] MV Access Gateway Datasheet. Disponvel em: . Acesso em 1 de agosto de 2007.

[3] 802.1Q, Standards for local and metropolitan area networks, Virtual Bridged Local Area Networks, IEEE Computer Society, 2003.

[4]The Network Simulator, http://www.isi.edu/nsnam/ns

1 Aluno de IC da FUSP.