RESUMO
Este artigo aborda a conexão à internet pela rede de energia elétrica. Trata-se de uma tecnologia nova, mas que vem sendo estudada há muitos anos e só recentemente ofereceu resultados satisfatórios em suas aplicações práticas. Esta tecnologia vem sendo testada com sucesso em várias residências no pais e exterior. Com o aprimoramento dessa tecnologia e ultrapassando as barreiras que surgirão no caminho, ela poderá revolucionar a conexão à internet. A conexão via rede elétrica proporcionará ampla inclusão digital, possibilitando que todas as casas que possuam energia elétrica tenham uma conexão de qualidade a um custo acessível. Será abordado também neste artigo o princípio de funcionamento desta nova tecnologia emergente, suas limitações, empecilhos e também destacar sua viabilidade para ser implantada nas residências, empresas e demais localidades.
Palavras-Chave: BPL. PLC. Elétrica. Internet. Rede
ABSTRACT
This article discusses the connection to the Internet through electrical power grid. This is a new technology, but that has been studied for many years and only recently gave satisfactory results in practical applications. This technology has been tested successfully on several homes in the country and abroad. With the im-provement of this technology, and overcoming barriers that arise along the way, it could revolutionize the connection to the Internet. The power line connection will provide wide digital inclusion, enabling all households having electricity connection have a quality at an affordable cost. Also discuss in this article the working principle of this new emerging technology, its limitations, ob-stacles and also highlight its feasibility to be deployed in homes, businesses and other locations.
Keywords: BLP. PLC. Electric. Internet. Network. Multiplexing.


1.INTRODUÇÃO
A idéia de se utilizar os meios físicos já existentes na rede elétrica para transmissão de dados por linhas de potência está sendo concebida há muito tempo. No entanto, nunca foi considerado um meio de comunicação viável devido à baixa velocidade de comunicação, funcionalidade limitada e alto custo de desenvolvimento.
Há aproximadamente trinta anos foi desenvolvido um dispositivo capaz de modular e injetar na rede elétrica os sons captados por um microfone, sendo este si-nal resgatado em outro local e convertido novamente em som. Este sistema ficou co-nhecido por "Babá Eletrônica", sendo assim, quando ligarmos um dispositivo no quarto de uma criança e o outro no quarto de seus pais, os mesmos tinha um monito-ramento da criança a certa distância.
Assim como a "Babá Eletrônica", muitos equipamentos são capazes de inje-tar sinais na rede elétrica. O grande problema era que esses sinais não tinham como ser controlados e uniformizados e acabavam interferindo em outros equipamentos próximos à fonte geradora. O controle da transmissão dos sinais, desde suas freqüên-cias até os níveis de propagação, só foi possível com o avanço das técnicas de modu-lação e multiplexação, ou seja, esses sinais podem ser injetados na rede elétrica e re-cuperados em outro local de forma confiável, permitindo transmitir sinais diferentes sobre um mesmo meio físico. Pôde-se pensar, então, em transmitir dados e informa-ções utilizando os cabos da rede elétrica, minimizando assim os custos de instalação de uma rede convencional e abrindo uma oportunidade para uma inclusão digital quase que 100% no país, tendo em vista que a maioria das residências possui energia elétrica, (HOWSTUFFWORKS, 2009).
2.COMPONENTES ELÉTRICOS
Este capítulo apresenta estudos dos componentes elétricos envolvidos na tecnologia para transmissão de internet via rede elétrica.
2.1.Indutores
Segundo NISKIER e MACINTYRE (1992), o princípio da geração de energia elétrica baseia-se no fato de que toda a vez que um condutor se movimenta no interior de um campo magnético aparece neste condutor uma diferença de potencial elétrico que também chamamos de tensão. Essa tensão gerada pelo movimento do condutor no interior de um campo magnético é denominada de tensão induzida.
De acordo com os ensinamentos de Michael Faraday, cientista inglês, ao rea-lizar estudos com o eletromagnetismo, determinou as condições necessárias para que uma tensão seja induzida em um condutor. Suas observações podem ser resumidas em duas conclusões que compõem as leis da auto-indução, "Quando um condutor elétrico é sujeito a um campo magnético variável, uma tensão induzida tem origem nesse condutor", para ter um campo magnético variável no condutor, pode-se man-ter o campo magnético estacionário e movimentar o condutor perpendicularmente ao campo, ou manter o condutor estacionário e movimentar o campo magnético, se-gundo Gussow (1985):
A magnitude da tensão induzida é diretamente proporcional à inten-sidade do fluxo magnético e à velocidade de sua variação. Isso signifi-ca que quanto mais intenso for o campo, maior será a tensão induzida e quanto mais rápida for à variação do campo, maior será a tensão in-duzida.
2.2.Automação
De acordo com GUSSOW (1985), o fenômeno da indução faz com que o comporta-mento das bobinas seja diferente do comportamento dos resistores em um circuito de corrente contínua (CC).
Em um circuito formado por uma fonte de corrente continua (CC(G1)), um resistor (R) e uma chave (S1), a corrente (I) atinge seu valor máximo instantaneamente, no momento em que a chave é fechada.
Entretanto, se nesse mesmo circuito, o resistor (R) for substituído por uma bobina (L), o comportamento será diferente. A corrente (I) atinge o valor máximo al-gum tempo após a chave (S1) for fechada.
Esse atraso para atingir a corrente máxima se deve à indução e pode ser me-lhor entendido se imaginarmos passo a passo o comportamento de um circuito com-posto por uma bobina (L), uma fonte de corrente continua (CC) e uma chave, en-quanto a chave está desligado-aberta, não há campo magnético ao redor das espiras porque não há corrente circulante, no momento em que a chave é fechada/ligada, inicia-se a circulação de corrente na bobina.
Com a circulação da corrente (I) surge o campo magnético ao redor de suas espiras.
À medida que a corrente (I) cresce em direção ao valor máximo, o campo magnético nas espiras se expande. Ao se expandir, o campo magnético em movimen-to gerado em uma das espiras corta a espira colocada ao lado.
Segundo Gussow (1985) apud Michael Faraday enunciou, induz-se uma de-terminada tensão nesta espira cortada pelo campo magnético em movimento. E cada espira da bobina induz uma tensão elétrica nas espiras vizinhas, sendo assim, a apli-cação de tensão em uma bobina provoca o aparecimento de um campo magnético em expansão que gera na própria bobina uma tensão induzida, e este fenômeno é denominado de autoindução. A tensão gerada na bobina por autoindução tem pola-ridade oposta à da tensão que é aplicada aos seus terminais.
Por isso é denominada de força contraeletromotriz (fcem), ou seja, quando a chave do circuito é fechada/ligada, uma tensão com uma determinada polaridade é aplicada à bobina.
A autoindução gera na bobina uma tensão induzida (fcem) de polaridade oposta à da tensão aplicada.
2.3.Indutância
Com base nos ensinamentos de GUSSOW (1985), CARLOS, CESAR e CHOUERI (1996), como a força contra-eletromotriz (fcem) existe apenas durante a variação do campo magnético gerado na bobina, quando este atinge o valor máximo, a força con-tra-eletromotriz (fcem) deixa de existir e a corrente atinge seu valor máximo.
O mesmo fenômeno ocorre quando a chave é desligado-aberta. A contração do campo induz uma força contra-eletromotriz (fcem) na bobina, retardando o de-créscimo da corrente. Essa capacidade de se opor às variações da corrente é denomi-nada de indutância, como as bobinas apresentam indutância, elas também são cha-madas de indutores, estes podem ter as mais diversas formas e podem inclusive ser parecidos com um transformador.
2.4.Geração da corrente alternada (CA)
Antes de falar-se sobre internet via rede elétrica, precisa-se compreender como é formada a tensão que chega às nossas casas e utiliza-se para as mais variadas finali-dades, inclusive para internet.
Conforme dados obtidos na Enciclopédia Record de Eletricidade e Eletrônica (1968), para se entender como se processa a geração de corrente alternada, faz-se necessário saber como funciona um gerador elementar que consiste de uma espira e disposta de tal forma que pode ser girada 360º em um campo magnético estacionário.
Desta forma, o condutor da espira corta as linhas do campo eletromagnéti-co, produzindo a Força Eletromotriz (fem), gerando assim uma tensão e corrente al-ternada.
2.5.Funcionamento do gerador (CA)
Na posição inicial, o plano da espira está perpendicular ao campo magnético e seus condutores se deslocam paralelamente ao campo. Nesse caso, os condutores não cor-tam as linhas de força e, portanto, a força eletromotriz (fem) não é gerada.
No instante em que a bobina é movimentada, o condutor corta as linhas de força do campo magnético e a geração de fem é iniciada.
À medida que a espira se desloca, aumenta seu ângulo em relação às linhas de força do campo. Ao atingir o ângulo de 90º, o gerador atingirá a geração máxima da força eletromotriz, pois os condutores estarão cortando as linhas de força perpen-dicularmente.
Girando-se a espira até a posição de 135º, nota-se que a fem gerada começa a diminuir.
Quando a espira atinge os 180º do ponto inicial, seus condutores não mais cortam as linhas de força e, portanto, não há indução de fem e o galvanômetro mar-ca zero. Formou-se assim o primeiro semiciclo (positivo).
Quando a espira ultrapassa a posição de 180º, o sentido de movimento dos condutores em relação ao campo se inverte. Agora, o condutor preto se move para cima e o condutor branco para baixo. Como resultado, a polaridade da fem e o sen-tido da corrente também são invertidos. A 225º, o ponteiro do galvanômetro começa a indicar uma tensão negativa, conseqüentemente, o gráfico, mostra o semiciclo ne-gativo. Isso corresponde a uma inversão no sentido da corrente, porque o condutor corta o fluxo em sentido contrário.
A posição de 270° corresponde à geração máxima negativa da fem.
No deslocamento para 315°, os valores medidos pelo galvanômetro come-çam a diminuir, tendendo a 0 Volts.
Por fim, quando o segundo semiciclo (negativo) se forma, e obtém-se a volta completa ou ciclo (360°), observa-se a total ausência de força eletromotriz porque os condutores não cortam mais as linhas de força do campo magnético.
Vale observar que o gráfico resultou em uma curva senoidal (ou senóide) que representa a forma de onda da corrente de saída do gerador e que corresponde à rotação completa da espira, daí o nome de corrente e tensão alternada, pois ora ela está positiva ora negativa.
Caso o movimento se repita 60 vezes em um segundo, teremos uma freqüên-cia de 60Hz, sendo assim, se movimentar-se o condutor mais rápido dentro do cam-po magnético conseguir-se-á aumentar a freqüência, ou se aumentar-se as linhas do campo magnético também conseguir-se-á aumentar a freqüência, pois cortar-se um maior número de linhas.
3.UTILIZAÇÃO DA INTERNET VIA REDE ELÉTRICA
Este capítulo aborda os benefícios da utilização desse novo conceito, a utilização da estrutura física já disponível nas residências e locais de trabalhos e também os dispo-sitivos necessários para acesso à internet via rede elétrica.
3.1.Faixa de freqüência dos sinais
Segundo Monqueiro (2009), a freqüência dos sinais de conexão gira em torno de 30 a 91,7MHz e a energia elétrica é da ordem de 50 a 60Hz, os dois sinais podem conviver sem maiores problemas no mesmo meio físico, sendo assim, mesmo que não haja energia elétrica haverá sinal de internet disponível. A tecnologia, também possibilita a conexão de aparelhos de som e vários outros eletroeletrônicos em rede, a Internet sob (Power Line Communication) PLC ou (Broadband Power Line) BPL possui velocidade não assíncrona, ou seja, possui o mesmo desempenho no recebimento ou envio de dados. Com isso diminui-se a quantidade de fios existentes entre os componentes para que eles funcionem, uma vez que se utilizará toda a infraestrutura disponível da rede elétrica.
Segundo Petracioli (2008), com o sistema BPL "potencialmente, qualquer tomada dentro da casa, prédio ou escritório se torna um ponto de acesso, e não se fi-ca à mercê de barreiras que possam impedir a expansão da rede". O autor destaca também a necessidade de instalação de um "demodulador-repetidor" no relógio de energia para fazer a ponte com tráfego dos dados internos "residência" para exter-nos "internet".
Para acessar o serviço em qualquer tomada há necessidade de um aparelho que segundo artigo do site Terra (2009) "o aparelho irá conectar a rede elétrica ao computador, meio pelo qual será disponibilizado o acesso à web com velocidade de cerca de 200 megabits por segundo e por onde o BPL irá receber os dados informáti-cos".
3.2.Descrição da tecnologia
A tecnologia BPL é vantajosa por dispensar a criação de uma estrutura considerada cara, como, por exemplo, a de cabeamento, em regiões do país aonde a internet rápi-da (Banda Larga) ainda não chega. Isso porque no caso da BPL a transmissão de da-dos é feita através da estrutura já existente de distribuição de energia elétrica.
Os dados podem ser enviados diretamente do provedor de acesso para a re-de elétrica até chegar aos usuários. Também é possível mesclar a forma de transmis-são onde já existem outras estruturas, a conexão pode ser feita via cabo a partir do provedor até a região de um prédio. Se o edifício não tiver cabeamento, por exemplo, a conexão pode continuar sendo feita via rede elétrica até os apartamentos.
No Brasil, a tecnologia ainda não está difundida, porém há diversas cidades onde o sistema BPL está em fase de teste. Segundo WAACK e PELAJO (2009), os tes-tes estão ocorrendo em Barreirinhas, no Maranhão, em Goiânia, São Paulo, Santo Antônio da Platina, no Paraná e em Porto Alegre.
O funcionamento das redes PLC se baseia na diferença de freqüência dos si-nais de conexão de BPL fica em torno de 30MHz a 91,7MHz e da energia elétrica que é da ordem dos 50Hz a 60Hz, possibilitando assim, que os dois sinais possam conviver harmoniosamente, no mesmo meio.
Para conexão da Internet através do serviço BPL ocorre um processo entre provedor de acesso e destino final. Segundo Carpanez (2009), o sinal BPL é injetado pela central (provedor de acesso), e viaja através da rede elétrica média e baixa ten-são com auxílio de repetidores. O repetidor tem a função de não deixar com que os transformadores filtrem as altas freqüências até o destino, onde possui um extrator que passa o sinal pronto para o usuário final, disponibilizando internamente em toda rede elétrica "residencial" do mesmo, ou utilizando um modem BPL, que vai conver-ter para uso pelo computador, através de uma porta Ethernet USB, ou mesmo via Wi-Fi.
Para o acesso interno há necessidade de conversores que fa-zem a ponte entre diversos equipamentos e tecnologias de transmissão de dados, nos quais possibilitam viabilidade, portabilidade e acesso. Os conversores consistem em plugs com entrada para energia e saídas diversas, como: RJ45, USB?s, Wireless, den-tre outras. Segundo Paula (2008) "a rede elétrica tem potencial para transmitir mul-timídia (canais de TV), telefonia (voz) e a internet em banda larga".
Para uma rede doméstica, basta apenas ligar um módulo PLC do roteador na rede elétrica, e o do outro computador também, após isso, configura-se a rede normalmente, como se configura uma rede normal.
Para o acesso à internet, existem modens que "injetam" o sinal em sua rede elétrica residencial, e podem ser transferidos os dados através de uma placa de rede wireless, há modelos de "Pontos de Acesso Powerline Wireless" que 'capturam' o si-nal na tomada mais próxima do computador, e disponibilizam o sinal como um rote-ador wireless qualquer.
4.VANTAGENS E DESVANTAGENS DO SISTEMA BPL
Analisando meramente o aspecto econômico, a tecnologia PLC apresenta uma gran-de vantagem em relação a demais tecnologias para transmissão de dados: a existên-cia de infraestrutura básica para a comunicação, ou seja, meios físicos já existentes e que viabilizam o custo de implantação. Do ponto de vista social, esta nova tecnologia pode representar a democratização dos meios de transmissão de informação e a inclusão digital em grande massa.
O Brasil, segundo Gomes apud Rodrigues (2007), declara que o sistema BPL traz benefícios a todos, já que 98% da população brasileira possuem eletricidade. Já Gomes apud Torres (2007) argumenta que haverá interferência, assim como os fios elétricos captam sinais de rádio, televisão e similares, corrompendo os dados transmi-tidos pela rede elétrica. Contudo existem filtros e faixas de freqüência para minimi-zar o problema, mas com relação a No-Breaks, estabilizadores ou filtros de linha, se-gundo artigo do Guia do Hardware (2008) não poderá ser ligado, pois estes irão blo-quear os sinais de alta freqüência, em virtude do fenômeno explicado anteriormente conhecido com auto-indução.
Segundo Tresca (2007), a tecnologia promete ganhos na área médica com uso da telemedicina, propiciando a organização de consultas em centros médicos em outras localidades "com auxílio do vídeo e um canal de retorno para interatividade da TV digital", utilizando da rede elétrica, já que pouparia a implantação de outras estruturas para esse fim.
A principal vantagem seria a unificação, de rede elétrica e internet. O BPL revolucionaria a disponibilidade de redes, fazendo com que cada tomada fosse um portal para se conectar a internet, aproximando assim, um número muito maior de pessoas a este meio que ainda é desconhecido por alguns. As redes BPL proporciona-riam uma conexão de alta velocidade ao usuário, além de também eliminar os tão criticados fios (por Wi-Fi), tudo isso com um custo aceitável.
As regras do setor elétrico determinam que as concessionárias só possam prestar serviços de distribuição de energia. Deste modo, não podem ope-rar diretamente os serviços de internet. Se optarem por entrar no negócio, terão de criar uma subsidiária com esta finalidade, outra questão a ser solucionada é sobre a estabilidade da rede elétrica, que pode afetar a experiência do usuário com a PLC. A rede elétrica é "suja", em termos de ruídos, fazendo com que aparelhos como mo-tores e dimmers de luz, secadores de cabelos, aspiradores e as furadeiras elétricas, havendo uma menor possibilidade também que os chuveiros elétricos interfiram na conexão.
4.1.Segurança
Toda comunicação do PLC é criptografada, sendo assim os dados estão sempre em rede local porque esta tecnologia não ultrapassa a caixa elétrica da casa, sendo as-sim, oferece muito mais segurança do que o Wi-Fi, pois ele pode ser visível pelos vizi-nhos e que necessita uma identificação por usuário e senha. Fundamentalmente o PLC realiza somente duas operações sobre sua entrada, deslocamento de bits e subs-tituição de bits.
Embora os pacotes de conexão sejam seguros, as conexões físicas são reali-zadas diretamente na tomada de energia elétrica, deixando o hardware exposto às variações de tensão e raios.
5.REGULAMENTAÇÃO
Apesar do crescimento no seu desenvolvimento e uso, a tecnologia PLC ainda não esta embasada em uma regulamentação universal. Alguns países já possuem algum tipo de regulamentação sobre utilização de banda de freqüência e radiação eletro-magnética proveniente da comunicação PLC, entretanto, alguns países não chega-ram a um acordo sobre seus benefícios e desvantagens. O Brasil está enquadrado neste último perfil. Poucos foram os trabalhos e estudos realizados por aqui. Algumas empresas de geração e distribuição de energia elétrica iniciaram pesquisas sobre a viabilidade da utilização dessa nova tecnologia para serviços de telemetria e até mesmo Internet com acesso banda larga.
No Brasil, o órgão regulamentador é a (Agência Nacional de Telecomunica-ções) ANATEL, publicou em 8 de abril de 2009 a Resolução de nº 527, que aprova as condições de uso de radiofreqüências por sistemas de banda larga por meio de redes de energia elétrica e prevêem condições para a radiação, faixas de freqüência e equi-pamentos as serem utilizados. No regulamento, a Anatel afirma que o sistema BPL só poderá ser utilizado na faixa de radiofreqüência de 1,705MHz a 50MHz, respeitando os limites de radiação, utilizando de filtros adequados para bloqueio, operando na rede de distribuição de Baixa e Média Tensão.
6.CONSIDERAÇÕES FINAIS
Conforme desejou-se demonstrar neste trabalho, existem diversos obstáculos técnicos que dificultam a popularização dessa tecnologia, como interferências magnéticas, equipamentos com alto custo, dentre outras, mas assim como as atuais tecnologias que proporcionam os serviços de internet tiveram seus problemas, a BPL está em fase de testes e em evolução. No entanto, as possibilidades são promissoras e pode-se con-cluir que a internet via rede elétrica em âmbito nacional será realidade, mesmo que a longo prazo. Conciliando esse novo caminho com tecnologias já disponíveis, cria-se um novo conceito e possibilidades variadas para aplicação dos sinais de comunica-ção, podendo atingir um maior número de pessoas. Ficará mais cômodo e prático ter acesso a Internet Banda Larga e desfrutar de outros serviços, possíveis nesse sistema.
Um ponto negativo que se apresenta nesse novo conceito é a grande influ-ência negativa que o ruído da rede e a distância entre os pontos de comunicação têm sobre as taxas de transmissão pela rede elétrica. Fica a cargo de pesquisadores a rea-lização de avaliação mais ampla dos parâmetros de comunicação de dados, como re-lações como número de pacotes (bytes) enviados, perdidos e retransmitidos versus distância pode gerar uma melhor caracterização da comunicação PLC. Além disso, a realização de testes em redes elétricas especiais e ambientes industriais, onde o nú-mero de ruídos é considerável seria um excelente laboratório para testar se realmente esse novo conceito supera todas as expectativas criadas em torno dessa tecnologia e seja possível controlar o nível de ruído presente na comunicação seria fundamental para este tipo de análise e disseminação da tecnologia.
REFERÊNCIAS
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