TCNICAS DE COMUNICACIN EN REDES ELCTRICAS PARA EL SISTEMA SAATABLA DE CONTENIDO

1.Sistemas de comunicacin del sistema SAA22.Exploracin y anlisis de tcnicas de comunicacin en redes elctricas para el sistema SAA32.1. Sistema de comunicacin entre los dispositivos PLC_MMS y PLC_TU32.1.1. Principio de la comunicacin por lnea de potencia PLC42.2. Sistema de comunicacin entre los dispositivos PLC_MMS y TU-1163.Seleccin de dispositivos de terminal de usuario (TU-1 y TU-2)323.1. Dispositivo Terminal de Usuario TU-1323.1.1.Caractersticas del terminal de usuario 1 (TU-1)323.2. Dispositivo Terminal de Usuario TU-2343.2.1. Requerimientos generales del terminal TU-2343.2.2. Dispositivos disponibles en el mercado343.2.3. Seleccin del dispositivo TU-235

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TCNICAS DE COMUNICACIN EN REDES ELCTRICAS PARA EL SISTEMA DE AMARRE AUTOMTICO SAA

1. Sistemas de comunicacin del sistema SAA

El sistema de amarre automtico SAA tiene como objetivo determinar con exactitud y en lnea, el estado de amarre de los medidores de usuario que se encuentran asociados a determinado transformador de distribucin de la red elctrica de baja tensin. Esta informacin, actualizada y fiable, permitir analizar el origen de las prdidas por desbalance en los transformadores y en consecuencia tomar decisiones para minimizarlas. Para esto, se consideran tres fases de procesamiento de la informacin de la tecnologa SAA: una fase de censado de los medidores de usuario, una fase de descarga de datos del transformador y una fase de configuracin del dispositivo de censado. Cada fase est asociada con un sistema de comunicacin especfico entre pares de dispositivos que integran el sistema SAA. Los tres sistemas de comunicacin se describen a continuacin. Comunicacin PLC_MMS PLC_TU. Este sistema de comunicacin se establece entre el dispositivo del transformador PLC_MMS y el terminal de usuario PLC_TU. La transferencia de datos es bidireccional, automtica y peridica. Los terminales de usuario tienen una direccin o identificacin de dispositivo que permite determinar si el amarre es correcto o no.

Comunicacin PLC_MMS PLC_TU-1. Este sistema de comunicacin se establece entre el dispositivo del transformador PLC_MMS y el terminal lector TU-1. Esta comunicacin es bidireccional, aperidica y solicitada por el terminal lector para la descarga de datos.

Comunicacin PLC_MMS PLC_TU-2. Este sistema de comunicacin se establece entre el dispositivo del transformador PLC_MMS y el terminal de configuracin TU-2. Esta comunicacin es bidireccional, aperidica y establecida por el operario de brigada de CEO para realizar tareas de: alistamiento, operacin y mantenimiento del mdulo principal. En la Imagen 1. 1, se visualizan estos tres sistemas de comunicacin.En la siguiente seccin se hace un anlisis de tcnicas disponibles en el mercado para los sistemas de comunicacin descritos. Se identifican como alternativas de comunicacin: Tcnicas inalmbricas, Tcnicas sobre lneas de potencia (PLC) y Tcnicas almbricas. Para cada uno se tiene en cuenta sus propios requerimientos de operacin como: la velocidad, seguridad, alcance y dispositivos, entre otros.

Imagen 1. 1 Comunicacin entre nodos del Sistema Automtico de AmarreModificada de Codensa

2. Exploracin y anlisis de tcnicas de comunicacin en redes elctricas para el sistema SAA

2.1. Sistema de comunicacin entre los dispositivos PLC_MMS y PLC_TU

Para la comunicacin entre los dispositivos PLC_MMS y PLC_TU del sistema SAA, se explor y analiz la tcnica de comunicacin por lneas de potencia PLC, por ser uno de los requerimientos especficos por parte de la compaa energtica de occidente CEO. A pesar de poderse realizar mediante otras tcnicas de comunicacin almbrica (diferente a la lnea de potencia) o inalmbrica.

2.1.1. Principio de la comunicacin por lnea de potencia PLCLa tecnologa de comunicacin sobre lneas de potencia (Power Line Communications, PLC) hace uso de las lneas de distribucin, en la infraestructura de la red elctrica existente para transmitir datos. El principio de la comunicacin PLC consiste en superponer sobre la seal de la red elctrica de baja frecuencia (60Hz), la seal de informacin de telecontrol, voz o datos, dependiendo de los requerimientos especficos del servicio.2.1.2. Clasificacin de la comunicacin por lnea de potencia PLCLa tecnologa PLC puede clasificarse de acuerdo al segmento de la red en el que se realiza la transmisin de datos de la siguiente manera (Salvador Snchez, 2009): PLC outdoor. Cubre el tramo de baja tensin entre el transformador de distribucin y el medidor de consumo de energa elctrica del usuario final. Se requiere de una cabecera PLC que permita inyectar la sea en la red elctrica para comunicarse con el medidor de usuario. PLC indoor. Cubre el tramo entre el medidor de usuario y los enchufes de la residencia, utilizando el cableado elctrico interno para la comunicacin entre dispositivos. PLC backbone. Conecta la red outdoor con la red de transporte de telecomunicaciones para proveer el servicio.Las topologas PLC indoor, outdoor y backbone se aprecian en la Imagen 2. 1.

Imagen 2. 1 Topologas PLC de acuerdo al tramo de la red elctrica. Tomado de (Echeverri Riqueth & Madera Martnez, 2008)

La tecnologa PLC tambin puede clasificarse de acuerdo al ancho de banda ocupado por la seal a transmitir (Baraboi, 2013), as: PLC banda estrecha. Utiliza frecuencias por debajo de 500 KHz y proporciona velocidades de decenas de Kbps de datos, es usado en servicios que no requieren de un flujo continuo de datos ni altas velocidades de transmisin. PLC banda ancha. Utiliza frecuencias altas, tpicamente entre 2 y 30 MHz, permitiendo velocidades de datos de cientos de Mbps. Se usa para proveer servicios de internet de banda ancha, videoconferencias, voz sobre IP o aplicaciones que requieran de un gran flujo de datos y altas velocidades de transmisin. La Tabla 2. 1 presenta las caractersticas de estas tecnologas PLC segn su ancho de banda.Tabla 2. 1 Comparacin entre PLC banda angosta y banda ancha. Tomado de (Baraboi, 2013)

CaractersticasPLC banda angostaPLC banda ancha

Velocidad de transmisin de datosHasta 200 KbpsSobre 1 Mbps

FrecuenciaHasta 500 KHzSobre 2 MHz

ModulacinFSK, S-FSK, BPSK, SS, OFDMOFDM

AplicacionesAutomatizacin de edificiosEnerga renovableMedicin avanzadaAlumbrado pblicoSmart GridInternetHDTVAudioJuegos

2.1.3. Ventajas y desventajas de la comunicacin por lnea de potencia PLCLa tecnologa PLC presenta sus ventajas, as como sus desventajas (Echeverri Riqueth & Madera Martnez, 2008). Ventajas: Utiliza la infraestructura de red elctrica existente, tanto en la red de acceso como en el interior de los hogares lo que reduce los costos de despliegue. Bajo costo por operacin, administracin y mantenimiento. Presenta ubicuidad en la conexin, en cualquier lugar de la casa puede conectarse mediante un enchufe. Disponibilidad de los servicios ofrecidos las 24 horas al da, sin requerir de un nmero de conexin. Permite sofisticada automatizacin domstica, acceso y control remoto de aparatos electrodomsticos, alarmas antirrobo, etc. Permite a las empresas de distribucin de energa elctrica la oportunidad de ofrecer servicios de valor agregado, tales como gestin de energa, informacin remota y la automatizacin de la distribucin (lectura remota automtica de los contadores para mejorar el control), telefona VoIP (Voz sobre IP), videoconferencias, VPN, redes LAN, juegos online, teletrabajo y comercio electrnico. No es una tecnologa sustitutiva por lo que puede coexistir con otras tecnologas y complementar a otras en la prestacin de servicios. Permite la convergencia de servicios con la misma plataforma tecnolgica IP en donde un nico mdem permite el acceso a Internet, telefona, domtica, televisin interactiva, seguridad, etc. Rpida instalacin, solo requiere instalar los dispositivos PLC sin necesidad de cableado extra. Provee la mejor y ms econmica solucin al problema de acceso local o ltima milla en PLC de banda ancha. PLC de banda ancha permite la transmisin de informacin sobre la red elctrica ms extensa del mundo, a velocidades que en la actualidad llegan hasta 45 Mbps y que promete llegar hasta ms de 200 Mbps en un futuro prximo. Provee servicios de banda ancha (transmisin de voz, datos y video a gran velocidad), accediendo el usuario final a los contenidos a travs de la red elctrica de baja tensin mediante un mdem PLC, es decir Internet en el toma corriente.

Desventajas: La tecnologa PLC se enfrenta a una serie de problemas que es necesario resolver. El primero que debe superar es el estado de las lneas elctricas. Si las redes estn deterioradas, los cables se encuentran en mal estado o tienen empalmes defectuosos, no es posible utilizar esta tecnologa. La distancia tambin puede ser una limitacin, la medida ptima de transmisin es de 100 metros por lo que, a mayores distancias, se hace necesario instalar repetidores para transmisin de internet de banda ancha. La lnea elctrica irradia ondas electromagnticas que pueden interferir en las frecuencias de operacin de otros sistemas de radiocomunicaciones de onda media y corta (entre 2 y 30 MHz). Entre los afectados se encuentran los sistemas de comunicacin de aeropuertos, torres de control de trfico martimo, hospitales, ejrcito y polica. No obstante, la radiacin que produce es mnima, la potencia de emisin es de 1mW, muy por debajo de los 2W de telefona mvil. Los fabricantes de electrodomsticos tienen un especial cuidado en todo lo referente a su correcto funcionamiento, pero muy pocos se preocupan en que no generen interferencias en otros equipos. As, taladros, motores, etc., provocan ruido en las lneas que impide mantener la calidad de la comunicacin. Otro problema es la estandarizacin de la tecnologa PLC, ya que en el mundo existen muchas empresas desarrollando esta tecnologa. La organizacin internacional PLC Forum intenta conseguir un sistema estndar para lo cual est negociando una especificacin para la coexistencia de distintos sistemas PLC. La lnea de potencia de baja potencia, utilizada como canal de comunicacin presenta tres (3) limitantes: ruido, impedancia y atenuacin. Estos parmetros son aleatorios, variables con el tiempo, frecuencia y lugar. Para superar estas limitaciones, se requiere caracterizar y modelar el canal para las lneas de potencia de baja tensin, para lograr una comunicacin confiable.

2.1.4. Estndares para la comunicacin por lnea de potencia PLCSe han definido una gran cantidad de estndares que especifican las caractersticas tcnicas para la transmisin de los datos en PLC. Los estndares ms implementados y difundidos comercialmente se detallan a continuacin: Protocolo X-10 (X-10 PRO Security & Automation for the Professional). Desarrollado en 1978 por Pico Electronics of Glenrothes, es un protocolo de comunicacin entre dispositivos electrnicos que transmiten informacin sobre la red elctrica; ampliamente utilizado en la automatizacin del hogar o domtica. El protocolo X-10, codifica la informacin digital sobre una portadora de 120 KHz que se transmite en forma de rfagas. El uno binario est representado por la presencia de un tono de 120 KHz durante 1 milisegundo en el punto de cruce por cero, mientras que el cero binario en la ausencia del tono de 120 KHz. Cada pulso de 1 milisegundo se transmite tres veces para que coincida con cruce por cero en las tres fases de un sistema trifsico. La Imagen 2. 2 muestra la sincronizacin de los pulsos en X-10. As, la transmisin completa de un cdigo X-10 necesita once ciclos de la corriente de 60 Hz.

Imagen 2. 2 Sincronizacin de los pulsos con AC en X-10. Tomado de (X 10, 1998)

Los dos (2) primeros ciclos indican el inicio de cdigo, los cuatro (4) ciclos siguientes contienen el cdigo de casa (letras A-P) y los cinco (5) restantes contienen bien sea el cdigo numrico (1-16) o el cdigo de funcin (encender, apagar, etc.). El bloque completo (cdigo de inicio, cdigo de casa y cdigo numrico o de funcin), se transmite siempre dos veces, separando cada dos (2) cdigos por tres ciclos de la corriente; excepto para funciones de regulacin de intensidad, que se transmiten de forma continua (por lo menos dos veces), sin separacin entre cdigos.La Imagen 2. 3 muestra la estructura de trama del protocolo X-10.

Imagen 2. 3 Estructura de trama protocolo X-10. Modificado de: (X 10, 1998)

Este protocolo se utiliza en control de dispositivos del hogar, propio de los sistemas PLC indoor, por lo que no se considera indicado para la transmisin de datos del sistema de amarres automtico SAA. CEBus (House) (Wacks, 1997). Es un estndar abierto desarrollado en Estados Unidos por la Asociacin de Industrias Electrnicas (EIA) en 1984. CEBus es el acrnimo de Consumer Electronics Bus, tambin conocido como EIA-600. Consiste en un conjunto de normas elctricas y protocolos de comunicacin para la transmisin de datos y comandos entre dispositivos electrnicos. Ampliamente utilizado para automatizacin de dispositivos en los hogares y oficinas. CEBus describe un mtodo de comunicacin entre dispositivos, sobre cinco (5) medios de transmisin diferentes: lneas de potencia, par trenzado, coaxial, transmisin RF e infra rojo. CEBus es orientado a paquetes, con conexin punto a punto usando la tcnica de acceso a la red con deteccin de colisiones y protocolo de resolucin de colisiones (CSMA/CDCR). El estndar CEBus define todo lo necesario, incluyendo el lenguaje para la comunicacin de aplicacin a aplicacin llamado CEBus Common Application Language (CAL).El protocolo CEBus es descrito usando el modelo de referencia OSI, utiliza cuatro de las siete capas de este modelo: aplicacin, red, enlace y fsica. Un paquete CEBus puede segmentarse en las siguientes unidades: la unidad de datos de protocolo de enlace (LPDU), la unidad de datos de protocolo de red (NPDU), la unidad de datos de protocolo de aplicacin (APDU) y el mensaje CAL, tal como se muestra en la Imagen 2. 4.

Imagen 2. 4 Trama de datos de CEBus. Tomado de (House)

Protocolo UPB (PCS Powerline Control Systems, 2007). Sistema desarrollado por PCS (Powerline Communications System), en California en 1999. Este estndar es una versin mejorada del protocolo X-10, en cuanto a velocidad de transmisin y fiabilidad. La comunicacin consiste en transmitir informacin codificada digitalmente sobre la lnea elctrica como una serie de pulsos elctricos temporizados con precisin (llamados pulsos UPB), que se superponen en la parte superior de la forma de onda de corriente alterna, como se ilustra en la Imagen 2. 5. El pulso UPB es capaz de viajar grandes distancias sobre la lnea elctrica e incluso pasar a travs del transformador de potencia hacia el otro lado de la red.Los dispositivos de recepcin UPB puede detectar fcilmente y analizar estos pulsos para extraer la informacin digital codificada en ellos.

Imagen 2. 5 Mtodo de comunicacin de pulsos UPB. Modificada de (PCS Powerline Control Systems, 2007)

El mtodo de comunicacin UPB usa pulsos para comunicar dos bits de informacin cada medio ciclo AC (60 Hz). Cuatro pulsos UPB agrupados lgicamente contienen ocho bits de informacin, llamado Byte UPB, transmitido en 4 medios ciclos AC o 33,3 milisegundos.Cada comunicacin UPB se empaqueta en una estructura de longitud variable conocida como paquete de comunicacin UPB, como lo muestra la Imagen 2. 6. Todos los paquetes de comunicacin UPB inician con un byte de prembulo que ayuda al dispositivo receptor a sincronizar la comunicacin. Los cuatro pulsos que conforman el prembulo se generan en los primeros cuatro bits de la trama.

Imagen 2. 6 Estructura del paquete de comunicacin UPB. Modificada de (PCS Powerline Control Systems, 2007)

Despus del byte de prembulo, el paquete de comunicacin UPB contiene 5 bytes de encabezado para indicar informacin como: tamao de paquete, la direccin de destino y contenido del paquete.Posterior al paquete de cabecera, el paquete de UPB contiene un nmero variable de bytes (0-18) que representan el mensaje UPB. El mensaje UPB contiene toda la informacin de las acciones que solicita el dispositivo transmisor a los dispositivos receptores. Adicionalmente, el protocolo UPB permite detectar errores mediante un cdigo checksum en un campo de un Byte.Este protocolo es ampliamente usado para la automatizacin del hogar gracias a la capacidad de controlar elementos comunes como luces, sistemas de cine en casa, sistemas de seguridad, etc, adems este protocolo permite a los usuarios controlar sus dispositivos para el hogar a travs de Internet (Koyan). INSTEON (Insteon, 2013).Insteon es un sistema para la conexin de dispositivos del hogar sin usar cableado adicional. INSTEON tiene una topologa de red de rea de casa en malla con lneas de alimentacin de AC y un protocolo de radiofrecuencia (RF) para comunicarse con los dispositivos. Se trata de una tecnologa de red domtica diseada por SmartLabs, Inc. Est diseado para permitir a dispositivos, tales como interruptores, termostatos, sensores de movimiento, etc., conectarse en red mediante la lnea elctrica, radiofrecuencia (RF) o ambos. Todos los dispositivos INSTEON tienen las mismas funcionalidades, es decir, cada dispositivo puede transmitir, recibir y repetir los mensajes del protocolo INSTEON, sin necesidad de un controlador maestro o enrutamiento software. Todos los dispositivos compatibles INSTEON actan como repetidores, lo que significa que retransmiten cada mensaje que llega, permite detectar y corregir errores automticamente. El protocolo de lnea de potencia utiliza modulacin por desplazamiento de fase (PSK), diseado para la retransmisin sincronizadadurante intervalos de tiempo definidos, utilizando la seal de la lnea de potencia para la sincronizacin.El entorno de lnea de potencia se caracteriza por el ruido incontrolado, especialmente por presentar altos picos de amplitud causados por motores, reguladores e iluminacin fluorescente. Este ruido es mnimo durante el tiempo en que la corriente cambia de direccin en la lnea elctrica, lo que es conocido como cruce por cero de lnea elctrica, por esto, los paquetes INSTEON se transmiten durante el tiempo de cruce por cero, como se muestra en la Imagen 2. 7.

Imagen 2. 7 Transmisin de paquetes INSTEON Tomado de (Insteon, 2013)

El formato del mensaje del protocolo de comunicaciones de INSTEON se ilustra en la Tabla 2. 2Tabla 2. 2 Formato del mensaje INSTEON. Tomado de (Insteon, 2013)Direccin de origen3 bytes

Direccin de destino3 bytes

Banderas1 byte

Comando2 bytes

Datos de usuario14 bytes (mensajes extendidos)

Integridad del mensaje1 byte

LONWORKS (Insteon, 2013).LonWorks es una tecnologa de red desarrollada en 1988 por Echelon, Inc., que se despliega sobre todo en la construccin y automatizacin industrial, control comercial y aplicaciones de lectura de contadores. Consiste en una red sofisticada y de alto rendimiento que utiliza bucles libres especiales y repetidores para entregar mensajes de forma fiable. La pila LonWorks implementa completamente el modelo OSI de siete capas. En la capa fsica, permite el uso de comunicaciones a travs de par trenzado, cable coaxial, fibra ptica, lnea elctrica, infrarrojos y radio. Utiliza un protocolo llamado LonTalk, formalizado como ANSI/CEA 709.1 y los estndares IEEE 1473-L. Los paquetes de LonTalk pueden contener una gran cantidad de informacin, como se muestra en la Tabla 2. 3.

Tabla 2. 3 Estructura del paquete LonWorks. Tomado de (Insteon, 2013)CampoBytes

Cabecera1

Informacin de direccin4

Tipo de servicio1

Seccin de cabecera2

Presentacin de cabecera2

Datos2 a 218

CRC2

TWACS (Aclara, 2008).Es una Tecnologa desarrollada por ACLARA, TWACS. Utiliza las lneas elctricas existentes para ofrecer una Infraestructura de Medicin Avanzada (Advanced Metering Infrastructure, AMI), permitiendo una comunicacin bidireccional automtica entre los medidores de energa de usuario y el dispositivo principal en donde se gestiona la informacin, por lo que la empresa de servicios puede comunicarse con los medidores inteligentes de usuario, colocados en edificios a travs de su rea de servicio. El sistema permite leer el consumo de energa elctrica. La informacin se transmite normalmente un par de veces al da, pero podra transmitirse con menor frecuencia. La transmisin puede contener informacin sobre la cantidad de energa que se utiliza cada hora del da, o incluso por perodos de tiempo ms cortos. Otros usos del sistema de TWACS son: detectar cortes de energa, detectar medidores defectuosos o problemas de tensin.TWACS es una tecnologa PLC a nivel de subestacin, por lo que los transformadores de distribucin son transparentes y la comunicacin se establece entre los medidores de usuario y el equipo de subestacin. El proceso de comunicacin inicia cuando el equipo principal de la subestacin enva mensajes broadcast por cada una de las fases de la red elctrica, estos mensajes pasan a travs de la red de media y baja tensin hasta llegar al dispositivo de medidor de usuario; en el otro sentido de la comunicacin, el dispositivo de medidor de usuario enva mensajes de respuesta al equipo de subestacin en donde se recolecta y gestiona la informacin. La tecnologa TWACS tiene un alcance de aproximadamente 240 kilmetros y usa cruce por cero para transmitir la seal de datos.En TWACS, se debe realizar una configuracin inicial del medidor en la que se indica el transformador y la fase a la que est amarrado. La Imagen 2. 8 ilustra la topologa de comunicacin es TWACS.

Imagen 2. 8 Topologa de comunicacin TWACS Modificado de (Spencer, 2007)

CAM (Endesa). Sistema que permite controlar, administrar y gestionar de forma remota (condicin normal) y local procesos dentro del sistema de un comercializador de energa como: suspensin, corte y reconexin del servicio de forma remota y local, reporte de alarmas, seguimiento de clientes especiales y generacin de balances para control de prdidas de energa; facturacin, carga libro de facturas, toma de lecturas y generacin de archivo ledo. El sistema de CAM funciona a nivel de transformador, el dispositivo asociado al transformador de distribucin es llamado concentrador, a travs de l se gestiona la informacin del sistema de medida concentrada. Dispone de dos niveles de comunicacin, uno con el cual se comunica con los diferentes equipos o dispositivos de medida, control o supervisin, por medio de tecnologa PLC y otro con el servidor central por GSM, GPRS, lnea telefnica fija, fibra ptica, etc.La comunicacin PLC del colector se realiza sobre las 3 fases, permitiendo el intercambio de datos con los medidores instalados en cada una de ellas por medio de los Mdulos de control, la distancia aproximada alcanzada en este segmento de la red es de 260 metros.CAM cuenta con un sistema de gestin de telemedida que utiliza una base de datos para almacenar y gestionar toda la informacin recopilada en terreno por los mdems GPRS. Provee las herramientas para gestionar y controlar el sistema y para obtener las lecturas y estados de los medidores, mdulos de control, cajas y colectores dispuestos en terreno.El esquema general de la comunicacin y conexin del sistema de medida concentrada de CAM en la red elctrica se muestra en la Imagen 2. 9.

Imagen 2. 9 Esquema de conexin y comunicacin de CAM. Tomado de (Endesa)

2.1.5 Solucin para la comunicacin PLC entre el PLC_MMS y el PLC_TUUna comunicacin PLC es una excelente alternativa para implementar la comunicacin entre los dispositivos PLC_MMS y PLC_TU del sistema de amarre automtico, pues no requiere despliegue de nueva infraestructura. Adems, la comunicacin no es continua y la velocidad de los datos a transmitir es baja, por lo que se requiere de una tcnica de modulacin robusta para lograr una transmisin de datos con una baja tasa de errores.Otra ventaja importante que representara usar PLC es que cumple con el principal objetivo del SAA, detectar amarres, pues el transmitir los mensajes de deteccin por la misma lnea de potencia que suministra el servicio de energa elctrica permite determinar ms fcilmente si un medidor de usuario est conectado o no a un determinado transformador.Despus de estudiar y analizar los diferentes protocolos y estndares PLC disponibles en el mercado, se toman algunos como referentes para desarrollar el protocolo de comunicacin para el sistema SAA, adoptando aquellas caractersticas que permitan satisfacer los requerimientos propios del sistema SAA, sin necesidad de acoger uno de estos en particular, pues implementar uno de ellos implicara perdida de eficiencia en la comunicacin.2.2. Sistema de comunicacin entre los dispositivos PLC_MMS y TU-1

La solucin para la comunicacin en este segmento del sistema es del tipo inalmbrica, debido a que la descarga de informacin de cada transformador se realiza una vez al mes, de esta forma permite que el funcionario encargado de la descarga lo haga sin requerir uso de equipamiento adicional (escaleras, arns, casco, etc.) y de forma rpida.

2.2.1. Tecnologas Inalmbricas disponiblesLa comunicacin inalmbrica se establece entre un dispositivo transmisor y un dispositivo receptor mediante ondas electromagnticas que se propagan en el aire. .Existen tecnologas inalmbricas que se clasifican de acuerdo a su cobertura de la siguiente manera (Iturri Hinojosa, Leija Hernndez, & Rodrguez Saldaa): Redes inalmbricas de rea personal (WPAN) Redes inalmbricas de rea local (WLAN) Redes inalmbricas de rea metropolitana (WMAN) Redes inalmbricas de rea amplia (WWAN)La Imagen 2. 10 muestra la clasificacin de las redes inalmbricas por cobertura.

Imagen 2. 10 Clasificacin de redes inalmbricas por cobertura.Tomado de (Iturri Hinojosa, Leija Hernndez, & Rodrguez Saldaa)

2.2.2 Ventajas y desventajas de la comunicacin inalmbrica (is4profit, 2004)

Ventajas: Fcil instalacin debido a que no es necesario instalar infraestructura cableada para establecer la comunicacin. Mayor flexibilidad y movilidad para los usuarios, aplica para el caso en que los dispositivos de usuario puedan cambiar de posicin.Reduccin de costes en relacin con redes cableadas, las redes inalmbricas son, en la mayora de los casos, ms econmicas de instalar y mantener.Desventajas:

Menores velocidades de transmisin debido a las caractersticas y fenmenos que presenta el aire para la trasmisin de datos, las velocidades pico de transmisin de datos son inferiores a las alcanzadas en transmisiones que usan medio cableado. Seguridad, el entorno inalmbrico agrava algunos de los problemas de seguridad y amenazas, la seguridad de la comunicacin inalmbrica se puede comprometer ms fcilmente que en la comunicacin por cable. Por lo que este tipo de comunicacin requiere de un protocolo de seguridad robusto que evite ataques o intrusiones.

2.2.3 Estndares y tecnologas para comunicaciones inalmbricas.La tecnologa inalmbrica es ampliamente usada en diferentes entornos debido a su flexibilidad y la movilidad que ofrece a los usuarios finales del servicio. Los estndares y tecnologas definidas para las redes WWAN, WMAN, WLAN y WPAN se ilustran en la Imagen 2. 11. A continuacin se detallan cada una de estas tecnologas:

Imagen 2. 11 Tecnologas en redes inalmbricas. Tomada de:(Moreno & Ruz Fernndez, 2007)

Redes Inalmbricas de rea Personal (WPAN)http://www.agenciaidea.es/c/document_library/get_file?uuid=9e84835b-e749-4b6c-a01d-f60d3399fae9&groupId=10157 Las redes inalmbricas de rea personal (WPAN) se utilizan para transmitir informacin a distancias cortas entre un grupo privado de dispositivos. Una conexin que se realiza a travs de una WPAN involucra poca o ninguna infraestructura o conectividad directa con un enlace hacia internet o el exterior. Esto permite soluciones de bajas velocidades de transmisin de datos, energticamente eficientes y de bajo costo que se aplican a una amplia gama de dispositivos pequeos.. La cobertura de la red WPAN tiene una distancia aproximada de 10 metros. Las tecnologas desarrolladas y actualmente disponibles para redes WPAN son:

IEEE 802.15.1, Bluetooth (Naranjo, 2012). Se denomina Bluetooth al protocolo de comunicaciones diseado para establecer comunicaciones entre dispositivos de bajo consumo de potencia, baja cobertura y basados en transceptores de bajo costo, las bandas de frecuencia usadas en la comunicacin pertenecen a la banda de uso libre ISM (Industrial, Scientific and Medical) en la banda de 2.4Ghz. Los dispositivos se clasifican como clase 1, clase 2 o clase 3, de acuerdo a su potencia de transmisin, siendo totalmente compatibles los dispositivos de una clase con los de otra. La Tabla 2. 4 muestra la clasificacin por clases de los dispositivos de Bluetooth.

Tabla 2. 4 Clases de dispositivos en IEEE 802.15.1. Tomada de (Naranjo, 2012)

Los dispositivos de Bluetooth tambin pueden clasificarse de acuerdo al ancho de banda como se muestra en la Tabla 2. 5.

Tabla 2. 5 Clases de dispositivos Bluetooth de acuerdo al ancho de banda. Tomada de (Naranjo, 2012)

IEEE 802.15.3 a, UWB (Aiello & Rogerson, 2003). El propsito de esta norma es proporcionar una especificacin de baja complejidad, bajo costo, bajo consumo de potencia y conectividad inalmbrica de alta velocidad de datos entre los dispositivos en una red de rea personal. La velocidad de datos debe ser lo suficientemente alta (superior a 110 Mb/s) para satisfacer un conjunto de necesidades de la industria multimedia. El estndar tambin se ocupa de la calidad del servicio (QoS) requerido para soportar datos multimedia. (IEEE 802.15.3a TG3)Los dispositivos ideales para la implementacin en bandas de uso libre Ultra Wide Band (UWB), son aquellos que se conectan en red, tales como computadores, dispositivos porttiles e impresoras. Tambin se incluyen otros dispositivos, como micrfonos, altavoces, auriculares, lectores de cdigos de barras, sensores, pantallas, buscapersonas y servicios de comunicaciones mviles.El estndar tambin define un puerto que funciona como un punto lgico que integra la WPAN a una red LAN inalmbrica o cableada. Las bandas de frecuencia de operacin pertenecen a la banda de uso libre UWB en el rango de 3.1 GHz a 10.6 GHz. La Tabla 2. 6 muestra los principales parmetros y su valor para la tecnologa UWB.Tabla 2. 6 Caractersticas de UWB. Modificada de (Aiello & Rogerson, 2003)

ParmetroValor

Velocidad de trasmision de bits110Mb/s y 200 Mb/s

Rango9.14 m a 3.66 m

Potencia100 mW y 250 mW

IEEE 802.15.4, ZigBee. Tambin conocido comercialmente como ZigBee surge como resultado de la investigacin del IEEE y la alianza ZigBee. Esta tecnologa inalmbrica de rea personal, proporciona una baja tasa de datos, bajo consumo de energa, bajo costo y est dirigida hacia la automatizacin, aplicaciones de control remoto y redes de sensores inalmbricos. (Ergen, 2004).El principal objetivo de ZigBee es ahorrar al mximo el consumo de potencia por lo que los dispositivos se encuentran la mayor parte de tiempo en un estado de hibernacin y solo transmiten datos durante periodos cortos de tiempo. ZigBee opera en las bandas libres de 2.4GHz, 858MHz para Europa y 915MHz para Estados Unidos. Entre las aplicaciones que implementa ZigBee se encuentran: domtica, automatizacin industrial, reconocimiento remoto, juguetes interactivos, medicina, redes de sensores inalmbricos, entre otras. (Moreno & Ruiz Fernndez, 2007).Las principales caractersticas de esta tecnologa son: (Salgado, 2012) Utiliza un protocolo asncrono, half duplex y estandarizado, permitiendo a productos de distintos fabricantes trabajar juntos. Velocidad de transmisin entre 25-250 Kbps por lo que debe emplearse en aplicaciones que no requieran alta tasa de transmisin de datos. Rango de cobertura de 10 a 75 metros. A pesar de coexistir en la misma frecuencia con otro tipo de redes como WiFi o Bluetooth su desempeo no se ve afectado, esto debido a su baja tasa de transmisin y a caractersticas propias del estndar IEEE 802.15.4. Capacidad de operar en redes de gran densidad, esta caracterstica ayuda a aumentar la confiabilidad de la comunicacin, ya que entre ms nodos existan dentro de una red, mayor nmero de rutas alternas existirn para garantizar que un paquete llegue a su destino. Cada red ZigBee tiene un identificador de red nico, lo que permite que coexistan varias redes en un mismo canal de comunicacin sin ningn problema. Tericamente pueden existir hasta 16000 redes diferentes en un mismo canal y cada red puede estar constituida por hasta 65000 nodos, obviamente estos lmites se ven truncados por algunas restricciones fsicas (memoria disponible, ancho de banda, etc.). Es un protocolo fiable, la red se organiza y se repara de forma automtica y se enrutan los paquetes de manera dinmica. Es un protocolo de comunicacin multi-salto, es decir, que se establece comunicacin entre dos nodos aun cuando estos se encuentren fuera del rango de transmisin, siempre que existan otros nodos intermediarios que los interconecten, de esta manera, se incrementa el rea de cobertura de la red. Su topologa de malla permite a la red auto recuperarse de problemas en la comunicacin, aumentando su confiabilidad. Se pueden formar redes que contengan desde dos dispositivos hasta cientos de ellos. Es un protocolo seguro ya que se puede implementar encriptacin y autentificacin.En la Tabla 2. 7 se resumen las principales caractersticas de ZigBee:Tabla 2. 7 Caractersticas principales de ZigBee.

ParmetroValor

Velocidad de trasmision de bits25 a 200 Kb/s110Mb/s y 200 Mb/s

Rango10 m a 75 m9.14 m a 3.66 m

Redes Inalmbricas de rea Local (WLAN)

Las redes WLAN son redes inalmbricas que tienen una cobertura equivalente al rea de una empresa, institucin o casa, tiene una cobertura de 10 a 100 metros y permite que varios nodos o dispositivos que se encuentren en el rea de cobertura se comuniquen de forma bidireccional. (Werchau & Nazar). Los estndares definidos e implementados comercialmente para las redes WLAN son:

IEEE 802.11, WiFi. El estndar IEEE 802.11, conocido comercialmente como Wi-Fi y desarrollado por el instituto IEEE, es la tecnologa de red local inalmbrica ms utilizada a nivel mundial. El propsito de esta tecnologa es brindar a los usuarios de dispositivos mviles servicios a los que anteriormente accedan mediante redes cableadas, ofrece alto rendimiento en la comunicacin, entrega de datos fiable y conexin continua a la red (Ergen, 2002).

La arquitectura de una LAN 802.11 est basada en una arquitectura celular, el sistema est dividido en celdas, donde cada una denominada Conjunto de Servicios Bsicos (Basic Service Set, BSS) es controlada por una estacin base conocida como Punto de Acceso (AP), aunque tambin puede funcionar sin la misma en el caso de que las mquinas se comuniquen entre ellas. Los puntos de acceso de las distintas celdas estn conectados a travs de algn tipo de red troncal conocido como sistema de distribucin. La arquitectura de 802.11 se ilustra en la Imagen 2. 12. (Breeze Wireless Communications)

Imagen 2. 12 Topologas de IEEE 802.11Modificada de: (Breeze Wireless Communications)

IEEE 802.11 est formado por un conjunto de especificaciones en las que se incluyen: 802.11 a, 802.11 b, 802.11 g, 802.11 n, en estas se definen la capas fsica y la subcapa de acceso al medio (MAC) de la capa de enlace de datos del modelo OSI. A continuacin se describen las caractersticas generales de cada una de las especificaciones IEEE 802.11: 802.11a: define la creacin de redes sin hilos a la frecuencia de 5GHz. La informacin de un usuario se transmite modulando digitalmente una seal de la banda de 5GHz con los datos del usuario. 802.11b: define la creacin de redes sin hilos a la frecuencia de 2.4GHz, con una tipologa de modulacin que permite alcanzar velocidades de transmisin "en el aire" de hasta en 11Mbps, cosa que supone una velocidad efectiva para los usuarios de aproximadamente 5.5Mbps. 802.11g: mejora el 802.11b, ya que trabaja igualmente a la frecuencia de 2.4GHz, pero vara la modulacin (en este caso es idntica a la de 802.11a) hasta alcanzar igualmente velocidades de transmisin mximas de hasta 54Mbps, cosa que supone una velocidad efectiva de aproximadamente 36Mbps. 802.11n: el objetivo del nuevo estndar 802.11n es mejorar an ms el alcance y sobre todo el ancho de banda de las redes Wi-Fi, de manera que sea comparable a las redes de rea local fijas, actualmente LAN es sinnimo de Ethernet, por lo que la velocidad mnima objetivo de esta especificacin es de 100 Mbps.

Tabla 2. 8 Comparacin especificaciones IEEE 802.11 x. Modificada de: (Jakarta Wireless, 2007)

Protocolo

FrecuenciaVelocidad picoRango IndoorRango outdoor

802.11

2.4 2.5 GHz2 Mb/s20 m100 m

802.11a5.15-5.25/ 5.25-5.35/ 5.49-5.725/ 5.725-5.85 GHz54 Mb/s35 m120 m

802.11b2.4 2.5 GHz11 Mb/s38 m140 m

802.11g2.4 2.5 GHz54 Mb/s38 m140 m

802.11n2.4 GHZ y/o 5GHZ248 Mb/s = 2x2 antenas70 m250 m

HiperLAN2 (High Performance Radio LAN 2.0).Estndar desarrollado por ETSI en 1999 por el Proyecto BRAN (Broadband Radio Access Networks) para proveer acceso inalmbrico de alta velocidad y aplicaciones multimedia IP. Las especificaciones de hiperLAN definen el acceso radio mediante la capa fsica, la de enlace de datos y una capa de convergencia, este estndar fue diseado con caractersticas de interoperabilidad y utiliza la tecnologa de radio llamada Multiplexacin por Divisin de Frecuencia Ortogonal (OFDM) aumentando la eficiencia espectral (Yin, 2004).

Las caractersticas ms importantes de hiperLAN 2 son:

Ancho de banda de hasta 54Mbps. Soporta Calidad del Servicio (QoS). Enchufe y juego de red de radio Seguridad, autenticacin y el cifrado Eficiencia espectral Escalabilidad Rango de 50 m Movilidad lenta (1,4 m / s) Soporta el trfico asncrono y sncrono Arquitectura genrica que soporta Ethernet, ATM, PPP, 3G, etc.En la Tabla 2. 9 se resumen los parmetros relevantes de esta tecnologa para su implementacin en el sistema de comunicacin es SAA:Tabla 2. 9 Caractersticas principales de hiperLAN 2.

ParmetroValor

Velocidad de trasmision de bits32 Kb/s a 10 Mb/s110Mb/s y 200 Mb/s

Rango50 m9.14 m a 3.66 m

Redes Inalmbricas de rea Metropolitana (WMAN)

Las redes WMAN son redes inalmbricas que tienen una cobertura equivalente al rea de una ciudad, tiene una cobertura mayor a 10 Km y permite que varios nodos o dispositivos que se encuentren en el rea de cobertura se comuniquen de forma bidireccional. (Werchau & Nazar). Los estndares definidos e implementados comercialmente para las redes WMAN son: IEEE 802.16. Estndar definido por el IEEE conocido comercialmente como WiMAX, permite mejorar la cobertura y velocidades de la tecnologa WiFi, alcanzando velocidades de transmisin de datos de hasta 75Mbps. Los estndares IEEE 802.16 estn orientados a sistemas de acceso radio de banda ancha punto a multipunto que proporcionen a los usuarios tasas de transmisin elevadas (hasta 40 Mbps por canal) y puedan operar en condiciones NLOS (Non Line Of Sight) con radios de cobertura de varias decenas de kilmetros. La tecnologa WiMAX opera en las frecuencias de 2 a 66 GHz y proporciona una solucin de comunicacin entre nodos que se ubican a distancias grandes, como en las zonas rurales.WiMAX est formado por un conjunto de especificaciones, a continuacin se describen las caractersticas principales de cada una:

WiMAX fijo (802.16d): se establece un enlace radio entre la estacin base y un equipo de usuario ubicado en un sitio fijo. Tericamente puede alcanzar velocidades de hasta 70Mbps con un ancho de banda de 20MHz, en entornos reales se alcanzan velocidades de hasta 20Mbps con radios de celda de hasta 6Km.

WiMAX Mvil (802.16e): permite el desplazamiento del usuario de forma parecida a la tecnologa de comunicaciones mviles (GSM/UMTS). Por ser no licenciado compite con el estndar del IEEE 802.11n de WiFi, debido a que la mayora de los porttiles y dispositivos mviles.

WiMAX 2 (802.16m): este estndar ser primordialmente ms rpido que su antecesor, y tendr como objetivo que la velocidad de descarga alcance los 100Mbps.Entre las caractersticas ms importantes de WiMAX se encuentran:

Gran eficiencia a mayores distancias (hasta 50Km). Es un sistema escalable (est preparado para hacerse ms grande sin perder calidad en los servicios ofrecidos). Puede usar espectros licenciados y de uso libre. Cubre distancias de hasta 80Km con antenas direccionales y de alta ganancia. Alcanza velocidades de hasta 75 Mbps.

La Tabla 2. 10 muestra la comparacin de los parmetros principales de las especificaciones de WiMAX.

Tabla 2. 10 Comparacin especificaciones IEEE 802.16 x

ESTNDAR

FrecuenciaRango

802.1610 a 66 GHz

50 Km

802.16a 2 a 11 GHz50Km

802.16c10 a 66 GHz50 Km

802.16d2 a 11 GHz6 Km

802.16m2 a 6 GHz80 Km

Redes Inalmbricas de rea Amplia (WWAN)La Red Inalmbrica de rea Extensa (WWAN) consiste en la vinculacin de varias redes para permitir el intercambio de archivos o la conectividad. Esta red permite la conexin a Internet a travs de un proveedor de servicios de Internet (ISP) de nivel 1, es decir, un proveedor a nivel mundial de telecomunicaciones. Las tecnologas inalmbricas comercialmente implementadas a nivel mundial para WWAN son: en Telefona mvil celular: GSM, GPRS, UMTS, y LTE2.2.2 Solucin para la comunicacin PLC entre el PLC_MMS y el terminal TU-1La tecnologa WWAN no es considerada para la implementacin en estos dos enlaces de comunicacin del sistema SAA pues requiere de bandas de frecuencias licenciadas; usar este tipo de tecnologa resulta costoso y las distancias alcanzadas por esta red exceden las distancias de comunicacin en cualquiera de los sistemas de comunicacin del sistema. A pesar de que este tipo de tecnologa es una alternativa de solucin de comunicacin en un sistema de gestin centralizado, donde se requiera enviar la informacin del PLC_MMS de cada transformador a un centro de gestin y control de la informacin en donde se procesen los datos de forma centralizada. Por su parte, las tecnologas WPAN y WLAN se consideran como buenas alternativas para establecer la comunicacin entre el modulo principal PLC_MMS y el terminal de lectura TU-1 del sistema SAA, debido a que la distancia aproximada de separacin entre los dispositivos es de 15 m y que se presenta una baja velocidad de transmisin de datos, las tecnologas candidatas para implementar en esta comunicacin son Bluetooth y WiFi.La comunicacin inalmbrica es una buena alternativa de solucin para establecer la transferencia de datos en este enlace, las principales ventajas que ofrece en el sistema SAA son: Comodidad y seguridad para los funcionarios de CEO: el funcionario que descargue la informacin o realice mantenimiento al PLC_MMS no debe subir al poste de energa, en donde est ubicada la unidad central, solo debe autenticarse e iniciar la comunicacin inalmbrica entre los dos dispositivos. Movilidad: la comunicacin inalmbrica no requiere de cables por lo que el funcionario de CEO solo debe autenticarse para descargar los datos del PLC_MMS al TU-1 sin tener que conectar los dispositivos mediante un cable. Bajos costos: dado que el medio de transmisin es el aire, no se requiere cableado adicional, solo dispositivos que estn certificados en la tecnologa que se va a implementar.

La seleccin de una tecnologa entre WiFi y Bluetooth, depende principalmente del dispositivo terminal de usuario que se use para descargar los datos. En el mercado se encuentran dispositivos mviles y computadores porttiles que vienen certificados para estas dos tecnologas, por lo que se requiere en el PLC_MMS instalar un mdulo de comunicacin compatible con la tecnologa seleccionada.En el protocolo de comunicacin de las tecnologas WiFi y Bluetooth, los grupos de trabajo del instituto IEEE, IEEE 802.11 e IEEE 802.4.1 respectivamente, han definido las capas fsica y de enlace de datos, siendo necesario nicamente desarrollar las capas superiores que permitan al dispositivo TU-1 solicitar y enviar datos especficos de aplicacin de acuerdo a las acciones que puedan realizar. El proceso de seleccin de la tecnologa en la comunicacin entre el PLC_MMS y el TU-1 se realiza mediante una matriz de evaluacin, la Tabla 2. 11 muestra el resultado de cada alternativa de comunicacin, en donde se observa que la mayor puntuacin es obtenida por la alternativa Bluetooth lo que indica que esta es la mejor opcin para implementar en este segmento de comunicacin del sistema SAA.

Tabla 2. 11 Matriz de evaluacin de las tecnologas para el sistema de comunicacin entre el PLC_MMS y el TU-1

WI-FIBluetooth

Factores relevantesPeso asignadoCalificacinPonderacinCalificacinPonderacin

Factores Tcnicos

Cobertura201002000901800

Cumplimiento de requerimientos208016001002000

Complejidad109090090900

Disponibilidad de mdulos 10100100

Factores Econmicos

Costo de dispositivos20901800901800

Costo de infraestructura2010020001002000

10083008500

2.3. Sistema de comunicacin entre los dispositivos PLC_MMS y TU-2Para establecer la comunicacin entre el dispositivo PLC_MMS y el dispositivo TU-2 se considera solamente la solucin alambrada, dada su baja tasa de usabilidad en el alistamiento y configuracin del PLC_MMS, por su bajo costo y complejidad de implementacin, debido a las caractersticas hardware de los componentes del dispositivo PLC_MMS. A continuacin se explica en detalle algunas de los estndares de comunicacin usando cables de cobre que se podran implementar en el sistema SAA.

2.3.1. Estndares de comunicacin almbricaRS-232. Este estndar permite a dos dispositivos intercambiar informacin de forma serial, es decir, enva los datos como un tren de pulsos mediante el protocolo de comunicacin asncrono RS 232, la trama de este protocolo incluye informacin til e informacin de control. La trama est formada por en un bit de inicio, siete u ocho bits de datos, bits de paridad y bits de parada. (Goodwine, 2002)Un ejemplo de transmisin de la letra J usando el protocolo RS 232 es ilustrado en la Imagen 2. 13, en esta se observa la estructura de trama y los niveles de voltaje que representan los bits.

Imagen 2. 13 Ejemplo de la transmisin de la letra J con el protocolo RS 232Modificada de: (Best Microcontroller Projects)

El bit de inicio se utiliza para sealar el comienzo de una trama y el bit de parada se utiliza para indicar el final de una trama. La paridad se utiliza para detectar los errores de transmisin, antes de enviar una trama, el transmisor establece el bit de paridad de manera que en la trama se fija el bit de paridad par o impar. El receptor y el transmisor saben previamente qu tipo de comprobacin de paridad (par o impar) est siendo utilizada. Cuando se recibe la trama, el receptor comprueba la paridad de la trama recibida. Si la paridad es incorrecta, entonces el receptor sabe que se produjo un error en la transmisin y el receptor puede solicitar que el emisor vuelva a enviar la trama. En los casos en que la probabilidad de error es extremadamente pequea es posible que el bit de paridad se omita. El tiempo de bit es la unidad bsica de tiempo utilizado en la comunicacin serie, es el tiempo entre cada bit. El bit de inicio se utiliza para sincronizar el transmisor y el receptor. Despus el receptor detecta la transicin en el bit de inicio, se espera un tiempo y luego se inicia la lectura de la lnea serie. La velocidad de transmisin es el nmero total de bits (informacin, sobrecarga y reposo) por el tiempo que se transmite a travs del enlace serie. As se calcula la velocidad de transmisin como el recproco del tiempo de bit. (Goodwine, 2002)Mecnicamente, el protocolo RS 232 se transmite a travs de un conector serial de 9 pines, 3 de ellos se usan para transmitir la informacin, uno a travs del cual se enva la informacin, otro a travs del cual se recibe y otro como referencia de voltaje o tierra. Dado que el puerto serial posee 9 pines, los 5 restantes son para el control de datos, peticin de informacin, libre para enviar, etc. (Ramrez). La Imagen 2. 14muestra los pines del conector para el estndar RS-232.

Imagen 2. 14 Conector DB 9 para RS 232Tomada de: (Dewey-Hagborg)

RS-485. Este estndar se ha definido para la transmisin en serie de datos de alta velocidad a grandes distancias y tiene su mayor aplicacin en el sector industrial. RS485 est concebida como un sistema bus bidireccional con hasta 32 participantes.La norma RS485 define solamente las especificaciones elctricas para receptores y transmisores en sistemas de bus digitales, pero no especifica o recomienda ningn protocolo de datos.RS-485 soporta distintos tipos de conectores como DB-9 y DB-37, adems, la norma ISO 8482 estandariza adicionalmente la topologa de cableado con una longitud mxima de 500 metros. Esta interfaz tiene muchas ventajas con respecto a RS 232, entre las cuales se mencionan: (Prez). Bajo costo: los circuitos integrados para trasmitir y recibir son econmicos y solo requieren una fuente de +5V para poder generar una diferencia mnima de 1.5v entre las salidas diferenciales. Capacidad de interconexin: RS-485 es una interfaz multienlace por lo que puede soportar mltiples transmisores y receptores.Velocidad de transmisin de datos: la tasa de bits puede llegar a ser de 10 Mb/s.

2.3.2 Solucin para la comunicacin PLC entre el PLC_MMS y el terminal TU-2

Aunque el estndar RS 485 presenta algunas ventajas sobre el RS 232, estas ventajas no influyen en el desempeo del sistema de comunicacin entre el PLC_MMS y el TU-2 del SAA, adems, implementar este protocolo requerira del diseo y/o uso de un protocolo adicional por lo que se incrementara la complejidad, por lo anterior, se selecciona como estndar para la comunicacin almbrica el estndar RS 232.

Para la comunicacin entre el PLC_MMS y el TU-2, este protocolo ofrece una buena alternativa de solucin porque permite transmitir los datos de forma confiable y dado que la velocidad de transmisin de datos y distancia entre dispositivos es baja, es posible su implementacin sin afectar el desempeo del sistema. Adems, la complejidad de implementar este tipo de estndar es baja y no requiere de componentes o mdulos adicionales en ambos dispositivos.

3. Seleccin de dispositivos de terminal de usuario (TU-1 y TU-2)

3.1. Dispositivo Terminal de Usuario TU-1

El dispositivo terminal de usuario permitir descargar los reportes de amarres del dispositivo PLC_MMS. El terminal de usuario 1 es un dispositivo mvil que permite la descarga de reportes de amarre desde el modulo maestro. La Compaa Energtica de Occidente cuenta con terminales industriales marca IKON con los que los operarios realizan la descarga y envo de datos. Por razones de disponibilidad de equipos y costos, estos equipos se van a usar como TU-1 en SAA. A continuacin se describen las caractersticas fsicas y tcnicas de este terminal.3.1.1. Caractersticas del terminal de usuario 1 (TU-1)

El terminal industrial IKON 7505 es un dispositivo mvil de automatizacin, compacto y potente. Tiene funciones de integracin de captura de datos, comunicacin de datos y voz integrada. Su tamao es pequeo lo que facilita llevarlo a cualquier lugar, equipado con una pantalla VGA de gran tamao, colores brillantes y la opcin de teclado QWERTY, con un cdigo de color para facilitar su uso, lector de imgenes o scanner integrados, cmara a color, wifi para conectividad local y HSDPA 3.5G en lugares distantes. Adems, cuenta con tecnologa Bluetooth y GPS Asistido, aprovecha la potencia de las aplicaciones segn el lugar. La tecnologa de punta de la antena permite permanecer conectado incluso en el borde de la zona de cobertura. La batera con mayor vida til del mercado brinda soporte durante todo un turno y despus de l.

3.1.2. Caractersticas fsicas y tcnicas

El dispositivo industrial IKON 7505 presenta las siguientes caractersticas: Tabla 3. 1 Caractersticas terminal Ikon 7505Tipo de productoTerminal de datos

Numero de modelo de referencia7505

Dimensiones(Altura x Ancho x profundidad )160 mm x 81 mm x 45 mm

Peso450 con batera

Tipo de pantallaVGA de 3,7

Teclado(retro iluminacin) Opcin QWERTY Opcin numrica Opcin AZERTY

Lector de cdigo de barrasSi

Audio Altavoz manos libres, micrfono /receptor, puerto de auriculares

Puertosserial,usb

CmaraA color ,con una resolucin de 2 mega pixeles con foco fijo y flash

Batera y capacidadBatera de ion de litio de 5000 mAh

Humedad relativaDe 5% a 95% sin condensacin

Cadassoportar mltiples cadas desde una altura de 1.5 metros

Temperatura de funcionamientoTemperatura minima:10C y temperatura mxima:50C

Temperatura de almacenamientoTemperatura mnima :20C y temperatura mxima : 60C

Sistema operativoWindows CE 5 Windows Mobile 6.por Classic Windows Mobile 6 por Professional

Ranura de expansinConector de expansin especial de 60 Pins (dentro del PDA). microSD (compatible con SDHC)

Lector de laser Lector lser de 1D (SE950), velocidad de lectura: 104 (+/- 12), lecturas/seg.

La figura 3.1 muestra la apariencia fisica y dimensiones del terminal de usuario 1.Figura 3. 1 Aspecto fsico y dimensiones del modelo 7505(Ikon)

3.2. Dispositivo Terminal de Usuario TU-2

3.2.1. Requerimientos generales del terminal TU-2

Las caractersticas que debe tener el dispositivo de alistamiento y configuracin TU-2 son: portabilidad, buena interfaz grfica, capacidad de procesamiento y almacenamiento de datos y certificacin en la tecnologa de comunicacin RS 232 mediante la cual se realizar la transferencia bidireccional de informacin entre los dispositivos.

La Tabla 3.3 muestra las caractersticas bsicas que debe tener el dispositivo para pueda funcionar como TU-2 en el SAA.

Tabla 3.3 Caractersticas bsicas del dispositivo TU-2

-CaractersticaValor

Sistema OperativoQue permita desarrollar aplicaciones

Tecnologa de comunicacin RS 232

Capacidad de almacenamiento mnima 1 GB

Tamao de la pantalla13

3.2.2. Dispositivos disponibles en el mercado

Los dispositivos que cumplen con los requerimientos bsicos consignados en la tabla 3.3 y que se encuentran disponibles en el mercado son:

Computador porttil Tablet Celular

Las caractersticas especficas de cada uno de los dispositivos listados anteriormente varan de acuerdo a la marca y referencia, sin embargo, en general todos cumplen con los requerimientos bsicos que debe tener el TU-2. El sistema operativo vara entre los dispositivos mviles (celular y tablet) y el computador porttil, la caracterstica ms importante del sistema operativo es que permita desarrollar las aplicaciones para que los funcionarios de CEO realicen las acciones permitidas con el PLC_MMS.Los dispositivos listados anteriormente tienen la posibilidad de establecer la comunicacin mediante el protocolo RS 232 pero como la mayora de dispositivos no tienen el puerto serial se requiere el uso de cables que permitan adaptar los diferentes puertos.

3.2.3. Seleccin del dispositivo TU-2

El dispositivo TU-2 se usa cuando un funcionario de CEO va a realizar operaciones de alistamiento, operacin y mantenimiento sobre el PLC_MMS, la frecuencia con la que se establece este enlace es de aproximadamente 12 meses y dadas las funciones del actor administrador se recomienda un dispositivo con una HMI o interfaz de usuario grande que permita al operario realizar cmodamente todas las funciones que tiene como administrador, debe ser un dispositivo con velocidad de procesamiento y almacenamiento mayor al del TU-1 .

En la Tabla 3.4 se muestra la evaluacin para los dispositivos candidatos para usar como TU-2, de donde se concluye que el de mayor puntaje es obtenido es el dispositivo computador porttil.

Tabla 3.4 Matriz de evaluacin de las alternativas de dispositivos para TU-2

COMPUTADOR PORTTILTABLETCELULAR

Factores relevantesPeso asignadoCalificacinPonderacinCalificacinPonderacinCalificacinPonderacin

Factores Tcnicos

Capacidad de almacenamiento1010010009090080800

Capacidad de procesamiento181001800901620801440

Interfaz de usuario 181001800901620801440

Facilidad de uso 51005009045090450

Duracin batera5804009045090450

Portabilidad86048075600100800

Facilidad de interaccin entre dispositivos151001500701050701050

Factores Econmicos

Costo del dispositivo11707709099090990

Costo de licencia para desarrollar aplicaciones10100100010010001001000

10092508808420