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5/23/2018 Smart Grid - Jaime Boal

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SMART GRID

J. BOALEscuela Tcnica Superior de Ingeniera (ICAI) Universidad Pontificia Comillas

Asignatura: Comunicaciones Industriales Avanzadas. Curso 2009-2010

RESUMEN

Tras ms de un siglo de vida, el sistema elctrico se encuentra al borde del colapso. O se

somete a un profundo proceso de rediseo, o los apagones sern cada vez ms frecuentes y las

prdidas econmicas cada vez ms cuantiosas. El proyecto Smart grid surge con el objetivo

de mejorar la eficiencia y la fiabilidad de la red elctrica, adaptndola a las necesidades de

la era digital.

Este documento presenta los retos a los que se enfrenta el sistema elctrico como la

disminucin de emisiones, la reduccin de costes o la integracin satisfactoria de los

vehculos elctricos, y el papel que estn llamadas a desempear las comunicaciones.

En primer lugar, se har una breve introduccin de la situacin actual, para pasar

inmediatamente a definir qu es una Smart grid y qu se espera de ella. Acto seguido,

se presentarn los dispositivos de control y medida que se van a instalar, lo que posibilitar

definir cul es la nueva arquitectura de la red elctrica que se espera lograr, as como la

arquitectura de comunicaciones necesaria para hacerla viable.

Finalmente, dado que an no existe consenso acerca de qu tecnologas son las ms

apropiadas, se har un anlisis comparativo de los diferentes sistemas de comunicacin

propuestos hasta el momento y se identificarn las mejores alternativas en funcin de las

necesidades concretas de cada punto de la red.

1. Introduccin

La red elctrica es posiblemente el sistema interconectado ms extenso del planeta. Durante msde un siglo ha estado ntimamente ligada al desarrollo tecnolgico y ha cumplido con su cometido a laperfeccin. Ha permitido entregar la energa producida, instantnea y permanentemente, con unos costesreducidos y una robustez y fiabilidad encomiables. Por poner un ejemplo, de acuerdo con[1] el sistemaelctrico estadounidense es fiable al 99,97%, a pesar de lo cual las interrupciones de suministro suponenun coste anual de $150 mil millones, unos $500 por habitante.

Desafortunadamente, esta alta fiabilidad ha convertido al sistema elctrico en el gran olvidado del

siglo XX y, por ello, la red se encuentra actualmente al lmite de su capacidad. Hasta ahora, la nicapreocupacin consista en mantener las luces encendidas expandiendo la red lo mnimo imprescindiblepero, en los ltimos aos, las restricciones se han ido agravando por el incremento de la demanda deelectricidad debido al crecimiento demogrfico y a la adquisicin masiva de productos de consumoelctricos y electrnicos como televisiones, ordenadores y aparatos de aire acondicionado y los fallos sehan multiplicado. As, en los EE.UU. se han producido cinco apagones masivos en los ltimos 40 aos,tres de los cuales han ocurrido en los ltimos nueve, fundamentalmente por la lentitud de respuesta delos interruptores mecnicos, y la baja visibilidad, es decir, la ausencia de informacin fidedigna acercade lo que ocurre en la red aguas abajo [1]. Es ms, en muchos casos, es el usuario el que informa a lacompaa de que se ha producido una avera.

Las implicaciones de estos cortes de suministro son mucho ms importantes que simplemente tenerque esperar a que vuelva la luz. La detencin de la produccin de fbricas, el deterioro de alimentosperecederos o la interrupcin de las operaciones en bolsa y con tarjeta de crdito provocan prdidas

Jaime Boal Martn-Larrauri

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Comunicaciones Industriales Avanzadas Smart grid

millonarias. La Tabla 1 refleja las prdidas medias en diversos sectores productivos por cada hora de cortedel suministro elctrico.

Sector Importe ($)

Comunicaciones mviles 41.000

Venta telefnica de entradas 72.000Reserva de billetes de avin 90.000Manufactura de semiconductores 2.000.000Operaciones con tarjeta de crdito 2.580.000Transacciones burstiles 6.480.000

Tabla 1.Coste medio por hora de interrupcin del suministro elctrico en algunos sectores [ 1]

Por todo lo expuesto hasta el momento, y por la creciente preocupacin por el cambio climtico,resulta imprescindible una revisin exhaustiva del modelo de la red de energa elctrica. En el momentoen que fue diseada, el precio de la energa era exiguo y las prdidas debidas a la ineficiencia de la red no

suponan un problema a tener en cuenta. Sin embargo, la situacin ha cambiado radicalmente. El preciode los combustibles fsiles, con lo que principalmente se alimenta el sistema, ha subido inexorablementey las prdidas de la red se han vuelto significativas. Cada kilovatio que se pierde requiere quemar mscarbn y petrleo, lo que repercute en el precio que paga el consumidor final y aumenta las emisiones degases de efecto invernadero. Un dato que resulta muy significativo es que en un pas desarrollado comolos Estados Unidos, el 40 % de las emisiones de dixido de carbono provienen de la generacin elctrica,mientras que nicamente un 20 % son debidas al transporte [1].

Si una red como la estadounidense fuese slo un 5 % ms eficiente, como se puede ver en la Figura 1,la reduccin de emisiones sera equivalente a eliminar 21,6 millones de vehculos o a plantar 13,1 hectreasde arbolado. Para conseguir este objetivo es necesaria la contribucin de todos, tanto de las compaaselctricas como de los usuarios. Los primeros deben dar pasos para reemplazar una produccin basadaen el carbono por energas renovables, mientras que los segundos deben implicarse en la solucin atravs de medidas de ahorro energtico, para lo cual deben proporcionrseles los medios y la informacinapropiados.

Figura 1.Reduccin de emisiones de CO2en EE.UU. si la red elctrica fuese un 5 % ms eficiente[9]

2 Jaime Boal Martn-Larrauri24 de mayo de 2010


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Es en este contexto donde surge el concepto de Smart grid. La industria elctrica est decidida atransformar la red centralizada actual en la que el fallo de una central de base (una nuclear, por ejemplo)podra producir una reaccin en cadena que sobrecargase todo el sistema , donde los puntos de generacinestn muy alejados de los centros de demanda y no hay comunicacin extremo a extremo, en una msdispersa e interactiva con el cliente. Para ello se ha tomado como inspiracin el modelo de Internet, donde

el control y la toma de decisiones estn distribuidos a travs de nodos dispersos a lo largo del sistema, y lainformacin circula de forma bidireccional [1,2].

Es importante destacar que no existe unadefinicinnica y ampliamente aceptada de lo que es unaSmart gridni de las tecnologas que la integran, porque an queda mucho trabajo por hacer. Algunasdefiniciones de diversas fuentes son:

Sistema elctrico capaz de suministrar energa a millones de clientes, dotado de una infraestructurade comunicaciones inteligente que permite establecer puntualmente el flujo de informacinadaptable y seguro necesario para abastecer una economa digital en constante evolucin [7].

LaSmart grides, esencialmente, un Internet de la energa que distribuye informacin de la redelctrica en tiempo real para potenciar elecciones energticas ms inteligentes [8].

Red de transmisin y distribucin avanzada que emplea informacin digital y tecnologas de controlpara mejorar la fiabilidad, la seguridad y la eficiencia [11].

Hardwarey softwareincorporados al sistema elctrico para conseguir una reaccin ms autnomaante eventos que puedan afectar a la red y una eficiencia operativa diaria del suministro [12].

UnaSmart griddistribuye electricidad desde los suministradores a los consumidores por medio deuna tecnologa digital bidireccional que permite controlar los electrodomsticos en los hogares yahorrar energa, reducir costes e incrementar la fiabilidad y la transparencia[13].

Obsrvese que en [7,11,12] se concibe el trmino Smart gridliteralmente, como una red fsica queopera y se comunica ms eficaz y eficientemente, mientras que en [8,13] el alcance es integral, abarcadesde la generacin, pasando por la transmisin y la distribucin, hasta el consumidor final que eligecmo y cuando consumir de forma ms responsable.

2. Objetivos

En vista de las definiciones presentadas anteriormente, parece que existe consenso al respecto de culesobjetivo principalde laSmart grid:

El proyectoSmart gridaspira a desarrollar una red elctrica mseficienteyfiable, que mejore la

seguridad y calidad del suministro de acuerdo a los requisitos de la era digital.

Este objetivo primordial se complementa con una serie deobjetivos secundarioscomo son [1,2]:

Combatir el cambio climtico sustituyendo los combustibles fsiles por energas renovables eintegrarlas satisfactoriamente en la red.

Desarrollar lo que los anglosajones denominan islanding, es decir, la capacidad de una zona defuncionar, en caso de avera, aislada de la red principal (modo isla), para satisfacer las necesidadesbsicas de los habitantes.

Incrementar el control y la visibilidad en todos los tramos de la red para prever mejor la demanda y

corregir las deficiencias que puedan surgir en el menor tiempo posible.

Convertir a los usuarios en participantes activos, permitindoles planificar su consumo.


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Reducir costes evitando la construccin de nuevas infraestructuras.

Preparar la red para la implantacin a gran escala de tecnologas de futuro como los vehculoselctricos (PHEVs -Plug-in Hybrid Electric Vehicles).

Los objetivos secundarios citados se entrelazan entre s y se derivan, en mayor o menor medida, delprincipal. El hecho de apostar por energas renovables reduce la dependencia energtica del exterior,aumenta la fiabilidad del sistema y disminuye las emisiones. En la Figura 2 se pueden observar losbeneficios que reporta construir parques elicos para suministrar a 30.000 hogares. Adems, dado que lasenergas renovables se han de ubicar, generalmente, de forma dispersa, favorecen la implementacin dela generacin distribuida, la cual permite que el modo isla sea una realidad, dado que siempre habralguna fuente cerca de los puntos de consumo. A su vez, esta cercana disminuye las prdidas por efectoJoulede la red de transporte y aumenta la eficiencia global del sistema.

Figura 2.Ahorro econmico y reduccin de emisiones resultado de instalar generadores elicos para satisfacer lademanda de 30.000 viviendas [9]

Por otro lado, al incrementar la visibilidad de la red y prever la demanda de forma ms exacta, se

reduce el riesgo de que se sobrecargue el sistema y, si esta situacin llegara a producirse, los sistemasautomticos de control podran desviar el flujo de potencia para revertir la situacin. Todo esto conllevaun aumento significativo de la fiabilidad. An ms, al convertir a los consumidores en parte activa delsistema, podrn contribuir a aplanar la demanda, hacindola ms constante a lo largo del da. Gracias aesto, los picos de demanda sern menos acusados y no ser necesario construir nuevas infraestructuras.De hecho, segn[1], todas estas medidas permitirn aumentar la capacidad de la red actual entre un 50 yun 300 %.

Finalmente, cualquier nuevo desarrollo que se precie debe mirar hacia delante, prever requisitosfuturos y aprovecharse de las nuevas tecnologas que puedan surgir. Actualmente existe una campaa muyimportante de fomento de la adquisicin de vehculos elctricos. Si su implantacin masiva se hiciese

realidad, como parece que se har, la red deber ser capaz de hacer frente un enorme incremento de lademanda. Por ello, est previsto que se aprovechen las bateras de los PHEVs como reserva energticapara satisfacer picos de consumo muy elevados.



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3. Dispositivos de una Smart grid

LaSmart gridslo se har realidad si se dispone de una infraestructura de comunicaciones inteligenteque proporcione, en todo momento, control y un conocimiento preciso sobre cualquier punto de la red.Para poder establecer esta red de datos, el primer paso es identificar qu sistemas se le van a conectar.

3.1. Phasor Measurement Units (PMUs)

Tambin denominados sincrofasores, y conocidos popularmente como los medidores de saludde la red elctrica, son unos dispositivos sncronos que muestrean la tensin y la corriente en puntossignificativos. Mientras que los equipos convencionales miden, tpicamente, una vez cada 2 4 segundos,para proporcionar informacin acerca del rgimen permanente, los PMUs muestrean muchas veces porsegundo entorno a 30, para aportar datos acerca del rgimen transitorio. De este modo, se puedendetectar sobrecargas y cuellos de botella con ms antelacin y adoptar las medidas necesarias para prevenirapagones[1,14].

Figura 3.Phasor Measurement Unit (PMU)[20]

3.2. Advanced Metering Infrastructure (AMI)

La Infraestructura de Medida Avanzada, es una apuesta por incorporar a los consumidores al sistema

basada en el desarrollo de estndares abiertos. Permitir a los usuarios emplear la electricidad de formams eficiente y, al mismo tiempo, proporcionar a las compaas la capacidad de detectar problemas ensus sistemas y gestionar la demanda, con el fin de operar ms eficientemente.

Al proporcionar informacin casi en tiempo real a los consumidores, el sistema propiciar un cambioen el modelo tradicional de consumo de energa, bien en respuesta a variaciones instantneas en elprecio (por una sobreproduccin no prevista de energa renovable, por ejemplo), bien debido a incentivosdiseados para promover un menor consumo en horas punta o bien a causa de problemas de fiabilidadtransitorios de la red. Los datos llegarn hasta los contadores, termostatos y dems electrodomsticos(lavadoras, lavavajillas...) responsables de la mayor parte del consumo de energa en una vivienda, queadaptarn automticamente su patrn de funcionamiento en funcin de una planificacin previamente

diseada por el usuario o por la propia compaa. Todo esto no debera suponer un problema para losusuarios, puesto que ya estn familiarizados con las tarifas horarias en otros sectores como el de lastelecomunicaciones o el transporte areo [1,15, 16].


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(a)Contador inteligente [21] (b)Termostato inteligente[22] (c)Interfaz de un termostatointeligente [22]

Figura 4.Dispositivos de una Advanced Metering Infrastructure (AMI)

Como consecuencia, se producir un aplanamiento de la demanda, lo que posibilitar una disminucin

de la capacidad de pico de reserva, con el consiguiente ahorro de costes y reduccin de emisiones. En laFigura 5 puede verse como la instalacin de contadores inteligentes en la mitad de las viviendas de losEE.UU. supondran una reduccin de 18,6 millones de toneladas de CO2.

Figura 5.Reduccin de emisiones estimada por la instalacin de contadores inteligentes (Smart meters) en el 50 %

de los hogares estadounidenses [9]

3.3. Energas renovables y vehculos elctricos

La medicin es slo una pequea parte de una Smart grid. Los generadores elicos, las granjassolares y los vehculos elctricos, aunque estrictamente no forman parte de la Smart grid, son una serie detecnologas que pueden integrarse e interactuar con ella.

A diferencia de las grandes centrales trmicas, las energas renovables no pueden colocarse en el lugarms apropiado para la red, sino que se ubican donde se maximiza su rendimiento. Adems, su produccindepende de las condiciones climatolgicas, por lo que no se puede controlar ni dnde, ni cundo ni cunto

generan. Es por ello que ante la implantacin masiva de este tipo de tecnologas, resulta imprescindibleestablecer una red de comunicaciones que permita gestionar los consumos y el resto de generadores de laforma lo ms eficiente posible.



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En cuanto a los vehculos elctricos, hay que distinguir dos tipos, los hbridos y los PHEVs. Losprimeros, generan energa elctrica a partir de combustibles fsiles y podran usarse como un sistemade generacin distribuida para suministrar energa de punta [17]. As, por ejemplo, un Toyota Priuspuede producir 3 kW de forma continua siempre y cuando disponga de combustible, suficiente parasatisfacer las necesidades mnimas de un hogar (prcticamente todos los equipos elctricos excepto la

climatizacin) [18].

Por su parte, los PHEVs podran aportar la energa de sus bateras para hacer frente a picos de demanday aprovechar las horas valle, en las que la electricidad es ms barata, para recargarse. Tambin podranusarse como sistema de almacenamiento temporal, a fin de estabilizar la generacin intermitente deenerga elica[17].

4. Arquitectura de la red

La red elctrica se ha subdividido, tradicionalmente, en cuatro reas funcionales: generacin,transporte, distribucin y consumo, en las que la energa flua en un solo sentido, desde el punto degeneracin hasta el usuario. Sin embargo, fruto de la implantacin de la Smart gridy a causa de la ya

importante proliferacin de las energas renovables y de la prevista de los PHEVs, el modelo de red vaa verse alterado irremediablemente.

Aunque la generacin y el transporte convencionales seguirn existiendo en este nuevo modelo, lasredes se estn transformando en millones de nodos interconectados. Una proporcin de la electricidadgenerada en las vastas plantas convencionales, ser reemplazada por la generacin distribuida, las fuentesrenovables, la gestin activa de la demanda y los sistemas de almacenamiento, como se muestra en laFigura 6. Por su parte, los usuarios pasarn de ser simples receptores pasivos de electricidad a convertirse,al mismo tiempo, en fuentes y sumideros de energa.

Figura 6.Diagrama de la red elctrica en el horizonte 2020 [2]

Es importante enfatizar el papel que estn llamadas a desempear las tecnologas de la informaciny la comunicacin (TIC) para adaptar la red elctrica. Para 2020 deber ser interactiva, siguiendo elmodelo de Internet, tanto para la generacin como para las cargas. La toma de decisiones dejar de estar


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centralizada para establecer un control distribuido a travs de los nodos dispersos del sistema, por lo quela informacin circular de forma bidireccional.

Adems, la implantacin de dicha red de distribucin activa, permitir la aparicin de nuevos conceptoscomo lasmicrorredes, redes de baja tensin con fuentes de generacin distribuida, dispositivos locales

de almacenamiento y cargas controlables como, por ejemplo, calentadores de agua o equipos de aireacondicionado. De una capacidad instalada de entre unos pocos cientos de kilovatios y unos cuantosmegavatios, su caracterstica principal es que aunque operan la mayor parte del tiempo conectadas a la redde distribucin, son capaces de funcionar en modo islaen caso de falta aguas arriba. Desde la perspectivade la red principal, una microrred es como una entidad que puede ser controlada como un nico generadoro carga agregado [2].

Figura 7.Ubicacin de una microrred en el contexto de una Smart grid[2]

En vista de todo lo expuesto hasta el momento, parece claro que a nivel de comunicaciones hacenfalta distintos tipos de redes. LaFigura 8presenta esta informacin de forma esquemtica. Empezandopor los puntos de consumo, se requiere una HAN (Home Area Network), BAN (Building Area Network) oIAN (Industrial Area Network) dependiendo de si se trata de una vivienda individual, un edificio o unaempresa, para gestionar todos los dispositivos inteligentes de una AMI, como contadores, termostatos,electrodomsticos o vehculos elctricos.

Para posibilitar la creacin de microrredes, habr que crear una NAN (Neighborhood Area Network) ouna FAN (Field Area Network) que agrupe varias de las redes anteriores y, finalmente, una WAN ( Wide

Area Network) para recoger la informacin de las microrredes, los PMUs y dems dispositivos de medidadispersos por la red, y conectarlos con los centros de control de las compaas que se encuentran, enocasiones, a cientos de kilmetros.



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Figura 8.Arquitectura de la red de comunicaciones [23]

5. Descripcin de las tecnologas

Ni todas las redes tienen los mismos requerimientos tcnicos, ni todas las tecnologas son apropiadas

para todos los usos. An as, existen infinidad de opciones para cada de las redes de comunicacinanteriormente mencionadas. Dada la imposibilidad de explicarlas todas en profundidad, en este apartadose expondrn, nicamente, las caractersticas principales.

5.1. Home Area Networks (HANs)

Bajo este ttulo se agrupan tanto las HANs como las BANs y las IANs. Una HAN es una red decomunicaciones de corto alcance que conecta electrodomsticos y otros dispositivos en el entorno de unavivienda o edificio. Al combinar las HANs con la AMI, los consumidores podrn monitorizar su uso deenerga, a travs de pantallas instaladas en sus domicilios, o programar sus termostatos en funcin delprecio de la energa, mientras que las compaas se garantizan un acceso directo a las cargas, lo que lespermitir gestionar de forma ms eficiente la demanda.

En laTabla 2se presentan algunas de las alternativas ms factibles para implantar una HAN, las cualesse describen brevemente a continuacin.

Tecnologas aptas para HANs

Inalmbricas Cableadas Mixtas

Wi-Fi HomePlug X10Bluetooth LonWorks INSTEON

ZigBee6LoWPAN

Z-Wave

Tabla 2.Tecnologas ms relevantes para implantar a nivel de HAN en unaSmart grid


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5.1.1. Wi-Fi

Wi-Fi, dada su amplia difusin en el entorno domstico, es la primera opcin que se puede barajarpara integrar laSmart grida nivel de HAN. Est basado en el estndar IEEE 802.11, que define los dosniveles inferiores del modelo OSI: las capas fsica y de enlace.

Todas las versiones de 802.11x, aportan la ventaja de ser compatibles entre s, de forma que el usuariono necesita nada ms que su adaptador Wi-Fi integrado, para poder conectarse a la red, que suele tener unalcance de 100 metros aproximadamente. En la actualidad la mayora de productos son de la especificacinb o g, aunque ya ha sido ratificado el estndar 802.11n que eleva el lmite terico hasta los 600 Mbit/s [36].LaTabla 3recoge una comparativa de sus caractersticas.

Protocolo Banda ISM Velocidad

802.11b 2,4 GHz 11 Mbit/s802.11g 2,4 GHz 54 Mbit/s802.11n 2,4 y 5,4 GHz 600 Mbit/s

Tabla 3.Caractersticas de los protocolos del IEEE 802.11 ms utilizados [36]

Sin embargo, debido a los requisitos de alcance de las redes de rea local inalmbricas, Wi-Fi presentaconsumos muy superiores a los de otras tecnologas como Bluetooth o Zigbee, que tienen menor alcancey unas tasas de transmisin muy inferiores.

5.1.2. Bluetooth

Bluetooth es una especificacin que define redes de rea personal inalmbricas (WPAN) formalizadaen sus niveles ms bajos el nivel fsico (PHY) y el control de acceso al medio (MAC), en el estndarIEEE 802.15.1.

Este tipo de redes tienen por cometido la transferencia de informacin en distancias cortas entreun grupo privado de dispositivos pero, a diferencia de las LAN inalmbricas, estn diseadas para norequerir prcticamente ninguna infraestructura. El objetivo es lograr redesad hocsencillas de bajo coste yconsumo.

Las comunicaciones se realizan por radiofrecuencia, entre un mximo de 8 dispositivos, en la bandaISM libre de 2,4 GHz entre 2,4 y 2,48 GHz para ser precisos, empleando modulacin FHSS (Frequency

Hopping Spread Spectrum) o de salto en frecuencia. Dichos saltos de frecuencia se producen entre untotal de 79 frecuencias con intervalos de 1 MHz, lo cual proporciona seguridad y robustez[25].

Al establecerse la comunicacin por radiofrecuencia, los dispositivos no tienen que estar alineados ypueden, incluso, estar en habitaciones separadas si la potencia de transmisin lo permite. Se definen trestipos de dispositivos como refleja laTabla 4, compatibles entre s, con diferentes rangos de accin:

Clase Potencia mxima permitida Rango aproximado

Clase 1 100 mW 100 mClase 2 2,5 mW 25 mClase 3 1 mW 1 m

Tabla 4.Clases de dispositivos Bluetooth en funcin de su potencia de transmisin [25]



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Los dispositivos Bluetooth tambin pueden clasificarse segn su ancho de banda:

Versin Ancho de banda

Versin 1.2 1 Mbit/sVersin 2.0 3 Mbit/sUBW Bluetooth (propuesto) 53 - 480 Mbit/s

Tabla 5.Dispositivos Bluetooth en funcin de su ancho de banda[25]

5.1.3. ZigBee

ZigBee es el nombre de la especificacin de un conjunto de protocolos de alto nivel de comunicacininalmbrica basados en el estndar IEEE 802.15.4, que define los niveles fsico y de control de accesoal medio. Su objetivo son las aplicaciones que requieren comunicaciones seguras con baja tasa detransmisin de datos y consumo energtico. Puede utilizarse para realizar control industrial, albergarsensores empotrados, recolectar datos mdicos, ejercer labores de deteccin de humo o intrusos o domtica.

El estndar trabaja sobre las bandas ISM de uso no regulado de 2,4 GHz, en la que se definen hasta16 canales en el rango con anchos de banda de 5 MHz. Utiliza modulacin QPSK (Quadrature Phase-ShiftKeying), que transmite dos bits por smbolo, lo cual permite tasas de transmisin en el aire de hasta250 kbit/s con alcances de unos 75 metros.

ZigBee admite tres topologas de red: en estrella, en rbol y mallada. La ms interesante es esta ltima,que posibilita que la comunicacin entre todos los nodos se mantenga an en el caso de que un nodo delcamino falle.

La gran ventaja de esta tecnologa es que la red en su conjunto utiliza una cantidad muy pequeade energa, de forma que cada dispositivo individual puede tener una autonoma de hasta 5 aos antesde necesitar un recambio en su sistema de alimentacin. Para conseguirlo, la estrategia consiste en que,durante mucho tiempo, los dispositivos permanecen dormidos y slo se despiertan durante unafraccin de segundo para confirmar que estn vivos en la red de dispositivos de la que forman parte.Con esto se consigue una diferencia de consumo frente a Bluetooth apreciable. En trminos exactos,ZigBee tiene un consumo de 30 mA transmitiendo y de 3 A en reposo, frente a los 40 mA y 200 Arespectivamente de Bluetooth [35].

5.1.4. 6LoWPAN

6LoWPAN es un acrnimo de IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks o, como la

palabra personal ya no es estrictamente necesaria, IPv6 over LoW Power wireless Area Networks.

La especificacin base RFC 4944, define los mecanismos de encapsulado y compresin de lascabeceras, que permiten enviar y recibir paquetes IPv6 en redes basadas en IEEE 802.15.4. Con ellose pretende conseguir conectar dispositivos de bajo consumo y coste directamente a Internet con unadireccin IP nica. La compresin y el encapsulado son necesarios porque IPv6 requiere poder enviarpaquetes de al menos 1.280 bytes (con cabeceras de 40 bytes), cuando IEEE 802.15.4 tiene un tamao depaquete estndar de slo 127 octetos[33].

5.1.5. Z-Wave

Z-Wave es un protocolo propietario de comunicaciones inalmbricas desarrollado para aplicacionesdomticas. Utiliza un dispositivo de radiofrecuencia de bajo consumo empotrado en los electrodomsticosy dispositivos electrnicos.


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A diferencia de otros sistemas diseados originalmente para transmitir grandes flujos de informacin,Z-Wave opera en una banda distinta a la superpoblada ISM de 2,4 GHz, que vara en funcin de la ubicacingeogrfica: 908,42 MHz en Estados Unidos; 868,42 MHz en Europa; 919,82 MHz en Hong Kong; y921,42 MHz en Australia y Nueva Zelanda. Esto le permite ser prcticamente inmune a interferenciasde otros dispositivos electrnicos presentes en la vivienda. Su ancho de banda ronda los 40 kbit/s con

modulacin GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) y presenta un alcance de unos 30 metros en espaciosabiertos.

Z-Wave emplea una topologa de red mallada con uno o varios maestros que controlan el enrutado yla seguridad. Gracias a ello, los dispositivos pueden comunicarse entre s utilizando nodos intermediospara salvar obstculos que impidan un enlace directo por radiofrecuencia. Por ejemplo, un mensaje delnodo A al C puede ser transmitido satisfactoriamente aunque este ltimo no se encuentre dentro de sualcance, siempre y cuando ambos puedan comunicarse con un nodo intermedio B. Por tanto, una redZ-Wave puede expandirse mucho ms all del alcance de un nico dispositivo, a costa de introducir unretardo por tener que emplear nodos adicionales[28].

5.1.6. HomePlug

HomePlug se basa en la utilizacin de la red elctrica domstica como lnea de transmisin de datos.Su instalacin es tan sencilla como enchufar una pasarela a la red y engancharla a un router. Para aadirun dispositivo, basta con conectar un adaptador (Figura 9).

Figura 9.Diagrama de una red HomePlug

La topologa de la red es en forma de bus. Utiliza modulacin OFDM (Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing) para permitir la coexistencia de varias portadoras, hasta 1.155, en el mismo cable. Laespecificacin actual es HomePlug AV, que fue diseada para proporcionar suficiente ancho de banda(200 Mbit/s) para aplicaciones como HDTV o VoIP. Su evolucin, la especificacin HomePlug AV2, esten los estadios finales de su desarrollo y ser definida en el estandar IEEE P1901. Se ha diseado paraser completamente compatible con HomePlug AV y soportar IPv6. Ofrecer velocidades prximas a los600Mbit/s [19, 34].

5.1.7. LonWorks

LonWorks es un estndar propietario, desarrollado por la empresa Echelon en 1988, que fue ratificadopor ANSI como oficial en 1999 (ANSI/EIA 709.1-B).

Se basa en el esquema propuesto por LON (Local Operating Network), que consiste en un conjuntode dispositivos inteligentes, o nodos, que se conectan mediante uno o ms medios fsicos (par trenzado, la



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lnea elctrica, fibra ptica o radiofrecuencia) en una red P2P (peer-to-peer). Por inteligente se entiendeque cada nodo es autnomo y proactivo, de forma que puede ser programado para enviar mensajes acualquier otro nodo cuando se cumplen ciertas condiciones, o llevar a cabo ciertas acciones en respuesta alos mensajes recibidos.

Los medios fsicos ms comunes son el par trenzado y la red elctrica. La primera opera a 78 kbit/sen Manchester diferencial con topologa libre y a 1,28 Mbit/s si los dispositivos se conectan en formade bus, mientras que la segunda alcanza 3,6 5,4 kbit/s en funcin de la frecuencia. Adicionalmente, laplataforma LonWorks utiliza un estndar ISO/IEC 14908-1 para conectarse a redes basadas en IP[32,31].

5.1.8. X10

X10 es un protocolo de comunicaciones para el control remoto de dispositivos elctricos desarrolladoen 1975 por la empresa escocesa Pico Electronics. Fue la primera tecnologa domtica en aparecer, ysigue siendo una de las ms populares.

Las seales de control de X10 se basan en la transmisin, a travs de la lnea elctrica de baja tensin,de rfagas de pulsos a 120 kHz, que se sincronizan con el cruce por cero de la seal de la red paraaprovechar los momentos de relativa ausencia de ruido de las fuentes de alimentacin, ordenadores ofluorescentes. Con la presencia de una rfaga de 1 ms en el paso por 0o y su ausencia en el semiciclosiguiente, se representa un 1 lgico, mientras que la transmisin inversa, es decir, si los pulsos se envanen 180o en vez de en 0o, representa un 0 (Figura 10). Adems, cada orden se transmite 2 veces paradisminuir el riesgo de errores. As pues, las velocidades de transmisin oscilan en torno a los 20 bit/s, porlo que esta tecnologa es tan lenta que su uso se restringe a operaciones muy simples, como pueden ser elencendido o apagado de dispositivos.

1 0

1 lgico

0 1

0 lgico

(120 kHz) (120 kHz)

Figura 10.Transmisin de un 1 y un 0 lgicos en X10

Otros problemas de X10 son que slo se puede controlar un dispositivo al mismo tiempo para evitarcolisiones entre los pulsos y que, dado que nicamente puede direccionar 256 dispositivos, existe laposibilidad de que algn vecino instale dispositivos con la misma direccin cuyas rdenes se confundanentre s. Finalmente, si una vivienda dispone de una instalacin trifsica, las seales de control no puedenllegar a los dispositivos conectados a fases diferentes. Para solucionarlo, se suele colocar condensadoresentre las fases a modo de pasarela para la seal [29].

Con el fin de mitigar todos estos inconvenientes, se desarroll un protocolo X10 que enva los pulsos

por radiofrecuencia en vez de por la lnea elctrica. En Norte Amrica lo hace a 310 MHz, mientras queen el resto del mundo funciona a 433,92 MHz [30]. De ah que esta tecnologa se considere un sistemamixto, ya que transmite tanto por cable como de forma inalmbrica.


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5.1.9. INSTEON

Diseado por SmartLabs Technology, INSTEON es un protocolo propietario concebido para corregirlas limitaciones inherentes a X10, preservando la compatibilidad con dicha tecnologa.

El principio de funcionamiento es bsicamente el mismo, con la diferencia de que en cada paso por

cero de la tensin de la red se envan paquetes de 24 bits con modulacin BPSK (Binary Phase-ShiftKeying) utilizando una portadora de 131,65 kHz. Con esta medida se consiguen tasas de transmisinefectivas de unos 2.880 kbit/s.

Asimismo, transmite por radiofrecuencia en FSK (Frequency Shift Keying) a 904 MHz, con la ventajarespecto a X10 de que todos los dispositivos funcionan como repetidores en una red mallada que puedeestar constituida por hasta 16.777.216 nodos. De este modo se consigue un doble objetivo: asegurar que elmensaje llega a su destino y garantizar redundancia para verificar si se han producido errores. Si el destinono confirma la correcta recepcin, el mensaje es reenviado [27].

5.2. Neighbor Area Networks (NANs) y Wide Area Networks (WANs)Una NAN proporciona cobertura en una rea geogrfica limitada, que habitualmente se extiende por

varios edificios, mientras que una WAN cubre una rea geogrfica ms amplia y tpicamente integra variasredes de menor tamao que usan diferentes sistemas de comunicacin [24]. La eleccin de una u otratecnologa depende de factores como la fiabilidad, el coste, la seguridad y la infraestructura ya disponible.Es ms que probable que las compaas opten por instalar varias de entre las alternativas de laTabla 6,dado que debern hacer frente a diferentes dificultades geogrficas y a densidades de poblacin variables.Algunas reas requerirn banda ancha y otras no.

Tecnologas aptas para NANs y WANs

Inalmbricas Cableadas

WiMax PLC/BPLDSL

FTTP/FTTHDOCSIS

Tabla 6.Principales opciones para instalar a nivel de NAN y WAN

5.2.1. WiMax

WiMax son las siglas en ingls de Worldwide Interoperability for Microwave Access(interoperabilidad

mundial para acceso por microondas), la cual es una norma de transmisin de datos por medio de ondasde radio.

Es una tecnologa orientada a conexin que permite la recepcin de datos por microondas y suretransmisin por ondas de radio. El protocolo que caracteriza esta tecnologa es el IEEE 802.16. Una desus ventajas es su capacidad para dar servicio de banda ancha a zonas rurales donde el despliegue de cableo fibra presenta unos costes por usuario muy elevados por la baja densidad de poblacin. Actualmente serecogen dos variantes dentro del estndar 802.16:

Uno de acceso fijo, 802.16d, en el que se establece un enlace radio entre la estacin base y unequipo situado en el domicilio del usuario. Las velocidades tericas mximas que se pueden obtener

son de 70 Mbit/s con un ancho de banda de 20 MHz. Sin embargo, en entornos reales se han conseguidovelocidades de 20 Mbit/s con radios de clula de hasta 6 km, ancho de banda que es compartido por todoslos usuarios. Utiliza OFDM como sistema de modulacin (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing).



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La otra variante es 802.16e, que presenta movilidad completa puesto que permite el desplazamientodel usuario de un modo similar al que se puede dar en GSM/UMTS, an no se encuentra desarrollado ycompite por ser la alternativa para las operadoras de telecomunicaciones que apuestan por los servicios demovilidad. Presenta un alcance de hasta 80 kilmetros con antenas muy direccionales y de alta ganancia,con velocidades de hasta 75 Mbit/s, la mitad de subida y la mitad de bajada, siempre que el espectro

est totalmente limpio. A diferencia del 802.16d emplea modulacin SOFDMA (Scalable OrthogonalFrequency-Division Multiple Access), que permite hasta 2.048 subportadoras con canales de ancho variablede entre 1,25 y 20 MHz. La codificacin es 64 QAM cuando el ratio seal-ruido es alto y BPSK, que esms robusto, cuando la seal es pobre. En situaciones intermedias, 16 QAM y QPSK tambin se puedenutilizar.

La versin original del estndar 802.16 especificaba un rango de operacin de entre 10 y 66 GHz,que posteriormente se extendi hasta los 2 GHz. Sin embargo, los perfiles del equipamiento que existeactualmente en el mercado, son exclusivamente para las frecuencias de 2,5 y 3,5 GHz, aunque existe otrotipo de equipamiento no estndar que utiliza la frecuencia libre de licencia de 5,4 GHz [38, 39].

En lo que a seguridad se refiere utiliza encriptacin DES o, como esta ya ha sido catalogada comodbil, AES que es una evolucin de la primera.

Finalmente, es interesante resaltar que las comparaciones y a menudo las confusiones entre WiMaxy Wi-Fi son frecuentes, puesto que ambas estn relacionadas con la conectividad inalmbrica y el accesoa Internet. Existen algunas diferencias apreciables, entre las que destacan:

WiMax es un sistema de largo alcance, mientras que Wi-Fi es ms popular en redes de rea local.

Wi-Fi utiliza espectro libre, mientras que WiMax opera tanto en espectros con y sin licencia.

Al contrario que WiMax, Wi-Fi es un sistema no orientado a conexin.

Wi-Fi y WiMax son complementarios.

5.2.2. Broadband over Power Line (BPL)

La banda ancha sobre lneas elctricas (BPL) representa el uso de tecnologas PLC para proporcionaracceso de banda ancha a Internet a travs de lneas de energa ordinarias. En este caso, una dispositivonecesitara slo conectarse a un mdem BPL enchufado en cualquier toma de energa en una edificacinequipada, para tener acceso de alta velocidad a Internet.

A primera vista, la tecnologa BPL parece ofrecer ventajas con respecto a las conexiones inalmbricasya que utiliza medios guiados y la amplia infraestructura disponible permitira que la gente en lugares

remotos tuviese acceso a Internet, con una inversin de equipo relativamente pequea para la compaa deelectricidad.

El ancho de banda de un sistema BPL se caracteriza por su estabilidad. Los mdems PLC transmitenen las gamas de media y alta frecuencia con seales portadoras de 1,6 a 30 MHz. La velocidad asimtricaen el mdem va generalmente desde 256 kbit/s a 2,7 Mbit/s.

Desafortunadamente, el sistema tiene un nmero de problemas de difcil solucin. El primero deellos es que las lneas de energa constituyen intrnsecamente ambientes muy ruidosos. Cada vez que undispositivo se enciende o apaga, introduce voltajes transitorios en la lnea, por lo que el sistema debedisearse para convivir con ellas.

Las tecnologas de banda ancha sobre lneas elctricas se han desarrollado ms rpidamente en Europaque en Estados Unidos debido a una diferencia histrica en las filosofas de diseo de sistemas de energa.


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Puesto que las seales de BPL no pueden pasar fcilmente a travs de los transformadores su altaimpedancia los hace actuar como filtros de paso bajo, se les deben conectar repetidores. En EstadosUnidos, es comn colocar un transformador pequeo en un poste para uso de una sola casa, mientrasque en Europa, es ms comn que un transformador algo ms grande sirva a unas 100 viviendas. Parasuministrar energa a los clientes, esta diferencia de concepcin es exigua, pero significa que suministrar

el servicio BPL sobre la red elctrica de una ciudad tpica de los Estados Unidos requerir muchosms repetidores. Un alternativa posible es utilizar los sistemas BPL como redes de retorno para lascomunicaciones inalmbricas, colocando puntos de acceso Wi-Fi en los postes de energa, permitiendo asque los usuarios finales dentro de cierta rea se conecten con los equipos que ya poseen. En un futuroprximo, el BPL se podran utilizar tambin como redes de retorno para WiMax.

El segundo problema principal de BPL tiene que ver con la intensidad de la seal y la frecuenciade operacin. Se espera que el sistema utilice frecuencias en la banda de 10 a 30 MHz, que es utilizadapor los radio aficionados, as como por emisoras de onda corta. Como las lneas de energa carecen deblindaje, actan como antenas para las seales que transportan, y podran interferir hasta dejar intiles lascomunicaciones en onda corta [45].

5.2.3. Fiber To The Premises (FTTP) y Fiber To The Home (FTTH)

La fibra ptica hasta las instalaciones o FTTP se refiere a un tipo de tecnologa de telecomunicacionesdonde se utilizan cables de fibra ptica para conectar al usuario a la red principal de telecomunicaciones.

La diferencia entre FTTP y FTTH radica en que la conexin FTTH llega directamente hasta el espaciofsico donde se encuentra el destinatario final (hogar, negocio...), mientras que la conexin de tipo FTTPse realiza hasta el equipo distribuidor ms cercano. Para llegar hasta el destinatario se emplean otrosmedios como pueden ser cable coaxial o par trenzado.

Figura 11.Topologa y principio de funcionamiento de redes AON y PON[41]



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Existen dos estrategias para conectar con el usuario. La ms sencilla es la que se denomina fibradirecta, en la que cada fibra que sale del centro de distribucin principal llega a un nico consumidor.Este tipo de redes pueden proporcionar un ancho de banda excelente dado que cada usuario cuenta con supropio canal fsico de comunicaciones. Esta solucin es, por supuesto, la ms cara.

Mucho ms frecuente resulta que la fibra que sale del centro principal sea compartida por variosusuarios. No es hasta que se esta relativamente cerca de los clientes cuando se separa en fibras especficaspara cada uno. Existen dos arquitecturas en este sentido: las redes pticas activas (AONs) y las pasivas(PONs).

La primera de ellas utiliza equipos elctricos del estilo de un switch, un routero un multiplexor parahacer llegar la seal correcta a cada usuario. En la actualidad algunos proveedores ya estn proporcionandovelocidades de 1 Gbit/s.

Una red ptica pasiva o PON es un fibra punto a multipunto, en la que unos splitterspasivos, sinalimentacin, permiten que los datos lleguen hasta mltiples destinos, tpicamente entre 32 y 128. Por su

parte, las seales de subida se combinan utilizando TDMA[40,41].

5.2.4. Digital Subscriber Line (DSL)

DSL es un trmino utilizado para referirse de forma global a todas las tecnologas que proveen unaconexin digital sobre la lnea de abonado de la red telefnica bsica o conmutada: ADSL, ADSL2,ADSL2+, SDSL, IDSL, HDSL, SHDSL, VDSL y VDSL2. Tienen en comn que utilizan el par trenzadode hilos de cobre convencionales de las lneas telefnicas para la transmisin de datos a gran velocidad.De entre ellas, las alternativas ms viables para laSmart gridson ADSL, en su versin ADSL2+, y VDSL.

ADSL2+ es una evolucin del sistema ADSL y ADSL2 que se basa en un aumento del espectro en

frecuencia. Est estandarizada por la ITU (International Telecommunication Union) como G.992.5. Laprincipal diferencia respecto a las versiones anteriores es que duplica el ancho de banda utilizado, quepasa de 1,1 a 2,2 Mhz (Figura 12), lo que le permite alcanzar una velocidad terica de bajada de 24 Mbit/sy una de subida de 3,5 Mbit/s. El ruido afecta de manera ms visible a ADSL2+ al utilizar la parte ms altadel espectro y slo supone una mejora en el ancho de banda hasta los 3 km. A partir de ah, las diferenciascon ADSL o ADSL2 son mnimas [42].

Figura 12.Espectro de asignacin de ASDL y VDSL [44]

Por su parte VDSL (ITU G.993.1), que se desarroll a partir de ADSL, puede suministrar 52 Mbit/sde bajada y 16 Mbit/s de subida en condiciones ideales, sin resistencia de los pares de cobre y con unadistancia nula a la central [43].

VDSL2, la segunda generacin, fue aprobada en 2006 en el estndar ITU G.993.2. Utiliza un anchode banda de 30 MHz para proporcionar velocidades de transmisin de hasta 100 Mbit/s simultneos tanto


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en subida como en bajada. La tasa de transferencia mxima slo se obtiene en un radio de 300 metrosdesde la central y el rendimiento baja a medida que la atenuacin se incrementa [44].

Actualmente, VDSL utiliza hasta 7 bandas de frecuencia distintas, que permiten la configuracin delancho de banda de subida y bajada. La primera generacin de VDSL especifica tanto modulacin QAM

como DMT (Discrete Multi-Tone), mientras que en ITU G.993.2 se define slo DMT para VDSL2.

5.2.5. Data Over Cable Service Interface Specification (DOCSIS)

Se trata de un estndar no comercial que define los requisitos de la interfaz de comunicaciones yoperaciones para los datos sobre cable. Muchos operadores de televisin por cable lo emplean paratransmitir datos a alta velocidad como porporcionar acceso a Internet, sobre una infraestructura HFC(Hybrid Fibre Coaxial), o red hbrida de fibra ptica y coaxial, existente.

La versin europea de DOCSIS se denomina EuroDOCSIS. La principal diferencia es que, en Europa,los canales de cable tienen un ancho de banda de 8 MHz (PAL), mientras que en Norte Amrica, es de6 MHz (NTSC). Esto se traduce en un mayor ancho de banda disponible para el canal de datos de bajada.

En 2006 salieron a la luz las especificaciones finales del DOCSIS 3.0, cuya principal novedad resideen el soporte para IPv6 y el channel bonding, que permite utilizar varios canales simultneamente, tantode subida como de bajada, por lo que la velocidad puede sobrepasar los 100 Mbit/s en ambos sentidos.Los equipos con este nuevo protocolo llegarn a velocidades de descarga de datos de 160 Mbit/s y subidasa 120 Mbit/s.

DOCSIS proporciona una gran variedad de opciones disponibles en las capas 1 y 2 del modeloOSI, la capa fsica (PHY) y la de control de acceso al medio (MAC). En la capa fsica, DOCSIS 1.0y 1.1 especifican un ancho de canal de subida de entre 200kHz y 3,2 MHz, mientras que DOCSIS 2.0especifica 6,4 MHz, aunque mantiene la compatibilidad con los protocolos anteriores. Como ya se hamencionado, el canal de bajada es de 6 u 8 MHz en funcin de si nos encontramos en Norte Amrica oEuropa respectivamente. En cuanto a la modulacin, DOCSIS 1.0 y 1.1 establecen 64 y 256-QAM parael canal de bajada (downstream) y QPSK o 16-QAM para el de subida (upstream). DOCSIS 2.0 aadeadems alupstream64-QAM.

El ancho de banda de cada canal depende tanto del ancho del canal como de la modulacin utilizada.En las siguientes tablas se pueden apreciar mejor las diferentes combinaciones y sus tasas de transferenciaresultantes. Todas estn indicadas en Mbit/s:

64-QAM 256-QAM6 MHz 30,34 42,88

8 MHz 40,44 57,20

Tabla 7.Velocidad de bajada en Mbit/s de DOCSIS en funcin del ancho del canal y el tipo de modulacin

QPSK 16-QAM 64-QAM0,2 MHz 0,32 0,64 1,280,4 MHz 0,64 1,28 1,920,8 MHz 1,28 2,56 3,841,6 MHz 2,56 5,12 7,683,2 MHz 5,12 10,24 15,36

6,4 MHz 10,24 20,48 30,72

Tabla 8.Velocidad de subida en Mbit/s de DOCSIS en funcin del ancho del canal y el tipo de modulacin



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En la capa MAC, DOCSIS emplea mtodos de acceso deterministas, especficamente TDMA (TimeDivision Multiple Access) y S-CDMA (Synchronous Code Division Multiple Access) que, en contrastecon el CSMA/CD empleado en Ethernet, experimenta muchas menos colisiones [37].

6. Seleccin de tecnologas

Todas las tecnologas expuestas hasta el momento presentan ventajas e inconvenientes dignos de serconsiderados. Como ya se ha comentado previamente, no existe una nica eleccin vlida, ya que unassern mejor que otras en funcin de las circunstancias.

6.1. Home Area Networks (HANs)

No es demasiado buena poltica optar por estndares propietarios, ya que se restringe de inicioel nmero de desarrolladores, lo cual ralentizara enormemente la implantacin de la Smart gridypodra elevar los costes de forma innecesaria. Por este motivo quedan descartados Z-Wave, LonWorks eINSTEON.

Tecnologas como HomePlug o X10, que utilizan la instalacin elctrica ya existente de la vivienda,seran una alternativa a considerar por su bajo coste de instalacin. X10 presenta el problema de no podertransmitir entre fases sin conectar condensadores de pasarela, pero no es grave porque la mayora de loshogares tienen instalaciones monofsicas. El verdadero inconveniente es cmo gestionar los datos deconsumo, puesto que X10 slo esta pensado para encender y apagar equipos. Esa es su gran deficiencia yla razn por la que tambin se descarta.

En cambio, HomePlug sera una buena solucin al soportar IPv6. Esto permitira dotar a cadadispositivo de una direccin IP nica, lo que facilitara su control por parte de la compaa durante lospicos de demanda. Su mayor inconveniente es el precio, que oscila alrededor de los $60 por dispositivo.6LoWPAN, que an se encuentra en desarrollo, tambin es compatible con IPv6 y se espera que su precio

sea bastante inferior.

De entre las tecnologas inalmbricas existentes, Wi-Fi presenta la ventaja de que su implantacines muy fcil de hecho, ya est presente un un gran nmero de hogares, y su coste est descendiendorpidamente. En su contra podra argumentarse que hacen falta capas de seguridad adicionales. ZigBeeposibilitara la lectura inalmbrica de los contadores desde el principio, adems del control de sensoresa bajo coste y consumo, lo cual encaja perfectamente con la filosofa de eficiencia energtica de laSmart grid. Tiene un alcance y una velocidad limitados, aunque suficiente para implantar una HAN.Finalmente, Bluetooth es una tecnologa ms madura que ZigBee, con unas tasas de transferencia y unosalcances mayores. Sin embargo, el hecho de que slo pueda direccionar 8 dispositivos lo descarta comocandidato [46].

En conclusin, ZigBee es la alternativa de presente y 6LoWPAN la de futuro, porque incorpora soportepara IPv6 a las ventajas de ZigBee.

6.2. Neighbor Area Networks (NANs) y Wide Area Networks (WANs)

En funcin de la orografa, unas tecnologas pueden ser ms apropiadas que otras a la hora de hacerllegar las seales de control de las compaas y de recoger la informacin de uno zona ms o menosamplia.

Se descarta DOCSIS en primer lugar, porque no existe una red de cable instalada suficientemente

grande como para hacer frente a la ingente cantidad de datos de la Smart grid. En zonas urbanas, tanto lafibra como, sobre todo, las tecnologas DSL tienen una implantacin muy grande, por lo que seran lamejor alternativa.


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En cambio, en zonas rurales no existe tendido de fibra y la cobertura de ADSL es baja. En estos casoslas soluciones seran BPL y WiMax. BPL presenta los inconvenientes de que su rendimiento dependede la corriente y la necesidad de colocar repetidores en todos los transformadores, por lo que el coste deinstalacin es elevado. A su favor cuenta con que la red elctrica llega a todos y cada uno de los hogares eindustrias. WiMax, por su parte, est an en desarrollo y por eso resulta caro, aunque se espera que sus

costes desciendan a medida que la tecnologa madure [46].

En definitiva, en zonas urbanas las tecnologas DSL y FTTH (si al final se impone de forma masiva) yWiMax en las rurales parecen las opciones ms sensatas en trminos de velocidad de instalacion y coste.

7. Conclusiones

Ante la inminente penetracin de los vehculos elctricos y las restricciones a las emisiones de gasesde efecto invernadero, urge alcanzar estndares que definan cmo debe realizarse la implantacin de laSmart grid.

No es basta con adoptar una nica tecnologa, sino que es preciso disponer de varias diferentes que

doten permitan la flexibilidad necesaria para cualquier situacin. La eleccin de unas tecnologas sobreotras debe hacerse ateniendo a criterios tales como el coste, las infraestructuras ya existentes, la coberturageogrfica y los requerimientos de ancho de banda, pues no es lo mismo una zona rural que una urbana,donde la densidad de poblacin es mucho mayor.

En este documento se han propuesto algunas alternativas, primando sobre todo los sistemas que noson propietarios an a riesgo de perder algunas caractersticas muy interesantes, con el fin de permitirel desarrollo y adaptacin de las tecnologas a laSmart gridpor parte de mltiples empresas y as agilizarel proceso.

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[42] Wikipedia,http://en.wikipedia.org/wiki/ITU_G.992.5,Pgina web sobre el estndar ITU G.992.5. ltimaconsulta: 19/05/2010

[43] Wikipedia,http://en.wikipedia.org/wiki/Very_high_bitrate_digital_subscriber_line,Pgina web sobre VDSL.ltima consulta: 19/05/2010

[44] Wikipedia,http://es.wikipedia.org/wiki/VDSL2,Pgina web sobre VDSL2. ltima consulta: 19/05/2010

[45] Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Power_line_communication,Pgina web sobre PLC. ltima consulta:19/05/2010

[46] Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD),Smart Sensor Networks: Technologiesand Applications for Green Growth, Diciembre 2009.

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