A prototype of a narrowband hybrid PLC/Wireless transceiver

• Autor(a) principal: Costa, Vinícius Lagrota Rodrigues da
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFJF
• Texto Completo: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/6494
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; Comunicação via rede de energia elétrica; Comunicação sem fio; Híbrido; Taxa de dados; Probabilidade de interrupção; Power line communication; Wireless communication; Hybrid; Achievable datarate; Outage probability

Esta dissertação descreve o protótipo de um transceptor banda estreita (narrowband - NB) hybrid power line communication (PLC)/Wireless (NB hybrid PLC/Wireless), o qual utiliza a rede de energia elétrica e o ar, em paralelo, para transmissão de dados, visando aplicações de redes inteligentes (smart grid - SG) e Internet das Coisas (Internet of Things - IoT). Nesse protótipo é introduzida uma versão aprimorada e adaptada do padrão IEEE 1901.2, contemplando a subcamada de controle de acesso ao meio (medium access control - MAC) e da camada física (physical - PHY) para transmissão de dados por ambos os meios de comunicação. O aprimoramento é baseado no uso da transformada de Hilbert para a recuperação da informação em quadratura em ambos os canais, possibilitando a estimação do desvio de frequência entre os clocks do transmissor e do receptor. Uma das adaptações no padrão IEEE 1901.2 é a introdução do protocolo de roteamento, o qual possibilita o transceptor a se comunicar com nós a dois ou mais saltos de distância entre eles. A outra adaptação é a implementação de uma técnica de correção de pacotes com erro a nível de camada de enlace, a qual combina os pacotes com erros recebidos pelas interfaces PLC e/ou wireless e corrige-os, dentro de uma certa capacidade. Importante ressaltar que o transceptor NB hybrid PLC/Wireless é capaz de interoperar com o transceptor NB PLC baseados no padrão IEEE 1901.2. O protótipo do transceptor NB hybrid PLC/Wireless é implementado usando um dispositivo field-programmable gate array (FPGA) usando uma linguagem descritiva de hardware (hardware description language - HDL), buscando-se a economia de recursos de hardware. Os resultados numéricos discutem o tempo necessário para execução da técnica de correção de pacotes com erros, levando em consideração as restrições de tempo do padrão IEEE 1901.2. Além disso, uma análise de taxa de dados na camada PHY mostra que a implementação está de acordo com o padrão IEEE 1901.2 e pode perfeitamente satisfazer as necessidades de aplicações para SG e IoT. Ademais, a análise do uso de recursos de hardware e do consumo de energia mostram que o protótipo do transceptor NB hybrid PLC/Wireless demanda menos que uma vez e meia os recursos de hardware e o consumo de energia do protótipo do transceptor NB PLC.