Sistema de comunicação para dispositivos IoT das redes elétricas inteligentes baseado em uma rede óptica TWDM-PON

• Autor(a) principal: Matos, Sinara Corrêa de
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNIPAMPA
• Texto Completo: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/4809
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS; Engenharia de telecomunicações; Redes elétricas inteligentes; Wireless; Smart grids; Telecomunication engeneering; Smart meters

As redes elétricas inteligentes (smart grids) surgiram com o objetivo de automatizar as operações necessárias à distribuição de energia entre os pontos de geração e os consumidores finais. Para que isso aconteça é imprescindível que as redes smart grids disponham de um sistema de comunicação apropriado, seguro, confiável, com taxa de dados adequada, de baixo ruído, de longo alcance e financeiramente viável, dada a extensão e, por conseguinte, a escala de dispositivos que compõem as smart grids. No que se refere à comunicação em ultima milha (last mile), em boa parte estes requisitos serão atendidos com o advento do novo padrão de comunicação wireless 5G, superior aos padrões atuais não apenas em termos da taxa de dados, mas também em confiabilidade e segurança. A disponibilidade deste novo padrão de comunicação wireless com desempenho superior viabilizará a popularização das mais variadas aplicações dos dispositivos IoT (Internet of Things ou “internet das coisas”), dispositivos conectados à rede de dados e capazes de se comunicar sem a interferência humana. Esta também é a tendência das smart grids, cujos dispositivos serão progressivamente convertidos para o padrão IoT. Dentre estes dispositivos estão os smart meters, os medidores de energia inteligentes, os quais estarão conectados à rede 5G através da interface apropriada. No entanto, provavelmente a banda passante da conexão wireless 5G não será suficiente para dar suporte ao tráfego agregado dos múltiplos smart meters, dos incontáveis dispositivos IoT (muitos deles ainda inimagináveis) e dos também inúmeros usuários das redes de dados wireless, em função do padrão de multiplexação digital empregado nas interfaces rádio CPRI (Common Public Radio Interface ou Interface Rádio Pública Comum). Faz-se necessário, portanto, propor topologias de comunicação capazes de suportar este grande tráfego agregado de dados. Dentre as tecnologias disponíveis, aquela que comprovadamente apresenta maior potencial para o atendimento desta demanda é a fibra óptica, caracterizada por ser um guia de onda de larga banda passante, além de ser um meio de propagação dielétrico (imune á interferência eletromagnética) e de baixas perdas (capaz de transmitir o sinal óptico por grandes distâncias). Partindo destes pressupostos, neste trabalho propomos uma topologia de comunicação baseada no novo padrão de redes ópticas passivas (PON) de acesso chamadas TWDM-PON (Time and Wavelength Division Multiplexing PON ou PON com multiplexação no tempo e em comprimento de onda), que emprega a multiplexação analógica da portadora óptica por subportadoras de RF, como nos sistemas ROF (radio-over-fiber ou rádio-sobre-fibra), com o intuito de economizar banda passante para a multiplexação dos dados dos diversos usuários wireless, sejam eles clientes 3G, 4G ou 5G. Em função disto, a topologia proposta é capaz de dar suporte ao tráfego agregado dos dispositivos IoT a compor as smart grids, em especial os smart meters, sem prejuízo à qualidade de comunicação de dados dos demais usuários da rede wireless e também da rede PON.