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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Sistema de comunicação para dispositivos IoT das redes elétricas inteligentes baseado em uma rede óptica TWDM-PON
Autor(es): Matos, Sinara Corrêa de
Primeiro Orientador: Thomas, Djeisson Hoffmann
Resumo: 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.
Abstract: Smart grids automated the operations required for energy distribution between generation points and final consumers. To accoplish this, then must have an appropriate, secure, reliable, adequate data, low-noise, long-range and financially viable communication system, given the extension of the smart grids and, consequently, the number of devices of this kind of networks. The 5G is a new wireless communication standard, which performance is higher than current standards not only in terms of data rate but also in reliability and safety. This high performance enables the popularization of the most varied IoT applications (IoT - Internet of Things), connected to the data network and capable of communicating without human interference. This is also the trend of smart grids, whose devices will be progressively converted to the IoT standard. The smart meters will be connected to the 5G network through an appropriate interface. However, the wireless 5G communication standard probably will not be enough to support the aggregate traffic of multiple smart meters, countless IoT devices (many of them still unimaginable), and numerous users of wireless data networks, due the standard digital multiplexing pattern employed by the interface used in Common Public Radio Interface (CPRI). Therefore, it is necessary to propose communication topologies capable of supporting this fast growing data traffic. Among the available technologies, the one that has been shown to have the greatest potential to meet this demand is optical fiber, characterized by being a broadband pass-through waveguide, as well as being a mean of dielectric propagation (immune to electromagnetic interference) and low losses (capable of transmitting the optical signal over long distances). Based on these assumptions, this work proposes a communication topology based on the new pattern of passive optical networks access (PON) called Time and Wavelength Division Multiplexing PON (TWDM-PON). It employs time and wavelength multiplexing combined to analog carrier multiplexing of RF subcarriers, such as radio-over-fiber (ROF) systems, to save bandwidth for multiplexing data from multiple wireless users, whatever they are 3G, 4G or 5G clients. As a result, the proposed topology is capable of supporting the aggregate data traffic of IoT devices composing smart grids, especially smart meters, without prejudice to the data communication quality of other users of the wireless network as well as the PON network.
Palavras-chave: Engenharia de telecomunicações
Redes elétricas inteligentes
Wireless
Smart grids
Telecomunication engeneering
Smart meters
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Alegrete
Citação: MATOS, Sinara Corrêa de. Sistema de comunicação para dispositivos IoT das redes elétricas inteligentes baseado em uma rede óptica TWDM-PON. Orientador: Djeisson Hoffmann Thomas. 2019. 90 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia de Telecomunicações) - Universidade Federal do Pampa, Curso de Engenharia de Telecomunicações, Alegrete, 2019.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/4809
Data do documento: 29-Nov-2019
Aparece nas coleções:Engenharia de Telecomunicações

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