( PDF ) Proposta de arquitetura e modelo de negócios em sistemas PLC

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL

ESCOLA DE ENGENHARIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

Filadelfo Dias Martins

PROPOSTA DE ARQUITETURA E MODELO DE

NEGÓCIOS EM SISTEMAS PLC

Porto Alegre

2006

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Milhares de livros grátis para download.

FILADELFO DIAS MARTINS

PROPOSTA DE ARQUITETURA E MODELO DE

NEGÓCIOS EM SISTEMAS PLC

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa

de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica da

Universidade Federal do Rio Grande do Sul para

obtenção do título de Mestre em

Engenharia

Elétrica.

Área de concentração: Automação e Instrumentação

Eletro-Eletrônica.

Orientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Pereira

Porto Alegre

2006

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Catalogação na Fonte

Catalogação: bibliotecária Katia M. Leal - CRB 10/1697

A994 Martins, Filadelfo Dias

Proposta de arquitetura e

modelo de negócios em sistema PLC.

/ Filadelfo Dias Martins. –

Porto Alegre : Universidade Federal do Rio

Grande do Sul, RS, 2006.

209 f. : il., tab. ; 29 cm.

Dissertação (mestrado) –

Universidade Federal do Rio Grande

do Sul. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2006.

1. Engenharia elétrica. 2. Sistema de distribuição. 3. Sistema

PLC. I. Título.

CDU: 621.3

FILADELFO DIAS MARTINS

PROPOSTA DE ARQUITETURA E MODELO DE

NEGÓCIOS EM SISTEMAS PLC

Esta dissertação foi julgada adequada para a

obtenção do título de Mestre em Engenharia

Elétrica e aprovada em sua forma final pelo

Orientador e pela Banca Examinadora.

Orientador: ________________________________

Prof. Dr. Carlos Eduardo Pereira, UFRGS

Doutor pela Stuttgart University – Stuttgart, Alemanha

ANCA

XAMINADORA

Profa. Dra. Gladis Bordin Schuch, UFRGS

Doutora pela UFSC – Florianópolis, Brasil

Prof. Dr. Denis Borenstein, UFRGS

Ph.D. pela University of Strathclyde – Glasgow, Escócia

Prof. Dr. Moises Vidal Ribeiro, UFJF

Doutor pela UNICAMP – Campinas, Brasil

Prof. Dr. Walter Fetter Lages, UFRGS

Doutor pelo ITA – São Jose dos Campos, Brasil

Coordenador do PPGEE: ________________________________

Prof. Dr. Marcelo Soares Lubaszewski

Porto Alegre, março de 2006.

O ato de estudar não é um ato de consumir idéias, mas de criá-las e recriá-las,

... o ato de estudar é no fundo uma postura frente ao mundo.

(Paulo Freire)

Ao meu pai José de Carvalho Martins e a

minha mãe Zuleika Dias Martins pelo amor do

dia a dia, a dedicação, a educação e a condução

na formação da minha personalidade e a visão

do meu papel como cidadão na sociedade.

(in memoriam)

Agradecimentos

•

À Deus, em especial.

•

Ao Professor Dr. Carlos Eduardo Pereira, pelo valioso apoio, pelas contribuições no

desenvolvimento do trabalho e pela amizade.

•

Aos Professores Dr. Renato Machado de Brito, Dra. Maria Beatriz Luce, Dra. Gladis

Bordin Schuch e Dr. Carlos Duque Dr. Moisés Ribeiro, pela amizade e oportunidade

de aprendizado.

•

Aos Professores Dr. Walter Felter Lages, Dr. Romeu Reginato, Dr. Alexandre Sanfelice

Bazzanela, Dr. Adalberto Schuck e Dr. Arturo Suman Bretas, pela agradável

convivência e conhecimentos transmitidos.

•

Aos amigos Givaldo Carimbão, Joaquim Brito, Miguel Palmeira e Sérgio Giger, pela

ajuda para a concretização deste trabalho.

•

Aos amigos de todas as horas José Carlos Freire, Geraldo Guimarães, Evio Lima e

Antonio Vieira.

•

Ao meu sobrinho Professor Dr. Tácito Augusto Farias, pela orientação e conhecimentos

transmitidos.

•

Aos meus filhos Filadelfo Dias Martins Filho e Maria Eugênia Paiva Martins, pela

companhia e incentivo.

•

À Clair Azevedo pelo incentivo, companheirismo e auxílio na organização e formatação

do material.

•

À Professora Joice Welter Ramos, grande amiga que ajudou na correção de linguagem

a padronização técnica do texto.

•

Aos grandes amigos que fiz neste Estado Rosângela Andrade, Miguel Moreto, Porrua,

Malcon, Diogo, Leandro, Felipe, Carla, Fernanda, Miriam, Janice, Luis, Caue

German e Vinicius.

•

Ao amigo Pedro Luiz de Oliveira Jatobá.

•

Aos amigos Alpheu de Boni Júnior e Luiz Carlos Werberich da Companhia Estadual

de Energia Elétrica Paulo de Tarso do Ó Porto.

•

Aos amigos Carlos Renato Fontes e Lourival Lovato da Companhia Paranaense de

Energia Elétrica.

•

À Eletrobrás, a CEAL e o CEFET-AL, pela oportunidade da capacitação no Rio Grande

do Sul.

•

Aos amigos do CEFET-AL Roland dos Santos Gonçalves, Sandra Broad, Sérgio

Teixeira, Rita de Cássia e Jorge Batista dos Santos.

•

Aos amigos João Berchmas, Maryland Santos da Silva e Ricardo Lúcio da CEAL

•

À EBA PLC nas pessoas de Ricardo Zelaschi e Leonardo Lopes da Silva.

RESUMO

A presente dissertação tem por objetivo discutir a viabilidade da tecnologia PLC

como rede de acesso ou última milha e também como modelo de negócios a ser explorado

pelas Empresas Distribuidoras de Energia Elétrica (EDEE).

A tecnologia PLC vista como rede de acesso ou última milha é um sistema de

comunicacao digital de dados a ser implementado a partir das redes elétricas de distribuição

das EDEE. Essas redes apresentam características que dificultam a transmissão de sinais

de telecomunicações em banda larga e banda estreita. As várias técnicas apresentadas

neste trabalho dão a certeza da robustez e a comprovação da viabilidade da tecnologia PLC

como meio de telecomunicação. A melhoria e melhor desempenho das redes PLC será

alcançada quando os dados forem colhidos das redes de distribuição das EDEE do Brasil,

através de futuros trabalhos de pesquisa da análise dos canais PLC e dos ruídos aditivos

nas redes elétricas do nosso país. As EDEE podem aproveitar a tecnologia PLC como

modelo de negócio. A idéia PLC como modelo de negócios é ampla, ou seja, várias

configurações de negócio PLC podem ser exploradas. Os resultados numéricos e os

benefícios à sociedade obtidos confirmam a relevância da tecnologia PLC.

Palavras-chave: Tecnologia Powerline Communication (PLC). Redes de Acesso PLC.

Arquiteturas de Sistemas PLC. Modelos de Negócios. Plano de Negócios.

ABSTRACT

The current dissertation has the objective of discussing the viability of the PLC technology as

a network access or last mile and also as a business plan to be explored by the power

distribution companies.

The PLC technology is seen as an access network or last mile which is an electric circuit that

will be implemented by the power distribution companies. These networks present

characteristics that difficult the transmission of the telecommunications signals in broad and

narrow bands. Digital processing signal techniques are essential and are introduced in PLC

systems to solve problems created by impulsive noise and equalizations of PLC channels.

The various techniques presented ensure the robustness and proves the viability of the PLC

technology as a way of telecommunication. The improvement and better performance of the

PLC networks will be reached when data starts to be collected from power distribution

companies in Brazil, through future research work, from the spectral analysis of the

fundamental and harmonic components, for the detection, the classification and the disturbs

compression of power systems. The power distribution companies can take advantage of the

PLC technology as a Business Plan. The idea of the PLC in a Business Plan can be broad,

in other words, there are various types of areas that the PLC business can be explored. The

numerical results and the benefits to society that can be obtained by the PLC technology

confirms its relevance and importance.

Keywords: Powerline Communication Technology (PLC). PLC Acess Networks.

Architecture of PLC Systems. Business Models. Business Plan.

SUMÁRIO

RESUMO

....................................................................................................................................................................... 8

ABSTRACT

.................................................................................................................................................................. 9

Lista de Abreviaturas

............................................................................................................................................ 12

Lista de Figuras

........................................................................................................................................................ 14

Lista de Tabelas

....................................................................................................................................................... 17

INTRODUÇÃO

............................................................................................................................................................ 18

Motivação

.................................................................................................................................................................. 20

Objetivos

.................................................................................................................................................................... 21

Estrutura da Dissertação

................................................................................................................................. 21

Capítulo 1: A REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA COMO

CANAL DE COMUNICAÇÃO DE VOZ E DE DADOS

.............................................. 23

1.1 A Rede de Distribuição de Energia Elétrica

............................................................................... 23

1.2 A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Sistema de Transmissão

e de Distribuição de Energia Elétrica

............................................................................................. 24

1.2.1 Tecnologia das Linhas de Distribuição de Energia Elétrica

................................................. 25

1.3 A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal para

Comunicações de Dados e Voz

......................................................................................................... 28

1.3.1 Fatores a Serem Observados na Transmissão de Sinais por Redes

Elétricas de Distribuição de Energia Elétrica

............................................................................... 29

1.4 A Rede Elétrica de Média Tensão (MT) de Sistemas de Distribuição de

Energia Elétrica

............................................................................................................................................ 33

1.5 A Rede Elétrica de Baixa Tensão (BT) de Sistemas de Distribuição de

Energia Elétrica

............................................................................................................................................ 34

1.5.1 Características de Perdas em Linhas de Baixa Tensão

........................................................ 36

Capítulo 2: TÉCNICAS DE MODULAÇÃO E CODIFICAÇÃO DE CANAL

PARA SISTEMAS PLC

.............................................................................................................. 40

2.1 Técnicas de Modulação para Sistemas PLC

................................................................................ 41

2.1.1 Modulação QAM

......................................................................................................................................... 43

2.1.2 Modulação APSK

....................................................................................................................................... 47

2.1.3 Modulação Multiportadoras (MCM)

................................................................................................... 49

2.2 Técnicas de Codificação de Dados (Códigos de Transmissão e

Detecção de Erros) para Sistemas PLC

.......................................................................................... 60

Capítulo

3: TRANSMISSÃO DE DADOS VIA SISTEMAS PLC

................................................... 62

3.1 Modelo dos Canais PLC Outdoor

........................................................................................................ 67

3.1.1 Caracterização do Ruído Aditivo em Canais PLC Outdoor

.................................................. 71

3.2 A Técnica OFDM/DMT

................................................................................................................................. 74

3.2.1 Discrete Multitone Transceiver (DMT)

............................................................................................. 76

3.2.2 O Canal e seus Efeitos

............................................................................................................................ 78

Capítulo 4: A COMPATIBILIDADE ELETROMAGNÉTICA E OS SISTEMAS

PLC

....................................................................................................................................................... 81

4.1 Definições da CEM

........................................................................................................................................ 82

4.2 Regulamentos e Padrões

.......................................................................................................................... 83

4.2.1 Regulamentos da CEM Existentes

...................................................................................................... 83

Capítulo 5: ARQUITETURA E MODELO DE NEGÓCIOS DOS SISTEMAS PLC

................... 88

5.1 Configurações Típicas PLC

.................................................................................................................... 88

5.2 Soluções Técnicas ou Arquiteturas Propostas de Sistemas PLC

................................. 90

5.2.1 Definições e Análise das Arquiteturas Propostas

........................................................................ 90

5.2.2 Arquiteturas Propostas de Sistemas PLC

........................................................................................ 93

5.3 Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

......................................................................................... 96

5.4 Mercado

............................................................................................................................................................... 97

5.4.1 Entendendo o Mercado

............................................................................................................................. 99

5.4.2 Principais Competidores ou Sócios

.................................................................................................... 103

5.5 Análise Econômica

....................................................................................................................................... 104

5.6 Vantagens Competitivas

........................................................................................................................... 104

5.7 Equipe Gerencial

............................................................................................................................................ 106

5.8 Comprometimento do Empreendedor com o Negócio PLC

............................................... 106

5.9 O Negócio PLC

................................................................................................................................................ 107

5.9.1 Modelos de Negócios

................................................................................................................................. 107

5.9.2 Alguns Exemplos do Negócio PLC

..................................................................................................... 109

5.10 Validação da Arquitetura 4 e Modelo de Negócio 4 dos Sistemas PLC

....................115

5.11 Plano de Negócios

..................................................................................................................................... 119

PLANO DE NEGÒCIOS FICTÍCIO

.................................................................................................................. 121

6 CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS FUTURAS

.................................................................................. 177

7 REFERÊNCIAS

..................................................................................................................................................... 179

ANEXOS

Lista de Abreviaturas

ABRICEM Associação Brasileira de Compatibilidade Eletromagnética

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line

AM Modulação em Amplitude

ANATEL Agência Nacional de Telecomunicações

APSK Modulação por Variação de Amplitude e Deslocamento de Fase

APTEL Associação de Empresas Proprietárias de Infra-Estrutura e Sistemas Privados de

Telecomunicações

BER Bit Error Rate

BICM Bit Interleaved Coded Modulation

BK Bipolar Keying

BPLC Broadband Powerline Communication

BT Baixa Tensão

CAC Central de Atendimento ao Cliente

CENELEC Comitê Europeu de Normalização Eletrotécnica

CFS Carrier Frequency System

CISPR Comitê Internacional Especial para as Perturbações Eletromagnéticas

CP Prefixo Cíclico

DFT Discrete Fourier Transform

DMT Discrete Multitone Transceiver

DSP Processadores de Sinais Digitais

EDEE Empresa Distribuidora de Energia Elétrica

EMC Compatibilidade Eletromagnética

FCC Federal Communications Commission

FDM Frequency Division Multiplexing

FFT Fast Fourier Transform

FM Modulação em Freqüência

FTTX Fibra para...

HDSL High Bit Rate Line Subscriber Digital

HDTV High Definition Television

HFC Redes Híbridas Fibra Óptica-Coaxial

IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

IBI InterBlockInterference

ICI Interchannel Interference

IDFT Inverse Discrete Fourier Transform

IDH Índice de Desenvolvimento Humano

IEM Interferências Eletromagnéticas

IFFT Inverse Fast Fourier Transform

IPTV TV Via Internet

ISP

Provedores de Serviços de Internet

MCM Modulação Multiportadoras

MT Média Tensão

OFDM Multiplexação Ortogonal por Divisão de Freqüência

OPGW Optical Ground Wire

PLC Powerline Communication

PLIC Powerline Internal Telecoms

PLOC Powerline Outdoors Telecoms

PNA Phone Line Home

PSD Power Spectral density

PSK Modulação por Deslocamento de Fase

QAM Quadrature Amplitude Modulation

REA Rural Electrification Administration

RFI Interferências de Rádio Freqüência

RS Códigos Cíclicos Reed-Solomon

SNR Signal-to-noise ratio

SREA Rural Electrification Administration

TEQ Time domain Equalizer

UFRGS Universidade do Rio Grande do Sul

USA United States of America

IP Voz sobre Internet

VPL Valor Presente Líquido

DSL Digital Subscriber Line

Lista de Figuras

Figura 1 Rede Elétrica

.......................................................................................................................................... 25

Figura 2 Parâmetros longitudinais e transversais

.................................................................................. 26

Figura 3 Resultado das reflexões no módulo da função transferência de um

meio metálico ideal

............................................................................................................................. 30

Figura 4 Atenuação em um meio metálico com seletividade de freqüências

.............................. 31

Figura 5 Característica da não linearidade da fase de um meio metálico com

seletividade de freqüências

............................................................................................................... 32

Figura 6 Padrão atual de meios metálicos

................................................................................................. 33

Figura 7 Resultado da medição da atenuação em um enlace ou meio metálico

................... 36

Figura 8 Canal atenuador com seletividade de freqüências

............................................................. 37

Figura 9 Modelo para experimentos de atenuação

............................................................................... 37

Figura 10 Atenuação em um sinal: dependência da distância e freqüência utilizada

no condutor metálico

.......................................................................................................................... 38

Figura 11 Atenuação em um sinal: dependência da distância e freqüência em um

circuito com varias ramificações

..................................................................................................... 39

Figura 12 Diagrama simplificado de blocos de um sistema de comunicação

digital

.......................................................................................................................................................... 42

Figura 13 As constelações 4-QAM e 8-QAM

.............................................................................................. 44

Figura 14 Constelação para modulação

– QAM

........................................................................... 45

Figura 15 1

quadrante da constelação para modulação

– QAM

............................................. 47

Figura 16 Constelação para 32 – APSK

........................................................................................................ 48

Figura 17 Exemplo de distribuição de 3 subportadoras utilizando OFDM

................................... 50

Figura 18 Modulação FDM e OFDM

................................................................................................................ 51

Figura 19 Técnica OFDM com modulação QAM para sistemas wireless

.................................... 53

Figura 20 Símbolo OFDM

...................................................................................................................................... 57

Figura 21 Intervalo de guarda sem extensão cíclica

............................................................................... 57

Figura 22 Intervalo de guarda com extensão cíclica

............................................................................... 58

Figura 23 Tipos de codificação

........................................................................................................................... 61

Figura 24 Modelo geral do canal

....................................................................................................................... 69

Figura 25 Módulos da resposta em freqüência de três canais PLC de redes de

baixa tensão

........................................................................................................................................... 70

Figura 26 Ruídos aditivos em canais PLC outdoor

.................................................................................. 72

Figura 27 Ruídos aditivo de acordo com o modelo proposto por Zimmermann e

Doster

......................................................................................................................................................... 74

Figura 28 Modelo banda base do sistema de transmissão multi-portadoras

OFDM

......................................................................................................................................................... 76

Figura 29 Modelo banda base sistema de transmissão multiportadoras DMT

.......................... 76

Figura 30 O sistema básico DMT com N grande

...................................................................................... 76

Figura 31 Espectro de potência DMT transmitido

..................................................................................... 78

Figura 32 Canal e a decomposição multicanal da resposta do canal

............................................ 79

Figura 33 Receptor para DMT

............................................................................................................................ 80

Figura 34 Conjunto de canais paralelos e independentes que é equivalente ao

canal original quando a modulação multiportadora é usada

......................................... 80

Figura 35 Bandas de freqüências AM, HAM e ondas curtas

.............................................................. 84

Figura 36 Três emissões padrões radiadas e existentes

...................................................................... 86

Figura 37 Topologia da rede domiciliar usando a fiação elétrica

...................................................... 89

Figura 38 Topologia típica de rede PLC de baixa tensão

..................................................................... 89

Figura 39 Topologia típica de rede PLC baixa mais média tensão

.................................................. 90

Figura 40 Arquitetura do modelo 1

................................................................................................................... 93

Figura 41 Arquitetura do modelo 4

................................................................................................................... 95

Figura 42 Mediação do consumo

...................................................................................................................... 112

Figura 43 Caminhão do SAC Móvel

................................................................................................................. 113

Figura 44 Agência de atendimento ao público da Eletropaulo

........................................................... 114

Figura 45 Rentabilidade média anual

.............................................................................................................. 126

Figura 46 Arquitetura do modelo 4

................................................................................................................... 130

Figura 47 Crescimento da Internet no Brasil

............................................................................................... 137

Figura 48 Evolução do custo de captação de usuários em reais

...................................................... 154

Figura 49 Índices de retenção de mercado

.................................................................................................. 155

Figura 50 Evolução das taxas de retenção de clientes PLCBrasil

................................................... 155

Figura 51 Percentual de vendas por canal

................................................................................................... 156

Figura 52 Evolução da carteira de fornecedores

....................................................................................... 156

Figura 53 Estrutura funcional

............................................................................................................................... 158

Figura 54 Processo do negócio PLC

............................................................................................................... 159

Figura 55 Cronograma de atividades

.............................................................................................................. 165

Figura 56 Resultados econômicos

.................................................................................................................... 167

Figura 57 Principais gastos

.................................................................................................................................. 168

Figura 58 Custos das redes PLC

....................................................................................................................... 168

Figura 59 Evolução dos resultados financeiros

.......................................................................................... 169

Figura 60 Exposição de caixa

............................................................................................................................. 170

Figura 61 Investimentos

......................................................................................................................................... 171

Figura 62 Evolução dos resultados financeiros

.......................................................................................... 172

Figura 63 Exposição de caixa no cenário otimista

................................................................................... 173

Figura 64 Evolução dos resultados financeiros no cenário pessimista

.......................................... 174

Figura 65 Evolução dos resultados de fluxo de caixa no cenário pessimista

............................. 175

Introdução

Lista de Tabelas

Tabela 1 Atenuação versus alta freqüência em cabos

................................................................... 36

Tabela 2 FCC Part 15 limite de emissão radiada

.............................................................................. 85

Tabela 3 NB30 e MPT 1570 emissões de limites radiados

.......................................................... 86

Tabela 4 Indicadores macroeconômicos

............................................................................................... 98

Tabela 5 Número de usuários ou terminais de telecomunicações

............................................... 98

Tabela 6 Investimentos em telecomunicações

..................................................................................... 98

Tabela 7 Posição do Brasil no Mundo em 2004

................................................................................ 99

Tabela 8 Participação das atividades de comunicações no PIB

............................................... 103

Tabela 9 IDH da comunidade de Barreirinhas

.................................................................................... 109

Tabela 10 Quadro comparativo das tecnologias de acesso interno

........................................... 115

Tabela 11 Quadro comparativo das tecnologias de acesso externo

......................................... 117

Tabela 12 Indicadores macroeconômicos

............................................................................................... 134

Tabela 13 Crescimento de usuários ou terminais de telecomunicações e

conseqüentemente as redes de acesso

.............................................................................. 134

Tabela 14 Perfil do usuário de Internet

..................................................................................................... 136

Tabela 15 Proporção de empresas que usam computadores

....................................................... 138

Tabela 16 Número de empregados que usam computadores

...................................................... 139

Tabela 17 Proporção de empresas usando a internet segundo o tipo de atividade

.......... 140

Tabela 18 Projeção de clientes e market share

.................................................................................... 141

Tabela 19 Market share relativo ao número total de empresas

................................................... 142

Tabela 20 Market share relativo ao número total de usuários

...................................................... 142

Tabela 21 Market share relativo ao % de clientes target

................................................................. 143

Tabela 22 Projeções de vendas

.................................................................................................................... 143

Tabela 23 Comparação da PLCBrasil com potenciais concorrentes

......................................... 147

Tabela 24 Estratégia de preços

.................................................................................................................... 150

Tabela 25 Mercado-alvo dos assinantes

.................................................................................................. 152

Tabela 26 Apresenta o mercado-alvo de empresas (incluso os fornecedores)

................... 152

Tabela 27 Mercado de Internet e voz a ser conquistado

................................................................. 153

Tabela 28 SWOT

.................................................................................................................................................. 163

Tabela 29 Demonstrativo financeiro

........................................................................................................... 167

Tabela 30 Demonstrativo financeiro dos principais gastos

............................................................. 169

Tabela 31 Fluxo financeiro

............................................................................................................................... 170

Tabela 32 Indicadores de rentabilidade

.................................................................................................... 172

Tabela 33 Fluxo financeiro no cenário otimista

..................................................................................... 173

Tabela 34 Fluxo financeiro no cenário pessimista

............................................................................... 175

Tabela 35 Rentabilidade do empreendimento versão otimista

..................................................... 176

Tabela 36 Rentabilidade do empreendimento versão pessimista

............................................... 176

Introdução

INTRODUÇÃO

A tecnologia Powerline Communications (PLC) é utilizada a partir da decada de 60

do século XX pelos empresários de energia elétrica que ampliavam as funções de sua rede

elétrica. Essa rede, além de transportar e distribuir energia elétrica, servia de acesso para

aplicações limitadas em banda estreita, taxas de transmissão bem baixas e alta potência de

transmissão, tais como

•

telemedição, telesupervisão e telecomando;

•

comunicação de voz.

Esses serviços eram utilizados entre as pessoas responsáveis pela operação,

manutenção e planejamento do sistema elétrico nas usinas geradoras de energia elétrica,

nos centros de operação do sistema e nas diversas subestações. Para as aplicações de voz

e de dados, usava-se um sistema de telecomunicações definido como Carrier Frequency

System (CFS) que tinha como características o uso de faixa estreita em 3 kHz, 148,5 kHz e

a modulação AM/FM.

A necessidade da sociedade por serviços de telecomunicações, principalmente por

serviços de transmissão de dados em banda larga, foi o fator motivador para que grandes

esforços venham sendo realizados no campo de pesquisa para viabilizar a utilização da

tecnologia PLC em banda larga, também conhecida como Broadband Powerline

Communication (BPLC), mais precisamente na faixa de freqüência entre 1 MHz e 30 MHz,

interessantes para Internet ou aplicações extremas de áudio e vídeo. O foco dessa pesquisa

visa ao desenvolvimento de equipamentos que formam os componentes de uma rede PLC,

tentando equacionar situações limites do acesso PLC, tais como

•

melhoria na taxa de transmissão;

•

atenuação e defasamento dos canais PLC (principais características das linhas de

distribuição das redes elétricas);

•

característica distância versus freqüência das redes elétricas, sendo a atenuação

aos sinais elétricos nelas transmitidos a conseqüência imediata, principalmente para os usuários

banda larga que se localizam no final das linhas de baixa tensão − usuários fim de linha;

Introdução

•

topologia da rede e acoplamento de cargas que incrementam a atenuação dos

canais PLC;

•

maior eficácia dos equipamentos PLC diante do

“ruído” inerente às redes elétricas

em uso (existem situações em que tipos de ruídos degradam o sinal a ponto de inviabilizar a

comunicação).

Atualmente, técnicas digitais sofisticadas de modulação e de codificação de canais

são utilizadas como forma de reduzir os efeitos da degradação impostos à informação pelas

características das redes elétricas (atenuação e defasamento) e o ruído inerente a estas

redes, viabilizando a comunicação.

Os atuais DSP (Processadores de Sinais Digitais), por exemplo o DS2, possibilitam a

implementação da técnica de modulação multiportadoras OFDM que é a utilizada nos dias

de hoje nos sistemas PLC. Esta técnica de modulação possibilita o aumento da taxa de

transmissão, evita interferências conduzidas e irradiadas, otimiza a banda de freqüências e

sua implementação é realizada com algoritmos da Transformada Discreta de Fourier.

A técnica de codificação de canal permite reduzir a influência do ruído ou das distorções

do sinal introduzidas pelo canal PLC no receptor. Esta técnica está associada a uma diminuição

da taxa de erros, isto é, a sistemas digitais de comunicação eficientes e confiáveis (sem erro).

A codificação de canal tem por principio básico a introdução controlada de redundâncias

na informação a ser transmitida, de forma que possíveis erros possam ser detectados e

corrigidos durante a decodificação. A informação codificada pode ser transmitida a uma

potência mais baixa do que a necessária sem codificação para se obter a mesma

probabilidade de erro de transmissão.

Dois tipos básicos de codificação são largamente utilizados até hoje e são as bases

para codificações mais complexas: os de bloco e os convolucionais.

Para se conseguir um bom desempenho nos sistemas PLC é preciso implementar

processos de codificação que garantam uma dispersão de erros para o código usado. Assim

a transmissão de dados em Banda Larga passa a ser interessante ou necessária a partir da

utilização de freqüências mais altas, tipicamente entre 1,6 MHz a 30 MHz.

Atualmente, os equipamentos que participam e formam uma rede PLC disponíveis no

mercado permitem até 200 Mbps (pico), estando previsto para os próximos dois anos um

incremento substancial nesta taxa para até 250 Mbps.

Vale salientar que diversos países da Europa (Portugal, Espanha, França e outros) já

exploram comercialmente o serviço de banda larga sobre a linha de energia, assim como os

Estados Unidos. Naqueles países os equipamentos que compõem um sistema PLC foram

certificados, homologados, padronizados e normalizados. Porém, a homologação e a certificação

naqueles países não é aceita no Brasil pela falta de um acordo de reconhecimento mútuo

Introdução

entre o Brasil e a Europa e os Estados Unidos. Logo, os equipamentos de uma rede PLC que

são importados deverão ser testados em laboratórios brasileiros para receberem a certificação

ou homologação da ANATEL.

Várias pesquisas realizadas em todo o mundo, inclusive no Brasil, já provaram a

eficácia e a robustez da tecnologia PLC. Percebendo todo esta situação em torno do acesso

PLC, as empresas de energia elétrica, aproveitando-se da capilaridade das redes de

distribuição existentes, pretendem

•

introduzir um novo padrão de qualidade nos serviços prestados aos consumidores

de energia elétrica;

•

implementar a automação e o controle das redes elétricas pelos sistemas PLC

melhorando a eficácia do gerênciamento e manutencão das redes de energia elétrica;

•

registro on-line da demanda que permite as EDEE conhecer o comportamento dos

clientes do produto energia elétrica;

•

disponibilizar a rede PLC Outdoor como acesso ou last miles, de forma eficiente, e

a baixo custo, aos Operadores de Telecomunicações, Provedores de Internet, Empresas de

Segurança em geral e de TV a Cabo e outros grandes usuários de banda larga.

Motivação

A desregulamentação no mercado de telecomunicações e a entrada de novas

operadoras fizeram com que a rede de acesso passasse a ser o foco das empresas que

exploram os serviços de telecomunicações não apenas no Brasil, mas, principalmente no

mundo. Com o fim do monopólio, as empresas de prestadoras de serviços de telecomunicações

desejam oferecer diferencial de preço, de prazo e de instalação. Para isto, as empresas

prestadoras dos serviços de telecomunicações precisam de uma rede de acesso de grande

capilaridade, uma vez que quanto maior a acessibilidade de uma rede mais fácil torna-se a

penetração no mercado.

O grande diferencial das operadoras de telecomunicações é o equilíbrio de investimentos

entre o backbone e a rede de acesso, principalmente com a demanda de serviços de banda

larga expandindo-se a cada dia e exigindo taxas de transmissão mais elevadas e um

sistema de transmissão de elevada confiabilidade. Porém, sem a rede de acesso, não há

como vender o serviço ao usuario final, que é o mais importante.

A solução ideal seria a instalação de fibras ópticas (acesso) dos nós (centrais de

comutação) aos usuários. Porém o custo é elevado, principalmente no lançamento ou na

Introdução

instalação dos cabos e, por esse motivo, inviável em curto prazo, mesmo em paises

desenvolvidos. É nesse vácuo que entra o papel da tecnologia PLC. As redes de acesso

PLC são caracterizadas pela facilidade e baixo custo de instalação e pela alta capilaridade,

o que permitiria equilibrar os investimentos entre o backbone e a rede de acesso, otimizar os

serviços ofertados e, ainda, oferecer diferenciais de preço e de prazo de instalação aos

usuários dos serviços de telecomunicações com os sistemas PLC. Logo, nota-se que as

redes PLC são muito competitivas quando comparadas com as redes de acesso das

tecnologias que atualmente existem no mercado, tais como:

•

acesso via par metálico (RDSI, xDSL, par telefônico convencional);

•

acesso via fibra óptica (FTTX);

•

acesso via cabo coaxial (HFC);

•

acesso via rádio (Wireless);

•

acesso via satélite.

A grande motivação desse trabalho é conceber arquiteturas de sistemas PLC ou

redes de acesso PLC através de soluções de engenharia elétrica e que essas arquiteturas

definam modelos de negócio na idéia PLC.

Objetivos

O objetivo deste trabalho é desenvolver soluções de tecnologias de redes de

acesso ou arquiteturas de sistemas PLC que definirão modelos de negócio ou negócios

da idéia PLC. O foco é mostrar a viabilidade da tecnologia PLC, a partir da melhor solução

tecnológica dentre as apresentadas sob o ponto de vista da Engenharia Elétrica e do

modelo de negócio definido por essa arquitetura, através da validação da arquitetura

escolhida e do modelo de negócios, ou seja, a elaboração do business plan ou plano de

negócios com base na situação real do mercado de telecomunicações, em nosso país,

ávido por uma solução que viabilize o subsistema rede de acesso ou última milha de uso

facil e baixo custo para o usuário final.

Estrutura da Dissertação

Para alcançar os objetivos propostos, a dissertação está estruturada em cinco

capítulos que são brevemente descritos a seguir.

Introdução

No Capítulo 1 estuda-se as linhas de distribuição de energia elétrica como canal de

transmissão de voz, de vídeo e de dados. Abordam-se as características desse meio e as

dificuldades para a transmissão da informação analógica e digital nas redes elétricas.

No Capítulo 2 são apresentadas as técnicas digitais sofisticadas de modulação e de

codificação de canais. Essas técnicas minimizam as distorções introduzidas pelo canal PLC

e pelo ruido aditivo. Abordam-se o modelo geral, a função transferência e o modelo de ruído

aditivo do canal PLC outdoor.

No Capítulo 3 analisa-se o uso das redes elétricas para a transmissão da informação

digital baseada em sistemas multiportadoras. Discute-se a técnica de modulação OFDM/

DMT multiportadora.

No Capítulo 4 fica evidenciada a importância da compatibilidade eletromagnética

entre os equipamentos que são instalados no mesmo ambiente eletromagnético. Apresenta-

se também um Relatório Técnico de Análise de Compatibilidade Eletromagnética, que é

uma síntese dos dados coletados e analisados das medições do campo eletromagnético

radiado pelos equipamentos PLC instalados numa rede de distribuição de energia elétrica

(rdee) da COPEL (Companhia Paranaense de Energia) no ano de 2003.

No Capítulo 5 são apresentadas arquiteturas de sistemas PLC. Esses sistemas

representam possíveis soluções para o deficiente subsistema de acesso que compõe o atual

sistema de telecomunicações do nosso país. Estas arquiteturas ou soluções tecnológicas

definirão modelos de negócios que poderão ser explorados no mercado de telecomunicações

brasileiro. As validações das arquiteturas e modelos de negócios também são apresentados.

Complementam o trabalho as conclusões, as perspectivas futuras e os Anexos.

Nas conclusões e perspectivas futuras tem-se a síntese da presente dissertação e a

lista de possíveis investigações futuras. Nos Anexos são mostrados alguns dados do

mercado brasileiro das telecomunicações.

Capítulo 1

A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal de Comunicação de Voz, de Vídeo e de Dados

CAPÍTULO 1

1 A REDE DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA

COMO CANAL DE COMUNICAÇÃO DE VOZ, DE VÍDEO E

DE DADOS

1.1 A Rede de Distribuição de Energia Elétrica

Em sua função original a rede elétrica de distribuição de energia (RDEE) é usada

para o transporte e a distribuição de energia elétrica aos consumidores. Neste capítulo

analisa-se as RDEE em uma nova função, ou melhor, ampliação de funções, como canal

para comunicação de voz, de vídeo e de dados. O objetivo é descrever o ambiente ou o

acesso PLC caracterizado pela RDEE em aplicações PLC na Média Tensão (MT) e na Baixa

Tensão (BT), configurações por onde serão propagados os sinais PLC. Vale ressaltar que a

maioria das aplicações PLC utiliza a Rede de Baixa Tensão (RBT) ou last mile. As redes de

MT (RMT) e as RBT são caracterizadas por linhas ou condutores metálicos e, portanto,

serão analisadas pelo estudo de algumas características e pelo comportamento dessas

caracteristicas das redes de MT e BT (condutores metálicos) para aplicações PLC na faixa

entre 500 kHz e 30 MHz, tendo em vista que essas redes são formadas por parâmetros

como resistências, indutâncias, capacitâncias e condutâncias distribuídas, sendo um ambiente

hostil à propagação de sinais elétricos, principalmente os de alta freqüência, devido aos

seguintes parâmetros:

•

atenuação por conta dos efeitos resistivos e reativos das linhas;

•

reflexões devido à inserção e retirada dinâmica de cargas na rede elétrica;

•

ruídos decorrentes das perturbações eletromagnéticas e conseqüentes interferências

conduzidas e irradiadas.

Vale enfatizar que a atenuação e os ruídos são os grandes obstáculos para uma

propagação adequada de sinais. Logo, analisar os efeitos que influenciam a transmissão de

sinais PLC pelas redes elétricas em nível da distribuição de energia elétrica torna-se

fundamental.

Capítulo 1

A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal de Comunicação de Voz, de Vídeo e de Dados

1.2 A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Sistema de

Transmissão e de Distribuição de Energia Elétrica

A Rede de Distribuição de Energia Elétrica são sistemas ou redes elétricas que

foram concebidas para transportar e distribuir a energia elétrica em níveis de Media e Baixa

Tensão,

operando nas freqüências da rede (50 ou 60 Hz). Os sistemas de Geração e de

Transmissão de Energia Elétrica são interligados à rede de distribuição de Energia Elétrica

através das subestações de Extra Alta Tensão (EAT) e Alta Tensão (AT). As subestações

de Alta Tensão (AT) e Média Tensão (MT), localizadas próximas aos centros consumidores,

e as subestações MT e BT, localizadas nos centros consumidores, são transformadores

abaixadores de alta potência das redes de distribuição e estão interconectados por linhas

de distribuição ou alimentadores de comprimentos, às vezes, significativos, devido as

distâncias entre aquelas subestações e dessas aos consumidores. A energia elétrica presente

na rede primária, ou seja, nas subestações MT/BT, é transportada pelos alimentadores aos

centros de consumo ou demanda e, após, distribuídas para os sistemas consumidores de

grande porte, em níveis de tensão de 34,5 kV ou 13,8 kV, como indústrias, comércio, centros

urbanos e rurais. Já a rede secundária das subestações MT/BT é caracterizada pelas linhas de

distribuição de Baixa Tensão ou condutores metálicos que suprem os consumidores de médio

e pequeno porte na Tensão abaixo de 1 kV.

Na figura 1, temos uma configuração ou topologia de um sistema de transporte e de

distribuição de energia elétrica de uma RDEE. Nessa figura podemos observar os diversos

componentes que a formam, desde a subestação até o consumidor, assim como os

diferentes níveis de tensão.

O padrão de Rede de Distribuição Urbana e rural no Brasil é o aéreo, baseado nos

padrões do REA (Rural Electrification Administration - USA), em que os condutores nús são

apoiados sobre isoladores de vidro ou de porcelana, fixados em cruzetas de madeira ou de

concreto. Este tipo de rede tornou-se padrão nacional há várias décadas, porém vem sendo

substituído gradualmente devido ao baixo nível de confiabilidade quando utilizado em áreas

com maior densidade populacional.

Capítulo 1

A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal de Comunicação de Voz, de Vídeo e de Dados

Rede de alta tensão (69 KV)

Figura 1 - Rede Elétrica.

1.2.1 Tecnologia das Linhas de Distribuição de Energia Elétrica (LDEE)

As linhas de distribuição ou condutores metálicos utilizados nas redes de distribuição

de energia elétrica foram projetadas inicialmente para o transporte ou a propagação de

sinais de baixa freqüência. As aplicações PLC são baseadas em sinais de alta freqüência.

Logo, torna-se necessário conhecer a tecnologia das linhas e os materiais usados na

composição desses condutores metálicos de modo que soluções outras venham a ser

incorporadas ao processo de propagação de sinais PLC em linhas de distribuição de energia

elétrica no sentido de adequar os sinais PLC de alta freqüência às redes elétricas de

distribuição.

As linhas ou condutores metálicos apresentam características primárias tais como:

resistências (R), capacitâncias (C), indutâncias (L), condutâncias distribuídas (G) e

secundárias: constante de propagação (Y), constante de atenuação (α), constante de fase

(β) e a impedância característica (Ζo).

Os parâmetros primários das linhas metálicas são características obtidas diretamente a

partir da natureza dos circuitos, da disposição geométrica dos condutores e do material utilizado.

Esta linha que pode ser vista na figura 2, possui dois tipos de parâmetros primários:

•

Longitudinais: são as características que existem ao longo dos condutores que

constituem a linha, tais como

− resistência por unidade de comprimento - R ( /km)

Capítulo 1

A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal de Comunicação de Voz, de Vídeo e de Dados

− indutância por unidade de comprimento - L (H/km)

•

Transversais: são as características que existem entre os condutores que constituem

a linha, tais como

− capacitância por unidade de comprimento - C (F/km)

− condutância do dielétrico por unidade de comprimento - G (mho/km)

Figura 2 - Parâmetros longitudinais e transversais.

As características primárias dependem do diâmetro dos condutores (resistência

ôhmica), do afastamento entre os condutores (capacitância), do material empregado como

isolante entre os condutores, sua espessura e ainda a disposição dos condutores no cabo

metálico. Porém, as características secundárias das linhas são funções das suas

características primárias, as quais se determinam pela disposição geométrica dos condutores e

pelas propriedades dos materiais utilizados.

Os parâmetros secundários são importantes para elaboração de projetos e para

análise da rede PLC. Torna-se pertinente discutir brevemente os seguintes parâmetros:

•

impedância característica;

•

constante de propagação;

•

constante de atenuação;

•

constante de fase;

•

velocidade de propagação.

Essas características são também influenciadas pela banda de freqüências que

formam o sinal, as condições climáticas e as observações a seguir:

•

a resistência distribuída varia em função da temperatura ambiente;

•

o valor da resistência distribuída é diretamente proporcional à raiz quadrada das

freqüências que compõem o sinal por causa do Efeito Peculiar;

L R

Capítulo 1

A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal de Comunicação de Voz, de Vídeo e de Dados

•

a capacitância distribuída depende dos materiais envolvidos na construção dos

condutores;

•

tendo o ar como dielétrico, a capacitância distribuída pode sofrer variações por

conta de variações nas condições climáticas;

•

o aumento na freqüência pouco afeta a capacitância distribuída;

•

no condutor metálico a diminuição da secção utilizada com o aumento da freqüência,

também diminui o campo magnético interno do condutor;

•

no caso anterior, a conseqüente redução na indutância distribuída é muito pequena,

sendo desprezível;

•

os valores da condutância G dependem das perdas dielétricas e dos defeitos no

isolamento. Em geral, o valor de G é considerável;

•

os valores das freqüências que compõem o sinal são diretamente proporcionais à

condutância G;

•

a constante de atenuação (α) depende dos parâmetros resistências (R),

capacitâncias (C), indutâncias (L) e condutâncias distribuídas (G) do condutor (meio), da

banda de freqüência do sinal, das condições climáticas e das propriedades do material

usado na construção dos condutores.

( ) ( ) ( )

[

]

2222222

LCwRGCwGLwR −++⋅+

(Equação 1)

•

a constante de fase (β) depende dos parâmetros resistências (R), capacitâncias

(C), indutâncias (L) e condutâncias (G) que estão distribuídas no condutor (meio), além da

banda de freqüência do sinal. Essa constante representa o defasamento sofrido pelo sinal;

β =

( ) ( ) ( )

[

]

2222222

LCwRGCwGLwR −−+⋅+

(Equação 2)

• a Constante de Propagação representada pela letra grega “γ”, caracteriza a maneira

pela qual uma onda se propaga ao longo da linha de transmissão, com respeito às variações

de fase e amplitude da mesma.

Assim, se uma linha de transmissão homogênea de pares simétricos e de

comprimento infinito estiver sendo percorrida por uma tensão e uma corrente senoidais,

sendo

respectivamente, a tensão e a corrente no início da linha, a tensão e a corrente

num ponto a uma distância L do inicio da linha, serão obtidas as seguintes relações:

Capítulo 1

A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal de Comunicação de Voz, de Vídeo e de Dados

eVV

−

⋅=

(Equação 3)

eII

−

⋅=

(Equação 4)

A constante de propagação é composta de uma parte real,

, chamada de

constante de atenuação, e de uma parte imaginária, ß, chamada de constante de fase.

γ = α + j

(Equação 5)

Segundo (SADIKU, 2004

) a expressão geral da constante de propagação em função

dos parâmetros primários de uma linha de transmissão é

(

)

(

)

wCGjwLR +×+=

[

]

1−

(Equação 6)

A impedância característica (Ζo) de uma linha é

•

a impedância de entrada de uma linha suposta infinitamente longa;

•

o conjunto de oposição à passagem de um sinal naquele meio (demonstra os

efeitos resistivos e reativos de uma linha);

•

independente do comprimento do condutor;

jwCG

jwLR

(Equação 7)

1.3 A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal para

Comunicações de Voz, de Video e de Dados

A rede de distribuição de Energia Elétrica como meio de comunicações de dados, de

video e de voz é caracterizada pela atenuacão proporcional ao aumento da freqüência e da

distância, fase não linear, seletividade na freqüência e o ruído conduzido ou irradiado nos

condutores metálicos (linhas de distribuição de energia) de MT e BT. Por ser um meio

extremamente hostil como canal de comunicações, devido a essas características primárias

e secundárias das linhas ou RDEE. O conhecimento das características das redes elétricas,

Capítulo 1

A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal de Comunicação de Voz, de Vídeo e de Dados

equipamentos e principalmente as linhas ou condutores metálicos de MT e BT da

distribuição de energia elétrica faz-se necessário no momento do planejamento de um

sistema PLC, de modo que as diretrizes definidas para o sistema digital de transmissão de

dados concorra para tornar as características daquele meio compatível com os parâmetros

ou características exigidas em aplicacões de acesso. Além da qualidade no canal PLC

ressalve-se que a confiabilidade do mesmo também é exigida. Por exemplo, o desligamento

de parte de uma rede elétrica pode ser provocado pelo simples contato do condutor nú com

as pessoas, um galho de árvore, as marquises e as sacadas de prédios, os painéis, os

andaimes, as queimadas, os raios (descargas atmosféricas) e a poluição industrial exigindo

assim a constante presença de equipes de manutenção para o restabelecimento da

continuidade da rede elétrica.

1.3.1 Fatores a Serem Observados na Transmissão de Sinais por

Redes Elétricas de Distribuição de Energia Elétrica

1) Linha de Distribuição como um canal atenuador com seletividade de freqüências

(Frequency Selectivity Fading Channel)

Ao se transmitir um sinal PLC numa rede elétrica de distribuição, iremos observar a

presença de uma fração do sinal ou onda refletida e um outro sinal ou onda transmitida para

o outro meio que também é parte do sinal original. Este é um cenário de um sinal incidente

sobre regiões com impedâncias características diferentes. No caso das RDEE, as reflexões

decorrem do descasamento de impedância das cargas nas terminações da rede, locais da

rede onde a impedância varia no tempo devido à inserção e à retirada das mesmas no sistema

de distribuição de energia elétrica e tambem nas mudanças dos parâmetros das linhas que

ocasionem variações na impedância característica da rede, dando origem a sinais refletidos,

por exemplo, conexão de cabos distintos, diferentes topologias, distância, nível de isolação

entre os condutores e outros parâmetros.

Segundo (HAYT, 2003) se a transmissão ocorrer em dois meios ou regiões 1 e 2

de impedâncias características diferentes,

, a amplitude do campo elétrico

propagado entre aquelas regiões é dado por Τ ou Coeficiente de Transmissão (Τ), sendo

Capítulo 1

A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal de Comunicação de Voz, de Vídeo e de Dados

Γ−=+= 1

(Equação 8)

é a parte do sinal ou onda refletida também conhecida como Coeficiente de Reflexão

(

) sendo

0102

−

=Γ

(Equação 9)

A principal conseqüência de reflexões são as interferências seletivas e destrutivas.

Para algumas freqüências o sinal ou onda propagada pode chegar ao destino, o receptor,

com poucas perdas e, em outras freqüências, o nível de atenuação é muito forte. Logo,

conclui-se que a linha de distribuição possui uma resposta de freqüência, a função de

transferência, que varia bastante com a freqüência. Portanto, as reflexões induzem a

determinadas freqüências a apresentarem uma atenuação muito forte. Como exemplo, na

figura 3 temos uma simulação do módulo da função transferência de um meio sem atenuação,

composto por dois caminhos

•

um caminho com 200 m, direto entre o transmissor e receptor, percorrido por

um sinal

•

outro caminho com 224 m, direto entre o transmissor e receptor, percorrido

por ondas diretas

e refletidas

Figura 3 - Resultado das reflexões no módulo da função

transferência de um meio metálico ideal.

-2

-4

-6

-8

-10

-12

Atenuação (

)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Freqüência (MHz)

Capítulo 1

A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal de Comunicação de Voz, de Vídeo e de Dados

A primeira freqüência com grande atenuação é 3,334 MHz. O sinais subseqüentes

que apresentarem apenas esta freqüência terão um período de aproximadamente 0,3 µs. No

percurso de 224 m parte do sinal transmitido (

), que se propaga para o receptor será

refletido na fração do sinal incidente (

), ou seja, a parte refletida (

). Esse sinal refletido

(

) sofre um atraso de 0,15 µs que equivale a 180° de defasamento. No encontro dos

sinais

com

, eles se somam e o sinal resultante é o sinal

, distorcido por conta da

interferência destrutiva e seletiva provocada pela reflexão. Este fenômeno acontece também

para os múltiplos ímpares de 3,334 MHz, uma vez que para os múltiplos pares a

interferência é construtiva. Portanto, a transmissão de sinais usando a freqüência

3,334 MHz e seus múltiplos impares é praticamente irrealizável. Diretamente relacionada a

isso esta a posição do receptor em relação ao transmissor. Vale salientar que os parâmetros

distância do receptor ao transmissor e a trajetória (o caminho ou a rota) que o sinal deve

percorrer entre o receptor e o transmissor são os fatores decisivos da influência da

localização na interferência destrutiva e seletiva provocada pela reflexão nas ondas propagadas

em uma linha ou condutor elétrico.

O meio metálico usado para a transmissão de sinais se apresenta como um

canal atenuador com

seletividade na freqüência que é o resultado das características de

atenuação e do defasamento combinadas. Estes fatos são ilustrados nas figuras 4 e 5 que

representam a variação da atenuação e o defasamento impostos aos sinais propagados num

meio metálico devido à reflexão que resulta em não linearidades em suas funções.

Figura 4 - Atenuação em um meio metálico com

seletividade de freqüências.

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

Atenuação (

)

Freqüência (MHz)

Capítulo 1

A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal de Comunicação de Voz, de Vídeo e de Dados

Na figura 4 podemos observar que determinados sinais são fortemente

atenuados e outras freqüências são fracamente atenuadas, caracterizando a seletividade de

freqüências do meio metálico.

Figura 5 - Característica da não linearidade da fase de

um meio metálico com seletividade de

freqüências.

2) Interferência intersimbólica

Além da seletividade de freqüências, canais não ideais distorcem os blocos que

se propagam por eles. Se as respostas em amplitudes e fase do canal são ideais, as

freqüências que compõem o bloco sofrem as mesmas alterações em amplitude e fase. A

forma do bloco é conservada, verificando apenas uma mudança em amplitude e um atraso

temporal. Com a não idealidade, as freqüências são modificadas de forma heterogênea e

ocorre uma dispersão (espalhamento) do bloco.

Quando blocos consecutivos passam por um canal não ideal, eles se sobrepõem

e geram a Interferência intersimbólica.

Trata-se da interferência entre sinais subseqüentes.

3) Radiação eletromagnética

São irradiações emitidas pelas freqüências (ondas) transmitidas em linhas abertas,

sem nenhum tipo de blindagem, com um enorme potencial de interferência nos sistemas

que operam nas mesmas freqüências, em bandas licenciadas ou não, por acoplamento

eletromagnético, no espaço aberto, ou em sistemas próximos.

0,6

0,4

0,2

-0,2

-0,4

-0,6

Não

linearidade de defasamento

(ra

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Freqüência (MHz)

Capítulo 1

A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal de Comunicação de Voz, de Vídeo e de Dados

Vale salientar que o comprimento de onda, ג, do campo eletromagnético é

fundamental nessa análise. No caso de baixas freqüências e grandes comprimentos de

onda e o tamanho do condutor for menor do que o tamanho de ג, não existe irradiação, uma

vez que a energia do campo eletromagnético se concentra na região interna do condutor.

Contudo, para altas freqüências e o comprimento de onda, ג, pequeno, o condutor metálico

nu atua como uma antena ou uma fonte de ondas eletromagnéticas. A intensidade dessa

fonte de propagação de perturbações eletromagnéticas no meio externo é reduzida com a

blindagem nos condutores. Essa solução foi até alguns anos atrás os cabos subterrâneos

blindados e instalados geralmente em dutos ou diretamente enterrados. Na figura 6

podemos observar uma opção bastante utilizada atualmente. Este sistema de condutores

blindados é o sistema de distribuição com condutores aéreos cobertos e (ou) isolados que

minimizam os problemas relacionados com o impacto ambiental, reduzem os riscos de

contato acidental e as irradiações eletromagnéticas e ainda melhoram a confiabilidade no

fornecimento de energia, em relação à rede aérea convencional.

Figura 6 - Padrão atual de meios metálicos.

1.4 A Rede Elétrica de Média Tensão (MT) de Sistemas de

Distribuição de Energia Elétrica

São configurações de redes elétricas com tensões de trabalho em 13,8 kV ou

34,5 kV dos sistemas de distribuição de energia elétrica (SDEE). Essas configurações são

formadas por equipamentos e linhas que são utilizadas para o transporte e a distribuição de

energia elétrica aos grandes centros de demanda.

Os equipamentos da rede elétrica (MT) dos (SDEE) por aplicação são

proteção: religadores, disjuntores e reles;

chaveamento: chaves a óleo, chaves faca e chaves fusíveis;

Capítulo 1

A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal de Comunicação de Voz, de Vídeo e de Dados

abaixadores de tensão: transformadores de potência;

estabilizadores de tensão: bancos de capacitores e estabilizadores indutivos de

tensão.

As linhas são condutores metálicos de cobre ou alumínio e denominadas

alimentadores. Em Media Tensão, o meio ou canal de comunicação para os sinais PLC são

os alimentadores.

Para o uso de um sistema PLC, somente os equipamentos transformadores, bancos

de capacitores e reguladores indutivos de tensão serão considerados. Eles fazem parte da

composição dos valores L e C, ou seja, parâmetros primários do sistema e podem alterar as

características necessárias para a viabilidade do canal PLC. Vale salientar que o transformador

representa um circuito aberto para os sinais PLC. Estes equipamentos são dimensionados

para baixas freqüências de operação (50 Hz ou 60 Hz).

Conforme já relatado, o padrão das linhas MT de distribuição no Brasil são condutores

metálicos sem blindagem, ou seja, nús. Essa condição representa uma porta aberta às

irradiações eletromagnéticas naqueles condutores. Essas interferências ou perturbações

eletromagnéticas irradiadas representam parte do ruído presente nas linhas. O ruído total

presente nas linhas MT é o somatório das perturbações eletromagnéticas: irradiadas,

conduzidas e do próprio material (térmico).

1.5 A Rede Elétrica de Baixa Tensão (BT) de Sistemas de

Distribuição de Energia Elétrica

Constitui-se de configurações de redes elétricas dos sistemas de distribuição de

energia elétrica com tensões de trabalho em 127/220 V ou 220/380 V, também conhecidas

como rede secundária de BT. Essas configurações são encontradas nas empresas

distribuidoras de energia elétrica e nas instalações elétricas internas de ambientes residenciais,

prediais, comerciais e industriais.

Nas empresas distribuidoras de energia elétrica tem-se os seguintes equipamentos

dessa rede, por aplicação e na tensão de trabalho em 127/220 V ou 220/380 V:

proteção: disjuntores de BT, elos;

chaveamento: chaves fusíveis.

As linhas de BT são condutores metálicos de cobre ou alumínio, sendo o meio ou

canal de comunicação mais utilizado para aplicações PLC. Nesse caso as linhas BT das

Capítulo 1

A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal de Comunicação de Voz, de Vídeo e de Dados

empresas distribuidoras de energia elétrica passam a ser reconhecidas como a rede externa

de acesso PLC ou sistema Outdoor ou Powerline Outdoors Telecoms (PLOC) para

aplicações PLC em altas freqüências. Contudo, para as mesmas aplicações e banda de

freqüências, nas instalações elétricas internas de ambientes residenciais, prediais, comerciais e

industriais a rede interna de BT passa a se chamar sistema Indoor ou Powerline Internal

Telecoms (PLIC).

O padrão atual nacional de construção de cabeamento das redes BT nas empresas

distribuidoras de energia elétrica segue o seguinte modelo:

Três cabos isolados denominados fases e um quarto cabo nú que é o neutro. Este é

um sistema de cabeamento de condutores os quais são distribuídos nas áreas urbanas e

rurais e deles derivam os ramais de serviços a cada ambiente dos consumidores. Esses

originam, as ramificações, ou seja, as muitas ramificações a depender da demanda e da

densidade populacional da região. Logo, os ramais de serviços que interligam cada ambiente

do consumidor às linhas formam pontos de descasamento de impedância, ou seja, pontos

de reflexões para os sinais incidentes. Sabemos que no ambiente do consumidor a inserção

e a retirada de cargas representa um processo dinâmico ao longo do tempo, devido às

cargas as mais variadas, principalmente as de baixa impedância em ambientes residenciais

(eletrodomésticos, motores, iluminação e outros) que se repetem a cada momento nas redes

elétricas de baixa tensão, o que torna a impedância do canal PLC dentro ou fora do

ambiente do consumidor um parâmetro que varia dinamicamente no tempo e no ritmo das

inserções e retiradas de cargas nos sistemas de distribuição de energia elétrica de baixa

tensão.

Como forma de baratear o custo de implantação das redes de baixa tensão nas

comunidades mais pobres, as empresas distribuidoras de energia elétrica utilizam, em

determinadas situações, o sistema de cabeamento conhecido como linhas multiplexadas.

Este sistema é formado por vários condutores blindados e isolados, o que favorece a

imunidade às perturbações eletromagnéticas irradiadas. Além disso, impõem aos sinais

incidentes PLC os efeitos de reflexões nos pontos de derivações do sistema multiplexado

além das perdas do material dielétrico para as altas freqüências.

Nas situações de impossibilidades de redes aéreas, por exemplo, no caso de

adequação ao meio ambiente e outros casos, as empresas distribuidoras de energia elétrica

optam por redes subterrâneas. Este sistema de cabeamento apresenta cabos subterrâneos

isolados e não blindados nas fases e o neutro condutor nú. Esses cabos são lançados no

solo em dutos subterrâneos e, freqüentemente, conectados aos secundários dos

transformadores da distribuição de energia elétrica e, dessa forma, interligados à rede elétrica

de distribuição. A topologia dessas redes leva-as a apresentarem altas condutâncias e

Capítulo 1

A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal de Comunicação de Voz, de Vídeo e de Dados

capacitâncias, devido à proximidade do solo e a baixas impedâncias característica, por

conta das interconexões, acarretando consideráveis atenuações.

1.5.1 Características de Perdas em Linhas de Baixa Tensão

Os condutores de baixa tensão apresentam uma característica de atenuação que

depende muito mais da topologia da rede e das cargas conectadas, embora aumente com a

distância entre o transmissor e o receptor e a freqüência utilizada no enlace.

Em (TANAKA, 1988), foram levantados dados em medições de atenuação em cabos

usando faixas de alta freqüência, conforme tabela 1.

Tabela 1 - Atenuação versus alta freqüência em cabos

Referência

Comprimento do enlace Faixa de freqüência Atenuação

TANAKA, 1988

10 m 10 kHz a 20 MHz -3 a -30 dB

TANAKA, 1988

20 m 10 kHz a 20 MHz -3 a -40 dB

TANAKA, 1988

30 m 10 kHz a 20 MHz -10 a -55 dB

A curva característica de atenuação em cabos de 300 m e na faixa de freqüência de

500 kHz a 20 MHz e ainda realizada em (ZIMMERMANN, DOSTERT, 1998) segue o padrão

mostrado na figura 7. O resultado das medições nesses cabos mostram que a atenuação

varia aproximadamente de 15 dBm a 85 dBm ao ser inserido na linha um sinal com nível de

65 dBmV na saída do transmissor.

Figura 7 - Resultado da medição da atenuação em um

enlace ou meio metálico.

Freqüência (MHz)

-10

-20

dBmV

Capítulo 1

A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal de Comunicação de Voz, de Vídeo e de Dados

O circuito da figura 3 em (ZIMMERMANN, DOSTERT, 2002a) mostra que uma linha

de uma rede elétrica de distribuição de energia, de média e baixa tensão, possui como

característica de atenuação um canal atenuador com seletividade de freqüências, conforme

a figura 8. Nessa figura, pode-se observar atenuações de -1,57 dB em 500 kHz até -28,5 dB

em 20 MHz e altas atenuações nos múltiplos ímpares de 3,334 MHz.

Figura 8 - Canal atenuador com seletividade de freqüências.

O experimento foi realizado em (ZIMMERMANN, DOSTERT, 2002a) utilizando um

circuito simples com apenas uma ramificação com 12 m. Esta ramificação esta a 30 m do

transmissor (TX) e a 170 m do receptor (RX) como podemos ver na figura 9.

Figura 9 - Modelo para experimentos de atenuação.

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

Atenuação (

)

Freqüência (MHz)

A B C

30 m 170 m

12 m

Capítulo 1

A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal de Comunicação de Voz, de Vídeo e de Dados

A dependência da distância e da freqüência utilizada pela atenuação de um sinal

transmitido em um condutor metálico é simulada em (ZIMMERMANN, DOSTERT, 1999)

conforme figura 10. Nessa figura, as atenuações mostradas são funções dos parâmetros

básicos do meio ou canal, pois não existem ramificações na topologia apresentada.

Podemos destacar, naquela figura, quatro situações topológicas diferentes, ao considerar-se

a figura 8 como padrão e as outras configurações diferenciando-se uma das outras pelas

distâncias de 100 m, 200 m, 300 m e 380 m resultando em grupos de funções de atenuação

diferenciados entre si.

Figura 10 - Atenuação em um sinal: dependência da distância e

freqüência utilizada no condutor metálico.

A figura 10 destaca a proporcionalidade entre a atenuação e a distância e aquela e a

freqüência e a necessidade de repetidores ao longo da linha de baixa tensão.

A atenuação dos condutores de uma rede de baixa tensão apresenta uma característica

de atenuação que depende da topologia da rede, das cargas conectadas, distância entre o

transmissor e o receptor e a freqüência utilizada no enlace. Este fato é ilustrado na figura 11.

Essa figura representa a função de transferência de uma rede de 110 m, com seis derivações,

sendo que cada ramificação tem uma extensão de 15 m. Facilmente concluímos que a

topologia desta rede foi modificada com relação à configuração da rede das figuras 8 e 9 e

que a característica de reflexão aparece mais vezes devido a mais ramificações. Portanto, a

atenuação é muito maior e mais variável na faixa do sinal transmitido.

-10

-20

-30

-40

-50

-60

-70

-80

-90

Atenuação (

)

Freqüência (MHz)

380 m

300 m

200 m

100 m

Capítulo 1

A Rede de Distribuição de Energia Elétrica como Canal de Comunicação de Voz, de Vídeo e de Dados

Figura 11

Atenuação em um sinal: dependência da distância

e freqüência em um circuito com varias ramificações.

-20

-30

-40

-50

-60

-70

Atenuação (dB)

Freqüência (MHz)

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

CAPÍTULO 2

2 TÉCNICAS DE MODULAÇÃO E CODIFICAÇÃO DE CANAL

PARA SISTEMAS PLC

Impulsionados por um aumento significativo de demanda, os sistemas de comunicação

têm apresentado nos últimos anos uma crescente evolução com o objetivo de proporcionar

modelos cada vez mais adaptados à realidade das novas tecnologias e, ao mesmo tempo,

buscando tornarem-se mais atrativos com relação aos aspectos técnicos e econômicos.

O advento das novas tecnologias de comunicação sem fio, por exemplo, tem causado

uma verdadeira revolução nas redes móveis, permitindo altas taxas de transmissão, novas

facilidades de implementação e um custo mais baixo quando comparado a outras tecnologias já

sedimentadas no mercado. Todavia, as implementações de infra-estruturas de comunicação

podem esbarrar em problemas que vão desde limitações geográficas ou técnicas e,

principalmente nas limitações orçamentárias, que acabam por inviabilizar o desenvolvimento

de um projeto.

Uma rede PLC é projetada para enviar informação com qualidade e confiabilidade

entre os dispositivos que a compõem. Porém, como atender a estes pré-requisitos diante de

ruídos conduzidos e irradiados, da não linearidade do defasamento e das atenuações existentes

nas redes elétricas?. Uma das formas de minimizar as dificuldades na transmissão do sinal

PLC é projetar um sistema de comunicação digital que favoreça a qualidade da comunicação.

Os ruídos de faixa estreita e os ruídos impulsivos, principalmente os assíncronos,

podem causar erros em alguns bits ou rajadas de bits transmitidos. Nesses casos é preciso

implementar técnicas sofisticadas de transmissão digital de dados para minimizar os efeitos

nocivos do canal PLC e do ruído aditivo. Porém, O ruído colorido permite uma melhor

convivência com sinais PLC no processo de transmissão daqueles sinais. Dentre as técnicas

de processamento de sinais recentemente investigadas encontram-se

•

técnicas de modulação mono-portadoras, multi-portadoras e de espalhamento

espectral;

•

técnicas de codificação de canais (códigos para correção de erros);

•

técnicas de equalização;

•

técnicas de estimação de canais;

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

•

técnicas de cancelamento de ruídos impulsivos;

Os fabricantes de chipsets DS2 e Intellon já implementaram algumas dessas

técnicas naqueles processadores digitais de sinais (DSP). Algumas empresas do setor

elétrico brasileiro que vêm testando a tecnologia PLC desde 2001 concluíram que o chipsets

DS2 é atualmente o DSP de melhor performance para as condições climáticas de um país

tropical como o Brasil.

Neste capitulo serão analisados alguns fundamentos de comunicações digitais com

ênfase ao estudo das técnicas de modulação multi-portadoras e de codificação de canais

(códigos para correção de erros).

2.1 Técnicas de Modulação para Sistemas PLC

Nos dias atuais a sociedade moderna depende, e muito, dos serviços de comunicações,

principalmente aqueles que requerem uma alta capacidade de banda. Ações como o envio

de figuras animadas de uma estação de trabalho de design, aquisição de dados estatísticos

de um outro computador, ou manipulação de um banco de dados localizado num centro de

controle distante e outras são realizadas e incorporadas ao cotidiano das necessidades de

nossa sociedade. Para atender a demanda crescente dos serviços de banda larga torna-se

necessário o uso de sistemas de comunicações digitais de performance aceitável.

Um sistema de comunicação digital, em seu modelo discreto, pode ser representado

pelo diagrama de blocos da figura 12 (HAYKIN, 2004). Para analise daquela configuração pode-

se admitir a transmissão de um sinal de informação ou mensagem desde a fonte de

informação até o usuário da informação. Os blocos funcionais do transmissor e do receptor são

associados, tais como

•

codificador da fonte - decodificador da fonte;

•

codificador de canal - decodificador de canal;

•

modulador - demodulador.

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

Figura 12 - Diagrama simplificado de blocos de um sistema de comunicação digital.

A informação ou sinal de mensagem, x[n], originada na fonte de informação

representa dados binários ou uma seqüência de bits, por exemplo, dados, textos, números,

imagens gráficas, áudio e vídeo que podem estar armazenadas na memória de um

computador. O codificador da fonte exclui as informações redundantes no sinal de

mensagem, ou seja, gera as seqüências de bits ou bit stream e controla a utilização do

canal para torná-la eficiente. A seqüência de símbolos resultante,

[n], é chamada

palavra-código da fonte ou bit stream. O fluxo de dados é processado em seguida pelo

codificador de canal, o qual produz uma nova seqüência de símbolos chamada palavra-

código do canal. A palavra-código do canal

[n] é mais longa que a palavra código da fonte

em virtude da redundância controlada que é incorporada a sua construção. Finalmente o

modulador representa cada símbolo da palavra-código do canal por meio de um símbolo

analógico correspondente e selecionado apropriadamente de um conjunto finito de símbolos

analógicos possíveis. A seqüência de símbolos analógicos,

(t), produzidos pelo

modulador, é chamada de forma de onda ou símbolos portadores. Geralmente são senóides

cujas características de amplitude e fases serão modificadas com as variações dos bits nas

palavras binárias, no processo de modulação, passando a serem representados por

(

)

e, finalmente, sendo apropriadas para serem transmitidas por um canal. Porém, nesse

Fonte de

informação

Codificador da

fonte

Modulador

Codificador de

canal

Canal

Sinal de mensagem

Palavra-código

da fonte

Palavra-código

do canal

Forma de

onda

Transmissor

Demodulador

Decodificador

de canal

Decodificador

da fonte

Usuário da

informação

Estimativa dos

sinais de mensagem

Estimativa de

palavra-código da

fonte

Estimativa de

palavra-código do

canal

Sin

recebido

Receptor

[n]

(t)

υ(t)

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

estágio do sistema, ou seja, em um canal ou meio de transmissão caracterizado por uma

função de transferência, tem-se também a presença de ruído, u(t), que adicionado ao sinal

(

)

(seqüência de símbolos analógicos modulados), serão transmitidos para o RX. No RX,

na saída do canal, o sinal recebido é processado em ordem inversa a do TX, reconstruindo,

assim, uma versão reconhecível ou estimativa do sinal de mensagem original.

Na configuração apresentada na figura 12 pode-se afirmar que a modulação é um

processo importante realizada na transmissão de sinais digitais em qualquer sistema de

comunicação digital. Um sistema de modulação digital tem por função converter o sinal

analógico ou dados binários (seqüência de bits) em um outro sinal analógico, ou seja, em

formas de onda compostas por n amostras e adequá-lo para sua posterior transmissão.

2.1.1 Modulação QAM

No contexto de conversão de dados (ou sinais) digitais para analógicos, as técnicas

de modulação AM, FM e PM são denominadas, respectivamente, chave de desvio de

amplitude (ASK), chave de desvio de freqüência (FSK) e chave de desvio de fase (PSK).

A técnica Quadrature Amplitude Modulation (QAM) é uma combinação das técnicas

ASK e PSK elaborada de maneira a aumentar o número de bits transmitidos bit, dibit, tribit

por dimensão. Dessa forma pode-se aumentar a taxa de transmissão de bits

Diferentes tecnicas de modulação realizam, digo, ocupam diferentes bandas de freqüências.

Encontrada na literatura em (HIROSAKI, 1981; RAMSEIER, ARZBERGER, HAUSER,

1999; VANKA, KOSUNEN, SANCHIS, HALONEN, 2000; CHO, YOON, JEONG, KAVEHRAD,

2001), a Modulação QAM é uma generalização bidimensional da modulação AM em

quadratura na medida em que sua formulação envolve duas funções de base ortogonais em

banda passante, conforme são mostradas nas seguintes equações:

( ) ( )

,2cos

πφ

≤

(Equação 10)

( ) ( )

tfsen

πφ

≤

(Equação 11)

representam as i (in phase) componentes de amplitude em fase de periodo T e as q

(quadrature phase) componentes de amplitude em quadratura de período T e

freqüência da portadora.

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

Um diagrama denominado constelação ou espaço de amplitude e fase mostra o

relacionamento entre amplitudes, fases e bits. Na figura 13 podemos observar as

constelações 4-QAM e 8-QAM em que um número qualquer de amplitudes pode ser

combinado com uma grande quantidade de variações na fase.

Figura 13 - As constelações 4-QAM e 8-QAM.

Admitamos que o n-ésimo ponto de mensagem no plano (

) seja indicado por













minmin

dbda

, em que

min

é a distância mínima entre dois pontos da informação ou

sinal de mensagem na constelação,

são números inteiros e n = 1, 2, 3, ..., m.

Admitamos que













min

e que

é a energia do sinal que possui a menor

amplitude. Logo, o

−

ésimo sinal QAM ou M-QAM é definido por

(

)

( )

tfa

2cos

–

( )

tfsenb

- j

, (Equação 12)

sendo k = 0,

...m e

≤

O sinal ou símbolo analógico modulado

(

)

, que trataremos por

, consiste em

duas portadoras, uma em fase e a outra em quadratura, sendo cada uma delas modulada

por um conjunto de amplitudes discretas, daí o nome modulação de amplitude em

quadratura.

As m amostras da seqüência

transferem um certo número n de bits que compõem

uma palavra binária, sendo N =

(

)

log

qiM

. Na modulação 4-QAM temos o

011

010

101 001

100 000

110

111

8-QAM

2 amplitude, 4 fases

01 00

10 11

4-QAM

1 amplitude, 4 fases

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

valor de M = 4 e símbolos de 2 bits. Contudo, na modulação 8-QAM, o valor de M = 8 e

símbolos de 3 bits. Como se pode observar, existe uma relação entre o número de bits ou

símbolos QAM que segue a potência de 2.

O conjunto de todos os pares de coordenadas,

QAM

, representa todas as possíveis

M formas que

pode assumir, conforme a seguinte equação:

QAM

= {

– j

{

(

)

}}1,...,3,

lll

dldd

−

(Equação 13)

Na equação acima, como podemos observar,

QAM

é o conjunto de todos os valores

complexos de

e os componentes ou coordenadas cartesianas complexas representam as

características de módulo e fase de um determinado símbolo analógico (

). Cada possível

seqüência de bits em uma palavra binária corresponde a um valor complexo

∈

QAM

associado às características de amplitude e fase de um determinado símbolo portador a ser

usado na transmissão. Na figura 14, podemos observar uma constelação 32– QAM ou uma

representação gráfica de

QAM

, sendo uma configuração de 4 amplitudes e 8 fases. Nessa

constelação, os pontos ou símbolos portadores estão espaçados de uma distância

direção em fase e por uma distância

na direção em quadratura. Nesse caso, como M =

32, as palavras binárias são compostas por 5 bits (N =

(

)

log

= 5 bits) com cada ponto

referenciado a sua respectiva palavra binária e

= 2.

Figura 14 - Constelação para modulação

– QAM.

(J)

10000 10010 11010 11000 01000 01010 00010 00000

♦

♦ ♦ ♦

10001 10011 11011 11001 01001 01011 00011 00001

♦

♦ ♦

-8 -6 - 4 -2 0 2 4 6 8 (I)

10101 10111 11111 11101 01101 01111 00111 00101

♦

-1

♦

♦ ♦ ♦

-2

10100 10110 11110 11100 01100 01110 00110 00100

♦

-3

♦

♦ ♦

= d

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

O símbolo analógico que representa a palavra binária 01110 é

= 3 – j3 e possui

amplitude E

4,243, sendo E um ajuste de energia e a fase – 45º.

Na recepção, sabemos que, em uma situação real, o ruído de canal e a interferência

intersimbólica agem juntos, afetando a qualidade e a confiabilidade do sistema de

comunicação. Por isto, o RX passou a ser projetado com um equalizador que minimiza os

efeitos da interferência intersimbólica.

No caso do demodulador QAM, admitindo que

seja o ruído de canal,

a função

transferência do canal,

o símbolo portador transmitido,

(

)

hts

o i-ésimo

símbolo portador ou valor complexo recebido e a interferência intersimbólica seja desprezível

(para efeitos de simplificação) tem-se a equalização do canal,

smeq

, definida por

smeq

(

)

llk

hts

(

)

eqts

(Equação 14)

Na modulação QAM, ou seja, na transmissão, o mapeamento é o processo de

escolha da forma de onda ou símbolo portador para uma conhecida palavra binária com N

dígitos. Na equação abaixo, o mapeamento é identificado pelo operador

}

{

QAM

αµ

→1,0:

. (Equação 15)

Contudo, na recepção, a detecção é o processo inverso, ou seja, decidir qual seqüência

de bits

smeq

foi transmitida com a menor taxa de erro possível. A menor taxa de erros de

detecção de simbolos ocorre quando o canal foi equalizado corretamante e o ruido aditivo é

minimo. Torna-se necessário eleger valores limites para a detecção das seqüências de bits

transmitidas

smeq

para garantir relações sinal/ruído aceitáveis. Este processo pode ser

melhor observado na figura 15 tomando-se como exemplo a palavra binária 01011. O valor

do símbolo portador

smeq

(valor complexo) devera atender aos limites

(

)

iFi

diL













−±±= 1

,...,1,0

(Equação 16)

(

)

jQj

djL













−±±= 1

,...,1,0

(Equação 17)

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

e as equações

(

)

eriorFieriorF

LsmeqrealL

supinf

≤

(Equação 18)

(

)

eriorQjeriorQ

LsmeqimagemL

supinf

≤

(Equação 19)

Por exemplo, na figura 15, no caso da palavra ser reconhecida como 01011, valor complexo

smeq

e decomposto em

(

)

FiF

LsmeqrealL

≤

(

)

QjQ

LsmeqimagemL ≤≤

Figura 15 - 1

quadrante da constelação para

modulação

– QAM.

2.1.2 Modulação APSK

A técnica APSK é encontrada na literatura em (ROHLING, MAY, 2002). Neste tipo de

modulação a amplitude e a fase da portadora são moduladas ao mesmo tempo e,

conseqüentemente, muda simultaneamente as características de amplitude e a fase dos

símbolos portadores para compor cada possível seqüência de bits em uma palavra binária.

Admitindo as condições mostradas a seguir:

•

o conjunto

APSK

representa todos os possíveis símbolos portadores com todas

as possíveis características de amplitude e fase destes símbolos;

•

a modulação APSK estabelece valores complexos

com amplitude

e fase

=∆

de acordo com a combinação de bits em uma palavra binária;

(J)

01000 01010 00010 00000

♦ ♦ ♦ ♦

-2

01001 01011 00011 00001

♦ ♦ ♦ ♦

(I)

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

•

é o número de amplitudes que poderá assumir;

•

é o número de fases,

podemos definir o conjunto

APSK

, como é mostrado por

{

}

{

}

1,...,0,1,...,0.

−∈−∈=

∆

PjA

APSK

NPNAea

(Equação 20)

A figura 16 representa graficamente o conjunto

APSK

. A partir de um processo de

modulação M-APSK, equivalente ao QAM, os símbolos portadores resultantes da modulação

podem transferir até N dígitos binários e

(

)

log

. Dessa forma, retornando à figura 15,

podemos observar que

NNM

(

)

log

dígitos

binários. Ou seja, cada ponto do diagrama é um elemento do conjunto

APSK

, que está

associado à palavra binária de 5 bits.

Figura 16 - Constelação para 32 – APSK.

Na recepção ou demodulador APSK, a equalização e a detecção seguem os mesmos

padrões e critérios usados no receptor QAM (equação 14). Os limites para a detecção são

mostrados abaixo:

2,...,0

−

(Equação 21)

120

150

180

210

330

300

270

240

Eixo

real

Eixo

imaginário

1.5

0.5

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

∆+

∆

= jL

1,...,0

−

(Equação 22)

2.1.3 Modulação Multiportadoras (MCM)

Novas técnicas são desenvolvidas visando baratear os custos dos meios de

transmissão e buscando utilizar os canais de comunicação disponível da melhor forma

possível. Dentre essas técnicas destacamos a multiplexação dos sinais. Esse processo de

multiplexação possibilita que vários sinais possam ser enviados ao mesmo tempo em um

mesmo canal. Existem diferentes técnicas de multiplexação sendo as mais importantes a

multiplexação por divisão em freqüência, por divisão no tempo e por divisão em códigos.

Na divisão por freqüência, se cada um dos sinais a ser transmitido tem uma largura

de banda B, ele será transmitido em "envelopes" de freqüências, que diferem entre si por

uma quantidade maior ou igual a 2B. Este tipo de multiplexação é chamado de FDM

(Frequency Division Multiplexing). Neste caso, o número de sinais que pode ser transmitido

simultaneamente usando FDM depende da freqüência, da portadora e da largura de banda

do canal.

Com a evolução das tecnologias, a demanda por bandas de transmissão cresceu

bastante e a largura dos canais disponíveis deve ser aproveitada ao máximo.

A idéia básica da modulação multiportadoras (MCM - Multi-Carrier Modulation) ou

modulação multicanal está fundamentada em um principio de engenharia comumente usado:

dividir para conquistar. Ou seja, um problema de difícil solução é resolvido particionando-o

em vários problemas mais simples, encontrando as soluções desses problemas mais

simples e no final globalizando essas soluções, que é a resolução do problema.

O problema de difícil solução a que nos referimos é a transmissão de dados por um

canal que apresenta interferência intersimbólica e ruídos. Dessa forma, a transmissão de

dados através de um canal degradador é transformada na transmissão paralela de fluxo de

dados por meio de um grande número de subcanais, de forma que a interferência

intersimbólica seja simplificada pela transmissão de sinais ortogonais e que o ruído aditivo

do canal seja a única fonte primária de depreciação do sinal e deficiência de transmissão.

Nos dias de hoje, nos sistemas PLC, a técnica de modulação mais utilizada é a

MCM. Contudo, a técnica de modulação multiportadoras mais eficiente é a multiplexação por

divisão de freqüência ortogonal (OFDM/DMT). A OFDM é encontrada na literatura em

(BINGHAM, 1990; HENSEN, 1998; ITU-RSG; MERCHAN, ARMADA, GARCIA, 1998; LITWIN,

2000; WANG, GIANNAKIS, 2000; ROHLING, MAY, 2002; SPETH; PINTO,

ALBUQUERQUE,

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

2002; LIN, PHOONG, 2003; CHU, NA, 2003) e é usada para a transmissão de dados nos

canais PLC, comunicação sem fio e radiodifusão.

Antes da transmissão, a informação é dividida em um grande número de subcanais

com baixa taxa de transmissão de bits. Estes são usados para modular as portadoras

ortogonais individuais de tal maneira que a duração do símbolo correspondente se torne

maior do que o atraso de propagação dos canais de transmissão. As subportadoras são

posicionadas de tal forma que os zeros de cada uma coincida com os das outras (figura 17).

Figura 17 - Exemplo de distribuição de 3 subportadoras utilizando OFDM.

As portadoras devem ser matematicamente ortogonais (linearmente independentes)

no domínio do tempo e o sinal em cada portadora precisa ter um número inteiro de ciclos, no

período de símbolo, resultando em zero o processo de integração do produto de todos os

sinais no tempo de forma que a interferência intersimbólica é minimizada pela transmissão

de sinais ortogonais, ou seja, inserindo um intervalo de tempo de guarda entre os símbolos

sucessivos.

Este procedimento permite transmitir altas taxas de dados com uma baixa complexidade

em canais degradadores. Consideremos que estes ambientes de transmissão de dados são

meios atenuadores devido à distância, à freqüência e a seletividade de freqüências.

No caso do canal atenuador com seletividade de freqüências, o processo de

equalização da banda transmitida torna-se mais simples devido à nova característica desse

canal, ou seja, um conjunto de múltiplos subcanais com atenuações suaves.

O grande diferencial do uso da modulação OFDM na tecnologia PLC (Powerline

Communications) ou comunicação pela rede elétrica, está na forma como é controlada essa

modulação. As freqüências são monitoradas em tempo real, com o sistema alternando o

carregamento dos sinais de acordo com a presença ou não de ruídos.

0,8

0,6

0,4

0,2

-0,2

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

Conforme o ruído se propaga pelas diversas freqüências, os sinais são carregados e

transmitidos (modulados) em várias freqüências simultâneas, com níveis de carregamento

diferentes, e aproveitando as melhores condições possíveis do link, garantindo assim altas

taxas de transmissão, boa performance e confiabilidade. Dessa forma, o sistema pode

facilmente se adaptar às mudanças das condições de transmissão da rede elétrica.

Vantagens e desvantagens da OFDM

•

A OFDM é uma técnica que facilita a equalização do canal, e tem como caracteristica

um conjunto de múltiplos subcanais com variações leves (suaves) de atenuações.

•

Um sistema baseado em OFDM, além de proporcionar uma maior taxa de

transmissão, apresenta maior robustez aos efeitos nocivos associados ao desvanecimento

seletivo em freqüência.

•

Cada símbolo é detectado separadamente, o que pode minimizar os erros

provocados por ruídos em determinados subcanais.

•

Os sistemas baseado em OFDM são imunes à Interferência entre simbolos OFDM

distintos por conta da inserção de prefixos cíclicos

(

)

sCP

nos blocos para a transmissão.

•

Em um sistema FDM normal, por exemplo, as portadoras estão suficientemente

espaçadas de modo a poderem ser recebidas utilizando filtros convencionais. Entretanto,

para tornar a filtragem possível, bandas de guarda têm de ser introduzidas entre essas

portadoras, o que resulta em uma diminuição da eficiência espectral.

Na OFDM, ao invés de se utilizar uma banda de guarda entre subportadoras para

poder separá-las na recepção, emprega-se uma sobreposição das mesmas, resultando em

um ganho espectral de até 50% em relação à técnica FDM (figura 18).

Figura 18 - Modulação FDM e OFDM.

Em um sinal OFDM é possível organizar as subportadoras de forma que as suas

bandas laterais se sobreponham sem que haja interferência entre elas. Para que isso ocorra,

as subportadoras devem ser matematicamente ortogonais (linearmente independentes), ou

seja, no domínio do tempo, o sinal em cada subportadora precisa ter um número inteiro de

Espectro FDM

convencional

Espectro OFDM

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

ciclos no período de símbolo, resultando em zero o processo de integração do produto de

todos os sinais no tempo.

Entretanto, algumas desvantagens também existem, tais como

•

a OFDM apresenta dificuldade de sincronismo da portadora;

•

a OFDM é eficiente somente se o bloco de informação é muito maior que o prefixo

cíclico (CP) a ser enviado.

•

A grande faixa de freqüências de sinais transmitidos necessita de amplificadores

com grandes regiões lineares decorrente do fato de o sinal transmitido não exibir uma

natureza constante em sua envoltória

•

Há perda da ortogonalidade quando a resposta de freqüência varia enquanto o

símbolo OFDM está sendo transmitido naquele canal.

Modelo de um sistema MCM

Fundamentalmente, a modulação multiportadoras sobreposiciona várias formas de

ondas que são as portadoras moduladas para representar uma entrada

−

seqüência de bits.

Na figura 19, a seqüência de bits ou Bit Stream(BS) é o fluxo de dados binários que chegam

e são aplicados a um demultiplexador que produz uma saída de N fluxos secundários ou N

novas seqüências de bits a serem aplicadas e transmitidas em N subcanais com a mesma

largura de banda e com freqüência central

e i = 1, 2, 3, ..., N. Os blocos divisores de

sinais separam a seqüência de bits BS em duas novas seqüências, denominadas de seqüência

de subsímbolos de dois elementos moduladas em Bipolar Keying (BK). Na saída desses

blocos, temos um sinal digital ou sinal BK (bipolar Keying). Esses pulsos BK com amplitudes

– K e + K representam os bits da seqüência de subsímbolos de dois elementos e, também,

modulam as amplitudes de sinais de alta freqüência F em fase e em quadratura, obtendo os

sinais

( )

πφ

2cos

( )

tfsen

πφ

que, combinados, resultará no sinal ou impulso

complexo QAM, ou

(

)

, ou

. Agrupando os valores complexos

, mapeados de acordo

com a equação 13 para um conjunto

qualquer, em blocos de tamanho N, o i-ésimo bloco

transmitido é representado por

(

)

( ) ( ) ( )

[

]

NiNkiNkiNk

sssiSF

,2,1,

,...,,=

(Equação 23)

Figura 19 - Técnica OFDM com modulação QAM para sistemas wireless.

Fluxo

Primário de

Seqüência

de Bits

DEMUX

Fluxo

Primário de

Seqüência

de Bits

N – 1

N subcanais

e N símbolos

Divisor

de sinais

Divisor

de sinais

Modulador

ch1

ch2

chk

chN-1

chN

dw0

dw1

dwk

dwN

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC 53

dw0

dw1

dwk

dwN

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

Ao estabelecer um modelo de multiportadoras, cada elemento de

irá modular

uma portadora de freqüência específica,

. Na saída do modulador têm-se símbolos

portadores com freqüências

com

Nk ,...,2,1

e, ainda, com amplitude e fase propostas

pelos valores complexos

( )

kiNk

. Os N símbolos portadores se somam, formando o símbolo

OFDM mostrado na figura 19.

Dessa figura, podemos destacar o seguinte:

•

os valores complexos

( )

kiNk

modulam os símbolos portadores de freqüência

especifica,

., ou seja, multiplicam-se os valores complexos

( )

kiNk

por

(símbolos

portadores);

•

é um vetor no domínio da freqüência formado por N valores (impulsos)

complexos;

•

St é o símbolo OFDM, ou seja, é um sinal no domínio do tempo correspondente a S

•

Em geral, nos sistema PLC, a última etapa de modulação e a primeira na

demodulação utilizam, respectivamente, os algoritmos da transformada rápida de Fourier:

IFFT (Inverse Fast Fourier Transform) e FFT (Fast Fourier Transform) (HAYKIN, 2001;

DINIZ, SILVA, NETTO, 2004).

Concepção básica da técnica OFDM

Conforme já visto, a técnica OFDM consiste na transmissão paralela de dados

através de diversos subcanais e esses dados modulam diversas subportadoras com

modulação QAM ou PSK ou qualquer esquema de modulação a taxas baixas de

transmissão por subportadora. Essas taxas decrescem à medida que cresce o número de

subportadoras ou subcanais empregados e aumenta a duração dos símbolos transmitidos

em cada subportadora. A largura de banda dos subcanais de um sistema OFDM é um canal

de faixa estreita e é dimensionada pelo resultado da divisão da largura de faixa total do

sistema pelo número de subportadoras utilizadas. O fato de se ter canais mais estreitos

desfavorece a seletividade em freqüência.

Descrição Matemática

O sinal de um símbolo portador QAM, componente de um conjunto de

subportadoras QAM espaçadas de

=∆

e iniciando em

, é definido no domínio do

tempo através da função

(

)

, conforme as equações mostradas a seguir:

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

(

)

(

)

tkfj

∆+

Ttt

≤

1,...,2,1,0

−

(Equação 24)

(

)

= 0 ,

(Equação 25)

é a duração do símbolo QAM transmitido pela subportadora de ordem

Os símbolos QAM,

( )

kiNk

são conhecidos como subsímbolos OFDM. O sinal OFDM

equivalente em banda base é o somatório do resultado da modulação de N subportadoras

do tipo

(

)

pelos subsímbolos OFDM,

( )

kiNk

. O i-ésimo sinal OFDM a ser transmitido é

dado por

(

)

( )

( )( )

iTtffj

kiNkst

esiTtS

−∆+

−

∑

=−

(Equação 26)

Considerando que m é a quantidade total de amostras do sinal OFDM e transformando

esse sinal de tempo contínuo para tempo discreto, o resultado obtido será

),(

))((2

),(

.)(

imn

kiNk

timtnfkfj

kiNkt

eesestimtnS













∆

−













−

∆−∆∆+

∑∑

==∆−∆

(Equação 27)

∆

é o intervalo de amostragem.

Substituindo na equação acima

)( timtnut

∆

−

∆

por

, (

m,...,2,1,0

), e levando o

termo constante para fora do somatório, teremos

∑

−

∆













),(

)(

kiNk

eseS

πη

(Equação 28)

Fazendo o termo













∆fN

πη

na equação 28, obtemos símbolos OFDM

)(

∑

−

),(

KiNk

πη

(Equação 29)

Algumas observações valem a pena salientar:

•

é um termo constante, característico do deslocamento em freqüência, assume o

valor 1 quando o termo

∆

for múltiplo de

;

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

•

a equação descreve a Transformada de Fourier Discreta Inversa, IDFT, multiplicada

pelo fator N. Ela é implementada de forma eficaz pelo uso do algoritmo IFFT (Inverse Fast

Fourier Transform);

•

a grande facilidade de um sistema OFDM está na implementação do processo de

modulação e do processo de demodulação a partir de Transformadas de Fourier Discretas -

DFT (IDFT para modulação e DFT para demodulação);

•

na prática é comum se usar respectivamente os algoritmos de transformada

rápida de Fourier (IFFT e FFT) para a modulação e a demodulação do sinal OFDM;

•

no receptor, por meio de técnicas de correlação feitas por uma FFT, recuperam-se

as informações extraídas de seus respectivos símbolos portadores;

•

termo

),( kiN

representa o valor complexo extraído do

-ésimo símbolo portador

recebido e definido por

),( kiN

( )

∑

−

πη

, (Equação 30)

• o termo

(

)

é a n-ésima amostra do sinal recebido.

Intervalo de guarda

O efeito do espalhamento do atraso do canal (

rms

- delay spread) é minimizado de

modo eficaz pela técnica OFDM. Na entrada do Transmissor de um sistema OFDM, a

conversão da seqüência serie para a seqüência paralela de bits aumenta a duração de cada

símbolo transmitido (

) proporcionalmente ao número

de subportadoras ou subcanais, o

que reduz a relação entre

rms

Um dos problemas mais presentes em sistemas de comunicações digitais é a

interferência entre amostras adjacentes ou Interferência Intersimbólica. O OFDM utiliza-se

de uma solução bastante eficaz para se evitar estes problemas. Um tempo de guarda ou

prefixo cíclico (MUQUET, WANG, GIANNAKIS, COURVILLE, DUHAMEL, 2002) é introduzido

no início de cada símbolo OFDM evitando, dessa forma, que os componentes multipercursos de

um símbolo OFDM fiquem impossibilitados de interferir na recepção do símbolo OFDM

subseqüente. O tempo de guarda precisa ser maior do que o maior atraso existente no

canal. Portanto, um símbolo OFDM (de duração

simb

) será a composição do símbolo útil (de

duração

util

) e pelo tempo de guarda (de duração

), mostrado na figura 20.

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

Figura 20 - Símbolo OFDM.

Intervalo de guarda sem extensão cíclica

Na figura 21 podemos observar duas subportadoras, as subportadoras 1 e 2 do

subcanais 1 e 2, respectivamente, sendo a transmissão da subportadora 2 subseqüente à

1. No caso mostrado na figura 21, o tempo de guarda é gerado a partir da ausência de sinal,

acarretando a não ortogonalidade entre as subportadoras e originando a interferência entre

as subportadoras através do efeito ICI (Interchannel Interference). Ou seja, na recepção,

quando o receptor OFDM, através do demodulador, realizar o processo da demodulação na

subportadora 1, encontrará alguma interferência da subportadora 2. A motivação desta

interferência é a diferença entre o número de ciclos entre as subportadoras 1 e 2 dentro do

intervalo de cálculo da FFT (

), não ser um número inteiro. No processo de demodulação

da subportadora 2 também irá aparecer alguma interferência da subportadora 1 pelos

motivos já relatados.

Figura 21 - Intervalo de guarda sem extensão cíclica.

Subportadora 1

Subportadora 2

retardada

Intervalo de

guarda

= intervalo de integração FFT

Símbolo OFDM

Tempo

Guarda

Símbolo M-1

Símbolo M

Símbolo M+1

Tempo

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

Intervalo de guarda com extensão cíclica

A figura 22 mostra uma configuração utilizada para eliminar a ICI (Interchannel

Interference): o símbolo OFDM é estendido ciclicamente no tempo de guarda. Realiza-se

este processo, acrescentando ao início de cada símbolo uma certa quantidade de amostras

da parte final do mesmo. Contando que os respectivos valores de retardo sejam menores

que o tempo de guarda, pode-se garantir que réplicas retardadas do símbolo OFDM terão

um valor inteiro de ciclos dentro do intervalo de calculo FFT. Desta forma, os sinais multipercurso

com retardo menor que o tempo de guarda não causarão ICI.

Figura 22 - Intervalo de guarda com extensão cíclica.

Utilização dos códigos de detecção e correção de erros

Todos os processos que forma um sistema OFDM passam a ser válidos se coordenados

por métodos eficazes de detecção e correção de erros. A Modulação multiportadoras usa os

códigos de detecção e correção de erros. A MCM, associada aos processos que eliminam

erros seqüências, é freqüentemente denominada BICM (Bit Interleaved Coded Modulation)

(CAIRE, TARICCO, BIGLIERI, 1998; GOFF, 2003)

Fontes de degradação de desempenho da técnica OFDM

ICI (Interchannel Interference)

No receptor OFDM a falta de ortogonalidade entre as subportadoras será percebida

se a freqüência da portadora do sinal recebido não coincidir com a freqüência do oscilador

local. O desvio de freqüência originado pode gerar a interferência entre as subportadoras –

Subportadora 1

Subportadora 2

retardada

Intervalo de

guarda

= intervalo de integração FFT

Símbolo OFDM

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

ICI. O ruído de fase, as variações na freqüência de trabalho do oscilador do transmissor e

receptor OFDM (fora do

∆

permitido) podem provocar a ICI se estiverem fora dos valores

ou da margem de erro especificada.

Ruído de fase e o desvio de freqüência

Numa comparação com os sistemas monoportadora, o ruído de fase e os desvios de

freqüência não provocam interferências e, sim, degradações na relação sinal/ruído. Para

que taxa de erro de bit (BER – Bit Erro Rate) seja mantida, deve-se aumentar a potência do

sinal transmitido. Contudo, nos sistemas multiportadoras OFDM, ainda que sejam mais

suscetíveis ao ruído de fase e ao desvio de freqüência que o sistema de portadora única,

estas degradações podem ser mantidas em níveis admissíveis.

Erro de temporização do símbolo

Refere-se a erros no símbolo devido aos efeitos da maior ou menor precisão dos

circuitos de extração de sincronismo de símbolo na recepção. O intervalo de guarda no

símbolo OFDM aumenta ainda mais a imunidade aos erros temporização do símbolo.

Bit Loading

Possibilidade do sistema OFDM se adaptar às condições do meio de transmissão

(pela avaliação da relação sinal/ruído). Trata-se de transmitir cada símbolo portador com um

número flexível de bits. O parâmetro que serve de referência para o carregamento de cada

subcanal é a relação sinal/ruído do subcanal. Os subcanais, através de suas subportadoras

(freqüências), são monitorados no receptor e as condições do estado do canal são

disponibilizadas ao transmissor, em tempo real, com o sistema, alternando o carregamento

dos sinais de acordo com a presença ou não de ruídos. Para isto, torna-se necessário adequar

o transmissor de algoritmos muito complexos a uma variância temporal do canal muito lenta.

Conforme o ruído se propaga pelas diversas freqüências, os sinais são carregados e

transmitidos (modulados) em várias freqüências simultâneas, com níveis de carregamento

diferentes, caso o transmissor tenha conhecimento sobre o estado do canal. Caso contrário,

taxas iguais de bits são destinadas a cada subcanal.

A escolha da constelação e a técnica de modulação

Em (FERREIRA, et al., 1999), chegou-se a conclusão de que a otimização da

performance dos sistemas PLC passa também pela escolha adequada da técnica de

modulação e pelas diferentes formas de constelação.

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

2.2 Técnicas de Codificação de Dados (Códigos de Transmissão e

Detecção de Erros) para Sistemas PLC

A informação digital é representada por um código binário, isto é, dados a transmitir

constituem uma seqüência de símbolos de um alfabeto binário (0,1).

Num canal passa-baixo, os dados binários transmitidos são representados por um

sinal digital, ou seja, por uma seqüência de impulsos que se sucedem a uma cadência fixa

(sincronizada por um relógio). Para a transmissão de cada símbolo binário, essa informação

é representada por um sinal elementar caracterizado pelo fato de ter um bit por vez de dois

níveis de tensão. A freqüência dos símbolos binários é conhecida como taxa de dados ou

bits (data rate), expressa em bit/s (

, para

bit por vez resulta em L = 2 níveis de

tensão). Ao agrupar-se símbolos binários, é possível representá-los por impulsos de L níveis

(L = 4, 8, 16,...), onde esses grupos de símbolos binários (dibit, tribit,...) ou sinais elementares

têm freqüência conhecida como taxa de modulação (modulation rate), expressa em baud

(

para

e inteiro). Os códigos de transmissão exploram as possíveis relações

estabelecidas entre os dados binários e a seqüência de sinais elementares que os representam.

Nos dias de hoje, um modelo de comunicação deve atender a um mercado exigente

e de demanda crescente que requer sistemas digitais de comunicações concebidos para

serem disponíveis, eficientes e confiáveis. Isso é possível se os atuais sistemas digitais de

comunicações, caracterizados por redes ou meios de acesso de alta capilaridade, atenderem

as especificadas largura de banda, relação sinal/ruído e a data rate, além de apresentar as

taxas de erro cada vez menores, mesmo num cenário de transmissão de dados em bandas

e taxas cada vez maiores. Para isto, voltemos a 1948, quando Shannon provou que, com uma

codificação adequada na informação ou sinal de mensagem durante a transmissão, é

possível reduzir a níveis significativos, ou melhor, desejáveis, os erros introduzidos na

informação transmitida sem diminuir a taxa de bits. Outra contribuição importante de Shannon

ficou conhecida como Limite de Shannon. Trata-se de estabelecer um limite teórico máximo

da relação sinal/ruído de um canal de transmissão de dados com ruído. Portanto, com valor

abaixo daquele limite, a confiabilidade não seria possível num sistema de transmissão de

informação a partir da fonte de informação até ao usuário da informação. Após o trabalho de

Shannon, outras contribuições não menos importantes são realizadas no sentido de

aprimorar as técnicas de codificação visando a diminuição da taxa de erros (codificação de

canal), resultando em muitos algoritmos de codificação e decodificação.

Capítulo 2

Técnicas de Modulação e Codificação de Canal para Sistemas PLC

A codificação é uma técnica usada nos meios de comunicação para aumentar a

performance daquele meio (HAYKIN, 2004). São modificações na informação que aumentam o

desempenho dos sistemas digitais de comunicação. A Codificação tem como objetivo

•

reduzir a taxa de erro de bit (BER);

•

contribuir para a maior relação sinal/ruído com igual potência;

•

manter a taxa de erro em níveis aceitáveis quando se aumenta a largura de banda

e conseqüentemente a taxa de dados.

Sistemas codificados são caracterizados por um ganho de código. Esse parâmetro é

definido como o aumento da relação sinal/ruído requerida para se conseguir uma probabilidade

de erro determinada. Na figura 23 podemos observar nos diversos tipos de códigos, duas

categorias principais: codificação de formas de onda e seqüências estruturadas e

subcategorias. Temas de interesse nessa fase do estudo.

Figura 23 - Tipos de codificação.

A descrição sobre os tipos de codificação encontra-se no Anexo 1.

Codificação

de Blocos

Codificação

Linear de

Blocos

Códigos

Cíclicos

Seqüências

Estruturadas

Codificação

Convolucional

Codificação

de Formas

de Onda

Codificação

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

CAPÍTULO 3

3 TRANSMISSÃO DE DADOS VIA SISTEMAS PLC

O advento da Internet no início da década de 90 do século passado motivou uma

explosão da demanda por transmissão de dados em alta velocidade e por novos serviços. O

mercado atual de telecomunicações é cada vez mais exigente. Para o usuário deste mercado

as necessidades de telecomunicações terão que ser atendidas a qualquer hora (anytime), a

quem quer que seja (anyone) e em qualquer lugar (anywhere). Dessa forma, os atuais sistemas

de telecomunicações com elevado estágio de desenvolvimento tecnológico terão de estar

adequados a parâmetros da facilidade do uso, a análise de desempenho, ao custo e, ainda,

acompanhar o desenvolvimento da tecnologia. Atualmente, a desregulamentação do mercado

de telecomunicações, as técnicas avançadas de processamento de sinais, a necessidade da

facilidade de uso de meios de comunicação de banda estreita e, principalmente, banda larga,

tem motivado um grande interesse em pesquisas em torno de novos meios ou acesso para

a transmissão de dados. Dentre as diversas tecnologias de acesso possíveis, temos a

tecnologia PLC, caracterizada como um sistema de alta capilaridade, que tem despertado

grande entusiasmo no ambiente das telecomunicações, principalmente pela facilidade de

uso. As principais vantagens das redes PLC são

•

infraestrutura de cabeamento já pronta e existente em cerca de 96% dos ambientes

residenciais, prediais, governo, comerciais e industriais;

•

alta taxa de transmissão de dados, atualmente 200 Mbps e a capacidade teórica

ultrapassa 500 Mbps (ZIMMERMANN, DOSTERT, 1999; SANDERSON, 2000);

•

conectividade permanente (internet com disponibilidade 24 horas por dia);

•

desenvolvimento de novas técnicas de transmissão digital de dados (DOSTERT,

2000);

•

solução last meters

−

transformação da rede elétrica de distribuição predial ou

residencial em uma rede local de dados;

•

cada tomada é um ponto de acesso de uso simples e descomplicado;

•

o aumento elevado da capacidade de processamento dos modernos DPS e FPGA

e a diminuição constante do custo dos mesmos;

•

facilidade de uso e na implementação do sistema PLC;

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

•

solução de acesso – last milles para as operadoras de telefonia. Desta forma,

promove a competição naquele seguimento de prestação de serviço e a inclusão digital.

No início do século XX, os empresários de energia elétrica, motivados por ampliar as

funções da rede, começaram a usar as redes elétricas como meio de comunicação para

transmissão da voz. Na década de 70 do século XX, além de voz, dados de controle

também eram transmitidos naquela rede em banda estreita.

Porém, na década de 80 do

século passado, registrou-se avanço nas técnicas de processamento de sinais para a

modulação digital e codificação de canais em modens que permitiram taxas em torno de

14,4 kbps. Na Europa, estabeleceu-se o padrão CELENEC, que opera numa faixa de

freqüência de até 500 kHz, permite taxas de transmissão de dados de até 144 kbps para

distâncias inferiores a 500 m e limita a potência média dos sinais transmitidos em 5 mW. A

partir da década de 90, século XX, a performance dos dispositivos que compõem o sistema

PLC, melhorou ao longo do tempo. O uso da faixa entre 1 MHz e 30 MHz para a

transmissão banda larga de dados na década de 90 do século passado até os dias de hoje

deverá ser ampliada para 60 MHz, assim como a taxa de transmissão de dados de

200 Mbps (dispositivo processador de sinal - DS2), atualmente, para 250 Mbps.

Algumas entidades na Europa, EUA, Brasil e outras partes do mundo desenvolvem

atividades de pesquisa, desenvolvimento tecnológico, padronização e regulamentação para

o PLC. Na Europa a atividade Framework Programmes é um conjunto de ações da Comunidade

Européia para fundear e promover pesquisa e desenvolvimento tecnológico, ou seja tem

como objetivos estratégicos ampliar as bases científicas e tecnológicas de indústria, estimular a

competitividade internacional

e promover atividades de pesquisa no apoio a outras políticas

da Comunidade Européia. O projeto Opera (Open PLC European Research Alliance for New

Generation PLC Integrated Network) ou Aliança Européia para uma Rede PLC Banda Larga

Integrada, de Nova Geração, é uma atividade do Framework Programmes (FITEC

INOVAÇÕES TECNOLÓGICAS, 2005). O projeto Opera tem como objetivos:

•

Realizar a necessária pesquisa, demonstração e disseminação, numa escola

Européia, de modo a possibilitar aos cidadãos europeus o uso de suas vantagens mesmo

diante dos obstáculos da tecnologia PLC.

•

Melhorar os atuais sistemas PLC:

−

baixa tensão (BT) e media tensão (MT);

−

atender requisitos de banda, distância, facilidade de operação, EMC, gerência

de rede e modelamento de canal.

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

•

Desenvolver soluções ótimas para conexões das redes de acesso PLC às redes

Backbone:

−

criar soluções backbone adaptáveis (satélite, MV PLC, etc.);

−

objetivo é atingir todos os usuários independentes de onde estejam.

•

Desenvolver “serviços prontos para venda” sobre a tecnologia PLC e desenvolver

ou melhorar os terminais de usuários.

No Brasil a APTEL – Associação de Empresas Proprietárias de Infra-Estrutura e

Sistemas Privados de Telecomunicações – foi convidada pela Comunidade Européia para

participar da fase II do projeto OPERA. Na APTEL as atividades referentes à tecnologia PLC

ficam a cargo do Fórum APTEL Brasil PLC através das comissões de assuntos tecnológicos,

inclusão social/digital, assuntos regulatórios, marketing/networking, mercado, PLC em

municipalidades e relações internacionais – América Latina.

PLC Fórum foi criado na Europa em 1997. Atualmente possui mais de 90 membros

(fabricantes e empresas de energia elétrica) e tem como principais objetivos: compartilhar as

informações entre fabricantes, empresas que desenvolvem aplicações, usuários potenciais e

órgãos de regulamentação; desenvolver normas para serviços e produtos de telecomunicações

em linhas de energia, com a intenção de submetê-las aos órgãos nacionais e internacionais

de regulamentação. O FCC (Federal Communications Commission), órgão regulador dos

EUA sinaliza para uma nova regulamentação que viabilize o uso da tecnologia PLC em

banda larga (FCC, 2004) e sua coexistência com outros tipos de tecnologias, já existentes,

na mesma banda de freqüência.

As redes domiciliares, através da fiação elétrica, usam a rede de distribuição de

energia elétrica existente nos ambientes residenciais e prediais para a transmissão de

dados em alta velocidade. Atualmente, várias tecnologias proprietárias foram desenvolvidas.

A característica de interoperabilidade dessas técnicas, ou seja, de dispositivos de diferentes

tecnologias não conseguirem se comunicar, motivou a criação, em abril de 2000, do

HomePlug Fórum, que criou um novo padrão denominado HomePlug 1.0. Este especifica a

subcamada de acesso ao meio e a camada física para redes de baixa tensão. O Fórum

industrial HomePlug tem como principais objetivos

•

fornecer um fórum para o desenvolvimento de normas abertas;

•

patrocinar programas de educação do mercado e de usuários para acelerar a

demanda por essa tecnologia;

•

publicar especificação de rede interna de powerline classe Ethernet 10 Mbps;

•

atender a regulamentação FCC (USA) - parte 15.

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

Sabe-se que já está em fase de desenvolvimento a nova versão do padrão HomePlug

versão 2 (INTELLON, 2004

)

para a transmissão de dados via canais indoor (LIN,

LATCHMAN, NEWMAN, & KATAR, 2002, 2003) que deverá atender as aplicações de alta

velocidade com taxas de pico e média iguais a 200 Mbps e 120 Mbps, tais como HDTV (Higt

Definition Television), vídeo-conferência e outras aplicações multimídia.

Atualmente, a média das taxas praticadas nas redes PLC domiciliares ou sistema

indoor é de no máximo 200 Mbps. Porém, analisando-se apenas os canais PLC em ambiente

prediais, estimativas recentes apontam capacidades de canais PLC superiores a 600 Mbps

As redes elétricas de baixa e média tensão das distribuidoras de energia elétrica que

compõem a solução PLC

−

last miles também estão sendo analisadas (JEE, EDISON, RAO,

& CERN, 2003). Para esses ambientes nenhuma padronização foi definida, pois trata-se de

ambientes com bastante concorrência. Atualmente, outras tecnologias já estão estabelecidas,

tais como o cable modem, o xDSL (Digital subscriber Line), a fibra óptica e a comunicação

sem fio.

Por meio de informações de fabricantes, baseados em medições de um período, a

média das taxas praticadas nas redes PLC de baixa tensão é 20 Mbps e nas redes PLC de

media tensão é de 25 Mbps, caracterizando a tecnologia PLC de alta competitividade em

comparação com outras tecnologias, mesmo num cenário desfavorável pelas seguintes

características dos canais PLC (CANETE, CORTES, DIEZ & ENTRAMBASAGUAS, 2002):

•

as variações entre as diferentes redes elétricas;

•

as diferentes condições físicas e características topológicas das redes elétricas;

•

as atenuações proporcionais à distância e à freqüência;

•

as ocorrências de ruídos impulsivos com alta potência;

•

as variações das impedâncias vistas pelo transmissor e pelo receptor;

•

as perturbações eletromagnéticas conduzidas por acoplamento direto por cabo e as

irradiadas por outros serviços que operam na mesma faixa de freqüência;

•

as variações periódicas das respostas impulsivas dos canais PLC.

Em artigo recente, a expressão horrible channel (BIGLIERI, 1998) foi usada para

caracterizar os canais PLC. Porém, para minimizar tais efeitos nocivos à transmissão de

dados através de canais PLC são usadas as técnicas de processamento de sinais. Dentre

as técnicas recentemente investigadas, pode-se citar

•

técnicas mono-portadoras, multi-portadoras e de espalhamento espectral;

•

técnicas de codificação de canais;

•

técnicas de equalização;

•

técnicas de estimação de canais;

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

•

técnicas de acesso ao meio;

•

técnicas de cancelamento de ruídos impulsivos;

•

técnicas de gerenciamento de espectro.

Fabricantes de chipset como a empresa espanhola DS2 e a empresa americana

Intellon implementam nos chips ou grupo de microchips da linha de produção, algumas

dessas técnicas, durante o processo de fabricação. Esses fabricantes diante de um mercado

exigente e concorrido investigam novos avanços na tecnologia de processamento de sinais

para melhorar a performance dos futuros chipset.

Atualmente, no Brasil, as pesquisas dos canais PLC como meio de transmissão de

dados em banda larga e banda estreita, nas soluções last miles ou outdoor e last meters ou

indoor, apresentam as seguintes características (RIBEIRO, 2005):

1) A análise de sistemas PLC desenvolvidos na Europa e nos EUA. Inicialmente,

esses sistemas são implementados em campos de prova por empresas do setor elétrico,

associações, fórum e parcerias entre empresas e, após, passam por um período de

observação. O objetivo dessas entidades é ter uma idéia real de algumas características

desse processo:

•

potencialidade real da tecnologia PLC;

•

desempenho dos vários fabricantes, nas variadas configurações e condições

climáticas de um país tropical;

•

benefício da sociedade brasileira pela inclusão das ilhas e cidade digitais na

comunidade digital (Fórum APTEL BRASIL PLC).

2) Alguns trabalhos práticos têm sido realizados, mas limitam-se à montagem de

soluções já prontas à análise dos sistemas PLC nas universidades; análises computacionais

de desempenho de algoritmos no nível da camada física têm sido o principal foco destas

investigações.

3) Investigação de Modelos de negócios nas diversas arquiteturas que podem ser

implementadas com o uso do PLC.

4) APTEL através do Fórum APTEL BRASIL PLC realiza um trabalho importantíssimo

para a consolidação da tecnologia PLC em nosso país desenvolvendo atividades nos

assuntos tecnológicos e regulatórios, inclusão social/digital, marketing/networking, mercado

PLC em municipalidades e relações internacionais – América Latina (Projeto OPERA).

5) As parcerias entre as empresas que exploram ou utilizam os serviços de

transmissão de dados e as universidades através dos Projetos de P & D da tecnologia PLC

possibilitando o desenvolvimento de soluções que podem ser introduzidas em diferentes

aplicações, gerando, como conseqüência, novas técnicas e soluções para que sejam

absorvidas pelo setor produtivo.

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

No entanto, o desenvolvimento de tais soluções demanda primeiramente o conhecimento

do estado da arte da tecnologia PLC (PAVLIDOU et al., 2003). Este conhecimento pode ser

colocado da seguinte forma (RIBEIRO, 2005):

1) Como se implementa um sistema completo de transmissão e recepção ponto a

ponto e multi-ponto?

2) Quais são as técnicas atuais mais adequadas para lidar com os problemas que

caracterizam as aplicações indoor e outdoor em banda larga ou banda estreita?

3) Como desenvolver ou melhorar os sistemas de repetição de sinais?

4) Como garantir o acesso de vários usuários a um mesmo meio?

O uso ótimo das redes elétricas de distribuição de energia para a transmissão de

dados passa, primeiramente, pelo estudo das características inerentes a esses meios de

transmissão. Tal estudo traz à luz as reais potencialidades e os principais problemas encontrados

nas redes elétricas que dificultam a transmissão de dados a altas taxas e com baixa

probabilidade de erro. Obtém-se, assim, o conhecimento necessário para o desenvolvimento de

uma modelagem adequada dos canais PLC e dos ruídos presentes neste meio. Dentre os

modelos de canais PLC encontradas na literatura, a seção 3.1 descreve o modelo de multi-

percursos dos sinais transmitidos, o mais atual e coerente modelo para canais PLC outdoor.

Em 3.1.1 encontram-se as características principais dos diversos tipos de ruídos presentes

nos canais PLC. Finalmente, a secção 3.2 apresenta a técnica multi-portadora OFDM/DMT

empregada em aplicações PLC banda larga.

3.1 Modelo dos Canais PLC Outdoor

Uma rede de distribuição de energia elétrica é caracterizada por ser um canal atenuador

com seletividade na freqüência. Além da atenuação por desvanecimentos seletivos em

freqüência, caracteristica das RDEE, aquele canal impõe altas atenuações ao sinal PLC

transmitido em função da freqüência do sinal e da distância do enlace e, também, a

presença de ruídos com nível de potência suficiente para corromper rajadas de dados

transmitidos. Em termos comparativos, o canal PLC pode ser caracterizado como um meio

termo entre um tradicional canal de telefonia fixa e um canal de comunicação sem fio. Porém,

as redes de distribuição de energia diferem consideravelmente umas das outras, em termos de

estrutura, topologia e propriedades, tomando como paradigma os convencionais meio

wireline, tais como fios telefônicos, pares trançados e cabo coaxial.

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

A principal característica da tecnologia PLC é a divisão em uma parte interna e outra

externa. A parte interna corresponde à rede domiciliar ou rede elétrica de distribuição de

energia elétrica instaladas em ambientes residenciais, prediais, comerciais e industriais,

sendo denominada de sistemas ou aplicações PLC indoor ou last meters ou intra building.

Porém, a parte externa corresponde as RDEE das empresas do setor elétrico, também

conhecido como sistemas ou aplicações PLC outdoor ou last miles. Para isolar as duas

redes é feita uma divisão na banda de freqüência definida para uma aplicação PLC. As

pesquisas recentes apontam a faixa de freqüência de 500 kHz a 10 MHz para aplicações

last miles e a faixa entre 10 MHz e 30 MHz para aplicações last meters (LANGFELD, 2001).

Portanto, para transmissão de dados em banda larga via canais, PLC, o enfoque tem sido a

caracterização das respostas em freqüência na faixa entre 500 kHz e 30 MHz.

A busca de uma modelagem consistente e representativa dos canais PLC para

aplicações banda larga é baseada nas duas estratégias descritas a seguir (ZIMMERMANN

& DOSTERT, 1999, 2002a).

Estratégica botton up: nesse caso o comportamento das redes elétricas é descrito pelas

matrizes de admitância e de impedância do circuito elétrico (BARNES, 1998; ESMAILIAN,

KSCHISCHANG, & GULAK, 2000; BOSTOEN & WIEL, 2000; ESMAILIAN, GULAK, &

KSCHISCHANG, 2000). É um tipo de modelagem que se usa nos sistemas PLC indoor

devido a quantidade menor de parâmetros quando comparada a uma rede PLC outdoor.

Para que o processo seja bem sucedido é necessário um levantamento detalhado e preciso

de uma quantidade razoavelmente elevada de parâmetros dos componentes da rede

elétrica que forma o sistema PLC indoor para determinar os elementos das matrizes que

fornecem a resposta em freqüência do canal PLC. Dessa forma, garante-se a precisão

esperada para este tipo de modelagem.

Estratégica top down: os métodos baseados nesta estratégia consideram os canais PLC

como uma “caixa preta” e descrevem as características do canal em termos de sua função

de transferência (TANAKA, 1988; DOSTERT, 1998; ZIMMERMANN & DOSTERT, 1999,

2002a; DOSTERT, 2000).

Alguns modelos apropriados por funções de transferência de redes

elétricas são encontrados na literatura. Porém são modelos que necessitam do conhecimento

de vários parâmetros, que na sua maioria são difíceis de se obter. Dentre os modelos de

canais PLC encontrados na literatura, o modelo ilustrado na figura 24 descreve o modelo

multipercursos dos sinais transmitidos desenvolvido por (ZIMMERMANN & DOSTERT

2002a). Por ser uma modelagem dos canais PLC outdoor,

em termos da função de

transferência, permite uma representação simples e independente da topologia da rede

elétrica.

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

Figura 24 - Modelo geral do canal.

O modelo de meio físico ou multi-propagação proposto em (ZIMMERMANN &

DOSTERT, 2002a) é o mais recente e atual modelo utilizado e é descrito a seguir:

•

a resposta em freqüência do canal PLC, obtida a partir da modelagem multi-

percursos dos sinais transmitidos, é dada por

( ) ( ) ( ) ( )

iiii

fjdfAdfG

τπ

2exp,,

−∗∗

=Η

∑

(Equação 31)

(

)

(

)

(

)

iii

efgdfG

, (Equação 32)

(

)

(

)

[

]

dfaadfA

exp, +−=

(Equação 33)

(Equação 34)

•

A equação (31) representa o modelo simplificado da função transferência do canal

proposto por (ZIMMERMANN & DOSTERT, 2002a). Nesta equação são considerados os

efeitos de propagação do sinal em múltiplos caminhos e de sua atenuação devido às perdas

de potência no cabo, em conseqüência das variações de freqüência e do comprimento do

condutor.

•

i representa o i-ésimo percurso de multi-propagação (número de possíveis

caminhos para o sinal);

•

são os parâmetros de atenuação do i-ésimo percurso;

•

k é o expoente do fator de atenuação;

h(t) H(f)

Ruído

n(t)

(

)

s(t)

Transmissor Canal Receptor

multipercurso

atenuação

atraso

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

•

é o comprimento do i-ésimo percurso;

•

é o atraso devido ao i-ésimo percurso,

•

é a velocidade da luz;

•

é a constante dielétrica do cabo;

•

A(f,d

) é a atenuação gerada em função da distância no i-ésimo multi-percurso;

•

A expressão G

(f,d

), representa o fator de ponderação no i-ésimo percurso (peso

dado aos possíveis caminhos). Tal valor é dado pelo produto dos fatores ou índices de

transmissão e reflexão no i-ésimo percurso.

• O módulo da atenuação no i-ésimo percurso tem um limitante superior dado por

(

)

.1, ≤

dfG

(Equação 35)

Para percursos com número elevado de reflexões e transmissões

0|),(| →

dfG

, sua

influência na modelagem dos canais PLC é insignificante.

Desta forma, o número de

percursos utilizados na modelagem dos canais PLC deve levar em consideração os

percursos cujos fatores de ponderação são dominantes.

Em termos práticos, longos percursos são caracterizados por um número muito

grande de transmissões e reflexões e, conseqüentemente, exibem grandes atenuações.

A figura 25 mostra as respostas em freqüência de alguns canais PLC, introduzidos

em (LANGFELD, 2001; ZIMMERMANN & DOSTERT, 2002a), de redes de distribuição de

baixa tensão. Conforme observado, os canais PLC variam consideravelmente, sendo

dependentes das cargas conectadas, da distância entre o transmissor e o receptor e da

faixa de freqüência utilizada.

Figura 25 - Módulos da resposta em freqüência de três

canais PLC de redes de baixa tensão.

-10

-20

-30

-40

-50

-60

-70

-80

-90

Atenuação (dB)

1 2 4 6 8 10 12 14 16 18

Freqüência (MHz)

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

3.1.1 Caracterização do Ruído Aditivo em Canais PLC Outdoor

Por definição, os ruídos são quaisquer sinais aleatórios que têm a capacidade de

reduzir a inteligibilidade de uma informação de som, imagem ou dados. Os ruídos podem

ser caracterizados:

•

no tempo: através de suas propriedades estatísticas (por sua média, seu desvio

padrão

ou pela variância

);

•

por uma função

(

)

denominada função autocorrelação que é uma medida da

similaridade de um sinal e sua versão atrasada no tempo.

Os ruídos podem ser aditivos (somam-se ao sinal) ou multiplicativos (o sinal

resultante é o produto). O processo de otimização e a confiabilidade nos ambientes last

miles e last meters depende da caracterização dos ruídos presentes nestes canais. Alguns

estudos sobre os principais tipos de ruídos presentes em canais PLC foram realizados em

(TANAKA, 1988; ZIMMERMANN & DOSTER, 2000a; DOSTERT, 2000; ZIMMERMANN &

DOSTERT, 2002b) e concluíram que os ruídos presentes nos canais PLC são aditivos e

de natureza não Gaussiana. Esse modelo de ruído aditivo é o mais completo já proposto na

literatura. Na figura 26 podemos observar que o ruído aditivo na saída dos canais PLC é

constituído de vários componentes de ruído (anteriormente descritos). Pode-se também

representar esse tipo de ruído pela expressão matemática a seguir.

PLC canais em aditivo

ipaff

ipsff

, (Equação 36)

onde

•

PLC canais em aditivo

é o componente de ruído aditivo do canal PLC;

•

é o componente de ruído colorido de fundo presente no canal PLC;

•

é o componente de ruído em banda estreita presente no canal PLC;

•

ipaff

é o componente de ruído impulsivo periódico e assíncrono a freqüência

fundamental presente no canal PLC;

•

ipsff

é o componente de ruído impulsivo periódico e síncrono com a freqüência

fundamental presente no canal PLC;

•

é o componente de ruído impulsivo assíncrono presente no canal PLC.

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

Figura 26 - Ruídos aditivos em canais PLC outdoor.

A descrição sobre os tipos de ruidos presentes nas linhas MT e BT encontra-se no

Anexo 2.

A seguir, algumas considerações que irão complementar o estudo das componentes

do ruído aditivo.

1) Ruído de Fundo

•

O ruído de fundo é o grupo dos componentes do ruído aditivo: ruído colorido,

ruído em banda estreita e o ruído impulsivo periódico à freqüência fundamental reunidas em

uma única classe.

•

As características dos componentes do ruído de fundo: ruído colorido, ruído em

banda estreita e o ruído impulsivo periódico à freqüência fundamental são imutáveis por

períodos de segundos, minutos ou até horas.

Os ruídos impulsivos periódicos síncronos a freqüência fundamental e ruídos

impulsivos assíncronos são de curta duração

. A PSD ou níveis desses sinais é muito maior

que a PSD dos ruídos colorido de fundo

. Por isto, os ruídos impulsivos periódicos síncronos

a freqüência fundamental e ruídos impulsivos assíncronos impõem a maior distorção nos

sinais quando da transmissão de dados pelos canais PLC. Os ruídos impulsivos periódicos

síncronos e assincronos são caracterizados por variações de amplitude em frações de

tempo muito pequena (ms ou

s) e serem de curta duração, em torno de dezenas a

centenas de

s, causam erro no sinal por um intervalo de tempo pequeno(menos de 1% do

RUÍDO ADITIVO

CANAIS PLC

RUÍDOS COLORIDO

DE FUNDO

RUÍDO BANDA

ESTREITA

RUÍDO IMPULSIVO

ALEATÓRIO

IMPULSIVO, PERIÓDICO E

ASSINCRONO

IMPULSIVO, PERIÓDICO E

SÍNCRONO

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

tempo na maioria das vezes). A distribuição de amplitude de ruídos impulsivos assíncronos é

basicamente exponencial causada pela sua natureza aleatória.

Segundo (CHAN, 1989), a partir de medições numa fotocopiadora, observa-se a

geração de ruídos impulsivos consideráveis naquele ambiente. Diante dos resultados de

medições conclui-se que os ruídos impulsivos medidos chegam a exceder aproximadamente

27 dB o ruído de fundo e ocupam cerca de 1% do tempo do total.

No caso da atuação de

dimmers, o chaveamento de SCR’s produz ruídos impulsivos periódicos de aproximadamente

40 dB acima do ruído de fundo.

Os sinais ou ruídos impulsivos assíncronos são sinais aleatórios (estocásticos ou

randômicos), ou seja, para caracterizá-los são necessárias todas as histórias temporais

possíveis (amostras) que ocorrerem. Dessa forma, a modelagem desses sinais é através de

momentos estatísticos (a média e a função de correlação). Por serem sinais aleatórios, os

impulsos não apresentam uma morfologia padrão

. Com a necessidade de se ter um modelo

estocástico para este cenário em (ZIMMERMANN, DOSTERT, 2002a; ZIMMERMANN,

DOSTERT, 2002b), uma descrição matemática representada pela equação 37 foi elaborada

para modelar este tipo de ruído, fundamentada na Cadeia de Markov Particionada

(ZIMMERMANN, DOSTERT, 2002a). Essa forma de modelagem do ruído passa por

construir invólucros retangulares impulsivos, com amplitude

e comportamento temporal

descrito pela largura do impulso

(

)

e pelo tempo de inicio

(

)

arr

( )

∑













−

⋅=

iarr

impAtr

, (Equação 37)

com

(

)

sendo o trem de impulsos assíncronos, N o número de impulsos presentes no

tempo

imp

uma função que modela o impulso com amplitude e largura unitárias.

Esta modelagem separa os r

(

)

estados de ruídos em dois grupos distintos: um

grupo de estados sem distúrbios e um outro grupo de estados com distúrbios.

A determinação dos parâmetros é conseguida pela implementação de algoritmos

recursivos sobre as medidas dos ruídos feitos em um canal PLC.

A figura 27 apresenta o ruído aditivo constituído pelo ruído de fundo e pelos ruídos

impulsivos, que foram gerados a partir do modelo de Dostert e Zimmermam, na faixa de

freqüência entre 2 e 3 MHz. As PSDs do ruído de fundo e dos ruídos impulsivos são,

respectivamente, iguais a –130 dBV

/Hz e –110 bBV

/H, e a amplitude máxima dos ruídos

impulsivos é menor que 20 mV.

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

Figura 27 - Ruídos aditivo de acordo com o modelo

proposto por Zimmermann e Dostert.

3.2 A Técnica OFDM/DMT

A técnica de transmissão OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) é uma

técnica multi-portadora que divide a faixa de freqüências em vários subcanais iguais

utilizando sub-portadores ortogonais. A Modulação multiportadora empregada sobrepõe

várias formas de ondas portadoras moduladas para representar uma seqüência de bits (bits

stream). O sinal multiportadora ou OFDM que é transmitido é a soma do Ñ sub-sinais

independentes de mesma largura de banda e freqüência central f

, i = 1,..., Ñ. Cada um

destes sub-sinais ou sub-canais pode ser modulado usando, por exemplo, a modulação

QAM, PAM e outras

A origem da técnica OFDM remonta os trabalhos (CHANG, 1966;

SATZBERG, 1967; WEINSTEIN & EBERT, 1971; PELED & RUIZ, 1980).

O nome OFDM é

usado para designar esse tipo de sistema multi-portadora em aplicações sem fio, enquanto

o nome DMT (Discrete Multitone Transceiver) é empregado para aplicações com fio. Ambas

as técnicas OFDM e DMT implementam as mesmas sub-portadoras ortogonais para dividir a

largura de banda do canal em várias sub-bandas. A diferença entre essas técnicas reside,

principalmente, no fato de que a técnica DMT faz uso de algoritmos de otimização para a

alocação ótima dos bits nas sub-bandas, enquanto a técnica OFDM aloca um mesmo

número de bits em todas as sub-bandas.

Além disso, a técnica DMT é utilizada em canais

bidirecionais que variam lentamente com o tempo, tais como cable TV, canal telefônico e

certas classes de canais PLC. Por outro lado, a técnica OFDM é usada em aplicações

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

unidirecionais, cujos canais variam rapidamente com o tempo, tais como os canais de

comunicação sem fio

A principal vantagem das técnicas multiportadoras OFDM/DMT consiste no fato de

que a mesma minimiza a ocorrência da interferência inter-simbólica (IIS), uma vez que o

tempo de duração da forma de onda do sinal que representa o símbolo OFDM é muito maior

que o tempo de duração da resposta impulsiva do canal de comunicação. Diferentemente

dos sistemas SISO (Singel Input Single Output), que transmitem uma seqüência de N

símbolos com uma única portadora e ocupa toda a banda disponível, W, por um período T =

1/W, nos sistemas MIMO (Multiple Input Multiple Output) a largura de banda é utilizada para

transmitir paralelamente N símbolos, sendo que cada um dos símbolos ocupa a largura de

banda igual a W/N por um período igual a N/W. Note-se que ambas as abordagens usam a

mesma largura da banda disponível.

Para eliminar completamente a presença da IIS com a técnica OFDM-DMT, basta

utilizar um período de guarda entre os símbolos OFDM consecutivos, cujo comprimento é

maior que o comprimento da resposta impulsiva do canal de comunicação. Além de reduzir

a IIS, a interferência entre as sub-portadores (intercarrier interference ICI) pode ser removida e

seu período da guarda é constituído de uma cópia da parte final do símbolo OFDM. Neste

caso, o período da guarda, também chamado de prefixo cíclico (Cyclic-Prefix – CP), é

removido no receptor (PELED, RUIZ, 1980)

. Dentre as várias soluções proposta para a

obtenção das N sub-portadoras ortogonais para a modulação e de modulação de dados em

sistemas multiportadoras, os sistemas OFDM/DMT, baseados na DFT (Discrete Fourier

Transform) (WEINSTEIN, EBERT, 1971), são os que apresentam o menor custo computacional

e são assintoticamente ótimos, em termos de desempenho, quando N

→

∞

. A DFT elimina a

necessidade do uso de um banco de osciladores, os quais são normalmente difíceis de

serem sintonizados para gerar as sub-portadoras. A recente popularidade da OFDM deve-

se, em parte, ao fato de que a DFT pode ser eficientemente implementada com algoritmos

rápidos, tal como a FFT (Fast Fourier Transform) que demanda logN operações por sub-

portadora.

As figuras 28 e 29 mostram os modelos banda base dos sistemas multi-portadoras

OFDM e DMT. Note-se que o bloco TEQ do sistema de DMT implementa um equalizador

para encurtar o comprimento da resposta impulsiva do canal de comunicação (STARR et al.,

1998). A formulação do sistema DMT será apresentada a seguir, posto que a mesma é

válida para o sistema OFDM com pouquíssimas modificações. Em (RIBEIRO, 2005)

encontra-se formulação para o sistema OFDM.

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

Figura 28 - Modelo banda base do sistema de transmissão multi-portadoras OFDM.

Figura 29 - Modelo banda base sistema de transmissão multi-portadoras DMT.

3.2.1 Discrete Multitone Transceiver (DMT)

O DMT é uma forma comum de modulação multiportadora e é usada em sistemas

VDSL, ADSL e PLC, respectivamente.

O transmissor do sistema DMT é ilustrado na figura 30, considerando N grande.

Figura 30 - O sistema básico DMT com N grande.

b = (RT)bits

buffer

and

modulador

QAM

Dow

pass

filter

Ñ,k

2, k

1,k

Input

bit

stream

R bps

x(t)

transmite

sinal

RAM

Símbolos

(domínio de

freqüência)

time

domaim

samples

Conversor paralelo

para serial

P/S

IFFT = algoritmo

rápido da DFT

IFFT

Ñ,k

2, k

1,k

Modulação (PAM/QAM)

IDFT

DAC h(t;r)

DFT

Equalização

Paralelo/Serial

Dem

odulação (PAM/QAM)

Paralelo/Serial

ADC

...10110...

N-1

v(t)

y(t) y(t)

N-1

...10110...

Modulação (PAM/QAM)

IDFT

DAC h(t;r)

DFT

Equalização

Paralelo/Serial

Dem

odulação (PAM/QAM)

Paralelo/Serial

ADC

...10110...

N-1

v(t)

y(t) y(t)

N-1

...10110...

ADC

TEQ

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

Analisando-se a figura 30 pode-se ver que na entrada do transmissor é aplicada uma

seqüência de bits de taxa de dados R bits/seg e armazenada (buffered) em blocos de

b = RT bits. O sinal transmitido no período T é chamado o símbolo, sendo T o período do

símbolo (em segundos) e

a taxa do símbolo. Com relação aos b bits, os

bits são

planejados para uso no i-ésimo sub-canal













,...1

∑

. Estes bi bits para cada

um dos Ñ subcanais passam por um processo de modulação multiportadoras QAM no DMT

Encoder (modulador QAM) e são transformados em um complexo subsímbolo,

, com

amplitude

e fase

O módulo de

pode ser visto como a amplitude do i-ésimo

sinal QAM na modulação multiportadora. Existem

possíveis valores para estes subsímbolos.

Sucessivos blocos de b bits são processados de maneira idêntica. Nesta secção, usa-se o

sobrescrito k no

para representar os i-ésimo subsímbolos no k-ésimo símbolo

transmitido. O valor eficaz (rms) de

é chamado de energia do subsímbolo e a potência do

subsímbolo é dada por

. Voltando à figura 30, após a modulação (estágio DMT

Encoder) os

símbolos QAM irão passar por processamento digital de sinal que utiliza o

algoritmo da inversa da transformada rápida de Fourier, ou mais precisamente da IDFT: a

IFFT (Inverse Fast Fourier Transform), no estágio IFFT daquela figura, e o resultado é um

conjunto de N amostras no domínio no tempo

, com

1,...,1,0

−

2 N

. O

conjunto de N sucessivas amostras no domínio do tempo é o k-ésimo símbolo DMT obtido

na saída do estágio P/S (conversor Paralelo/Serial). Essas N amostras, ou um símbolo

OFDM, possuem taxa de

, ou seja, a taxa de amostragem do modulador DMT. As

amostras são sucessivamente aplicadas (após a conversão para o formato serial) no

conversor digital/analógico (DAC) para serem transmitidas no canal PLC ou de outra

aplicação wireline. A saída do DAC é um sinal (xt) modulado contínuo no tempo. Note-se

que T = NT’.

A IFFT é um exemplo de uma transformação (modulação) ortogonal e preserva a

energia da entrada do símbolo no domínio da freqüência. Portanto,

∑∑

(Equação 38)

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

e desse modo a potência transmitida é

∑

===

(Equação 39)

Freqüência transmitida

No sitema DMT, as freqüências

são fixadas em

, onde

Ñi ,,1 L=

e a não

transmissão de sinal (energia) pode ocorrer nas freqüências acima de

′

. Em vez

disso, o que acontece é que a faixa (banda) de freqüência de

até

é substituída

pela faixa de freqüência vaga de 0 a

, como mostra a figura 31. Isto pode ser visto da

seguinte forma: transmitir o N-ésimo símbolo da banda base, em que a parte real daquele

símbolo utiliza a faixa de 0 a

e a parte imaginaria a faixa de freqüência de

até

da forma de onda modulada em

′

. Contudo, nós imaginamos aqueles dois sinais

como os componentes em base e em quadratura de um único sinal QAM bidimensional em

′

Figura 31 - Espectro de potência DMT transmitido.

3.2.2 O Canal e seus Efeitos

A figura 32 ilustra um modelo de canal com a resposta impulsiva h(t) e o ruído aditivo

u(t) (Gaussiano) usado como meio ou acesso de comunicação. Chama-se a saída do canal

ÑÑ

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

de y(t). Analizando-se o uso da modulação multiportadora em um canal passível de sofrer

degradações por conta da interferência intersímbolos (ISI), quando Ñ é grande, a função de

transferência da resposta do canal H(f) é contínua e pode ser aproximada pela curva

discretizada ilustrada por retângulos na figura 32.

Figura 32 - Canal e a decomposição multicanal da resposta do canal.

Na figura 32 cada um dos retângulos é uma banda de freqüências

da banda

larga, isto é, da banda ou faixa do canal. O valor da função transferência em cada

freqüência central

(

)

é observada como

, as freqüências f

são as freqüências

centrais,

,...,1 Nf

na DMT e

tem uma amplitude

e uma fase

. A variância por

dimensão do ruído amostrado é representada por

(desvio padrão). Quando Ñ é

suficientemente grande os retângulos da figura 34 são muito estreitos e é correto

matematicamente escrever

kikikiki

UXHY

,,,,

⋅

(Equação 40)

onde

),,1(

ÑiY

(Equação 41)

é a saída complexa dos N-pontos FFT na figura 33 e U

i, k

(i = 1,..., Ñ) é definido de maneira

similar para o ruído.

Bandlimited Intersymbol-Interference (ISI) Channel

(

(t) h(t) + y(t)

|H (f)| channel transfer magnitude

N-2

N-1

Transmit frequency

-1

N-2

Capítulo 3

Transmissão de Dados Via Sistemas PLC

Figura 33 - Receptor para DMT.

Conclui-se que as Ñ amostras de saída do receptor FFT correspondem a Ñ

independentes subcanais, isto é, sem interferência entre eles, como é mostrado na figura 34.

Figura 34 - Conjunto de canais paralelos e inde-

pendentes que é equivalente ao canal

original quando a modulação multi-

portadora é usada.

Quando Ñ é grande, os componentes u

i,k

podem ser considerados independentes e

Gaussiano. A sincronização de um símbolo é definida pela amostra-clock de sincronização,

entre o transmissor e o receptor. Como os subcanais são independentes, eles podem ser

individualmente demodulados e decodificados utilizando decodificador sem memória para

cada um deles.

Down

pass

filter

S/P

FFT

N = 2Ñ

Memory less

Decoder

and

RT bit buffer

Y(t)

Channel

output

kÑ

Detected

data

Rbps

N time

domain

samples

Ñ frequency

domain

subsimbols

Serial – to –

parallel

converter

X + Y

. .

X + Y

Capítulo 4

A Compatibilidade Eletromagnética e os Sistemas PLC

CAPÍTULO 4

4 A COMPATIBILIDADE ELETROMAGNÉTICA E OS

SISTEMAS PLC

A compatibilidade eletromagnética (CEM)

No mundo de hoje, por causa da expansão e da existência de vários tipos de

equipamentos e sistemas elétricos e eletrônicos e a onipresença da poluição eletromagnética, a

Compatibilidade Eletromagnética (CEM) se torna um tópico obrigatório e muito importante

para garantir o funcionamento correto de um equipamento, aparelho ou dispositivo. A CEM,

em português, e EMC, do inglês eletromagnetic compatibility, é um assunto ainda

praticamente desconhecido no Brasil embora objeto de grande atenção em outros países

como, por exemplo, nos Estados Unidos e na Europa. Além das normas IEC pertinentes, a

Compatibilidade Eletromagnética ganhou estatura jurídica e legal pelo mercado europeu,

que adotou a Diretiva CEM 89/336/EEC e a marca ou selo CE (Comunidade Européia). Os

Estados Unidos exigem conformidade dos produtos importados com as normas da FCC

(Federal Communication Comission). No Brasil, não existem normas nacionais próprias.

Porém, diversas comissões foram criadas pela ABRICEM (Associação Brasileira de

Compatibilidade Eletromagnética) a fim de estabelecer os requisitos técnicos e normas para

Eletromagnetic Interference (IEM)/CEM. As normas brasileiras publicadas inicialmente foram,

na verdade, versões traduzidas e adaptadas das normas européias do Comitê Internacional

Especial para as Peturbações Radioelétricas (CISPR). A Anatel (Agência Nacional de

Telecomunicações) publicou a Resolução 237, de Novembro de 2000 relativa à certificação

de equipamentos de telecomunicação considerando-se os aspectos de Emissão, Imunidade

e Resistibilidade.

Capítulo 4

A Compatibilidade Eletromagnética e os Sistemas PLC

4.1 Definições da CEM

Algumas definições importantes da CEM serão descritas a seguir (GROUPE

SCHNEIDER, 1998):

•

Compatibilidade eletromagnética (decreto francês): aptidão de um dispositivo,

de um aparelho ou de um sistema de funcionar em seu ambiente eletromagnético de modo

satisfatório e sem produzir ele próprio perturbações eletromagnéticas que possam criar

problemas graves no funcionamento dos aparelhos ou dos sistemas situados em seu

ambiente.

•

Aparelho (decreto francês): todos os aparelhos elétricos e eletrônicos, bem como

os equipamentos e sistemas que contenham componentes elétricos e/ou eletrônicos.

•

Perturbações eletromagnéticas (decreto francês): todo fenômeno eletromagnético,

notadamente um ruído eletromagnético, um sinal não desejado ou uma modificação do próprio

meio de propagação suscetível de criar problemas de funcionamento num dispositivo, nos

aparelhos ou nos sistemas.

•

Interferência eletromagnética (IEM): é o processo onde a energia eletromagnética

perturbadora é transmitida de um dispositivo, equipamento ou sistema para um outro, via

caminhos Irradiados e/ou Conduzidos. No uso comum, as interferências eletromagnéticas se

referem aos sinais de rádio freqüências (RFI).

•

Os termos Perturbações Eletromagnéticas e Interferências Eletromagnéticas

designam respectivamente CAUSA e EFEITO, portanto não devem ser usados

indiscriminadamente.

•

Imunidade: é a característica de um dispositivo, equipamento ou sistema para

operar sem degradação na presença de um distúrbio eletromagnético.

•

Suscetibilidade: é a falta de proteção de um dispositivo, equipamento ou sistema

para operar sem degradação na presença de um distúrbio eletromagnético. É o oposto de

Imunidade.

•

Ambiente eletromagnético: é o resultado do funcionamento de aparelhos,

equipamentos ou sistemas, adicionado ao ruído ambiente no qual estes aparelhos, equipamentos

ou sistemas se encontram (ruído atmosférico; triboelétrico; espacial: sol, estrelas...).

•

Transmissão das perturbações por acoplamento eletromagnético:

−

Uma perturbação emitida num local A pode propagar-se aos aparelhos e

instalações em B, ligados ao ponto A ou situados em seu ambiente.

Capítulo 4

A Compatibilidade Eletromagnética e os Sistemas PLC

−

Perturbação conduzida: uma perturbação é conduzida quando ela é transmitida

diretamente, por cabo de ligação ou por um circuito comum (por exemplo, alimentação

comum ou ligação a terra, redes elétricas PLC e outros sistemas).

−

Perturbação irradiada: uma perturbação é irradiada quando é transmitida entre

aparelhos ou circuitos que não têm interligação direta ou indireta.

4.2 Regulamentos e Padrões

Nos dias de hoje está consagrada a necessidade de regulamentação da CEM para

poder oferecer a possibilidade de operação destes equipamentos ao mesmo tempo sem um

chegar a prejudicar o outro. Em outras palavras, pode-se afirmar que onde há campos

elétricos e magnéticos haverá problemas de compatibilidade eletromagnética e cada aparelho

deve operar de uma maneira que não interfira na operação dos outros equipamentos a sua

volta. A regulamentação da compatibilidade Eletromagnética (CEM) tem sido instituída para

assegurar operações simultâneas de diferentes aparelhos eletrônicos sem afetar um ao

outro.

•

Além disso, dois aparelhos que têm as mesmas funções mas são fabricados por

dois fabricantes diferentes, têm de ter a capacidade de trabalhar um no lugar do outro. Por

exemplo, dois modems de marcas diferentes têm de atender as normas da CEM e

funcionarem de modo satisfatório e sem produzirem perturbações eletromagnéticas que

possam criar problemas graves no funcionamento dos aparelhos ou dos sistemas situados

em seu ambiente.

A normalização da CEM deve considerar os dois aspectos seguintes:

•

elemento que gera a perturbação (a fonte);

•

elemento submetido a perturbação (a vítima).

4.2.1 Regulamentos da CEM Existentes

Regulamentos da CEM são classificados em dois conjuntos: regulamentos do campo

condutor elétrico e regulamentos do campo de radiação elétrica.

Desde que modems de linhas elétricas usem o circuito elétrico como um meio de

comunicação, que é diretamente conectado com a maioria dos aparelhos elétricos e eletrônicos,

é obvio que sinais de comunicação podem vazar em todos os outros aparelhos conectados

Capítulo 4

A Compatibilidade Eletromagnética e os Sistemas PLC

via linhas elétricas. Entretanto, desde que comumente a amplitude dos sinais de comunicação

seja relativamente pequeno comparado com o sinal de potência de 110/220 volts,

normalmente os sinais comunicação não prejudica a operação da maioria dos aparelhos

elétricos, como, aquecedores elétricos e lâmpadas.

Por outro lado, o sinal de comunicação é normalmente um sinal de alta freqüência e

pode prejudicar a operação de sistemas de comunicação, como rádio, televisão, dispositivos

digitais e outros. Felizmente esses tipos de sistemas, que são normalmente sensíveis a um

sinal de comunicação de alta freqüência via rede elétrica, são equipados com filtros CEM na

sua conexão de circuito elétrico para atenuar qualquer componente de um sinal de alta

freqüência vindo de um sinal elétrico de 110/220 V. Esses filtros oferecem uma perda ao

redor de 100 dB no intervalo de variação de freqüência de poucos kHz até poucos GHz.

Portanto, se o nível do sinal de comunicação transmitido não for muito alto (de poucos

volts), o campo elétrico conduzido não será um problema sério.

Em relação ao campo elétrico radiado, este pode gerar problemas sérios para os

sistemas de comunicação na mesma banda de freqüência. Esses sistemas são concebidos

para detectar pequenos níveis de sinais recebidos. Eles são muito sensíveis para o campo

elétrico radiado, que é gerado pela transmissão dos sinais de comunicação de alta

freqüência via redes elétricas. Por causa da relativa longa distância das linhas elétricas

comparadas com o comprimento da onda transmitida por sinais de comunicação, redes

elétricas se tornam boas antenas. A banda da freqüência de um sistema de comunicação

de uma rede elétrica é permitida operar entre 10 KHz a 30 MHz (UNITED STATES OF

AMERICA FEDERAL COMMUNICATIONS). Neste intervalo de freqüência, existem várias

faixas ou bandas de freqüências designadas a rádios AM, rádios amadores, rádios de ondas

curtas, sistemas de emergência/ segurança publica e outros, como é mostrado na figura 35.

Figura 35

Bandas de freqüências AM, HAM e ondas curtas.

HAM

SHORT WAVE

CB CB

Capítulo 4

A Compatibilidade Eletromagnética e os Sistemas PLC

Na Europa, o Comitê Europeu de Normalização Eletrotécnica (CENELEC), através do

padrão EM 50065-1, regulamentou a CEM para um intervalo de baixa freqüência, ou seja,

as bandas das freqüências e os níveis dos sinais são especificados em um intervalo de

freqüência de 3 a 148.5 kHz (

EN 50065-1

). Nos Estados Unidos, a norma FCC Parte 15

específica o nível do sinal no intervalo da freqüência de 10 a 450 kHz (UNITED STATES OF

AMERICA FEDERAL COMMUNICATIONS).

O intervalo de alta freqüência (1-30 MHz) não parece ser um padrão aceito

mundialmente para o campo elétrico radiado de sistemas de comunicação de redes elétricas.

Entretanto, existem três importantes padrões que serão discutidos a seguir.

FCC Part 15

FCC Part 15 é um padrão aceito nos Estados Unidos, que é definido pela Comissão

Federal de Comunicação (FCC), o corpo regulatório, e limita o campo elétrico radiado

gerado pelos sistemas de comunicação de redes elétricas. A emissão radiada limita entre 1

até 30 MHz e deve ser medida entre 9 kHz de largura de banda em uma distância de 30

metros. Este padrão está ilustrado numericamente na tabela 2.

Tabela 2 - FCC Part 15 limite de emissão radiada

Banda de freqüência

(MHz)

Emissão limite radiada

(µV/m)

Medida em metros

(m)

1-1.705 15 (pico) 47715/Freqüência (kHz)

1705-10 100 (pico) 30

10-13.553 30 (pico) 30

13.553-13.567 10.000 (pico) 30

13.567-26.96 30 (pico) 30

26.96-27.28 10.000 (média) 30

27.28-30 30 (pico) 30

MPT 1570

Este é o proposto para limitar a emissão radiada por sistemas PLC, pela a Agência

de Rádio-Comunicação do Reino Unido, introduzida em 2000 (FENTON, BROWN, 2001).

Neste padrão, o campo elétrico radiado deve ser medido em uma largura de banda de 9 kHz

e uma distância de 3 metros da rede elétrica.

Capítulo 4

A Compatibilidade Eletromagnética e os Sistemas PLC

NB30

Este é o proposto limite de emissão radiada pelo orgão regulador alemão das

comunicações, o RegTP da Alemanha em 1999 (FENTON, BROWN, 2001) . Este padrão do

campo elétrico radiado deve ser medido em uma largura de banda de 9 kHz até 3 metros de

distância de uma rede elétrica. O limite de emissão radiada para este padrão é ilustrado na

tabela 3.

Tabela 3 - NB30 e MPT 1570 emissões de limites radiados

Padrão Banda da freqüência

(MHz)

Emissão limite radiada (µV/m)

MPT1570 1-1.6 40-7.7 log (freqüência em MHz) (pico)

MPT1570 1.6-30 20-7.7 log (freqüência em MHz) (pico)

NB30 1-30 40-8.8 log (freqüência em MHz) (pico)

Para o propósito de comparações: os três padrões foram colocados no gráfico da

figura 36.

Figura 36 - Três emissões padrões radiadas e existentes.

120

100

Radiated Emission Limit (dB

V/m)

FCC Limit (extrapolated to 3 m)

NB30 (at 3 m)

MPT1570 (at 3 m)

Frequency (MHz)

Capítulo 4

A Compatibilidade Eletromagnética e os Sistemas PLC

O limite de radiação da Tabela 2 é medido até a distância de 30 metros e na Tabela

3 são medidos os outros dois padrões a uma distância de 3 metros. Os números do FCC

apresentados na figura 37 foram extrapolados de 30 metros a uma distância de 3 metros

usando o fator de 20 dB por década

Como pode ser visto o FCC Part 15 é mais relaxado comparado aos padrões

Europeus.

O Anexo 3 mostra o relatório técnico de análise de Compatibilidade Eletromagnética

– CEM em redes PLC que representa os resultados medidas de campo magnético radiado

realizadas com referência aos equipamentos do fabricante EBA-PLC que integravam o

sistema PLC (Powerline Communications) da empresa COPEL (Companhia Paranaense de

Eletricidade) no ano de 2003.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

CAPÍTULO 5

5 ARQUITETURA E MODELO DE NEGÓCIOS DOS

SISTEMAS PLC

Em capítulos anteriores analizou-se a tecnologia PLC sob o aspecto técnico. Neste

capítulo, são apresentadas, analisadas e validadas as propostas ou soluções técnicas

que são as arquiteturas de sistemas PLC e seus correspondentes modelos de negócios

que aquelas soluções determinam. O objetivo é mostrar o potencial da tecnologia PLC como

solução para o acesso num sistema de telecomunicações e também como uma

oportunidade de negócios. Para isto, mostra-se que a partir de uma arquitetura de um

sistema de telecomunicações (sistema telecom PLC) em que o subsistema de acesso é

um sistema PLC, é possível definir modelos de negócios da idéia PLC. As soluções técnicas

totalizam seis arquiteturas que definem seis correspondentes modelos de negócio. Um desses

modelos de negócio será testado, o modelo 4, por ser definido pela arquitetura 4 que é

escolhida entre as soluções propostas e representa a melhor solução de engenharia

elétrica para o sistema de telecomunicações com a tecnologia PLC. Essa solução tem

como paradigmas a viabilidade da tecnologia como rede de acesso, a qualidade e a

confiabilidade do sistema proposto e a decisão de melhor custo-benefício tanto para o

sistema telecom PLC a ser implementado quanto para o consumidor final, componente do

mercado de telecomunicações a ser explorado no modelo 4. O sucesso ou não desse modelo

é mostrado no documento business plan ou plano de negócios na secção 5.10.

5.1 Configurações Típicas PLC

Até os dias atuais não existe um órgão que padronize, em nível mundial, a tecnologia

ou sistemas PLC.

Uma rede ou sistema de acesso PLC consiste basicamente de dois sistemas

simultâneos de operação: a rede interna ou sistema Indoor ou last meter e a rede de acesso

externa ou sistema Outdoor ou last mile. O sistema Indoor (redes domiciliares PLC) é

caracterizado pela rede elétrica de distribuição dos domicílios até o ponto de entrega de

energia da concessionária ou distribuidora local de energia elétrica como é mostrado na

figura 37.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

Fonte: UFF/COPPE.

Figura 37 - Topologia da rede domiciliar usando a fiação elétrica.

O sistema Outdoor PLC (ultima milha)

é o sistema que utiliza a rede elétrica de

distribuição (linhas e alguns equipamentos) das companhias distribuidoras de energia elétrica

• na topologia mais usada, ou seja, em baixa tensão como se pode ver na figura 38;

Fonte: CEMIG

Figura 38 - Topologia típica de rede PLC de baixa tensão.

• na topologia que utiliza as redes elétricas de baixa e média tensão das EDEE como

se pode ver na figura 39.

< 50 m

< 800m< 10 km

Backbone

Telecom.

BAIXA TENSÃO MÉDIA TENSÃO

medidor

Trafo

Rede elétrica

residencial

CPE

CONFIGURAÇÃO TÍPICA - PLC

2 Mbps

Master

Repetidor

Modem PLC

Rede de Transporte

Rede de Acesso

Sistema Outdoor

Rede Interna

Sistema Indoor

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

Fonte: ENDESA

Figura 39 - Topologia típica de rede PLC baixa mais média tensão.

Se depender da aplicação PLC, pode-se utilizar um sistema Indoor ou uma

configuração composta de um sistema Indoor mais um sistema Outdoor em baixa tensão

como acesso e as redes de média tensão das EDEE como backbone. No decorrer deste

capítulo, configurações diferentes ou arquiteturas acopladas a modelos de negócios serão

propostas e analizadas.

5.2 Soluções Técnicas ou Arquiteturas Propostas de Sistemas PLC

A seguir, propõem-se seis soluções técnicas ou propostas de seis arquiteturas que

definirão seis modelos de negócios.

Um sistema de telecomunicações é constituído de três subsistemas: o subsistema de

acesso, o subsistema nó ou processamento e o subsistema Backbone (COLCHER, LEMOS,

SOARES, 2000; TANENBAUM, 2003).

5.2.1 Definições e Análise das Arquiteturas Propostas

Subsistema de Acesso

O subsistema de acesso é a composição do acesso interno ou rede domiciliar e do

acesso externo ou a rede de telecomunicações que interliga o domicílio à central.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

Rede Domiciliar

Uma rede domiciliar é um sistema de comunicação que visa a interconexão de

dispositivos encontrados em residências, normalmente restritos a uma distância de 300

metros, e que tem como objetivo a comunicação, o conforto, a economia de energia, a

segurança, a assistência e o lazer. Nestas redes as aplicações de controle, monitoramento e

automação domiciliar requerem baixas taxas de transmissão e bandas. Porém, as aplicações

relativas ao entretenimento (multimídia), vídeo e áudio requerem altas taxas de transmissão,

baixo atraso e baixa taxas de variação do atraso. As redes domiciliares apresentam baixo

custo, fácil de instalar e usar. Contudo são limitadas a poucos ambientes nos domicílios já

construídos. Com o advento das aplicações de áudio, vídeo, multimídia e outras a

necessidade de conectividade deverá, em pouco tempo, se estender para todos os cômodos

ou ambientes do domicílio.

Soluções de Redes Internas

As tecnologias citadas a seguir estão atualmente disponíveis no mercado de redes

domiciliares e foram consideradas como soluções de redes internas para as arquiteturas

apresentadas

•

Ethernet com fio

•

Wi-Fi (802.11b e 802.11g)

•

Wi-Fi (802.11a)

•

Phone Line Home - PNA

•

Powerline Home Plug

•

Bluetooth

•

ZigBee

Acesso Externo ou Última Milha

No atual sistema de telecomunicações do nosso país e de todo o mundo é a rede de

acesso ou última milha o subsistema deficiente. A não facilidade do uso, o preço alto dos

serviços de telecomunicações para o usuário, o custo alto para a implementação de novas

redes de acesso, baixa capilaridade são características, entre outras, do atual subsistema

de acesso brasileiro (MARTINS, 2005).

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

Soluções de Redes Externas

Atualmente no mercado de telecomunicações existem as tecnologias, citadas a

seguir, como soluções de redes externas e foram consideradas na análise das arquiteturas

apresentadas

•

Acesso via par metálico (xDSL e RDSI)

•

Acesso via fibra óptica (FTTX)

•

Acesso via cabo coaxial mais fibra óptica (HFC)

•

Acesso via sistema wireless (rádio e/ou satélite)

•

Acesso via rede elétrica (PLC)

Subsistema Nó ou Processamento

Subsistema nó ou Central de Comutação viabiliza o processamento ou as conexões

entre os usuários do sistema de telecomunicações. O nó é constituído das centrais

espaciais/temporais locais, tandem e trânsito. Nas centrais locais estão conectados os usuários

de uma mesma área urbana ou numeração. As centrais tandem servem de alternativa para

o tráfego entre as centrais locais, e as de trânsito encaminham o tráfego interurbano e

internacional.

Soluções de Subsistema Nó ou Processamento

São centrais espaciais/temporais locais, tandem e trânsito das empresas operadoras

de telefonia fixa e comunicação de longa distância.

Subsistema Backbone

Subsistema backbone é o subsistema que faz a interligação entre dois ou mais nós;

ele é o responsável pela transmissão em longa distância.

Soluções de Subsistema Backbone

•

Rádio

•

Fibra Óptica (cabos ópticos)

•

Par metálico

•

Satélite

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

5.2.2 Arquiteturas Propostas de Sistemas PLC

Arquitetura do Modelo 1

O sistema de telecomunicações deste modelo é constituído pelos subsistemas

•

Acesso:

−

Acesso interno: Power Line Home Plug (PLC)

−

Acesso externo: rede elétrica (PLC)

•

Nó ou processamento: Centrais espaciais/temporais locais, tandem e trânsito

das empresas operadoras de telefonia fixa e comunicação de longa distância e definidas por

aquelas empresas.

• Backbone: Sistema das empresas de telecomunicações que pode ser uma solução

via fibra óptica, ou wireless (rádio ou satélite) ou em alguns casos a rede elétrica de

distribuição em média tensão das EDEE.

A figura 40 caracteriza a arquitetura deste modelo. O backbone injeta o sinal de

telecomunicação através de um acoplador indutivo ou capacitivo (a depender do nível de

tensão) no enrolamento secundário do transformador de distribuição de energia ou célula

PLC que pode atender até 300 domicílios, dependendo das condições da rede elétrica ou

linha de distribuição.

Figura 40 - Arquitetura do modelo 1.

Arquitetura do Modelo 2

O sistema de telecomunicações deste modelo é constituído pelos subsistemas

•

Acesso:

−

Acesso interno: Phone Line Home – PNA

−

Acesso externo: rede elétrica (PLC)

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

•

Nó ou processamento: centrais espaciais/temporais locais, tandem e trânsito das

empresas operadoras de telefonia fixa e comunicação de longa distância e definidas por

aquelas empresas.

•

Backbone: Soluções locais via wireless ou fibra ótica (das empresas regionais

operadoras de telecomunicações) e para longa distância as soluções wireless ou satélite

(das empresas de comunicação de longa distância).

Arquitetura do Modelo 3

O sistema de telecomunicações deste modelo é constituído pelos subsistemas

•

Acesso:

−

Acesso interno: Phone Line Home – PNA

−

Acesso externo: rede elétrica (PLC)

•

Nó ou processamento: centrais espaciais/temporais locais, tandem e trânsito das

empresas operadoras de telefonia fixa e comunicação de longa distância e definidas por

aquelas empresas.

•

Backbone: Sistema das empresas de telecomunicações que pode ser uma

solução a seguir:

•

Cabos ópticos comuns, enterrados diretamente ou em dutos.

•

Wireless (enlaces até 70 metros e repetidoras, nas diversas opções wireless).

Arquitetura do Modelo 4

O sistema de telecomunicações deste modelo é constituído pelos sub-sistemas

•

Acesso:

−

Acesso interno: Power Line Home Plug

−

Acesso externo: rede elétrica (PLC)

•

Nó ou processamento: centrais espaciais/temporais locais, tandem e trânsito das

empresas operadoras de telefonia fixa e comunicação de longa distância e definidas por

aquelas empresas.

•

Backbone: Sistema das empresas de telecomunicações que pode ser uma

solução a seguir:

−

Wireless (enlaces até 50 metros e repetidoras, nas diversas opções wireless).

−

Cabos ópticos comuns, enterrados diretamente ou em dutos.

−

Cabos ópticos OPGW (Optical Ground Wire), em torres de energia elétrica.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

−

Redes elétricas de distribuição em média tensão das EDEE.

−

Satélite (longa distância, ou seja, entre localidade de estados e países diferentes e

em locais de difícil acesso e topografia desfavorável para a propagação de ondas de rádio

vista a vista).

Na figura 41 pode-se observar uma arquitetura típica para o modelo de negócios 4. O

acesso interno e o acesso externo são os mesmos do caso da figura 40. Nesse caso o

sistema backbone segue uma seqüência ou prioridade do sistema ou solução a ser

escolhido:

Para aplicações de voz e Internet

1 - Cabos ópticos

2 - Redes elétricas de distribuição em média tensão das EDEE

3 - Wireless

Para aplicações de Internet

1 - Cabos ópticos

2 - Redes elétricas de distribuição em média tensão das EDEE

3 - Wireless

4 - Satélite

O atraso ou latência dos sistemas envolvidos (cabos ópticos, redes elétricas de

distribuição em média tensão das EDEE, Wireless e Satélite) justifica a seqüência de

prioridades.

Figura 41 - Arquitetura do modelo 4.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

Arquitetura do Modelo 5

O sistema de telecomunicações deste modelo é constituído pelos sub-sistemas

•

Acesso:

−

Acesso interno: Power Line Home Plug

−

Acesso externo: rede elétrica (PLC)

•

Nó ou processamento: Centrais espaciais/temporais locais, tandem e trânsito

das empresas operadoras de telefonia fixa e comunicação de longa distância e definidas por

aquelas empresas.

•

Backbone: Sistema das empresas de telecomunicações que pode ser uma

solução a seguir:

−

Cabos ópticos comuns, enterrados diretamente ou em dutos.

−

Wireless (enlaces até 70 metros e repetidoras, nas diversas opções wireless).

Arquitetura do Modelo 6

Definir as redes domiciliares a partir da seguinte solução:

•

redes PLC indoor

5.3 Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

Idéia PLC

De início, acreditando-se que o negócio PLC pode se transformar num negócio de

sucesso, serao analisadas as seguintes questões (DORNELAS, 2005):

1) Qual o mercado que o PLC atende?

2) Qual o retorno econômico que o PLC proporcionará?

3) Quais as vantagens competitivas que ele trará aos negócios?

4) Qual é a equipe que transformará essa oportunidade em negócio?

5) Até que ponto o empreendedor está comprometido com o negócio?

Vale ressaltar que todas as respostas passam por um plano de negócios (business

plan), que é um documento elaborado e usado para descrever um empreendimento e o

modelo de negócios que sustenta a empresa. Posteriormente, um plano de negócios de uma

empresa fictícia denominada PLC Brasil será elaborado. Nesse documento, as referências

ou paradigmas a serem utilizados serão o ambiente de negócios de uma região do país,

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

onde serão realizadas analogias e simulações com o mercado, empresas e apresentação de

dados reais daquela localização para o negócio PLC.

5.4 Mercado

Analisando-se a primeira pergunta pode-se afirmar que atualmente o mercado de

telecomunicações é caracterizado pela procura cada vez mais freqüente por serviços que

requeiram uma alta capacidade de banda que são os serviços banda larga.

Em ambientes empresariais, governamentais, educativos e domésticos, os usuários

passaram a exigir serviços com qualidade e com preços atrativos que necessitam de uma

grande capacidade de transmissão de dados e comunicação em alta velocidade, tais como:

•

comunicação de dados;

•

Internet banda larga e telefonia (VoIP);

•

vídeo conferência;

•

home banking;

•

home shopping;

•

telemetria;

•

telemedicina;

•

TV via Internet (IPTV

);

•

multimídia e outras aplicações.

Esses usuários representam os segmentos B2B (empresa – consumidor) e B2C

(empresa – empresa) do negócio telecomunicações, altamente promissor e que apresenta

alto crescimento. O conjunto da indústria de equipamentos e serviços de software, hardware

e telecomunicações chega a aproximadamente US$ 70 bilhões

−

cerca de 10% do PIB

(TELECO, 2005).

Os dados mostrados nas tabelas 4, 5 e 6, a seguir, que definem o mercado de

telecomunicações no Brasil ou mercado do negócio PLC.

I) Dados Globalizados

Na tabela 4 encontram-se os dados macroeconômicos do Brasil (INSTITUTO

BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATISTICA, 2005).

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

Tabela 4 - Indicadores macroeconômicos

Brasil 2002 2003 2004 2005

População (Estimativa do IBGE)

176.391.015 178.985.306 181.586.030

185.441.189

Área total 8.514.215,3 km

PIB (R$ milhões) 1.346.028 1.556.182 1.766.621

1.769.202

(julho)

PIB (crescimento anual real) 1,93% 0,54% 4,9% 5,2% (junho)

Renda per capita R$ 7.631 R$ 8.694 R$ 9.014

PIB per capita (crescimento anual

real)

0,44% - 0,91% 3,7%

Fonte: IBGE

Na tabela 5 estão representados os números de usuários de telecomunicações em

nosso país no período de 2002 a 2005.

Tabela 5 - Número de usuários ou terminais de telecomunicações

Brasil 2002 2003 2004 2005

Telefones fixos em operação (milhões) 38, 80 39,20 40** 37,7

Celulares em operação (milhões) 34,88 46,37 65,61 85,6

TV por assinatura (milhões assinantes) 3,52 3,55 3,77 4,18

Usuários de Internet Residenciais (Netratings)

(milhões)

14,30 20,50 17,90

18,9

Conexões de banda larga (milhões) 0,70 1,20 2,26

Fonte: TELECO

II) Investimentos em Telecomunicações (em bilhões de reais)

No período de 2000 a 2005, podemos observar que a tabela 6 ilustra o volume de

investimento no setor das telecomunicações do país.

Tabela 6 - Investimentos em telecomunicações

2000 2001 2002 2003 2004 2005

Total 19,0 19,0 18,7 18,5 18,5 18,5

Serviços Fixos (1) 11,8 9,9 8,8 7,7 7,2 6,8

Serviços Móveis (2) 4,2 5,5 6,4 7,0 7,4 7,8

Serviços de comunicação de massa (3) 3,0 3,6 3,5 3,8 3,9 3,9

Fonte: ANATEL

Capítulo 5

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III) Posição do Brasil no Mundo em 2004

A participação do Brasil no mercado mundial apresenta características que reafirmam o

grande mercado de telecomunicações a ser explorado em nosso país. Este fato é ilustrado

na tabela 7.

Tabela 7 - Posição do Brasil no Mundo em 2004

Mundo Américas América Latina América do Sul

População 2,9% 20,7% 35,4% 49,4%

Total Telefones 3,7% 16,2% 41,2% 56,1%

Telefones Fixos 3,5% 14,3% 44,8% 58,7%

Celulares 3,8% 17,7% 39,2% 54,5%

Hosts Internet 1,3% 1,7% 52,1% 68,3%

Usuários Internet 2,5% 8,2% 36,9% 51,8%

Total de PCs 2,5% 6,7% 40,9% 56,8%

Fonte: TELECO

5.4.1 Entendendo o Mercado

Telefones Fixos

O número de linhas fixas em uso vem decrescendo: em 2003, havia 39,2 milhões de

linhas fixas instaladas. Em julho de 2005, este número reduziu para 37,7 milhões de

acessos instalados pelas seguintes razões:

•

falta de meio de acesso (última milha), principalmente na área rural;

•

aumento do preço da assinatura (os consumidores mais pobres que não conseguem

manter a linha fixa habilitada aderem ao sistema móvel pré-pago, pagando muito mais pelas

ligações realizadas e deixando de ter acesso ao serviço essencial);

•

ausência de um programa de telefonia fixa por parte das operadoras de telefonia

fixa e de governo para atender as classes D e E.

Em relação à densidade de telefones por 100 habitantes, o Brasil ocupava, em 2004,

o 64

em telefones fixos.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

100

Telefones Móveis (celulares)

O mercado da telefonia teve um crescimento de aproximadamente 30,5% em 2005,

alcançando um total de 85,6 milhões de celulares e a posição de 5

lugar a nível mundial.

Em relação à densidade de telefones por 100 habitantes, o Brasil ocupava em 2004

o 73

lugar em celulares.

TV por Assinatura

Mercado em crescimento no país teve aumento de aproximadamente 11% em 2005,

atingindo um total de 4,18 milhões de usuários no Brasil. É um campo ainda a ser explorado

nas classes C, D e E.

Banda Larga

A banda larga é caracterizada pela Internet e outras aplicações como vídeo conferência,

vigilância, telemedicina, multimídia, home shopping e outras. Contudo, a Internet é representada

por um mercado de aplicações residenciais e de empresas, tais como comunicações de

dados e voz, destacando-se as aplicações multimídia, voz

via Internet (VoIP) e TV via Internet

(IPTV).

A penetração de Internet em banda larga no mercado brasileiro de telecomunicações

apresenta o perfil a seguir:

1) Mercado Domiciliar de Internet no Brasil

•

O mercado domiciliar atingiu 18,9 milhões de usuários com um crescimento de 5%

nos lares brasileiros ao final de 2005.

•

O IBGE – Pnad de 2004 – mostra que o uso de Internet nos domicílios, mesmo

tendo aumentado, continua restrito a uma minoria de 12,4% de residências. Nas 87,6% sem

acesso à Internet, vivem 152 milhões de pessoas, ou seja, 84% da população brasileira que

representa um mercado a ser explorado.

•

Um estudo da consultoria Arthur D. Little estima que a Internet em banda larga

chegue a 22 milhões de domicílios brasileiros em 2010, um crescimento bastante razoável,

pois segundo o PNAD 2004 (IBGE) o Brasil possuía um total de 6,3 milhões de domicílios ou

21,6 milhões de pessoas. Mas, para que isso aconteça, é necessários a oferta de novos

serviços, com conteúdo educacional e outros conteúdos mais atraentes como IPTV e VoIP,

além de políticas públicas que incentivem a demanda pelas inovações como, por exemplo, a

inclusão digital.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

101

Em número de usuários, todas as categorias da Internet apresentaram crescimento em

2005, com exceção do segmento Ocasiões Especiais, que ficou estável.

Tomando como paradigma o ano de 2004, as categorias que mais cresceram em

acessos na Internet residencial foram Viagens e Turismo (93%), Casa e Beleza (67%),

Família e Estilo de Vida (48%), Governo e Empresas Sem Fins Lucrativos (44%), Educação

e Carreira (39%), Automóveis (39%), Informações Corporativas (38%) e Notícias e

Informações (33%). O aumento no acesso a estas categorias reflete a crescente adoção da

Internet em banda larga, que já é a conexão usada por 62% dos internautas ativos

residenciais, segundo o Ibope. Porém, o número de pessoas que nunca utilizaram um

computador chega à marca de 55% da população nacional ou 102 milhões de pessoas, uma

demanda considerável a ser conquistada.

Os computadores já chegaram a 16,6% das casas brasileiras e 13,8% de toda a

população usa um computador diariamente. No Brasil, enquanto 88,7% da classe A

possuem PC, apenas 2% da população das classes D e E conta com computador. Na

classe B, 55,5% possuem o equipamento em casa e, na classe C, somente 16,1%. "Uma

pessoa da classe A tem 46 vezes mais chances de comprar um micro", afirma o diretor da

Ipsos-Opinion Clifford Young.

A falta de computador é apontada por 46% da população como barreira ao uso da

Internet. O alto custo da máquina foi apontado por 26% dos brasileiros, e o preço elevado do

acesso por 16%.

Uma das soluções se daria através de programas de inclusão digital, onde os

governos federal, estadual e municipal facilitariam o acesso à Internet em centros públicos e

por meio de programas para a aquisição de equipamentos com preços reduzidos, como o

"Computador para Todos" do governo federal.

Recente pesquisa, a Ipsos-Opinion mostra que 47,4% da classe C, alvo do PC

popular, pagaria até R$ 1.500,00 por um computador e que 35% da população não

responderá a políticas de preços e subsídios por falta de renda disponível. "As classes D e E

não são sensíveis a programas de redução de preços de computadores", afirma o diretor da

Ipsos-Opinion, defendendo a expansão do acesso à Internet em escolas e centros públicos

para atingir principalmente os jovens dessas camadas sociais.

Segundo pesquisa do IBOPE, nos últimos três meses,

cerca de 13,5 milhões de

pessoas acessaram a Internet de seus domicílios. Menos de 1% da população teve acesso

a Internet de pontos públicos, como os telecentros e 32,1 milhões acessaram a Internet de

qualquer local. Segundo o estudo, 10% navegaram na web de casa, 6% no trabalho e 5%

na escola.

A Internet foi utilizada no período para fins educacionais por 41%, para fins

pessoais por 32% e para fins de trabalho por 26%.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

102

No ano de 2005, ou seja, no período de 12 meses, se compararmos 40% (o número

de acessos para algum tipo de serviço de e-gov pela Internet) com 6,3% (o número de

acesso para a compra de algum produto ou serviço pela Internet) verifica-se que o comércio

eletrônico é uma atividade ou negócio que esta iniciando.

O brasileiro paga em média cerca de R$ 130,00 por mês (cerca de US$ 56 dólares)

pelo serviço de Internet, enquanto os norte-americanos gastam US$ 35.

2) Mercado das Empresas de Internet no Brasil

O Brasil tem um significativo setor industrial de telecomunicações e informática.

Empresas multinacionais como a IBM, Dell e HP-Compaq, junto com empresas nacionais

como a Itautec, Positivo e outras, mantêm modernas linhas de produção de computadores

no país, com tecnologia just-in-time.

O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de telefones celulares e grande

produtor de equipamentos de telecomunicações, incluindo a produção de cabos de fibra

óptica, centrais digitais, transceptores, semicondutores (incluindo memórias) e outros

equipamentos e materiais.

Um estudo recente realizado pelo Ipsos-Opinion com 2.030 empresas com mais de

10 funcionários foi mostrado que 98,76% das companhias brasileiras utilizaram computador

e 96,29% tiveram acesso à Internet nos últimos 12 meses.

Grande parte das companhias, 78,96%, usou a Internet para serviços bancários e

financeiros e 64,78% para interagir com órgãos públicos.

Das empresas que acessam a Internet, 57,95% usam conexão DSL, 45%, modem

tradicional e 23,95% banda larga móvel.

O número médio de empregados que usam computador é de 17,60% e 16,54% das

companhias têm funcionários acessando a rede à distância.

Segundo o Comitê Gestor da Internet no Brasil, em dezembro de 2005 o número de

domínios.br (sites) chegaram a 858.596 e apresentaram um crescimento de 1% sobre os

850.228 domínios de novembro.

No Anexo 4 encontra-se estudo sobre o mercado de internet realizado pela Ipsos-

Opinion de forma detalhada.

Em agosto e setembro de 2005 o Comitê Gestor da Internet no Brasil (CGI.br) se

uniu ao IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, ao Instituto Ipsos-Opinion e ao

Ibope//NetRatings na apuração de indicadores sobre penetração e uso da Internet no país.

O resultado foi o seguinte:

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

103

•

68% da população nunca utilizaram a Internet

•

24% da população utilizaram nos últimos três meses

•

9,6% da população usam a Internet diariamente

•

41% da população utilizam Internet para atividades educacionais

•

32% da população utilizam Internet para fins pessoais

•

26% da população utilizam Internet para trabalho

O Brasil ocupa a decima posição em usuários de Internet, nona posição em número

de PCs e setima posição em servidores de Internet (Hosts) e primeira posição em tempo

navegado em casa, ou seja, 18 horas em dezembro de 2005.

O PIB do primeiro semestre de 2005 foi de R$ 918,6 bilhões e a participação das

atividades de comunicações no PIB nos anos de 2002 e 2003 é mostrada na tabela 8:

Tabela 8 - Participação das atividades de comunicações no PIB

2002 2003

Valor adicionado ao PIB a preços Básicos 2,72% 3,16%

Pessoal ocupado 266.800 269.900

Fonte: IBGE, contas nacionais 2002.

A tabela 8 e os dados já apresntados mostra que o mercado de telecomunicações

brasileiro é caracterizado por um grande potencial e alto crescimento, principalmente na

Banda Larga. O PLC como uma rede de acesso ou última milha poderá atender a todos os

usuários deste mercado e os que não utilizam os serviços de telecomunicações por falta de

um acesso (última milha).

5.4.2 Principais Competidores ou Sócios

Em 1998, após o processo da privatização das telecomunicações em nosso país, o

sistema Telebrás foi desmembrado em 12 empresas, inicialmente, e, atualmente, em 28

empresas. A composição atual ficou assim: seis empresas de telefonia fixa, 20 empresas de

telefonia celular (oito na banda A, 10 na banda B e duas nas bandas D e E) e duas empresas de

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

104

comunicação de longa distância. Assim, as operadoras de celular foram separadas das

empresas de telefonia fixa. Constam ainda: 28 empresas conhecidas como comunicações e

redes e 1.275 empresas denominadas Provedores de Serviços de Internet, todas para a

banda larga.

No Brasil, as Empresas Distribuidoras de Energia Elétrica são proprietárias da infra-

estrutura PLC, ou seja, linhas de distribuição de energia elétrica de media e baixa tensão.

Desta forma, essas empresas poderão explorar o PLC como meio de acesso ou última milha

sozinhas ou associadas às empresas referidas através da comercialização da infra-estrutura

ou rede PLC como a manutenção, uso mútuo da rede el

trica de distribuição das EDEE ou

outros serviços a depender do modelo de negócio acordado entre as empresas.

5.5 Análise Econômica

Nesta seção procura-se fazer uma análise das possibilidades de retorno econômico

do empreendimento, ou seja, o retorno financeiro sobre o investimento, mesmo tomando

referências comparativas, tais como

•

investimento inicial;

•

lucro final do empreendimento;

•

ponto de equilíbrio;

•

fluxo de caixa positivo;

•

prazo de retorno de investimento;

•

investimento no mercado financeiro.

Como exemplo, usamos como base o negócio PLC, que será apresentado no Plano

de Negócio neste Capítulo. Pode-se observar que a taxa de retorno de investimento é alta

devido aos baixos níveis de investimento requeridos pelas redes PLC. Não sendo preciso

fazer grandes investimentos nas redes elétricas de distribuição, o investimento necessário

para os sistemas PLC é o custo de equipamentos, mão-de-obra e transporte. Desta forma, o

empreendimento tem características de viabilidade econômica e alta capilaridade.

5.6 Vantagens Competitivas

Quais as vantagens competitivas que o PLC trará aos negócios?

Sabe-se que as vantagens competitivas estão necessariamente ligadas a diferenciais

que proporcionam um ganho para o consumidor. O diferencial pode ser conseguido através

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

105

de estruturas enxutas, menor custo de implementação de um sistema, serviço de menor

custo e menor preço final. Por sua vez, o PLC apresenta os seguintes itens que são

diferenciais para o consumidor se comparados aos diversos meios de acesso ou tecnologias

de acesso existentes atualmente:

•

Capilaridade da rede elétrica: a rede elétrica está presente em 96% dos lares com

tendências de ampliação deste percentual por conta de programas em fase de implantação

como “Luz no Campo” e outros. Pode-se dizer que o satélite seria o único concorrente com

o PLC neste item, porém o custo de uso desta tecnologia para conectividade é muito alto e

favorece ao PLC.

•

Custos de implantação reduzidos: a rede elétrica existente é a variável de maior

peso no custo global da implementação de um sistema PLC. Portanto, o investimento em

PLC torna-se reduzido por conta da existência da rede elétrica. Em localidades onde exista

facilidade para a instalação do xDSL, ou seja, tenham linhas telefônicas, o investimento para

o acesso PLC nesse caso é equivalente ao investimento do acesso xDSL.

•

Permite o uso de aplicações em banda larga e banda estreita, atualmente taxas de

transmissão (pico) de 250 Mbps por Célula PLC de no máximo 300 consumidores (50

consumidores na COPEL). Assim, aplicações banda larga (Internet, VoIP, IPTV) e

aplicações banda estreita (gestão de fraude e consumo, automação dos sistemas ou redes

elétricas) e outras aplicações nas EDEE, agregarão valor ao produto final (a energia

elétrica), reduzindo os custos operacionais e administrativos das EDEE, além de ampliar a

qualidade e a confiabilidade do produto e dos sistemas envolvidos dessas empresas.

•

O negócio ou idéia PLC se explorado comercialmente pelas EDEE, poderão ser

aproveitados os recursos humanos existentes, prédios para administração e atendimento ao

público, assim como a infra-estrutura de faturamento, entrega de contas dos consumidores,

informática e outras. Desta forma o preço final para o consumidor torna-se menor.

•

Conectividade permanente (Internet com disponibilidade 24 horas do dia).

•

Transformação da rede elétrica de distribuição predial ou residencial em uma rede

local de dados.

•

Cada tomada é um ponto de acesso de uso simples e descomplicado.

•

Solução do acesso de melhor custo/benefício – última milha, inclusive para as

operadoras de telefonia. Desta forma, permite programas de investimentos para inclusão

digital no país por parte dos governos federal, estadual e municipal e também a competição

naquele seguimento de prestação de serviço.

•

Tecnologia comprovada, superior e disponível para uso.

•

Nos Estados Unidos, Europa e também no Brasil já foi implantada uma indústria

desenvolvida para o mercado de PLC.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

106

5.7 Equipe Gerencial

No ambiente de negócios qualquer capitalista de risco (investidor) com certeza

apontará a equipe gerencial como a principal característica em um negócio. Uma idéia pode

ser boa, o mercado espetacular para o produto criado daquela idéia e o empreendedor ter

desenvolvido um bom plano de negócios, mas se a equipe não estiver à altura do negócio

criado, fatalmente o resultado desse empreendimento é o fracasso. A competência no

negócio, ou seja, o conhecimento prévio ou a experiência no ramo é muito importante, pois

pode evitar prejuízos por conta de muitos erros e gastos desnecessários além de agregar

um conhecimento singular ao negócio.

O foco não se restringe apenas à equipe gerencial. É de fundamental importância no

negócio também a formação da equipe. Em (DORNELAS, 2003), a equipe tem que ter

formação eclética, multidisciplinar, pois será um grande diferencial por conta da equipe ser

composta por perfis com habilidades complementares. Além dessas características, todas as

pessoas que participam do empreendimento têm de ter orgulho, desprendimento e paixão no

desempenho diário das atividades do negócio.

5.8 Comprometimento do Empreendedor com o Negócio PLC

As definições de Empreendedorismo são várias, mas sua essência se resume em

fazer algo novo, diferente, mudar a situação atual e buscar, de forma incessante, novas

oportunidades de negócio (inovar), tendo como foco a inovação e a criação de valor, além

de empregar os recursos disponíveis de forma criativa assumindo os riscos calculados. As

pessoas com estas características em negócios são chamadas de empreendedoras. O

empreendedor é aquele que detecta uma oportunidade e cria um negócio para capitalizar

sobre ela, assumindo riscos calculados. Em qualquer definição de empreendedorismo

encontram-se, pelos menos, os seguintes aspectos referentes ao empreendedor:

1) iniciativa para criar um novo negócio e paixão pelo que faz;

2) utiliza os recursos disponíveis;

3) aceita assumir os riscos calculados e a possibilidade de fracassar.

Em primeiro lugar o empreendedorismo envolve todas as funções, atividades e ações

com a criação de novas empresas. Em segundo lugar requer a devoção, o comprometimento

de tempo e o esforço necessário para fazer a empresa crescer. Em terceiro lugar o

empreendedorismo requer que riscos calculados sejam assumidos e decisões críticas

tomadas; é preciso ousadia e ânimo apesar das falhas e erros.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

107

Quando se fala em inovação, a semente do processo empreendedor, remete-se

naturalmente ao termo inovação tecnológica. Para que se interprete o processo empreendedor

ligado às empresas de base tecnológica é preciso entender que as inovações tecnológicas

têm sido o diferencial do desenvolvimento econômico mundial. E o desenvolvimento econômico

é dependente de quatro fatores críticos:

1) investimento de capital de risco;

2) infra-estrutura de alta tecnologia;

3) idéias criativas;

4) cultura empreendedora focada na paixão pelo negócio

1) talento – pessoas;

2) tecnologia – idéias;

3) capital – recursos;

4) know-how – conhecimento.

O resultado dos fatores acima são negócios de sucesso.

No caso do PLC, uma inovação tecnológica, o empreendedor comprometido com

este negócio precisa ter sempre em mente as seguintes fases do processo:

1) identificar e avaliar a oportunidade ou idéia PLC;

2) desenvolver o plano de negócios do PLC;

3) determinar e captar os recursos necessários para o negócio PLC;

4) gerenciar a empresa criada, lembrando que plano de negócios é uma ferramenta

dinâmica de gestão para o planejamento e desenvolvimento de uma empresa de forma

contínua e a formação da equipe e do próprio empreendedor também tem que ser contínua.

5.9 O Negócio PLC

5.9.1 Modelos de Negócios

O negócio PLC a ser proposto passa pela exploração dos seguintes modelos de

negócios definidos a partir de uma solução técnica ou uma arquitetura de sistema PLC:

Modelo 1: Empresas distribuidoras de energia elétrica como operador único

Empresas Distribuidoras de Energia Elétrica (EDEE) como operador único do PLC.

Nesse modelo a empresa de energia elétrica possui o monopólio do acesso PLC e passa a

ser um Provedor de Serviços da Internet, como IPTV e VoIP, além de comercializar o acesso a

serviços como telefonia, vigilância, telemetria, videoconferência, governança e inclusão digital.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

108

Modelo 2: Empresas operadoras dos serviços de telecomunicações com o PLC

Empresas operadoras dos serviços de telecomunicações (Telecom) comercializando

o uso da infra-estrutura PLC e a manutenção das redes PLC com as EDEE. Nesse modelo,

as empresas Telecom ampliam o número de clientes e, entre esses, os Provedores de

Serviços da Internet e comunicações e redes em banda larga.

Modelo 3: Empresas Provedoras de Serviços de Internet (ISP) com o PLC

Empresas Provedoras de Serviços de Internet (ISP) ampliando a área de abrangência

ou atuação, resultando na ampliação dos clientes e da rede através da comercialização do

uso da infra-estrutura PLC e a manutenção das redes PLC com as empresas distribuidoras

de energia elétrica. Os serviços contratados às distribuidoras poderiam ser ampliados, tais

como atendimento aos clientes, faturamento, entrega das contas e outros.

Modelo 4: Empresas de satélites com o PLC

Empresas proprietárias de satélites (comunicações e redes em banda larga) que

cobrem o país via satélite sem o uso da linha telefônica poderiam utilizar as redes PLC das

EDEE e melhorar o desempenho da ocupação da canalização existente via satélite.

Modelo 5: Empresas de governo e privadas com o PLC

Empresas de governo e privadas alugando canais PLC as EDEE para melhorar

desempenho dos seus serviços. Na área de governo a governança nas áreas da educação,

habitação (CDHU

−

São Paulo), financeira, previdenciária, planejamento, saúde, segurança e

outras. As empresas privadas aperfeiçoarão os serviços de cobrança eletrônica, ou seja,

cartão magnético em estabelecimentos comerciais, por exemplo, supermercados e Shopping no

período do Natal, controle de estoque (almoxarifado), o comércio eletrônico e o acesso à

Internet.

Modelo 6: Ambientes domiciliares com o PLC

As EDEE ampliam a sua margem de lucro através de serviços de manutenção,

planejamento, projetos e construção das redes domiciliares.

A seguir, serão citados alguns itens que representam conforto ao usuário no seu

ambiente domiciliar, onde a automação permite controlar a residência remotamente e poupar

tempo com determinadas tarefas, tais como

•

Telefonia: sistema telefônico, intercomunicadores, porteiros eletrônicos.

•

Informática: rede doméstica, acesso compartilhado, serviço via Internet.

•

Rede elétrica: controle de cargas, sistemas de distribuição, monitoramento de falhas,

sistemas de geração de emergência, tarifações setorizadas.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

109

•

Segurança: circuito fechado de TV, alarmes, monitoramento, controle de acesso

de pedestres e veículos, prevenção de acidentes, iluminação de segurança, detecção de

gases, fumaça e calor, alarme de incêndio, sistemas de apoio ao combate de incêndios,

simulador de presença, controle de rondas.

•

Iluminação: iluminação ambiente, iluminação decorativa, iluminação externa, cenas

de iluminação.

•

Controle predial: elevadores com aspiração central.

•

Hidráulica e gás: aquecimento e pressurização de água, poços, saunas, estações

de tratamento de água e esgoto, bombas, irrigação, piscina, águas ornamentais, sistema de

controle e distribuição de gás.

•

Entretenimento: home-theater, TV por assinatura, distribuição de vídeo, som

ambiente, jogos eletrônicos, multimídia.

•

Climatização: ar-condicionado, ventilação, controle de janelas, cortinas e persianas.

5.9.2 Alguns Exemplos do Negócio PLC

Inclusão Digital – Barreirinhas (ilha digital)

É um caso típico de inclusão digital do Modelo de Negócios 5. A localidade de

Barreirinhas, município do estado do Maranhão, está situada na região dos lençóis

maranhenses, ou seja, a 272 km da capital São Luis. É caracterizada pelos dados a seguir

(FITEC INOVACOES TECNOLOGICAS, 2005)

•

população: 39.699 habitantes;

•

atividade econômica: comércio e turismo;

•

índice de desenvolvimento humano: 0,552

A tabela 9 reflete as condições sociais da comunidade de Barreirinhas. Esta

comunidade necessita de educação, de renda, de assistência social e de inclusão digital.

Tabela 9 - IDH da comunidade de Barreirinhas

IDH–E

(Educação)

IDH–L

(Longevidade)

IDH–R (Renda) IDH–M (Médio)

0,608 0,590 0,458 0,552

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

110

•

posição no ranking brasileiro: 5287

•

referência: IDH-M Brasil : 0,757 (73

no ranking mundial)

– até 0,499 (baixo);

– 0,500 – 0,799 (médio);

≥

0,800 (alto).

Neste projeto, a figura do empreendedor é representada pelo FORUM APTEL PLC

Brasil, e a do investidor, pelas empresas: Prefeitura Municipal de Barreirinhas (apoio

institucional e logístico); SEBRAE (suporte à implantação e durante o período de operação);

FITec (coordenação do projeto); ELETROPAULO (Fornecimento de equipamentos e assessoria

técnica); CEMAR (infra-estrutura de rede de energia e instalação de equipamentos); CELG

(assessoria técnica); eba-PLC (fornecimento e instalação de equipamentos); SAMURAI

(fornecimento e configuração de computadores); POSITIVO (projeto pedagógico/software

educacional); Star One (Backbone de Dados – Satélite); iHOUSE (Fornecimento das

câmaras); FourComm (Fornecimento do Totem).

Para o acesso, uso e integração da população com os sistemas de comunicação

digital banda larga foram disponibilizados alguns domicílios onde são realizadas as aplicações

de inclusão:

Escola Anacleto de Carvalho:

•

acesso ao portal Aprende Brasil da Empresa Positivo

•

construção de Home-pages

•

edição de jornal on-line da escola

•

pesquisas orientadas através da Internet

•

correio eletrônico (e-mail)

•

acesso geral a Internet.

Centro de Artesanato do Sebrae:

•

acesso on-line ao Centro de Resultados do Sebrae:

−

cursos via Internet

−

exposição e comercialização de produtos de artesanato

−

divulgação e agendamento de cursos de aperfeiçoamento

−

divulgação de novos materiais

•

correio eletrônico (e-mail)

•

acesso geral a Internet.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

111

Secretaria da Saúde:

•

acesso às aplicações do Ministério da Saúde

•

campanhas e mobilizações de saúde

•

consulta ao banco de dados do Sistema Único de Saúde

•

convênios

•

acesso geral à Internet

•

correio eletrônico (e-mail)

•

banco de preços: medicamentos, materiais, insumos e serviços

O projeto foi subdividido em duas etapas. A fase I foi concluída em novembro de

2005 e apresentou os resultados:

•

duração: 4 meses

•

13 entidades envolvidas

•

mais de 1.000 pessoas beneficiadas diretamente

A fase II entrou em operação em fevereiro de 2006. Nesse caso o projeto é tratado

como cidade digital e não mais ilha digital. A diferença básica entre esses dois conceitos é a

área de abrangência ou inclusão digital das localidades desprovidas de sistemas de

comunicações.

Projeto CDHU

Nessa aplicação, empreendedores e acionistas (Governo do Estado de São Paulo e

as empresas Eletropaulo e Samurai) estão envolvidos no projeto CDHU para levar os

serviços de comunicações banda larga através de sistemas PLC e promover a medição

individualizada a distância do consumo de água, gás e eletricidade em conjunto Habitacional

de interesse social, ou seja, de pessoas transferidas das favelas de São Paulo. Neste

exemplo estamos descrevendo o caso do Conjunto habitacional MOOCA, localizado na rua

Dr. Fomm - n

173/237 - Mooca - São Paulo. Como resultados espera-se promover a

inclusão digital e viabilizar o empreendimento, diminuindo os custos de água, gás e energia

com a medição individual do consumo conforme é mostrado na figura 42.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

112

Figura 42 - Medição do consumo.

Rede de Consórcio Privado

O Modelo de Rede de Consórcio Privado é explorado nos Estados Unidos utilizando

as redes Wi-Fi como acesso. Este modelo envolve um ou mais fornecedores do setor

privado oferecendo o serviço de banda larga para os usuários finais. A rede de consórcio

privado é custeada por investimentos privados e o provedor privado dos serviços oferta o

acesso tanto para a cidade como para os assinantes através de uma taxa mensal. O

provedor privado dos serviços é responsável pela operação e manutenção da rede como

também pelo suporte técnico, atendimento ao cliente e serviço de faturamento (Billing). Os

modelo 2 e 3 têm semelhanças com o modelo de rede de consórcio privado, lembrando que

a proposta de acesso dos modelos 2 e 3 é o PLC.

Serviços Volantes

A solução volante é a iniciativa de alguns governos estaduais de realizar o

atendimento social através de serviços móveis ou volante. Uma solução volante de sucesso

no Brasil é o poupa tempo volante ou móvel do Estado de São Paulo, utilizando como

solução de conectividade a cara tecnologia de transmissão por satélite. A tecnologia PLC

seria uma solução para baratear este sistema, gerando negócios conforme o modelo 5. Vale

ressaltar alguns serviços proporcionados pelo poupa tempo móvel do Estado de São Paulo

circulando na cidade:

•

bibliotecas volantes,

•

recolhimento volante de impostos da prefeitura,

•

atendimento médico e dentário da população carente.

O SAC Móvel é uma iniciativa do governo da Bahia em parceria com empresas

privadas e de governo. Ao todo são dois caminhões (figura 43). Eles são equipados com ar

condicionado, sistemas de som, televisão, sanitários, área de espera coberta e uma rede de

computadores interligada atualmente a uma central através de linha telefônica que poderá

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

113

ser substituída por acesso PLC outdoor. Percorrem uma rota específica que totaliza 417

municípios da Bahia. O SAC Móvel oferece, durante três ou quatro dias, os serviços de

emissão de certidão de nascimento, carteira de identidade, recadastramento de pensionistas

do estado e antecedentes criminais.

Figura 43 - Caminhão do SAC Móvel.

Domicílio Inteligente

A transmissão de dados em banda larga via rede elétrica em sistemas PLC indoor

mais baratos e confiáveis, fez com que o objetivo de algumas empresas se voltasse para

dentro dos domicílios (prédios e residências). Nos EUA, os domicilios inteligentes é o

negocio que remonta ao início do ano 2000 e, no Brasil é um negócio na fase inicial.

Empresas como a americana X10 Ltda já lançou no mercado seus primeiros produtos na

área residencial e outras empresas como a Echelon Corp. e consórcios internacionais já

desenvolveram padrões e arquiteturas específicas para automação predial e residencial.

O maior mercado das redes domiciliares de dados atualmente é o que envolve

controle: aquecimento, ventilação, sistemas de ar-condicionado, iluminação, motobombas,

regadores de jardim, segurança, atendimento, faturamento e outras. Estas aplicações estão

associadas ao conceito de “domicílio inteligente” que disponibiliza também o acesso last

meters para Internet e a telefonia (VoIP). Alguns fabricantes de eletrodomésticos de alto

valor já utilizam o recurso para que estes avisem o fabricante e emitam relatórios em caso

de falha. No ano de 2000 o total de investimentos na área atingiu U$ 2.75 bi, de acordo com

Navin Sabharwal, um analista da Allied Business Intelligence em Nova Iorque. Este é um

mercado a ser explorado pelas EDEE segundo o modelo de negócios 6. A figura 44 mostra

uma agência de atendimento ao público, no centro de São Paulo, da empresa Eletropaulo,

Capítulo 5

Arquitetura e Modelos de Negócios dos Sistemas PLC

114

onde os dados do monitoramento por câmaras e a Internet banda larga são transmitidos por

sistemas PLC indoor.

Figura 44 - Agência de atendimento ao público da Eletropaulo.

5.10 Validação da Arquitetura 4 e Modelo de Negócio 4 dos Sistemas PLC

Analisando-se os quadros comparativos ou tabelas 10 e 11 pode-se justificar o subsistema de acesso da arquitetura 4.

Tabela 10 - Quadro comparativo das tecnologias de acesso interno

Tecnologia Velocidade

Alcance Desvantagens Vantagens Custo

Wi-FI (802.11b e

802.11g)

< 11 Mbps

< 54 Mbps

< 100 mts Segurança; custo alto; diminuição da taxa de

dados devido a transmissões simultâneas; al-

cance em caso de obstáculo

Redes sem fio; alta taxa de trans-

missão

Sistema mais barato que o

802.11a e o PNA

Wi-FI 5 (802.11a)

< 54 Mbps < 50 mts Incompatível com 802.11b; custo alto; diminui-

ção da taxa de dados devido a transmissões

simultâneas, alcance em caso de obstáculo

Redes sem fio; alta taxa de trans-

missão

Sistema mais caro entre as

tecnologias de rede domiciliar

Bluetooth < 1 Mbps < 10 mts Velocidade e alcance baixos; diminuição da taxa

de dados devido a transmissões simultâneas,

alcance em caso de obstáculo

Interoperabilidade; substituição de ca-

bos

Sistema mais caro que o

Phone Line Home PNA

ZigBee < 0,3 Mbps < 100 mts Velocidade baixa; diminuição da taxa de dados

devido a transmissões simultâneas, alcance em

caso de obstáculo

Baixo custo de implementação; to-

pologia de rede variável; latência

Sistema mais caro que o

Bluetooth

Phone Line

Home PNA –

Home PNA

< 128 Mbps < 340 mts Poucas extensões ou pontos de acesso; cresce

o número de colisões com o aumento do nú-

mero de PCs e piora o desempenho

Privacidade ou segurança; menor

atenuação e maior banda passante

que o Powerline Home Plug

Sistema mais caro que o

Ethernet com fio no caso de

instalação de cabeamento

Powerline Home

Plug

< 30 Mbps < 300 mts Diminuição da taxa de transmissão com o

aumento de usuários por célula PLC

Vazão (taxa) e conectividade da rede

com o aumento das dist

ncias; ubi-

qüidade

Sistema mais barato que o

802.11b

Ethernet com fio < 1.000 Mbps

< 100 mts Impossibilidade em alguns casos retrofittings Taxa de transmissão Sistema mais caro que o

Powerline Home Plug devido

ao custo de instalação de

cabeamento

Capítulo 5

Modelo de Negócios dos Sistemas PLC 115

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

116

Na tabela 10 encontram-se alguns dados ou características das diversas tecnologias

de redes domiciliares. A rede domiciliar

Powerline Home Plug

ou PLC

indoor

foi escolhida

como rede de acesso interno para a arquitetura 4 tomando-se como paradigma dados como

latência (atraso), ubiqüidade, taxa de transmissão, facilidade de implementação, ponto de

acesso fácil e descomplicado, segurança, alcance, desempenho, qualidade das redes e

baixo custo para o usuário. Vale ressaltar que alguns estudos apontam que o uso de PLC

seria mais eficaz que o cabo, o

wireless

ou mesmo o

Home

PNA

para prover o acesso no

interior das residências (MAJUMDER, CAFFREY, 2004).

Tabela 11 - Quadro comparativo das tecnologias de acesso externo

Tecnologia

Velocidade Alcance Desvantagens Vantagens Custo

xDSL

(ADSL)

Download -

1,5 Mbps

Upload - 512 kbps

6 km Velocidade decresce em função da dis-

tância; baixa capilaridade; alcance limitado

Segurança, rede dedicada por

usuário

Custo dos serviços para

o consumidor mais alto

que o praticado no PLC

RDSI/ISDn 64 kbps (Canal si-

métrico)

6 km Menor taxa de transmissão entre as redes

de acesso; baixa capilaridade; alcance li-

mitado; não tem conectividade permanente

Taxas maiores que as praticadas

pelos modems analógicos; segu-

rança; rede dedicada por usuário

Custo dos serviços para

o consumidor semelhante

mais alto que o prati-

cado no ADSL

Fibra

Óptica

(FTTX)

155 Mbps (Canal si-

métrico)

10 km sem repe-

tidor

Muito baixa capilaridade; custo elevado do

material (cabo óptico) e da instalação;

difícil implementação

Segurança; alcance, alta velocidade

de transferência; imunidade a ruído

e à interferência eletromagnética;

largura de banda de alta capa-

cidade de transmissão

Custo muito alto do ma-

terial (cabo óptico) e da

instalação (custo maior)

Cabo

Coaxial

(HFC)

10 Mbps (Canal si-

métrico)

500 mts Muito baixa capilaridade; custo elevado do

material (cabo) e da instalação; difícil im-

plementação

Largura de banda (alta capacidade

de transmissão); imune a interfe-

rência eletromagnética

Custo alto do material

(cabo), da instalação e

dos serviços para o

usuário

Rádio 9,6 kbps até 144 kbps

(Canal simétrico)

Até 70 km (sem re-

petidora)

> 70 km (com re-

petidora)

Propagação sem obstáculos; custo eleva-

do de implantação; baixa capilaridade

Flexibilidade, mobilidade, seguran-

ça, escalabilidade

Custo dos serviços para

o usuário abaixo do

cabo e ADSL

Satélite Download - 600 kbps

Upload - 200 kbps

Até 15.000 km entre

estações terrestres

rastreadoras

Baixa taxa de transmissão; atraso alto na

órbita alta ou Geo (264ms); custo alto dos

serviços para o usuário

Alta capilaridade; fácil implemen-

tação; alcance

Sistema mais caro

PLC 200 Mbps, ou seja,

máximo de 25 Mbps

(download) e 20 Mbps

(Upload)

300 mts entre a

célula PLC e o

usuário

Atenuação (distância, freqüência, refle-

xão); ambiente propício à interferência

conduzida e irradiada; variações de im-

pedâncias, das respostas impulsivas dos

canais PLC, diferentes topologias

Taxa de transmissão, alta capilari-

dade, fácil implementação; solução

para a ultima milha

Sistema mais barato

Capítulo 5

Modelo de Negócios dos Sistemas PLC 117

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

118

Na tabela 11 encontram-se alguns dados ou características das diversas tecnologias

de redes de acesso externo ou ultima milha. A rede

outdoor

PLC foi escolhida como rede de

acesso interno para a arquitetura 4, tomando-se como paradigma dados como latência

(atraso), capilaridade, taxa de transmissão, facilidade de implementação, ponto de acesso

fácil e descomplicado, segurança, alcance, desempenho, qualidade das redes e o baixo

custo para o usuário.

Nó ou processamento

O subsistema nó ou processamento será as centrais espaciais/temporais das

empresas de telefonia fixa e comunicação de longa distância.

Backbone

O subsistema

Backbone

será os cabos ópticos, ou rádio ponto-a-ponto com e sem

repetidora, ou redes

outdoor

PLC em média tensão das EDEE para aplicações de voz e

Internet das empresas de telefonia fixa e comunicação de longa distância. O uso do satélite

passa pela seguinte restrição

•

Os satélites GEO (

Geostationary Earth Orbit

), que estão a 35.786 km na órbita

alta da terra, poderão ser utilizados para aplicações de Internet. Nesse caso, a aplicação de

voz é desaconselhável por conta do atraso de 264 ms que é característica desse sistema.

Vale ressaltar que o atraso confortável para o ser humano fica na ordem de 100 ms e que

1 s inviabiliza muitos serviços (BOLZANI, 2004). Os padrões de telefonia estipulam 40 ms

para distâncias continentais e 80 ms para distâncias intercontinentais como o limite para o

retardo máximo de transferência (COLCHER, 2005).

•

Os satélites MEO (

Medium Earth Orbit

), que estão na órbita média entre 10.000 km e

13.000 km do nosso planeta poderão ser utilizados para aplicações de Internet por conta do

atraso de até 90 ms e também são sistemas concebidos para o negócio das aplicações IP

de alta velocidade.

•

Os satélites LEO (

Low Earth Orbit

), que estão na órbita baixa da terra entre 1.400 km

e 13.000 km do nosso planeta, poderão ser utilizados para aplicações de Internet e voz.

Nesse caso a aplicação de voz é aconselhável por conta do atraso de até 13 ms que é

característica desse sistema. A grande vantagem neste sistema é a maior cobertura por

unidade, ou seja, uma unidade com antena não direcionada pode cobrir até 30% da superfície

terrestre, bastando três satélites distanciados a 120 graus para uma ampla cobertura

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

119

Conclusões:

I) A arquitetura 4 foi determinada com base na melhor solução custo/benefício e tendo

como paradigmas o desempenho e a confiabilidades do sistema, a qualidade dos

serviços (QoS) e o menor custo dos serviços para os usuários.

II) A solução tecnológica

Powerline Home Plug

é uma solução validada e comprovada de

redes domiciliares e com grande sucesso comercial nos Estados Unidos. O padrão

Home Plug

começou a ser comercializado em novembro de 2001 e em 2003 já

ocupava 10% do mercado americano.

III) A solução tecnológica PLC

Outdoor

é uma solução validada e comprovada de rede de

acesso ou

ltima milha para aplicação de voz e Internet pelas empresas de pesquisa

como o CPQD e as empresas de energia elétrica do Brasil como COPEL, CEMIG,

ELETROPAULO e outras com grande sucesso comercial nos Estados Unidos. O

padrão PLC

outdoor

é explorado comercialmente em países como os Estados Unidos,

Alemanha, Inglaterra, França, Portugal e Espanha.

IV) Os subsistemas nó ou processamento e

backbone

serão definidas pelas empresas

parceiras das EDEE (telefonia fixa e longa distância) através de uma das soluções já

comentadas e atendendo a solução de melhor custo/benefício diante dos paradigmas

já definidos. Os subsistemas de nó e

backbone

instaladas no Brasil são soluções

tecnológicas validadas e comprovadas e operam o atual sistema de telecomunicações

do nosso país.

V) O modelo de negócio 4 é formado de uma parceria entre as empresas de telefonia fixa

e de longa distância e a EDEE. Esta estratégia facilita a obtenção de menor custo para

o usuário. Pois, os subsistemas nó e backbone pertencem às empresas de telefonia

fixa e de longa distância e as EDEE são as proprietárias dos subsistemas de acesso

do sistema PLC a ser comercializado.

VI) A validação do modelo de negócio 4 é mostrada através do documento Plano de

Negócios a ser apresentada na seção 5.11 - Plano de Negócios.

5.11 Plano de Negócios

O plano de negócios é um documento usado para descrever um empreendimento e o

modelo de negócios que sustenta a empresa. Sua elaboração envolve um processo de

aprendizagem e autoconhecimento e, ainda, permite ao empreendedor situar-se no seu

ambiente de negócios (DORNELAS, 2005).

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

120

Nesta seção será apresentado um plano de negócios de uma empresa fictícia PLC

Brasil, ou seja, o negócio PLC explorado numa localidade ou estado fictício chamado Brasil.

Os dados do mercado de telecomunicações no Brasil foram obtidos no Instituto Brasileiro de

Geografia e Estatística (IBGE), Agência Nacional de Telecomunicações (ANATEL), CGI-BR,

Arthur D. Little, TELECO, empresas do mercado das telecomunicações, órgãos de governo e

utilizou-se dentre outras literaturas (HELFERT, 2000; DROMS, 2002; BRASIL, 2004;

DORNELAS, 2005; MALHOTRA, 2006; PUCCINI, 2006).

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

121

PLANO DE NEGÓCIOS FICTÍCIO

EMPRESA PLCBrasil

PLC Brasi[email protected]om.br

Avenida Independência, 00

00000 000 Independência Br.

Fone: xxx- 55-0000-0000

Antônio Carlos – CEO

Marcos Antônio – Diretor Administrativo e Financeiro

Carlos Antônio – Diretor de

Marketing

e Vendas

Antônio Marcos – Diretor de Operações e Tecnologia

João Vicente – Diretor Comercial

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

122

Sumário

1 SUMÁRIO EXECUTIVO

........................................................................................................................................ 124

2 O CONCEITO DO NEGÓCIO

............................................................................................................................ 124

2.1 O Negócio PLCBrasil

....................................................................................................................................... 127

2.2 O Produto

................................................................................................................................................................ 128

3 EQUIPE DE GESTÃO E COMPOSICÃO ACIONÁRIA

........................................................................ 130

4 MERCADO E COMPETIDORES

.................................................................................................................... 133

4.1 Análise Setorial

.................................................................................................................................................. 133

4.2 Mercado-Alvo

........................................................................................................................................................ 135

4.2.1 Assinantes

......................................................................................................................................................... 135

4.2.2 Fornecedores

.................................................................................................................................................. 137

4.3 Projeção de Vendas e

Market Share

...................................................................................................... 141

4.4 Necessidade do Cliente

................................................................................................................................. 143

4.4.1 Assinantes

......................................................................................................................................................... 143

4.4.2 Fornecedores

.................................................................................................................................................. 144

4.5 Benefícios do PLCBrasil

................................................................................................................................ 144

4.5.1 Usuário (Assinantes) e Fornecedores

........................................................................................... 144

4.6 Competidores

....................................................................................................................................................... 145

4.6.1 Assinantes

......................................................................................................................................................... 145

4.6.2 Fornecedores

.................................................................................................................................................. 146

4.7 Vantagem Competitiva

.................................................................................................................................... 148

MARKETING

E VENDAS

................................................................................................................................... 148

5.1 Serviços

................................................................................................................................................................... 148

5.1.1 Central de Atendimento ao Cliente

.................................................................................................. 148

5.1.2 Publicidade nas Faturas/Mês do Cliente

..................................................................................... 149

5.1.3 Atendimentos Eletrônico

......................................................................................................................... 149

5.1.4 Novos Serviços

.............................................................................................................................................. 150

5.2 Preço

.......................................................................................................................................................................... 150

5.3 Praça

.......................................................................................................................................................................... 151

5.4 Promoção: Foco nos Clientes (Assinantes + Fornecedores)

................................................ 151

5.4.1 Assinantes

......................................................................................................................................................... 151

5.4.2 Fornecedores

.................................................................................................................................................. 152

5.4.3 Manutenção Mensal

................................................................................................................................... 153

5.5 Estratégia de Vendas

....................................................................................................................................... 154

5.5.1 Telemarketing

................................................................................................................................................. 154

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

123

5.5.2 E-mail Direto

.................................................................................................................................................... 155

5.5.3 Cadastramento Através do Site

......................................................................................................... 156

5.5.4 Comparativos de Vendas por Canal

............................................................................................... 156

5.6 Parceiras Estratégicas

.................................................................................................................................... 157

6 ESTRUTURA E OPERAÇÃO

............................................................................................................................ 158

6.1 Organograma Funcional

................................................................................................................................ 158

6.2 Processos de Negócio

.................................................................................................................................... 159

6.3 Política de Recursos Humanos

................................................................................................................. 160

6.4 Fornecedores

........................................................................................................................................................ 160

6.5 Infra-Estrutura e Localização

..................................................................................................................... 160

6.6 Tecnologia

.............................................................................................................................................................. 160

7 ESTRATÉGIA DE CRESCIMENTO

............................................................................................................... 162

7.1 Análise

Swot

.......................................................................................................................................................... 162

7.2 Cronograma

........................................................................................................................................................... 165

8 PREVISÕES DOS RESULTADOS ECONÔMICOS E FINANCEIROS

....................................... 166

8.1 Evolução dos Resultados Econômicos

............................................................................................... 167

8.2 Composição dos Principais Gastos (em Milhões de Reais)

................................................... 168

8.3 Evolução dos Resultados Financeiros (em Milhões de Reais)

............................................ 169

8.3.1 Quadro Geral (em milhões de reais)

..................................................................................................... 170

8.3.2

Evolução da Exposição de Caixa

............................................................................................................. 170

8.4 Investimentos (em R$ Mil)

............................................................................................................................ 171

8.5 Indicadores de Rentabilidade

..................................................................................................................... 171

8.6 Necessidade de Aporte e Contrapartida

............................................................................................. 172

8.7 Cenários Alternativos

...................................................................................................................................... 172

8.7.1 Premissas do Cenário Otimista

................................................................................................................. 172

8.7.1.1 Evolução dos Resultados Financeiros (em milhões de reais)

............................................ 172

8.7.1.2 Quadro Geral (em milhões de reais)

................................................................................................. 173

8.7.1.3 Evolução da Exposição de Caixa

........................................................................................................ 173

8.7.2 Premissas do Cenário Pessimista

.......................................................................................................... 174

8.7.2.1 Evolução dos Resultados Financeiros (em milhões de reais)

.............................................. 174

8.7.2.2 Quadro Geral (em milhões de reais)

................................................................................................... 174

8.7.2.3 Evolução da Exposição de Caixa

........................................................................................................ 175

8.7.3 Indicadores de Rentabilidade dos Cenários Otimistas e Pessimistas

Respectivamente

.............................................................................................................................................. 176

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

124

1 SUMÁRIO EXECUTIVO

2 O CONCEITO DO NEGÓCIO

O negócio PLCBrasil surgiu da oportunidade identificada em se utilizar a tecnologia

PLC como meio de acesso ou última milha dos sistemas de telecomunicações existentes no

Brasil e também como uma rede interna de dados ou sistema

Indoor

nos domicílios do

estado (Brasil). A empresa PLCBrasil vai permitir a 96% da população brasileira, às

empresas prestadoras de serviços de telecomunicações, às empresas de utilidade pública

(água, energia elétrica e gás), às empresas de governo federal, estadual e municipal e a

outras utilizarem os serviços de transmissão de dados e voz em banda larga além das

aplicações em banda estreita, desta forma, agregando valor na população brasileira,

característica importante da ferramenta telecomunicações na sociedade. A solução da

elevada demanda pela inclusão digital nesse estado passa pelos meios de acesso ou última

milha de baixo custo e grandes benefícios a esta sociedade, tais como acesso à Internet, ao

VoIP, a IPTV e outras aplicações de banda larga e banda estreita. Devido à grande

demanda existente, o modelo de negócios é caracterizado (dirigido) pela demanda e não

pela oferta.

Os clientes da PLCBrasil são classificados em

• fornecedores – empresas prestadoras de serviços de telecomunicações que têm

contrato com a BrasilPLC para usar e comercializar as redes PLC daquela empresa;

• assinantes ou consumidores –

usuários que utilizarão as redes de acesso PLC em

localidades do estado que tenha ou não a presença dos fornecedores, mediante o

pagamento de uma taxa mensal.

Equipe de Gestão

A equipe de gestão da PLCBrasil é um dos pontos fortes do negócio, sendo composta

por cinco profissionais que possuem sólida experiência em negócios e tecnologia. Oriundos

do extinto grupo TELEBRAS atuaram em empresas dos EUA e da EUROPA com o produto

PLC e também em empresas brasileiras prestadoras de serviços de telecomunicações nas

áreas de

marketing

e de vendas, além de experiência comprovada na área técnica de empresas

distribuidoras de energia elétrica e telecomunicações brasileiras, como, por exemplo, a

operação de sistemas de potência e de telecomunicações. Possuem ótima formação

acadêmica e, sobretudo, motivação para enfrentar e superar os desafios de administrar,

gerar resultados positivos e conquistar uma participação de mercado expressiva para o

empreendimento.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

125

Mercado

Os segmentos de B2B (empresa – empresa) e B2C (empresa – consumidor) do

Brasil são altamente promissores e apresentam um alto crescimento, com potencial para

alcançar US$ 70 bilhões em 2005, estando aberto a negócios inovadores que promovam o

encontro entre consumidores e fornecedores de produtos e/ou serviços, experimentando um

crescimento anual médio de 95%. O conjunto da indústria de equipamentos e serviços de

software

hardware

de telecomunicações chega a aproximadamente US$ 70 bilhões

−

cerca

de 10% do PIB. O crescimento médio anual do mercado de serviços de telecomunicações foi

de 24,34% no período de 2002 a 2005, lembrando que não mencionamos o mercado de

fabricação e de vendas de material.

O mercado brasileiro é o maior da América do Sul e um dos maiores do planeta.

Cerca de 20% da população brasileira é responsável por 65% dos gastos totais. Mas

confrontando com o número de telefones celulares em operação, 46,16% da população

brasileira significa um potencial considerável de consumo. Visto que a penetração dos

serviços Internet – 10,2%, telefones fixos – 20,4%, telefones móveis celular – 46,16%,

conexões banda larga – 1,8% e TV por assinatura – 2,3% caracteriza um patamar de

consumo significativo e com uma margem enorme potencial de mercado a ser explorado.

Em São Paulo, atualmente, existe mais de um milhão de pequenas e médias empresas, das

quais somente 15% tem presença na

web

. A falta de meios de acesso (última milha), ou

seja, a facilidade para a instalação de novos terminais está inibindo a participação das

empresas e a população brasileira do mercado brasileiro das telecomunicações. A proposta

da PLCBrasil procura justamente ocupar esse espaço e oferecer uma alternativa para a

inserção desse público-alvo no ambiente das telecomunicações.

Estratégia de Marketing

A estratégia de

marketing

da PLCBrasil visa ganhar mercado rapidamente, focando

primeiramente a região de São Paulo e gradativamente as demais regiões do Brasil. Os

principais fundamentos de

marketing

foram considerados em um plano que visa atingir tanto

consumidores quanto fornecedores que se associarão à empresa. Os serviços de banda

larga terão uma maior atenção, principalmente à Internet, onde o crescimento médio é de

11,7% ao ano, passando dos 19 mil no primeiro ano, para mais de 30 mil no quinto ano de

operação.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

126

Estrutura e Operação

A empresa possui uma estrutura funcional enxuta, com estilo de gestão moderno e

ágil com previsão de participação de funcionários nos resultados,

stock option

e outros

incentivos que visam atrair os melhores profissionais do mercado. A empresa encontra-se

atualmente instalada nas incubadoras de empresas de São Paulo e de Porto Alegre-RS,

recebendo todo suporte necessário para o funcionamento da PLCBrasil

Estratégia de Crescimento

O lançamento da PLCBrasil será feito nas Regiões do Rio Grande Sul e de São

Paulo e gradativamente se expandirá para as demais localidades do Brasil. Parcerias com

empresas de telecomunicações serão priorizadas. Novas funcionalidades de serviços de

telecomunicações também estão previstas para os próximos meses, inclusive a adequação

às tecnologias VoIP e IPTV, permitindo aos clientes a Voz e a TV pela Internet.

Resultados Econômicos e Financeiros – Necessidade de Investimento

A implantação do negócio PLC, dentro dos planos e condições preestabelecidos,

resultará num empreendimento de alta rentabilidade conforme se pode ver na figura 45.

Figura 45 – Rentabilidade média anual.

-5,0%

0,0%

5,0%

10,0%

15,0%

20,0%

25,0%

30,0%

VMA

DÓLAR

ATIVO

IBOVESPA

HEDGE- VM

Rentabilidade Média Anual

PLC

IGP-M

ATIVO IBX

HEDGE-VA

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

127

A taxa de retorno anual é de 28,6% e o

payback

(retorno do capital investido) dar-se-

á no final do terceiro ano do empreendimento, ou seja, a empresa estará apta a iniciar um

período de distribuição de dividendos para os acionistas com a finalidade de retorno do

capital investido. A ampliação para o restante do Brasil fará com que o valor atual do

empreendimento alcance a cifra dos R$ 5.539,5 bilhões. O investimento previsto para

implantação desse plano de negócios no mercado brasileiro é de R$ 2.755,4 bilhões de

reais. Para tal investimento a empresa disponibilizará de 23,4% de suas ações.

2.1 O Negócio PLCBrasil

A necessidade da sociedade por serviços de telecomunicações, principalmente por

serviços de transmissão de dados em banda larga, por exemplo, a explosão crescente da

Internet no Brasil, foi o fator motivador para que grandes esforços venham sendo realizados

no campo de pesquisa para viabilizar um meio de acesso ou última milha de grande

capilaridade, confiável e de baixo custo. A tecnologia PLC comprovadamente é este meio de

acesso. Tem por base a tecnologia PLC a utilização da rede elétrica para a transmissão de

voz e dados que permite fazer chegar até sua casa o telefone e a Internet via corrente

elétrica. Ou seja, a mesma tomada que serve para ligar o secador, o aspirador e a

torradeira, também serve para ligar o telefone e a Internet

. Os sistemas PLC proporcionarão

um maior crescimento no mercado de prestação de serviços de telecomunicações,

viabilizando novos negócios e oportunidades nos segmentos B2B (

business to business

) e

B2C (

business to consumer

). A PLCBrasil é mais uma forma de comércio B2B e B2C na

prestação dos serviços de telecomunicações no Brasil.

A missão do PLCBrasil é fazer com que fornecedores e assinantes tenham acesso

aos sistemas de telecomunicações existentes no Brasil, proporcionando as condições

necessárias para usufruir as vantagens do uso desses sistemas pela sociedade. O modelo

de negócios é dirigido pela demanda e não pela oferta.

Os clientes da PLCBrasil podem ser classificados em

Fornecedores – são empresas prestadoras de serviços de telecomunicações e,

nesse caso, através de contrato de prestação de serviços com a PLCBrasil terão direito ao

uso e a manutenção das redes PLC daquelas empresas.

Os fornecedores efetuam

pagamento de parcela fixa mensal e poderão disponibilizar essas redes PLC para contratos

de prestação de serviços de telecomunicações à comunidade local.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

128

Assinantes – são os habitantes ou empresas de uma região que tenha ou não os

fornecedores. Os assinantes são classificados em usuários para a população ou usuários de

maior porte para as empresas. Os assinantes pagam uma parcela mensal em que o custo

será uma composição de uma parcela fixa e de uma parcela variável de todos os serviços

de telecomunicações que dependam do período da chamada e o tipo de dispositivo

chamado (telefone fixo, telefone celular, PC e outros). Assim, as receitas geradas são

provenientes de mensalidades cobradas dos fornecedores e consumidores cadastrados,

bem como da comercialização de publicidade contida nas faturas mensais que são enviadas

aos usuários.

O diferencial da PLCBrasil é o seu modelo de negócio, o qual se baseia na

necessidade do usuário de telecomunicações de um meio de acesso ou última milha para

ter acesso aos serviços de telecomunicações, comprovado na sociedade moderna como

uma ferramenta indispensável.

Para os períodos de 2002 a 2005 as estatísticas revelam que

o uso dos meios de acesso está em crescimento e teve o seguinte comportamento:

Os telefones fixos em operação – crescimento médio anual de 1,5% de 2002 a

2004 e uma queda de 5% no último período, ou seja 2004 a 2005.

Os telefones móveis celulares em operação – crescimento médio anual de 35%.

Os assinantes de TV por assinatura – crescimento médio anual de 6%.

Os usuários de Internet – crescimento médio anual de 11,7%.

As conexões em banda larga – crescimento médio anual de 70%.

A comunicação entre consumidores e fornecedores através das redes

Outdoor

PLCBrasil pode ser considerada uma vantagem competitiva em relação aos demais

negócios de B2C.

Um fator de grande importância para o negócio PLCBrasil é a Internet, que teve um

crescimento anual médio de 70% no período de 2002 a 2005. Com o advento dos serviços

VoIP e IPTV aliados ao mercado da Internet a ser explorado fica evidente a grande

necessidade do Brasil pelos meios de acesso na última milha. Assim, o modelo de negócios

do PLCBrasil adequa-se perfeitamente ao cenário

2.2 O Produto

O PLC BT e o PLC MT são os mais recentes produtos da PLCBrasil. O PLC BT

utiliza somente a rede de Baixa Tensão como rede de acesso

Outdoor e

o PLC MT usa as

redes de baixa e média tensão como meio de acesso PLC

Outdoor

e também

backbone

Esses produtos estabelecem-se nos princípios que fazem a PLCBrasil ser a melhor: a

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

129

inovação e a tecnologia. Têm por base a tecnologia PLC fazer chegar até o domicílio dos

clientes o telefone e a Internet via corrente elétrica, ou seja, a mesma tomada que serve

para ligar o secador, o aspirador e a torradeira, também serve para ligar o telefone e a

Internet.

Durante 15 dias os clientes terão

a oportunidade de navegar gratuitamente na

Internet (limite 5 GB) e fazer chamadas no Brasil grátis para telefone fixo. Assim, poderá

constatar que os Produtos PLC BT/MT são o que esperava e muito mais: cômodo, rápido e

adaptável às suas exigências. Os fornecedores também ganham um bônus, ou seja, o

primeiro mês de contrato é grátis.

Para aderir, o assinante apenas terá que preencher o pré-registro via Internet ou em

um dos postos comerciais da PLCBrasil ou da EDEE e receberá a visita de um dos

funcionários da área comercial, que entregará o

pack

de adesão gratuitamente ao assinante.

O assinante também poderá solicitar a visita do funcionário da área comercial por telefone.

No momento da adesão, o cliente tem 15 dias de experimentação do serviço totalmente

grátis. Durante este período poderá solicitar a desistência do serviço, sem quaisquer encargos.

No caso dos fornecedores, a adesão se concretiza ao final do envolvimento de

funcionários das áreas jurídica e comercial para análise do contrato de prestação de serviços

em local a ser escolhido pelo fornecedor.

No momento da adesão, o fornecedor tem 30 dias de experimentação do serviço

totalmente grátis para os ajustes necessários. Durante este período poderá solicitar a

desistência do serviço, com multas contratuais.

Tecnologia

A tecnologia

Powerline Communications

(PLC) permite a utilização das redes

elétricas para a transmissão de voz, vídeo e dados. Esta utilização é sobreposta ao

fornecimento de energia.

Na EDEE, a utilização da rede de energia para transmissão de sinais de controle é

uma realidade há vários anos. Recentemente, tem havido um grande desenvolvimento da

tecnologia PLC, utilizando sinais digitais (e não apenas de controle) a serviços de

telecomunicações, permitindo:

•

a utilização das redes elétricas de baixa e média tensão;

•

a aplicação em diferentes topologias de redes elétricas;

•

acesso direto a clientes residenciais, sem a utilização de infra-estruturas adicionais;

•

a prestação de serviços de telecomunicações

−

voz sobre IP (VoIP) e acesso à

Internet de banda larga

−

com excelente performance;

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

130

•

a utilização em serviços relacionados com a gestão de energia (telecontrole e

telemedição) e a domótica.

Na figura 46 temos a solução técnica que definiu o modelo de negocio 4.

Fonte: FITEC

Figura 46 – Arquitetura do modelo 4.

3 EQUIPE DE GESTÃO E COMPOSICÃO ACIONÁRIA

A equipe de gestão do PLCBrasil é eclética, com experiência e formação de alto

nível, bem como possuidora de grande conhecimento do ramo de negócios de prestação de

serviços de Telecomunicações. Possui ainda larga experiência em vendas de produtos

Internet, telefones fixos, TV a cabo e telefones celulares e energia elétrica para os usuários

brasileiros de telecomunicações, empresas e assinantes,

sendo composta pelos cinco

funcionários contratados oriundos de grandes empresas do ambiente mundial das

telecomunicações.

Antônio Carlos – CEO

Marcos Antônio – Diretor Administrativo e Financeiro

Carlos Antônio – Diretor de Marketing e Vendas

Antônio Marcos – Diretor de Operações e Tecnologia

João Vicente – Diretor Comercial

Servidor da Prefeitura

HUB

HUB/Switch

Modem

Link via Satélite

Master

Repetidor 1

Escola

ClientesCâmera

SEBRAE

Câmera

Totem

Computador

Posto de Saúde

CEMAR

Câmera

Repetidor 3

Repetidor 2

Repetidor 4

ComputadorComputadorComputador

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

131

Antônio Carlos, 53 anos – CEO

•

Experiência:

−

Ocupa cargos de direção há mais de 15 anos nas áreas financeira, administrativa,

tecnológica e socioeconômica, em empresas de porte multinacionais e nacionais como

a extinta TELEBRAS e a EDEE de São Paulo. Quando no grupo X1 foi um dos

executivos que idealizou e implantou a operação de provimento de acesso e conteúdo

na Internet para a América do Sul.

•

Educação:

−

Mestre em Economia – UFRGS

−

Pós-Graduado em Negócios Internacionais – University of Chicago

−

Graduado em Economia – UFRGS

•

Objetivo:

−

Desenvolver e operacionalizar empresa de prestação de serviços de telecomunicações

em banda larga e estrita com tecnologia PLC.

Marcos Antônio, 35 anos – Diretor Administrativo-Financeiro

•

Experiência:

−

Experiência na elaboração de planos de negócios, sendo ainda responsável pela

criação e administração da empresa X5 Software & Hardware, tendo em seu portfólio

de clientes grandes empresas da área de telecomunicações.

•

Educação:

−

Doutorado em Empreendedorismo – Babson College

−

Especialização em

Marketing

– Babson College

−

Mestrado em Administração – UFRGS

−

Engenharia Elétrica – UFRGS

•

Objetivo:

−

Criar uma empresa de prestação de serviços com a tecnologia PLC que seja referência

de sucesso.

Carlos Antônio, 39 anos – Diretor de MKT e Vendas

•

Experiência:

−

Criação e implementação de produtos e estratégica de Internet na empresa X10, que

faturou aproximadamente R$ 20 milhões na Internet em 3,5 anos; estruturação de

grandes empresas de prestação de serviços de telecomunicações e distribuidoras de

energia elétrica no Brasil.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

132

•

Educação:

−

Pós-graduação em tecnologia da Internet – UFRGS

−

Executive MBA – WHARTON BUSINESS SCHOOL – UNIVERSITY PENNSYLVANIA

Engenharia Elétrica – UFRGS

•

Objetivo:

−

Criar uma empresa sólida atingindo as receitas estimadas e desenvolver novo negócio

na Tecnologia PLC.

Antônio Marcos, 53 anos – Diretor de Operações e Tecnologia

•

Experiência

−

Participou ativamente do planejamento, projeto e implantação dos grandes sistemas

de Telecomunicações do Brasil representando a empresa NEC. Diretor de Técnico:

Engenharia e Operações de grandes EDEE no Brasil. Idealizador técnico de todos CD-

ROM de Listas Telefônicas de algumas regiões na América do Sul; especialistas em

gerenciamento de projetos de

software

; Diretor de tecnologia da empresa X5

Software

Hardware

•

Educação:

−

Direito – PUC-RS

−

Engenharia Elétrica – UFRGS

•

Objetivo:

−

Criar uma empresa de prestação de serviços com a tecnologia PLC, planejar, operar e

manter as redes PLC e estar à frente das inovações tecnológicas nessa área.

A empresa PLCBrasil é de capital aberto e a composição acionária desta empresa

está subdividida em duas fases como segue:

FASE I

•

a EDEE possui 100% até a PLCBrasil estar apta a atender aos pré-requisitos

(exigências) da bolsa de valores.

FASE II

•

a EDEE possui 75% e;

•

os 25% restantes das ações serão negociadas na bolsa de valores para outros

acionistas.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

133

Porte de mercado

−

Território: 8.514.215,3 km

no mundo);

−

População: 182 milhões (5

no mundo);

−

Produto Interno Bruto (PIB): US$ 605 bilhões (2004, US$ 1.00 = R$ 2,92);

−

Renda

per capita

: US$ 3,324 (2004);

−

50% do território da América do Sul (Mercosul = 70%);

−

50% da população da América do Sul (Mercosul = 60%);

−

50% do PIB da América do Sul (Mercosul = 65%).

O Brasil, ao lado de Estados Unidos, China e India são os únicos países que reúnem

alguns fatores importantes para o crescimento sustentado, como

−

território maior que 5 milhões de km

;

−

PIB superior a US$ 600 bilhões;

−

população acima de 150 milhões de habitantes;

−

180 milhões de consumidores;

−

população economicamente ativa de 90 milhões;

O Brasil possui, ainda, o sétimo maior mercado do mundo em número de

consumidores.

4 MERCADO E COMPETIDORES

4.1 Análise Setorial

A indústria das comunicações gira hoje em torno de uma nova geração de produtos e

de serviços ligados à Internet. Gigantescos conglomerados engajam-se numa corrida para

assumir o controle

das telcomunicações e os respectivos sistemas de prestação de serviços.

A indústria da Internet está determinando a performance do mercado de ações, dos

investimentos em novos empreendimentos e a forma com que as empresas fazem negócios

no Brasil. Mas, atualmente, os usuários de Internet estão sendo penalizados pela falta de

redes de acesso e as altas tarifas ou taxas cobradas pelo uso dos meios de acesso

existente. Este cenário necessita de redes de telecomunicações de banda larga, confiável,

grande capilaridade e altas taxas de transmissão de dados e baixo custo para o usuário.

Parte indispensável nessas redes são as sub-redes ou meios de acesso também

denominados última milha. É nesse vácuo que está o negócio da PLCBrasil, que oferece ao

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

134

mercado o meio de acesso PLC

Outdoor,

que é um diferencial devido à melhor relação

custo/benefício que a tecnologia PLC proporciona.

Além de uma economia relativamente estável, o sistema PLC tem muito a contribuir

com o crescimento da indústria das telecomunicações e, em particular, a Internet, suprindo a

falta de facilidade para a instalação de novos terminais, não importa onde, e com um

diferencial: a relação custo/benefício deste produto.

A tabela 12 apresenta os indicadores macroeconômicos do Brasil.

Tabela 12 - Indicadores macroeconômicos

Indicadores macroeconômicos

Brasil

População

(Estimativa

do IBGE)

Área total PIB (R$

milhões)

PIB (cresc.

Anual real)

Renda per

capita

PIB per

capita cresc.

Anual real

2002

176.391.015

1.346.028 1,93% R$ 7.631 0,44%

2003

178.985.306

1.556.182 0,54% R$ 8.694

−0,91%

2004

181.586.030

1.766.621¹ 4,9% R$ 9.014 3,7%

2005

185.441.189

8.514.215,3 km

1.769.202

(jul/2005)

1,1%

(set/2005)

2,3%

Fonte: IBGE

Na tabela 13 tem-se a evolução do Crescimento de usuários ou terminais de

telecomunicações e conseqüentemente as redes de acesso no Brasil.

Tabela 13 - Crescimento de usuários ou terminais de telecomunicações e conseqüentemente

as redes de acesso

Número de Usuários ou Terminais de Telecomunicações

Brasil

Telefones fixos

em operação

(milhões)

Celulares em

operação

(milhões)

TV por assinatura

(milhões

assinantes)

Usuários de internet

residenciais

(

netratings

) (milhões)

Conexões de

banda larga

(milhões)

2002

38, 80 34,88 3,52 14,3 0,7

2003

39,2 46,37 3,55 20,5 1,2

2004

40 65,61 3,77 17,9 2,26

2005

37,7 85,6 4,18 18,9 3,35

Fonte:

TELECO

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

135

É importante destacar que o setor de telecomunicações passa por um momento

favorável, apresentando nos últimos três anos um crescimento médio anual de 35% para

telefones celulares, 6% para TV por assinatura, 70% para conexões em banda larga, 11,7%

para usuários de Internet e 1,5% para telefones fixos no período 2002 a 2004 e a economia

encontra-se num patamar estável. O IBGE – PNAD de 2004 – mostra que o uso de Internet

nos domicílios, mesmo tendo aumentado, continua restrito a uma minoria de 12,4% de

residências. Nas 87,6% de residências sem acesso à Internet, vivem 152 milhões de

pessoas, ou seja, 84% da população brasileira que representa um mercado a ser explorado.

Um estudo da consultoria Arthur D. Little estima que a Internet em banda larga chegará a 22

milhões de domicílios brasileiros em 2010, um crescimento bastante razoável, pois segundo

o PNAD 2004 (IBGE) o Brasil possuía um total de 6,3 milhões de domicílios ou 21,6 milhões

de pessoas. Entretanto, para que isso aconteça é necessário a oferta de novos serviços,

com conteúdo educacional e outros conteúdos mais atraentes como IPTV e VoIP, além de

meios de acessos e políticas públicas que incentivem a demanda pelas inovações como, por

exemplo, a inclusão digital.

Estudo recente realizado pelo Ipsos-Opinion com 2.030 empresas

com mais de 10 funcionários mostra que 98,76% das companhias brasileiras utilizaram

computador e 96,29% tiveram acesso à Internet nos últimos 12 meses.

Os fatos descritos reforçam ainda mais o potencial de B2B e B2C no Brasil, onde

os serviços de telecomunicações serão vitais nos próximos anos.

4.2 Mercado-Alvo

4.2.1 Assinantes

O público-alvo da PLCBrasil é o usuário de serviços banda larga, mais precisamente

o usuário de Internet, principalmente com o advento do VoIP e a IPTV. O VoIP ocupará

grande parte do mercado de telefonia fixa e móvel, e a IPTV é um forte concorrente dos

canais abertos e principalmente os fechados como os canais de TV por assinatura. No

tocante à população brasileira, 84% dessa população ou 152 milhões de pessoas não têm

acesso à Internet e representam um mercado considerável que não pode ser desprezado.

Na tabela 14 tem-se o perfil do usuário de Internet no Brasil.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

136

Tabela 14 - Perfil do usuário de Internet

Perfil do usuário de Internet

Classes A e B 84%

Classe C 13%

Empresários ou executivos 30%

Ocupam posições de destaque em suas atividades 32%

Homens 78%

Mulheres 12%

65 anos ou mais 1,64%

Entre 55 a 64 anos 2,99%

Entre 45 a 54 anos 12,69%

Entre 35 a 44 anos 13,88%

Entre 25 e 34 anos 17,64%

Internautas brasileiros terão entre 18 e 24 anos de idade 32,54%

Entre 12 a 17 anos 13,88%

Crianças com idade entre 2 a 11 anos 4, 74%

Pagariam por serviços na rede 58%

Utilizam a Internet gratuita 30%

Fonte: TELECO

Em agosto e setembro de 2005, o Comitê Gestor da Internet no Brasil (CGI.br) se

uniu ao IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística, ao Instituto

Ipsos-Opinion

e ao

Ibope//NetRatings na apuração de indicadores sobre penetração e uso da Internet no

Brasil. O resultado foi o seguinte:

−

68% da população nunca utilizaram a Internet;

−

24% da população utilizam nos últimos três meses;

−

9,6% da população usam a Internet diariamente;

−

41% da população utilizam Internet para atividades educacionais;

−

32% da população utilizam Internet para fins pessoais;

−

26% da população utilizam Internet para trabalho.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

137

De acordo com a

Network Wizards,

o crescimento da Internet é caracterizado pela

evolução de número de

Hosts

do Brasil que passou de 500.000 em 2000 para

aproximadamente 4.500.000 em junho de 2005. Ao adotarmos a estratégia das empresas

de pesquisa para o cálculo aproximado do número de usuários de Internet no Brasil, ou seja,

para cada

Host

existem 10 usuários, o Brasil conta atualmente com 45 milhões de usuários

de Internet. Desses, cerca de 53% são considerados

heavy user.

Outra informação levantada pela pesquisa realizada pelos órgãos CGI.br, Instituto

Ipsos-Opinion

e Ibope//NetRatings revela que o Brasil ocupa a 10

posição em usuários de

Internet, 9

em número de PCs e 7

em servidores de Internet (

Hosts

) e 1

em tempo

navegado em casa, ou seja, 18 horas em dezembro de 2005.

A figura 47 mostra a evolução do número de Hosts do Brasil e o crescimento do

mercado de Internet em nosso País.

Fonte: Network Wizards

Figura 47 - Crescimento da Internet no Brasil.

4.2.2 Fornecedores

A PLCBrasil está inserida num mercado em que atuam as empresas privadas

comerciais e de serviços, de pequeno, médio e grande porte e todas as empresas de

governo e órgãos dos poderes constituídos

. O foco da PLCBrasil são as empresas

prestadoras de serviços de telecomunicações, num total de 1.331 empresas, tais como:

empresas de telefonia, comunicação de longa distância, comunicações e redes e

provedores de serviços de Internet. Nos locais com a ausência de fornecedores, a PLC

Brasil irá atender diretamente a população, as industrias e outras empresas, e elas serão

chamadas de assinantes de pequeno, médio e grande portes.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

138

A pesquisa realizada pelo CGI.br e o Instituto

Ipsos-Opinion

IPSOS mostra a

penetração na Internet, o interesse e o tipo de atividade buscada pelas empresas na rede.

Os dados desse trabalho revelam que o número de domínios.br (

sites

) chegou a 858.596 e

apresentou um crescimento de 1% sobre os 850.228 domínios de novembro.

A tabela 15 mostra a proporção de empresas que usam computadores e que são

constituídas de mais de 9 funcionários.

Tabela 15 - Proporção de empresas que usam computadores*

Percentual sobre o total de empresas da amostra, nos últimos 12 meses

Variáveis de cruzamento %

Total 98,76

10 a 19 98,00

20 a 49 99,54

50 a 99 100,00

100 a 249 100,00

250 a 499 100,00

500 a 999 100,00

Porte da empresa

de funcionários)

1.000 ou mais 100,00

Norte 95,44

Nordeste 98,34

Sudeste 98,70

Sul 100,00

Região

Centro-Oeste 98,36

Mercados de Atuação - CNAE Ind. de Transform./ 99,23

Constr./ 99,24

Com./ Rep. de Autos 99,27

Hotel/ Aliment. 92,06

Transp./ Armaz./ Comunic. 99,36

Ativ. Imobil., alug. e serv. 99,65

Ativ. Cinema/ Vídeo/ Rádio/ TV 100,00

Fonte: IPSOS

* Base: 2030 empresas com 10 funcionários ou mais, que constituem os seguintes

segmentos da CNAE: seção D, F, G, I, K e grupos 55.1, 55.2 92,1 e 92.2.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

139

O número de funcionários que usam computadores nas empresas brasileiras com

mais de 9 empregados é mostrado na tabela 16.

Tabela 16 - Número de empregados que usam computadores*

Número médio de empregados com acesso a computadores, pelo menos

uma vez por semana, nos últimos 12 meses

Variáveis de cruzamento Médias

Total 17,60

10 a 19 9,00

20 a 49 14,22

50 a 99 26,16

100 a 249 47,07

250 a 499 91,95

500 a 999 196,09

Porte da empresa

de funcionários)

1.000 ou mais 428,83

Norte 14,15

Nordeste 14,95

Sudeste 19,24

Sul 16,95

Região

Centro-Oeste 13,65

Ind. de Transform./ 16,56

Constr./ 12,81

Com./ Rep. de Autos 16,54

Hotel/ Aliment. 9,99

Transp./ Armaz./ Comunic. 26,69

Ativ. Imobil., alug. e serv. 24,41

Mercados de Atuação - CNAE

Ativ. Cinema/ Vídeo/ Rádio/ TV 26,20

Fonte: IPSOS

* Base: 2005 empresas que utilizam computador, 10 funcionários ou mais, que

constituem os seguintes segmentos da CNAE: seção D, F, G, I, K e grupos 55.1, 55.2

92,1 e 92.2.

A proporção de empresas com mais de 9 funcionários e com aceso a Internet por tipo de atividade é representada na tabela 17.

Tabela 17 - Proporção de empresas usando a internet segundo o tipo de atividade*

Percentual sobre a base* de empresas entrevistadas, nos últimos 12 meses

[representatividade da amostra]

Percentual (%)

Serviços

bancários e

financeiros

Treinamento e

educação

Monitoramento de

mercado (ex. preços)

Recepção de bens

ou serviços digitais

Obtenção de

serviços pós-

venda

Total 78,96 26,80 56,20 43,66 38,92

10 a 19 74,21 26,68 56,33 41,61 37,13

20 a 49 82,76 24,44 53,27 42,09 37,39

50 a 99 86,56 27,16 57,82 51,30 45,09

100 a 249 88,27 35,73 62,29 54,93 47,94

250 a 499 89,44 34,13 72,30 56,81 50,96

500 a 999 93,21 42,16 63,79 51,94 63,63

Porte da empresa

de funcionários)

1.000 ou mais 89,27 47,60 67,17 61,44 55,94

Norte 72,54 26,11 57,39 40,69 35,54

Nordeste 74,38 28,51 58,51 43,19 42,74

Sudeste 79,98 27,15 55,39 42,91 39,22

Sul 78,92 24,75 58,09 44,48 35,11

Região

Centro-Oeste 82,08 27,45 52,58 49,36 42,82

Ind. de Transform./

84,98 17,20 53,14 42,11 35,94

Constr./

75,64 32,45 60,79 48,02 34,79

Com./ Rep. de Autos

75,64 30,87 54,54 41,94 38,41

otel/ Aliment. 77,64 25,90 63,34 44,27 43,63

Transp./ Armaz./ Comunic.

71,07 21,51 55,93 37,45 37,11

Ativ. Imobil., alug. e serv.

82,52 34,69 60,45 52,75 47,76

Mercados de atuação -

CNAE

Ativ. Cinema/ Vídeo/ Rádio/ TV

79,05 36,31 80,82 41,07 28,99

Fonte: IPSOS

* Base: 1943 empresas com acesso à internet, com 10 funcionários ou mais, que constituem os seguintes segmentos da CNAE: seção D, F, G, I, K e grupos 55.1,

55.2 92.1 e 92.2.

Capítulo 5

Modelo de Negócios dos Sistemas PLC 140

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

141

Tomando como paradigma a quantidade de empresas e o número de funcionários, a

PLCBrasil considera como

target

as pequenas e médias empresas com mais de nove

funcionários nas praças de São Paulo e do Rio Grande do Sul.

Através do índice % de empresas

target,

observando as estatísticas disponíveis da

economia brasileira, estimou-se o tamanho total e regional do mercado-alvo de fornecedores

da PLCBrasil. Assim,

São Paulo é o principal mercado, onde se encontram 30% do total das

empresas formais no Brasil e 25% das informais, e um mercado aproximadamente três

vezes maior que a praça do Rio Grande do Sul (Fonte: IBGE).

4.3 Projeção de Vendas e Market Share

Dado que o

start-up

da PLCBrasil é a região de São Paulo, estima-se que 60% das

empresas fornecedoras virão desta região, 20% do Rio Grande do Sul e as demais de

outros estados do país. As projeções indicam um declínio na participação ao longo dos anos

da região Paulista, dando espaço para o ingresso de empresas de outros estados. Em 2008,

estima-se que 45% das empresas fornecedoras pertencerão à região de São Paulo.

O crescimento do número de empresas com acesso à Internet e demais serviços de

telecomunicações e a entrada de novos concorrentes reduz ao longo dos anos o

market

do mercado-alvo. A tabela 18 mostra a projeção de clientes e

market share

PLCBrasil no período de cinco anos.

Tabela 18 - Projeção de clientes e

market share

Meta por região

Regiões Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

São Paulo 60% 55% 50% 45% 45%

Rio Grande do Sul 20% 15% 13% 10% 10%

Restante 20% 30% 37% 45% 45%

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

142

A tabela 19 representa a previsão de

market share

da PLCBrasil no mercado das

empresas que usam os serviços de Internet e voz no Brasil no período de cinco anos.

Tabela 19 -

Market share

relativo ao número total de empresas

Market Share Relativo ao Número Total de Empresas

Regiões Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Geral 2% 3% 4% 6% 7%

São Paulo 5,2% 7,1% 8,6% 11,6% 13,6%

Rio Grande do Sul 3,8% 4,3% 5,02% 5,8% 6,8%

Restante 0,6% 1,35% 2,23% 4,1% 4,7%

Porém a tabela 20 mostra previsão de

market share

da PLCBrasil no mercado das

Telecomunicações, no Brasil, no período de cinco anos.

Tabela 20 -

Market share

relativo ao número total de usuários

Market Share Relativo ao Número Total de Usuários

Regiões Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Brasil (geral)

São Paulo

5,6%

7,7%

9,3%

12,5%

14,6%

Rio Grande do Sul

7,3%

8,3%

9,6%

11%

12,9%

Restante

0,55%

1,20%

2,03%

3,7%

4,3%

Com relação a previsão de

market share

dos clientes

target

para a PLCBrasil nos

próximos cinco anos pode-se observar um crescimento de clientes na tabela 21

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

143

Tabela 21 -

Market share

relativo ao % de clientes

target

Market Share Relativo ao % de clientes target (PME + população A, B, C e D)

Regiões Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Geral

São Paulo

3,1%

7,1%

8,6%

11,6%

13,6%

Rio Grande do Sul

3,9%

4,3%

5,8%

6,8%

Restante

0,6%

1,4%

2,2%

4,1%

4,8%

O mercado a ser ocupado pela PLCBrasil em São Paulo, Rio Grande do Sul e o

restante do Brasil é mostrado na tabela 22

Tabela 22 - Projeções de vendas

Projeções de vendas

Regiões Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Total de clientes PLCBrasil

(acumulado)

1.020.000 1.530.000 2.040.000 3.060.000 3.570.000

São Paulo 612.000 841.500 1020.000 1.377.000 1.606.500

Rio Grande do Sul 204.000 229.500 265.200 306.000 357.000

Restante 204.000 459.000 754.800 1.377.000 1.606.500

4.4 Necessidade do Cliente

4.4.1 Assinantes

O consumidor brasileiro em geral é muito exigente, não costuma comprar no primeiro

lugar que encontra o produto e/ou serviço que lhe interessa e quando realmente decide

comprar, negocia por um preço melhor. Nos serviços de telecomunicações, o consumidor

passa a ser ainda mais exigente e com maior facilidade para encontrar e fazer comparações

de preço e produto. A indisponibilidade de meios de acesso e a baixa velocidade daqueles

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

144

meios disponíveis inviabilizam freqüentemente o cliente de ser um usuário dos serviços de

telecomunicações. Em resumo, o usuário necessita do meio de acesso de alta capilaridade,

confiabilidade, altas taxas de transmissão, custo baixo, conectividade 24 horas e a

comodidade de acessar a rede de dados via qualquer tomada elétrica de ambiente

domiciliar otimizando o tempo do cliente

4.4.2 Fornecedores

As pequenas e médias empresas no Brasil ainda estão em fase de absorção das

vantagens dos serviços de telecomunicações banda larga. Com a presença da Internet, o

advento do VoIP e das empresas formadoras da cultura do mundo empresarial, como o

SEBRAE, essas barreiras vão sendo eliminadas. Nesse momento os fornecedores precisarão

de redes, não importando onde, para atender a uma grande demanda das empresas. Os

serviços IPTV e VoIP também irão incrementar de maneira significativa a demanda pelas

redes de acesso por parte da população. O produto PLC proporcionará aos fornecedores a

competição em qualquer momento pelo mercado, incrementando as vendas e conquistando

novos clientes.

4.5 Benefícios da PLCBrasil

Com base nas necessidades identificadas do público-alvo, tanto de consumidores

quanto de fornecedores, podem-se destacar os benefícios que o PLCBrasil trará a seus

clientes

4.5.1 Usuário (Assinante) e Fornecedores

No momento da adesão

−

Oferta de telefone sem fios e de modem

−

Serviço Internet disponível imediatamente após a adesão

−

Serviço de voz disponível em apenas 12h após a adesão

−

15 dias Internet grátis (limite 5GB)

−

15 dias chamadas no Brasil grátis para telefone fixo

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

145

Após os 15 dias grátis:

−

chamadas no Brasil grátis para telefone fixo (das 21h às 9h de segunda a sexta e

24h ao fim-de-semana);

−

tráfego Internet Ilimitado das 21h às 9h de segunda a sexta-feira e 24h aos fins-

de-semana.

Rápido

−

Com o PLC, o usuário terá Internet disponível no momento da adesão e serviço

de voz num prazo máximo de 12h.

Fácil

−

Instalação fácil, basta aderir e ligar à corrente elétrica. Não precisa instalar cabos,

fios ou tomadas especiais na sua casa. Serviço de Internet disponível no momento em que

efetua a adesão e serviço de voz num prazo máximo de 12h.

Cômodo

−

Telefone sem fios mais Internet num produto só.

−

Telefone sempre disponível.

−

Chamadas no Brasil grátis para telefone fixo (das 21h - 9h de segunda a sexta e

24h aos fins-de-semana).

−

Tráfego Internet ilimitado das 21h às 9h de segunda a sexta e 24h aos fins-de-

semana.

Mobilidade

−

Pode ligar-se a qualquer tomada elétrica em qualquer divisão do domicílio.

Liberdade

−

Com a utilização da rede elétrica já não necessita utilizar a linha telefônica

tradicional.

4.6 Competidores

4.6.1 Assinantes

Do ponto de vista do assinante, a PLCBrasil sofre uma concorrência direta das

empresas Telecom que dispõem e comercializam redes de acesso, tais como: empresas

operadoras de telefonia fixa, comunicações e redes, comunicação de longa distância e

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

146

também as empresas TVA (TV por assinatura). Os concorrentes indiretos da PLCBrasil são

outras EDEE que, associadas às empresas Telecom, disputarão o mercado existente no

Brasil

4.6.2 Fornecedor

A análise da concorrência, para efeito de capitação de fornecedores, considerou os

fatores abaixo como os que mais afetam na decisão destas empresas.

1. redes de alta capilaridade;

2. redes de altas velocidades e capacidade para transmitir banda larga, capilaridade,

Impacto cultural do produto (complexidade do negócio necessita de estrutura adicional,

investimento em

marketing,

e outros);

3. custo dos serviços;

4. retorno sobre o investimento (ROI).

A tabela 23 a seguir compara essas características entre a PLCBrasil e os potenciais

concorrentes.

Tabela 23 - Comparação da PLCBrasil com potenciais concorrentes

Instalação

Manutenção

Capilaridade da

rede

Complexidade do

produto

Possibilidade

de Retorno de

Investimento

Necessidade

de Marketing

PLCBrasil 0 60 Alta Baixa Sim Sim no 1

ano

Operadoras.Telecom 65 - 120 Acima de 79 Baixa Alta Sim Sim

Comunicação e Redes 65 - 120 Acima de 79 Baixa Alta Sim Sim

Comunicação longa distância 799 - 1000 Acima de 513 Alta Alta Sim Sim

TVA 120 - 180 Acima de 79 Muito Baixa Alta Sim Sim

Capítulo 5

Modelo de Negócios dos Sistemas PLC 147

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

148

4.7 Vantagem Competitiva

A PLCBrasil apresenta algumas vantagens competitivas atuais, que se tornarão

grandes diferenciais das redes de acesso:

−

capilaridade;

−

custos de implantação reduzidos;

−

solução de excelente custo/benefício entre as redes de acesso;

−

cada tomada é um ponto de acesso de uso simples e descomplicado.

5 MARKETING E VENDAS

O Plano de

Marketing

da PLCBrasil explica a estratégia a ser adotada em seus

diversos aspectos.

5.1 Serviços

A prestação dos serviços e o atendimento aos clientes serão isonômicos para todos

os fornecedores e assinantes cadastrados na PLCBrasil. O mesmo ocorre no atendimento

comercial às pessoas ou às empresas que procurarem a PLCBrasil. Os interessados em

adquirir algum serviço, garantirão assim a boa imagem da empresa, continuidade, confiabilidade

e qualidade dos serviços prestados, transformando essas ações numa estratégia inicial de

expansão rápida e ganho de

market share

(MALHOTRA, 2006).

5.1.1 Central de Atendimento ao Cliente (CAC)

Algumas considerações que garantem um diferencial de

marketing

aos serviços PLC:

−

A PLCBrasil possuirá um cadastro completo de todos os seus clientes.

−

Todos os clientes serão inicialmente atendidos por uma central de atendimento ao

cliente, disponível em horário integral, através das áreas financeira, comercial e técnica.

−

Em caso de Atendimento Comercial:

1) No momento da adesão

•

Oferta de telefone sem fios e de modem

•

Serviço Internet disponível imediatamente após a adesão

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

149

•

Serviço de voz disponível em apenas 12h após a adesão

•

15 dias Internet grátis (limite 5GB)

•

15 dias chamadas no Brasil grátis para telefone fixo

2) Outros assuntos

•

Os participantes da CAC resolverão com os clientes os temas pendentes.

Em caso de assunto pendente a empresa deve retornar ao cliente e nesse momento a

pendência será eliminada.

−

Em caso de Atendimento Financeiro:

•

Todas as dúvidas financeiras do cliente serão eliminadas no momento do

atendimento. Caso contrario será marcada uma reunião entre cliente e empresa para

concluírem o assunto.

−

Em caso de Atendimento Técnico:

•

Para as reclamações de interrupção de serviços a PLCBrasil terá até 24h para

normalização desses serviços para o cliente, perseguindo a meta de até 12h.

•

As visitas do técnico ao cliente serão gratuitas para clientes fiéis que assinaram

o termo fidelidade na adesão.

5.1.2 Publicidade nas Faturas/Mês do Cliente

Os fornecedores terão a cada ano um mês grátis de publicidade nas faturas mensais

dos clientes, tanto da PLCBrasil como da EDEE, a qual pertence a PLCBrasil.

5.1.3 Atendimento Eletrônico

A PLCBrasil disponibilizará à população gratuitamente bancos de dados, tais como:

−

lista telefônica;

−

energia;

−

telecomunicações;

−

indicadores financeiros;

−

previsão do tempo;

−

música.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

150

5.1.4 Novos Serviços

Estão programadas uma série de melhorias na PLCBrasil com a inserção de novos

serviços, visando agregar maior valor aos serviços junto ao público-alvo. As melhorias

planejadas são:

−

criação do Manual de Relacionamento

on-line

para direcionar os clientes na melhor

relação com a empresa e também ajudá-los a usar a totalidade dos serviços disponíveis;

−

sistema de pagamento de boleto on-line para os clientes;

−

serviço IPTV;

−

serviço vídeo sob pedido;

−

serviços de automação domiciliar;

−

despertador;

−

hora certa;

−

viagens e turismo;

−

casa e beleza;

−

educação e carreira.

5.2 Preço

A estratégia de ganho de mercado da PLCBrasil implica uma política de preços

acessíveis ao público-alvo, que são as pequenas e médias empresas e o público usuário

dos serviços de telecomunicações das classes A, B, C e D. Com base na experiência da

equipe da PLCBrasil e na percepção do mercado de telecomunicações, principalmente a

Internet, definiu-se a estratégia de preços mostrada na tabela 24.

Tabela 24 - Estratégia de preços

Preço dos Serviços (R$) Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Instalação 0 0 0 0 0

Manutenção (por evento) 30 30 35 35 40

Fatura/Mês - Cliente 60 60 60 60 60

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

151

A manutenção será cobrada a cada visita do técnico ao domicílio do cliente. A taxa

da Fatura/Mês

−

Cliente é o pagamento do cliente relativo aos serviços PLC banda larga, ou

seja, restritos à Internet + Voz a velocidade de 5 Mbps/2 Mbps. A solicitação de outros

serviços, considerados adicionais, incrementarão o valor da Fatura/Mês – Cliente.

5.3 Praça

Com base na análise do mercado e em consonância com a estratégia de

marketing

estipulada, o mercado-alvo da PLC Brasil serão, inicialmente, as regiões de São Paulo e do

Rio Grande do Sul, com a ampliação gradativa para outras regiões do Brasil

5.4 Promoção: Foco nos Clientes (Assinantes + Fornecedores)

Serão utilizados vários canais de publicidade para promover a PLCBrasil, visando

tanto os assinantes, quanto os fornecedores de serviços, com políticas de publicidade e

promoções específicas para cada caso (MALHOTRA, 2006).

5.4.1 Assinantes

−

Publicidade inicial: período 90 dias.

−

Público-alvo: homens e mulheres, classe social A, B, C e D com faixa etária acima

de 12 anos.

−

Ações:

•

Internet

•

Anúncio 1 página – revista familiar informativa

•

Busdoor

•

Outdoor

•

TV – horário nobre

•

Fatura/Mês do cliente da EDEE

Na tabela 25 tem-se o mercado-alvo a ser ocupado pela PLCBrasil através das

políticas de publicidade e promoções específicas para cada caso.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

152

Tabela 25 - Mercado-alvo dos assinantes

Mercado-Alvo

Regiões Clientes (milhões)

Brasil 40,4

São Paulo 8,7

Rio Grande do Sul 2,2

Restante 29,5

Impactos pretendidos = 40.400 mil

•

Internet = 2.600 mil

•

Revista = 1.400 mil

•

Busdoor

= 10.200 mil

•

Outdoor

= 6.000 mil

•

TV – horário nobre = 20.200 mil

5.4.2 Empresas (Inclusos os Fornecedores)

Publicidade inicial: Período 90 dias.

Ações:

•

Internet

•

Filme TV 30”

•

Anúncio 01 página

−

revista

•

Envio

de e-mail’s

•

Operação de

Telemarketing

A tabela 26 apresenta o mercado-alvo de empresas (incluso os fornecedores)

pretendido pela PLCBrasil através das iniciativas de

marketing

Tabela 26 - Apresenta o mercado-alvo de empresas (incluso os fornecedores)

Mercado-Alvo

Regiões Clientes (milhões)

Brasil 5,6

São Paulo 1,3

Rio Grande do Sul 0,58

Restante 3,72

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

153

Impactos pretendidos = 5.600 mil

•

Internet = 1.000 mil

•

Comercial TV = 2.700 mil

•

Revista = 200 mil

•

Jornal = 90 mil

•

E-mail

= 10.000 mil

•

Telemarketing

= 1.600 mil

5.4.3 Manutenção Mensal

Ações

•

Internet

•

Panfletagem

•

Busdoor

•

Banner

nos principais

sites

•

Telemarketing

•

E-mail’s

Através da manutenção mensal das políticas de publicidade e promoções específicas

para cada caso espera-se que a PLC brasil conquista o mercado de Interne e voz no Brasil

mostrado na tabela 27.

Tabela 27 - Mercado de Internet e voz a ser conquistado

Mercado a ser Conquistado

Regiões Clientes (milhões)

Brasil

São Paulo

Rio Grande do Sul

3,1

Restante

36,9

Impactos pretendidos = 51.000 mil

•

Internet = 3.000 mil

•

Busdoor

= 10.000 mil

•

Telemarketing

= 50.000 mil

•

Outdoor

= 2.990 mil

•

E-mails

= 10 mil

•

Comercial TV = 25.000 mil

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

154

5.5 Estratégia de Vendas

O objetivo principal das vendas é adesão no cadastro de clientes da PLCBrasil,

tendo como estratégia a utilização dos seguintes canais:

5.5.1 Telemarketing

telemarketing

será o principal canal de vendas. A estrutura de

telemarketing

será

terceirizada, mas terá um funcionário da PLCBrasil, coordenador de

telemarketing,

fixo no

local para controlar todo o processo.

No primeiro ano de vendas, existe uma carência de 15 dias logo após o ato da

adesão e, a partir daquela data, se o assinante confirmar que irá continuar com os serviços,

receberá, ao final de cada mês, uma fatura/mês-cliente. A figura 48 apresenta a evolução do

custo de captação de clientes (assinantes + fornecedores). Foram consideradas algumas

premissas no processo de adesão de clientes:

•

30% das ligações terminam com contato adequado;

•

80% dos contatos estabelecidos possuem Internet;

•

80% dos contatos que possuem Internet se interessarão em ficar gratuitamente,

durante 15 dias, utilizando o produto.

Figura 48 - Evolução do custo de captação de usuários em reais.

144

139

134

131

128

Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Evolução do custo de captação de usuários

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

155

Com estas premissas, assumiu-se taxa de adesão de 20%, ou seja, para cada 100

ligações o

telemarkerting

efetuará 20 negócios. Para estes 80% de clientes que estarão

aderindo ao projeto, assumiram-se as taxas de retenção mostradas na figura 49

Figura 49 - Índices de retenção de mercado.

A evolução das taxas de retenção de clientes da PLCBrasil nos próximos cinco anos

é mostrada na figura 50.

Figura 50 - Evolução das taxas de retenção de clientes PLCBrasil.

5.5.2 E-mail Direto

Envio de 10.000 e-mail’s por mês para empresas, considerando taxa de conversão

de 0,5%.

30%

60%

80%

Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Evolução da taxa de retenção de clientes PLCBrasil

65%

85%

70%

30%

Provedo res de

serviços internet

Empresas de

telefonia

Comunicação de

longa distância

PLCB rasil

Índices de retenção de mercado

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

156

5.5.3 Cadastramento Através do Site

Considerou-se uma taxa de retorno de 0,05% de adesão sobre

user session.

5.5.4 Comparativo de Vendas por Canal

A figura 51 mostra a projeção das vendas na PLCBrasil por iniciativas de

marketing

Figura 51 - Percentual de vendas por canal.

A evolução de fornecedores cadastrados como fornecedores na PLCBrasil é

mostrada na figura 52.

Figura 52 - Evolução da carteira de fornecedores.

2006 2007 2008 2009 2010

100%

80%

60%

40%

20%

Telemarketing

E-mail direto

Cadastramento através do site

% Vendas por Canal

1.100

1.800

2.050

3.200

4.100

Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Evolução da carteira de fornecedores (x mil)

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

157

5.6 Parcerias Estratégicas

Com o advento de novos serviços através da Internet e ainda os novos produtos a

serem ofertados pelas empresas do ramo das telecomunicações, aumenta ainda mais a

necessidade de formação de parcerias para consolidação de um posicionamento de líder e

também para diminuir a demanda reprimida pela não facilidade de meios de acesso.

Existem basicamente quatro razões para se procurar parceiros estratégicos:

1. facilidade de redes de acesso na instalação;

2. diminuição de custo de

marketing;

3. captação de novos fornecedores;

4. capitalização da empresa.

Estão qualificados como potenciais parceiros estratégicos: investidores, empresas de

comunicação de longa distância, comunicação e redes, provedores de serviços de Internet,

empresas de telefonia e distribuidoras de energia elétrica.

Capítulo 5

Arquitetura

Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

158

6 ESTRUTURA E OPERAÇÃO

6.1 Organograma Funcional

A estrutura funcional foi definida com base nas quatro áreas-chave da empresa, ocupadas

por profissionais altamente qualificados e contratados. Foram consideradas também a previsão de

crescimento da empresa e a correspondente demanda por aumento do quadro funcional. A figura

53 apresenta a estrutura básica.

Figura 53 - Estrutura funcional.

CEO

Diretoria Comercial

Diretoria

Administrativa/Financeira

Diretoria

Marketing

/Vendas

Superintendência

Gerência Comercial

Diretoria Técnica

Faturamento

Relacionamento com

cliente após a adesão

Apoio

Folha de

pagamentos e

relações com o

funcionário

Arrecadação

Contas a

pagar

Contabilidade

Marketing

Vendas/

relacionamento

com o

cliente antes

da adesão

1 2

3 4

2 3

Gerências

Regionais

Serviços

locais

Superintendência

Gerência Administrativa

Superintendência

Gerência Financeira

Superintendência

Marketing

/Vendas

Superintendência

Gerência Comercial

Engenharia e

instalação

Planejamento

e estudo

Operação e

manutenção

Controle de

material

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

159

6.2 Processo de Negócio

O processo de negócio da PLC BRASIL é mostrado na figura 54.

Figura 54 - Processo do negócio PLC.

Fig. xx

Áreas a serem atendidas

Expectativa de vendas

Informa

Clientes com adesão

Clientes para bloqueio (15 dias)

Ativação

imediata/bloqueio

imediato dos serviços

para o cliente

Executa

Usuários procura

Tele-Marketing

Resultado

M.V.

Atendimento

(com/sem adesão)

Cadastro de

clientes

Cliente com adesão – 15 dias

Cliente: ativo/desativado

Informa

A.F.

Desenvolvimento de

boleto on-line e

emissão de

fatura/mês-cliente

promove

gera

possui

Recrutamento/

treinamento

Folha de

pessoal

Cadastro de

funcionários

Perfil dos clientes

Informa

Necessidade de pessoal

Produtividade

Férias

Assiduidade

Informa

Área Administrativa

Área

Marketing/Vendas

Envia

Distribui

Fatura paga

Arrecadação

Cliente

adimplente

Faturamento

Registra

A.F.

A.C.

Cliente recebe fatura

Arrecadação

Cliente

inadimplente

Fatura não paga

Registra

A.F.

Fatura/Mês-Cliente (F/M-C)

Planeja

era

Controla Executa Elabora

Futuros

atendimentos

técnicos

Sistema

existente

Estoque de

material para

instalação e

manutenção

Serviços

necessários

de Engenharia

Orçamento

anual de

despesas

da A.T.

Marketing

CEO Almoxarifado

Central

Marketing

Área

Financeira

Toda

Empresa

Resultados Relatórios Informa Resultados Informa

Supre

Área Técnica

Todas as

áreas da

empresa

Informa

Fatura/Mês-Cliente

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

160

6.3 Política de Recursos Humanos

A política de recursos humanos visa uma gestão participativa, tanto no que se refere

à delegação de tarefas e descentralização, quanto na participação dos resultados. O

objetivo é constituir uma equipe competente e comprometida com o negócio. Para isso,

pretende-se implantar sistemas de recompensas, premiação por produtividade e sistema de

stock option

em todos os níveis de organização. Treinamentos contínuos também fazem

parte da estratégia de recursos humanos.

6.4 Fornecedores

A prestação de serviços da PLCBrasil aos fornecedores resume-se a disponibilizar e

manter as redes de acesso contratadas por eles.

6.5 Infra-Estrutura e Localização

Como a empresa encontra-se em fase

start-up

, a infra-estrutura necessária para

acomodar e dar suporte às ações de todas as áreas correspondentes ainda não se encontra

disponível. Porém, a empresa, inicialmente ocupará os prédios e utilizará a infra-estrutura

necessária da EDEE1 do Brasil. Na sede em São Paulo encontram-se a CEO e demais

diretorias. Nas regiões Sul (Rio Grande do Sul), Sudeste (São Paulo), Norte (Pará) e Nordeste

(Bahia) estão sediados as Superintendências de cada Diretoria. Em todas as outras

localidades do Brasil, tais como: Santa Catarina, Paraná, Pernambuco, Alagoas, Rio de

Janeiro, Minas Gerais, Maranhão, Amazonas, Brasília, Goiás e outras, estão sediadas as

gerências regionais de cada superintendência correlata.

6.6 Tecnologia

O plano de tecnologia da PLCBrasil foi cuidadosamente elaborado tendo em vista as

projeções de acesso crescente dos serviços de banda larga e a necessidade de uma

estrutura tecnológica que dê sustentação aos requisitos de velocidade de acesso,

confiabilidade, qualidade, facilidade de instalação e menor preço.

Atualmente, a tecnologia

se apresenta nas arquiteturas mostradas nas figuras 37, 38, e 39 e apresenta as seguintes

características:

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

161

Descrição

Rede de acesso à informação, de altíssima capilaridade, que utiliza linhas da rede de

distribuição de energia de baixa e de média tensão das empresas de energia elétrica, assim

como a rede de distribuição de baixa tensão de energia elétrica dos domicílios dos usuários.

•

Taxa de Transmissão:

– 200 Mbps

•

Alcance:

– 300 m entre a célula PLC (Transformador) e os usuários. Esse comprimento é

em função da qualidade da rede elétrica entre os usuários e a célula PLC.

•

Aplicação:

–

alternativa para a transmissão dos serviços de banda larga, tais como



internet + VoIP + IPTV;



domotica;



multimídia.

•

Vantagens:

−

aproveitamento de uma rede de acesso de grande capilaridade (rede elétrica

da distribuição de energia de média e baixa tensão) já existente;

−

a velocidade máxima de 200 Mpbs é bem maior que a de uma conexão atual

ISDN ou ADSL;

−

conectividade permanente (Internet e outros serviços com disponibilidade 24

horas por dia);

−

transformação da rede elétrica de distribuição predial ou residencial em uma

rede local de dados;

−

cada tomada é um ponto de acesso de uso simples e descomplicado;

−

solução do acesso – última milha para as operadoras de telefonia. Desta forma,

promove a competição naquele seguimento de prestação de serviço e a

inclusão digital;

−

facilidade na implementação do sistema PLC;

−

globalização dos meios de comunicação e a inclusão digital no país.

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

162

7 ESTRATÉGIA DE CRESCIMENTO

Quando se estabeleceram os objetivos de crescimento da empresa, houve rigoroso

processo de análise das oportunidades e riscos inerentes ao negócio e a identificação dos

fatores críticos de sucesso, para, então, desenvolver um cronograma de ações nos diversos

níveis da organização e o estabelecimento de marcos que servirão de referência para

avaliar as metas estabelecidas e dar suporte às decisões futuras que serão tomadas.

7.1 Análise SWOT

Ao se analisar os ambientes interno e externo do negócio, obteve-se a tabela 28

SWOT

Tabela 28 - SWOT

Analise Externa

Oportunidades Riscos

•

Ser o first mover neste modelo de negócio no

Brasil

•

Falta de regulamentação e Padronização do PLC

•

Crescimento vertiginoso do número de usuários

•

Instabilidade da economia brasileira

•

Aumento do interesse das empresas e a população

no uso da Internet

•

Falta de políticas públicas competentes para o setor

•

Novos serviços: VoIP e a IPTV

•

Continuidade das redes elétricas de DEE

•

Aumento do número de pequenas e médias

empresas

•

Competidores atuais e futuros

•

Consórcio com fornecedores

•

Novas tecnologias

Analise Interna

Pontos Fortes Pontos Fracos

•

Ser uma empresa do grupo EDEE1 líder do

mercado de energia elétrica no Brasil

•

A falta de conhecimento por parte dos usuários de telecomunicações da tecnologia PLC e

dos serviços PLC

•

Líder do segmento redes de acesso na prestação

de serviços de telecomunicações

•

Dificuldades provocadas por ser a última tecnologia de acesso, atualmente, a ser

disponibilizada no mercado

•

Tecnologia Superior (maior taxa de transmissão

disponível no mercado)

•

Redes de acesso PLC: meio de transmissão ruidoso e atenuador seletivo

•

Alta capilaridade

•

Desempenho da conexão pode variar de acordo com o número de pessoas que estiverem

navegando (Upload) ou baixando (Download) arquivos, simultaneamente

•

Facilidade de Implementação e uso das redes PLC

•

Motores, junções de cabos, transformadores, medidores de energia, o liga/desliga inerente às

fontes chaveadas dos eletrodomésticos fazem com que a carga varie muito. Por isto,

inúmeros pontos de reflexão do sinal na rede são originados, fazendo com que existam

sinais refletidos ou “eco”, degradando os dados transmitidos

•

Facilidade da Instalação (disponibilidade em 98%

dos casos)

•

Novas tecnologias de acesso

•

Empresa capitalizada

•

Menor preço no mercado para o cliente

Capítulo 5

Modelo de Negócios dos Sistemas PLC 163

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

164

Tendo como base a análise SWOT que procura identificar as oportunidades e

ameaças (riscos) além dos pontos fortes e fracos, pôde-se determinar os fatores críticos

para o sucesso do negócio

PLCBrasil:

1. pioneirismo;

2. conhecimento do negócio e do mercado;

3. equipe;

4. capitalização da empresa;

5. alta capilaridade;

6. facilidade: da instalação, implementação e uso das redes PLC;

7. menor preço no mercado para o cliente;

8. aplicações domiciliares com PLC (Domótica).

A PLCBrasil tem como vantagens competitivas: o fato de ser o First Mover deste

modelo de negócio, alta capilaridade, facilidade da instalação, implementação e uso das

redes PLC, menor preço no mercado para o cliente e a expertise dos empreendedores.

Devido à competitividade no mercado de prestação de serviços de telecomunicações

e à simplicidade do produto, é muito importante definir estratégias de manutenção da

vantagem competitiva.

O negócio não permite um crescimento lento e tem como principal

objetivo o ganho de Market Share.

Para o atendimento deste objetivo definiram-se alguns

possíveis caminhos:

•

manter o interesse no negócio do investidor estratégico;

•

manter o nível dos investimentos necessários;

•

acelerar o processo de parcerias estratégicas com outras empresas do ramo de

prestação de serviços de telecomunicações;

•

criar os esforços necessários para captação de novos clientes e o ganho de

market share;

•

realizar a diminuição dos investimentos em marketing.

7.2 Cronograma

Com base nessas premissas, definiu-se o cronograma de ações a serem desenvolvidas e os respectivos marcos para se medir e controlar

tais ações, mostrado na figura 55.

Ano 1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Desenvolvimento e Implantação de Sistemas

Planejamento e Projetos

Atividades preliminares (levantamento de campo...)

Projeto de rede PLC

Instalações de equipamentos na rede PLC

Testes de equipamentos

Inicio da operação das redes PLC

Treinamento

Instalações de equipamentos PLC no cliente

Sistema de Fidelização ou Retenção de clientes

Sistema de boleto on-line

Sistema de Fatura/mês-Cliente

Sistema de almoxarifado

Sistema de transporte

Produtos adicionais

Marketing

Implantação do Call Center

Envio de e-mails

Cadastramento de clientes

Operação telemarketing

Criação de campanha de marketing

Início de campanha de marketing

Administração

Fundação da empresa PLCBrasil

Formação de equipe

Primeira rodada de investimentos

Definição de local de instalação

Compra de móveis e equipamentos

Recrutamento de novos funcionários

Expansão

Restante do Brasil

Marcos 1 2 4 5 3

1 - Início da operação 4 - VOIP

2 - 100 fornecedores 5 - IPTV

Figura 55 - Cronograma de atividades.

3 - Exposição de caixa positiva

Capítulo 5

Modelo de Negócios dos Sistemas PLC 165

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

166

8 PREVISÕES DOS RESULTADOS ECONÔMICOS E FINANCEIROS

Na elaboração deste plano de negócio levou-se em consideração as seguintes

premissas:

•

Política comercial

−

Mensalidade: R$ 60,00 nos ANOS 1, 2, 3, 4 e 5

−

Primeiro semestre da operação: carência de 15 dias

−

Depois do sexto mês de operação: carência de 10 dias

−

Taxas de retenção: 1

ano 30%; 2

ano 60%; e 3/5

anos 80%

•

Custos de cadastramento via

telemarketing

−

Aquisição de cadastro de fornecedores R$ 100,00/milheiro

−

Custo por ligação R$ 1,50 e degrau tarifário local até 5 minutos

•

Gastos de administrativos e de pessoal

−

Estimados em 9,7% no 1

ano, 3,2% no 2

ano, 3,4% no 3

ano, 1,6% no

ano e 1,4% no 5

ano.

•

Provisão para devedores duvidosos

−

4% do faturamento

•

Custos de cobrança bancária

−

R$ 1,80 por boleto

•

Aplicações financeiras

−

80% do CDI, estimado em 20% ao ano bruto e 20% fundos de ações, estimado

em 70% ao ano bruto

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

167

8.1 Evolução dos Resultados Econômicos

A figura 56 apresenta a evolução da receita, custos e lucro da PLCBrasil em período

definido.

Figura 56 - Resultados econômicos.

Na tabela 29 tem-se o demonstrativo financeiro para cinco anos da empresa PLCBrasil.

Tabela 29 - Demonstrativo financeiro

Discriminação Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Receita Líquida 367,20 1.101,60 1.468,80 2.203,20 2.570,40

Custos 1.250,25 628,01 627,31 1.244,55 623,06

Margem de Contribuição -883,05 473,59 841,49 958,65 1.947,34

Despesas Administrativas 37,01 40,57 44,50 48,80 53,45

Margem Operacional -920,06 433,02 796,99 909,85 1.893,89

Imposto de Renda+CSLL 0,00 0,00 74,32 274,89 663,42

Margem Líquida -920,06 433,02 722,67 634,96 1.230,47

% Rentabilidade -250,56% 39,31% 49,20% 28,82% 47,87%

RESULTADOS ECONÔMICOS

-1000,00

-500,00

0,00

500,00

1000,00

1500,00

2000,00

2500,00

1 2 3 4 5

ANO

Receita

Custos

Lucro

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

168

8.2 Composição dos Principais Gastos (em milhões de reais)

Os custos com as despesas de telemarketing, móveis de escritório, viaturas,

computadores, propaganda e administrativa são mostradas na figura 57.

Figura 57 - Principais gastos.

Os custos com as despesas de implantação das redes PLC necessária para a

consolidação da arquitetura do modelo 4 são mostrados na figura 58.

Figura 58 - Custos das redes PLC.

Principais Gastos

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

ANO 1

ANO 2

ANO 3

ANO 4

ANO 5

Móveis de Escritório

Computadores

Carros

Telemarketing

Administrativa

Propaganda

Redes PLC

0,00

200,00

400,00

600,00

800,00

1000,00

1200,00

ANO 1 ANO 2 ANO 3 ANO 4 ANO 5

Redes PLC

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

169

Na tabela 30 encontra-se o demonstrativo financeiro dos principais gastos da

empresa PLCBrasil.

Tabela 30 - Demonstrativo financeiro dos principais gastos (em milhões de reais)

Discriminação Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Propaganda 4,00 1,50 1,50 1,50 1,50

Administrativa 37,01 40,58 44,50 48,80 53,55

Telemarketing 2,00 1,00 1,00 1,00 1,00

Carros 1,00 1,50 1,50 0,80 0,20

Computadores 2,00 2,00 1,00 0,50 0,50

Móveis de Escritório

0,20 0,15 0,05 0,10 0,10

Redes PLC 1.214,05 621,51 622,31 1.240,65 621,11

8.3 Evolução dos Resultados Financeiros (em milhões de reais)

A evolução dos resultados financeiros da PLCBrasil é ilustrada na figura 59. Nesta

figura podemos observar que a partir do 32

mês a empresa será superavitária.

Figura 59 - Evolução dos resultados financeiros.

-1.000,00

-500,00

0,00

500,00

1.000,00

1.500,00

2.000,00

2.500,00

ANO 1 ANO 2 ANO 3 ANO 4 ANO 5

Geração Operacional de Caixa

Geração Líquida de Caixa

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

170

8.3.1 Quadro Geral (em milhões de reais)

A tabela 31 demonstra o fluxo financeiro da empresa em cinco anos.

Tabela 31 - Fluxo financeiro

Discriminação Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Caixa Inicial 0,00 -920,07 -487,05 235,13 870,48

Entradas Operacionais 367,20 1.101,60 1.468,30 2.203,20 2.570,40

Saídas Operacionais 37,02 40,57 44,49 48,80 53,54

Geração Operacional de Caixa 330,18 1.061,03 1.423,81 2.154,40 2.516,86

Juros de Empréstimos 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Juros de Aplicações

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Investimentos 1.250,25 628,01 627,31 1.244,55 623,06

Imposto de Renda/CSLL 0,00 0,00 74,32 274,89 663,42

Geração Líquida de Caixa -920,07 -487,05 235,13 870,09 2.100,86

8.3.2 Evolução da Exposição de Caixa

O caixa do empreendimento torna-se positivo no 32

mês conforme se pode observar

na figura 60.

Figura 60 - Exposição de caixa.

-1.500,00

-1.000,00

-500,00

0,00

500,00

1.000,00

1.500,00

2.000,00

2.500,00

ANO 1 ANO 2 ANO 3 ANO 4 ANO 5

Exposição de Caixa

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

171

8.4 Investimentos (em R$ mil)

Os investimentos necessários para a consolidação do empreendimento esta

ilustrado na figura 61.

Figura 61 - Investimentos.

•

Itens de Investimentos:

−

Rede PLC

−

Carros

−

Combustível

−

Serviços PLC

−

Móveis de Escritório

8.5 Indicadores de Rentabilidade

A tabela 32 apresenta resultados que creditam sucesso ao empreendimento.

Tabela 32 - Indicadores de rentabilidade

Métodos Valores

•

Valor presente líquido (R$ bilhões)

Taxa de desconto (8%) A.A

1,07

•

Payback (meses) 32 meses

•

Taxa de retorno 29,3% A.A.

200

400

600

800

1,000

1,200

1,400

Milhões

1 2 3 4 5

Investimentos

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

172

8.6 Necessidade de Aporte e Contrapartida

As projeções efetuadas indicam uma necessidade de aporte de R$ 920.069.330,00

milhões no primeiro ano. A contrapartida oferecida corresponde a uma participação de

23,4% do capital acionário da empresa.

8.7 Cenários Alternativos

8.7.1 Premissas do Cenário Otimista

•

Condições de captação

−

aumento da taxa de retenção de 30% para 50% no primeiro ano;

−

manutenção das demais.

•

Preços do cenário Status Quo

•

Estrutura e gastos administrativos iguais aos do Status Quo

•

Grandes projetos de inclusão digital no Brasil através dos governos municipal e

estadual

•

Disponibilizar aos clientes da PLCBrasil o IPTV no início da operação

•

Aproveitamento do PLC nas aplicações de governança através dos governos

municipal e estadual

8.7.1.1 Evolução dos Resultados Financeiros (em milhões de reais)

Para o cenário otimista a figura 62 ilustra a evolução de geração operacional e

líquida de caixa da empresa.

Figura 62 - Evolução dos resultados financeiros.

-1.600,00

-1.100,00

-600,00

-100,00

400,00

900,00

1.400,00

1.900,00

2.400,00

2.900,00

ANO 1 ANO 2 ANO 3 ANO 4 ANO 5

Geração Operacional de Caixa

Geração Líquida de Caixa

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

173

8.7.1.2 Quadro Geral (em milhões de reais)

A tabela 33 apresenta o fluxo financeiro no cenário otimista.

Tabela 33 - Fluxo financeiro no cenário otimista

Discriminação Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Caixa Inicial 0,00 -1.502,66 -575,06 540,76 1.474,55

Entradas Operacionais 612,00 1.596,20 1.958,40 2.692,80 3.060,00

Saídas Operacionais 37,01 40,58 44,50 48,80 53,55

Geração Operacional de Caixa 574,99 1.555,62 1.913,90 2.644,00 3.006,45

Juros de Empréstimos 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Juros de Aplicações

0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Investimentos 2.077,64 628,01 627,31 1.244,55 623,06

Imposto de Renda/CSLL 0,00 0,00 170,77 465,65 925,90

Geração Líquida de Caixa -1.502,65 -575,05 540,77 1.474,56 2.932,04

8.7.1.3 Evolução da Exposição de Caixa

Para o cenário otimista, podemos observar na figura 63 que no segundo ano de

atividades a empresa apresenta caixa positivo.

Figura 63 - Exposição de caixa no cenário otimista.

-2.000,00

-1.500,00

-1.000,00

-500,00

0,00

500,00

1.000,00

1.500,00

2.000,00

2.500,00

3.000,00

3.500,00

ANO 1 ANO 2 ANO 3 ANO 4 ANO 5

Exposição de Caixa

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

174

8.7.2 Premissas do Cenário Pessimista

•

Condições de captação

−

redução da taxa de retenção de 30% para 25% no primeiro ano

−

manutenção das demais

•

Preços do cenário Status Quo

•

Estrutura e gastos administrativos iguais aos do Status Quo

•

Não disponibilizar aos clientes da PLCBrasil o IPTV no primeiro ano da operação

•

Ausência de grandes projetos de inclusão digital no Brasil

•

Não aproveitamento do PLC nas aplicações de governança através dos governos

municipal e estadual

8.7.2.1 Evolução dos Resultados Financeiros (em milhões de reais)

Para o cenário pessimista a figura 64 ilustra a evolução de geração operacional e

líquida de caixa da empresa.

Figura 64 - Evolução dos resultados financeiros no cenário pessimista.

8.7.2.2 Quadro Geral (em milhões de reais)

A tabela 34 apresenta o fluxo financeiro no cenário pessimista.

-1.100,00

-600,00

-100,00

400,00

900,00

1.400,00

1.900,00

2.400,00

ANO 1 ANO 2 ANO 3 ANO 4 ANO 5

Geração Operacional de Caixa

Geração Líquida de Caixa

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

175

Tabela 34 - Fluxo financeiro no cenário pessimista

Discriminação Ano 1 Ano 2 Ano 3 Ano 4 Ano 5

Caixa Inicial 0,00 -981,27 -670,66 2,98 600,73

Entradas Operacionais 306,00 979,20 1.346,40 2.080,80 2.448,00

Saídas Operacionais 37,02 40,58 44,49 48,80 53,55

Geração Operacional de Caixa

268,98 938,62 1.301,91 2.032,00 2.394,45

Juros de Empréstimos 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Juros de Aplicações 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Investimentos 1.250,25 628,01 627,33 1.244,55 623,06

Imposto de Renda/CSLL 0,00 0,00 0,94 189,70 425,13

Geração Líquida de Caixa -981,27 -670,66 2,98 600,73 1.946,99

8.7.2.3 Evolução da Exposição de Caixa

Para o cenário pessimista, podemos observar na figura 65 que no quinto ano de

atividades a empresa apresenta caixa positivo.

Figura 65 - Evolução dos resultados de fluxo de caixa no cenário pessimista.

-1.500,00

-1.000,00

-500,00

0,00

500,00

1.000,00

1.500,00

2.000,00

2.500,00

ANO 1 ANO 2 ANO 3 ANO 4 ANO 5

Exposição de Caixa

Capítulo 5

Arquitetura e Modelo de Negócios dos Sistemas PLC

176

8.7.3 Indicadores de Rentabilidade dos Cenários Otimistas e Pessimistas

Respectivamente

A tabela 35 apresenta resultados que reafirmam o sucesso do empreendimento por

conta das premissas do cenário otimista.

Tabela 35 - Rentabilidade do empreendimento versão otimista

Métodos Valores

•

Valor presente líquido (R$ bilhões)

Taxa de desconto (8%) A.A

3,4

•

Payback (meses) 30 meses

•

Taxa de retorno 31,5% A.A.

A tabela 36 apresenta resultados que validam o empreendimento mesmo que o

cenário se apresente de forma pessimista.

Tabela 36 - Rentabilidade do empreendimento versão pessimista

Métodos Valores

•

Valor presente líquido (R$ bilhões)

Taxa de desconto (8%) A.A

0,31

•

Payback (meses) 36 meses

•

Taxa de retorno 5,2% A.A.

Capítulo 6

Conclusões e Perspectivas Futuras

177

CAPÍTULO 6

6 CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS FUTURAS

A presente dissertação discutiu a tecnologia PLC como uma opção viável para redes

de acesso ou última milha e na idéia de negócio ou negócio PLC.

Nos Capítulos 1, 2, e 3 abordaram-se temas, tais como: as redes elétricas de distribuição

tanto Indoor, como Outdoor, as degradações impostas aos sinais ou dados transmitidos

naquelas redes, os ruídos aditivos presentes no canal PLC e as técnicas de processamento

de sinais necessárias para reduzir as distorções aos sinais transmitidos e para viabilizar os

sistemas PLC.

No Capítulo 4 fica um alerta para a importância da CEM, a atenção e o conhecimento

desse tema que deve-se ter no Brasil.

No Capítulo 5, mais precisamente no plano de negócios, os métodos utilizados para

avaliar os investimentos são técnicas clássicas para a seleção de investimentos e foram

usadas supondo-se que o ambiente em análise não envolve riscos. Contudo, sabe-se que o

cenário empresarial é caracterizado por mudanças rápidas, incertezas e competição intensa

que influenciam diretamente na construção e na efetiva realização de projetos. O fato da

inserção de incertezas na contextualização ou ambiente, ou seja, as distribuições de

probabilidades referentes a cada projeto e a respectiva técnica ou método, possibilita obter o

elemento de retorno esperado, como também, o elemento chave na medida de risco de um

projeto que é representado por um desvio padrão. O resultado que apresentar o menor

desvio padrão associado com o retorno esperado será o escolhido.

Três contribuições foram apresentadas na área tecnológica e na área de negócios ou

modelos de negócios, a saber:

1. Arquiteturas de seis possíveis sistemas PLC que definirão seis modelos de negócios.

2. Modelo de negócios em sistemas PLC (seis possíveis modelos de negócios PLC),

as respectivas arquiteturas e alguns exemplos.

3. O Plano de Negócio PLCBrasil, baseado em uma empresa fictícia que pertence a

uma Empresa Distribuidora de Energia Elétrica (EDEE) e que através do Modelo 4 irá atuar

no ramo de prestações de serviços de telecomunicações.

Capítulo 6

Conclusões e Perspectivas Futuras

178

Assim, as possíveis questões futuras de pesquisa são

•

Estudo de modelagem do canal e de ruídos com base nas características da rede

brasileira, ou seja, usando a rede elétrica de distribuição das EDEE como ambiente de testes e

coleta de dados.

•

A identificação e a classificação dos distúrbios em sistemas de potência no Brasil.

•

Desenvolvimento de técnicas de processamento de sinais voltados à condição

das redes elétricas de distribuidoras brasileiras.

•

Borderô entre empresas de telecomunicações de ligações PLC interurbanas e

internacionais.

•

Plano de negócios PLC para os modelos de negócio 1, 2, 3, 4, 5 e 6 usando

ferramentas como a Teoria de Opções e simulações para lidar com a incerteza através das

árvores de decisão.

A tecnologia PLC é comprovadamente um sério competidor da rede atualmente

disponível no mercado das telecomunicações, hoje, fechada ao usuário, ao unbudling

(desregramento) e conseqüentemente a inclusão digital da sociedade.

7 Referências Bibliográficas

179

7 REFERÊNCIAS

ALENCAR, M.S. Telefonia Celular Digital. São Paulo: Editora Erica, 2004. p. 191-238

ISBN: ISBN: 85 – 365 – 0017 – 4.

BARNES, J. A Physical Multi-Path Model for Power Distribution Network Propagation. In:

International Symposium on Power-Line Communications and its applications, 2.,

Tokyo. Proceedings: Tokyo, mai 1998, v. 41, n. 5, p. 76-89, p. 92-98.

BIGLIERI, E.; TORINO, P. Coding and Modulation for a Horrible Channel. IEEE

Communications Magazine, v. 44, n. 3, p. 927-946, mai 1998.

BINGHAM, J.A.C. Multicarrier Modulation for Data Transmission: An Idea Whose Time Has

Come. IEEE Communications Magazine, v. 28, n. 5, p. 5-14, mai 1990.

BOLZANI, C.A.M. Residências Inteligentes: um Curso de Domótica. São Paulo: Livraria da

Física, 2004. p. 264-273. ISBN: 85-88325-25-X.

BRASIL, H.G. Avaliação Moderna de Investimento. Rio de Janeiro: Qualitymark, 2004.

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Anexo

184

Anexo 1

As técnicas de codificação de dados (códigos de transmissão e detecção de erros)

Seqüências estruturadas

As seqüências estruturadas são uma classe de codificação que modificam diretamente a

seqüência ou a corrente de bits, introduzindo de maneira controlada redundâncias na informação a

ser transmitida para que a presença de possíveis erros possa ser detectada e corrigida durante a

decodificação. Dois tipos básicos de codificação são largamente utilizados até hoje e são bases para

codificações mais complexas: a codificação de blocos e a codificação convolucional. Elas são duas

subcategorias da classe de codificação seqüências estruturadas que analisaremos a seguir.

Codificação de linha

A codificação de linha é o processo de converter dados binários, ou seja, uma seqüência de

bits ou a informação, em sinais digitais. Por exemplo, dados, textos, números, imagens gráficas, áudio

e vídeo que estão armazenados no computador são todas seqüências de bits. A Codificação de linha

converte uma seqüência de bits em sinais digitais (FOROUZAN, BEHROUZ, 2006).

Codificação de blocos

A codificação de blocos foi desenvolvida para melhorar a performance da codificação de

linha. O fato básico a respeito da codificação de linha é: necessitamos de algum tipo de redundância

que assegure a sincronização. Além do que, precisa-se incluir bits adicionais para detectar-se erros

de transmissão. A codificação de blocos pode satisfazer, e até mesmo estender, estes dois objetivos.

A figura 1 ilustra o processo de codificação de blocos. Esse processo passa por três etapas: divisão,

transformação e codificação de linha. Inicialmente, a fonte de dados ou a seqüência de bits é dividida

em grupos ou blocos de m-bits. O codificador transforma cada m bloco de m-bits por blocos de n-bits,

ou seja, acrescenta, por meio de combinações lineares entre esses m bits, (n-m) bits de redundância

ou bits de paridade, criando a palavra código de n-bits. A seqüência de n-bits, chamada bloco

codificado ou palavra-código de n-bits, será sempre maior que a seqüência de m-bits, denominada

bloco de informação. Por exemplo, na codificação 4B/5B, códigos de 5-bits substituem blocos de 4B.

Existem

ou 16 blocos diferentes na configuração 4B, assim como podemos formar

ou 32

elementos codificáveis através de um código de 5-bits. Neste cenário podemos concluir que alguns

elementos do código de 5-bits podem ser mapeados dentro do bloco de 4-bits e outros não terão

nenhuma correspondência. Contudo, aplica-se uma estratégia para a escolha dos elementos do

código de 5-bits que assegurem os mecanismos que facilitem a sincronização e a detecção de erros

no receptor. Para obter sincronização pode-se usar o código de 5-bits de modo que não tenhamos,

por exemplo mais que 0’s ou 1’s consecutivos na seqüência.

Figura 1 - Codificação de blocos.

01011101000

…

..11100110111010

bits

010

…

110....1

…

bits

…

para

(substitui

ção

)

Código

linha

(divis

ão

)

…

Anexo

185

Os códigos de checagem de paridade são uma outra maneira de codificação de blocos

simples. Neste caso, os bits de redundância, quando inseridos no bloco de informação, assumem os

valores 0 ou 1 de acordo com a paridade dos bits no bloco de informação. O processo de

decodificação no receptor é verificar se a soma do bloco codificado tem 0 como resultado. Senão, o

resultado sendo 1, confirma a existência de erros no bloco codificado.

A taxa de codificação ou código é a relação entre o número de bits no bloco de informação e

o número de bits do bloco codificado (palavra código), é dada por

R =

, e ainda a relação entre o

número de bits redundantes e o número de bits no bloco de informação, denominada de redundância

de código, é dada por

(

)

−

Codificação linear de blocos

A Codificação Linear de Blocos é uma subclasse da codificação de blocos. Os códigos de bloco

podem ser lineares e não lineares (ALENCAR, 2004). Porém, consideraremos no nosso texto os

códigos lineares por conta da importância prática desses códigos. No caso de um código, pode-se

afirmar que o mesmo é linear se duas palavras-código quaisquer do código puderem ser somadas em

aritmética binária módulo 2 e resultar uma terceira palavras-código. Nos códigos de blocos lineares,

as funções de codificação e decodificação utilizam as operações aritméticas binárias de adição e de

multiplicação módulo 2 realizadas nas palavras-código do código. Até então representamos um

código linear por (n, m). Vamos acrescentar a variável d nesta representação, de modo que passaremos

a representar aquele código por (n, m, d) que é definido por um conjunto de n-uplas binárias,

chamadas palavras-código, seqüência de n-bits ou blocos codificados, que diferem entre si em pelo

menos d posições, e formam um subespaço vetorial de todas as n-uplas. Um exemplo de código de

bloco é mostrado nas matrizes abaixo: Mensagens e Palavras Código. Neste caso, trata-se do código

de bloco (7, 3, 4), com m = 3, n = 7 e d = 4. Os dígitos de verificação de paridade ou redundantes são

calculados a partir das equações 1, 2, 3 e 4, a seguir:

211

mmc

⊕

(Equação 1)

322

mmc

⊕

, (Equação 2)

313

mmc

⊕

, (Equação 3)

3214

mmmc

⊕

(Equação 4)

Cada bloco de informação com m = 3 bits, é codificado em uma palavra-código com n = 7

bits, formando o seguinte conjunto de 7-uplas ou palavras código.

Mensagens Palavras-Código













321

111

011

101

001

110

010

100

000

mmm

⇒













4321321

1000111

0110011

0011101

1101001

0101110

1011010

1110100

0000000

ccccmmm

As palavras-código de um código podem ser representadas por vetores com n componentes.

Os componentes dos vetores são elementos de um campo binário e representado por 0 e 1. Sendo o

código de bloco (n, m, d) linear, é possível encontrar m palavras-código linearmente independentes

(

110

,...,,

−m

ggg

) de forma que cada palavra-código seja uma combinação linear das m palavras que são

os vetores da base do subespaço constituído pelo código linear. Portanto, podemos determinar uma

palavra código qualquer usando a equação 5:

Anexo

186

111100

...

−−

guguguv

⇒

e (Equação 5)

Dessa forma, os vetores da base podem ser escritos como linhas de uma matriz G. Essa

matriz é denominada de matriz geradora de um código de bloco linear com m linhas e n colunas,

. Por meio daquela matriz organiza-se as m palavras códigos e pode-se expressar G pela

equação 1 [49]

•

[

]

gIG

; (Equação 6)

•

é a matriz unitária

;

•

é uma matriz

(

)

mnm

−

Conhecida a matriz geradora G de um código de bloco linear (m, n), pode-se formar uma

outra matriz H. A matriz H é conhecida como matriz de verificação de paridade, ou simplesmente, de

paridade. Esta matriz é ortogonal ao espaço das linhas da matriz G, ou seja, se

é um vetor no

espaço das linhas de G, tem-se

0. =

(Equação 7)

e a matriz H pode ser denotada pela equação 8

•

[

]

IhH

−

; (Equação 8)

•

é uma matriz

(

)

mmn

−

ou transposta da matriz

;

•

−

é uma matriz unitária

(

)

(

)

mnmn

−

A seguir serão mostradas as matrizes

G ,

, h e

, das matrizes Mensagens e Palavras-

Código:













4321321

1110100

1011010

1101001

cccckkk













1110

1011

1101













111

101

110

011













4321321

1000111

0100101

0010110

0001011

cccckkk

Algumas características da matriz H:

•

as linhas da matriz H são linearmente independentes;

•

essa matriz gera um código linear

(

)

dmnn

−

, que é chamado o código dual do código

(

)

dmn ,,

gerado por G.

Anexo

187

Ao utilizar-se da representação matricial, conclui-se que um codificador tem por função

realizar o produto uG, de uma matriz linha u, com m elementos, que representam os dígitos de

informação pela matriz G. O resultado de tal operação é uma combinação linear das linhas de G e,

portanto, uma palavra-código.

Richard Wesley Hamming (1915-1998), conhecido por seus trabalhos em códigos para

correção de erros, introduziu componentes essenciais na teoria dos códigos. Entre seus resultados de

pesquisas estão os códigos para correção de erros e conceitos de distância de Hamming, distância

mínima e Peso de Hamming (GALLO, HANCOCK, 2003). A capacidade de detecção simples, ou

detecção e correção de erros está ligada aos componentes introduzidos por Hamming e,

principalmente, à distância mínima entre os códigos.

A seguir, serão conhecidas as definições de Peso de Hamming de um vetor ou palavra-

código, a distância de Hamming entre dois vetores e a distância mínima entre dois vetores

• Peso de Hamming de um vetor ou bloco binário U, representado por w(U), é definido como

o número de 1’s presentes no vetor ou bloco binário U.

Exemplo: Os vetores ou palavras-códigos

101000100

v , tem Peso de Hamming 3 e

111000100

, w(U) = 4.

•

Distância de Hamming entre dois vetores ou códigos, representada por d, é definida

como o número de posições de bits correspondentes em que os dois vetores ou códigos

diferem.

Exemplo: Os vetores ou palavras-códigos

101010100

111000010

tem

Distância de Hamming 4, ou seja, d = 4, pois há quatro bits correspondentes que diferem entre si

nas posições 2,5,7 e 8 (da esquerda para a direita).

•

Distância mínima ou distância de Hamming do código, representada por

min

, é a

menor distância de Hamming encontrada entre suas palavras, levando em consideração todos os

pares de blocos codificados em um subespaço vetorial S.

Exemplo: Os vetores ou palavras-códigos

101010100

111000010

000111111

111000000

que pertencem a um subespaço vetorial S tem Distância mínima 1,

ou seja,

min

d = 1 que é a menor Distância de Hamming encontrada entre os vetores ou palavras-

código,

, do subespaço vetorial S.

Algumas observações importantes a respeito da distância mínima:

•

S representa o conjunto de todas as possibilidades de blocos codificados.

•

Para uma codificação linear de blocos, a capacidade de detecção simples, ou detecção e

correção de erros está relacionada com a distância de Hamming do código ou distância mínima entre

blocos codificados.

•

Sendo

min

d a distância mínima entre pares de palavras-código distintas, Hamming provou

que se pode corrigir t erros, em que t é o maior inteiro menor ou igual a

(

)

min

−d

•

O termo

(

)

min

−

é definido como a capacidade de detecção de erros,

, ou seja,

min

−

de .

Portanto, um código linear de palavras-código ou blocos codificados, com uma distância

mínima

min

entre os pares de palavras-código distintas, garante que todas as seqüências de erros

menores ou iguais a

min

−

de podem ser detectadas (detecção de erros). Assim, para a

capacidade de correção de erros, pode-se corrigir no máximo t erros, em que t é o maior inteiro

menor ou igual a

(

)

min

−d

, ou seja,

min

t ≤

−

≤

(correção de erros).

Para o código de bloco (7, 3, 4), visto anteriormente, repetiremos, abaixo, os blocos de

mensagens e os blocos codificados ou palavras-código (subespaço vetorial S).

Anexo

188

Mensagens Palavras-Código (subespaço vetorial S)













321

111

011

101

001

110

010

100

000

mmm

⇒













4321321

1000111

0110011

0011101

1101001

0101110

1011010

1110100

0000000

ccccmmm

O Codificador do código de bloco linear (7, 3, 4), conforme mostrado nas representações matriciais

Mensagens e Palavras-Código (subespaço vetorial S) apresentam os seguintes parâmetros:

•

Distância mínima ou distância de Hamming do código,

min

•

Detecção de erros, o codificador pode detectar até

erros. Sendo

min

−= de

, pode

detectar até 3 ou menos erros seqüenciais.

•

Correção de erros o codificador pode corrigir os blocos codificados ou palavras-código

que apresentarem t erros, em que t é o maior inteiro menor ou igual a

(

)

min

−

, ou seja,

min

t =

−

≤

. Como

5,1

≤≤t

, o maior inteiro menor ou igual a 1,5 é 1, portanto pode corrigir

1 erro.

Códigos cíclicos

Códigos Cíclicos é uma subclasse da codificação linear de blocos e, os mais importantes,

nessa subclasse, do ponto de vista de aplicações da engenharia. Utilizam-se os códigos cíclicos em

gravação magnética, protocolos de comunicação, CDs de música e outras aplicações. Esses códigos

possuem uma estrutura baseada em matemática discreta, que permite uma grande simplificação na

implementação de codificadores e decodificadores.

Diz-se que um código binário é um código cíclico se ele apresentar duas propriedades

fundamentais:

1. Propriedade da linearidade: a soma de duas palavras-código quaisquer também é uma

palavra-código.

2. Propriedade cíclica: qualquer deslocamento cíclico de uma palavra-código é uma

palavra-código.

A propriedade 1 reafirma a condição de que um código cíclico é um código de bloco linear.

Contudo, para a propriedade 2, admitamos que a n-tupla

(

)

110

,...,,

−

ccc indique uma palavra código

de um código de bloco linear

(

)

mn,

, então o código é um código cíclico se as n-tuplas

(

)

201

,...,,

−− nn

ccc

(

)

30,12

,...,,

−−− nnn

cccc

(

)

012,1

,,..., cccc

n−

forem todas palavras-código do código.

Sendo o código de bloco linear

(

)

mn, um código cíclico, então todas as palavras-código deste

código são múltiplas de um polinômio

(

)

xg de grau

−

, denominado polinômio gerador. Ou, todo

polinômio de grau igual ou menor que

−

n é uma palavra código se for divisível pelo polinômio

(

)

xg .

Codificador com n-m estágios de registradores de deslocamento para códigos cíclicos

Registradores de deslocamento com realimentação são utilizados pelos códigos cíclicos para

gerar palavras-código ou blocos codificados. A base deste método de codificação está na característica

Anexo

189

de que todas as palavras-código de um código cíclico são múltiplas de um polinômio

(

)

xg de grau

−

que é um fator de 1−

x . Um polinômio

( )

I , de grau menor ou igual a 1

−

m , representa os

m dígitos de informação. O termo

−

multiplicado por

( )

I terá como resultado um polinômio

( )

I .

−

de grau menor ou igual a 1

−

n (não possui termos de grau menor que

−

). Com a divisão

entre os polinômios

( )

−

(

)

, teremos

( )

−

xI .

( )

−

( ) ( ) ( )

xxx

RgQ

e as seguintes

conclusões:

•

( )

Q é um polinômio e o quociente.

•

( )

é um polinômio, o resto e representa os dígitos de redundâncias ou verificação de

paridade.

•

( )

R tem grau menor ou igual a 1

−

mn e, portanto, tem grau menor que

(

)

xg .

•

O resultado da subtração de

( )

R por

( )

I .

−

é uma palavra-código, logo um múltiplo

(

)

Na figura 2 tem-se um codificador para um código cíclico (n,m) composto de registradores de

deslocamento n-m do vetor gerador

[

]

121

,...,,

−−

gggg

e do vetor dos bits de verificação de

paridade ou redundância

[

]

110

,...,,

−−

rrrr incluído no bloco de informação. As chaves

121

,...,,

−−

ggg dependem do coeficiente que representa cada chave em

( )

. Se o coeficiente for

0 a chave correspondente estará aberta, senão fechada. Existe uma pré-multiplicação do polinômio

de informação,

( )

, por

−

. Em princípio, o conteúdo do registrador é zero, a chave 1 está

fechada e a chave 2 na fica posição 1. O bloco de informação é transmitido simultaneamente ao

circuito de divisão e à saída. Ao final da emissão do m-ésimo bit, a chave 1 é aberta, a chave 2 se

desloca para a posição 2 e os n-m bits de verificação de paridade ou redundância (resto) que estão

no registrador são transmitidos, durante os próximos n-m intervalos de tempo, para serem anexados

no bloco codificado.

Figura 2 - Codificador cíclico com n-k registradores de deslocamento.

Na figura 3 temos um exemplo de um código cíclico (7,4), com gerador

[

]

1101

g e bloco de

informação

[

]

1011

msg

Chave 1

n-k-1

n-k-

Chave 2

Mensagem/Bloco

de Informação

Registradores de Deslocamento

Bloco

Codificado

Anexo

190

Figura 3 - Aplicação de codificação cíclica.

No processo de codificação cíclica da figura 3 temos a mensagem (msg) ou bloco de

informação composto de 4 bits (m = 4) que é transmitido no codificador para juntar-se a 3 bits

redundantes e produzindo na saída um bloco codificado com 7 bits (n = 7).

No receptor, o processo de detecção e correção de erros para que se tenha uma versão

reconhecível do sinal de mensagem ou bloco de informação original passa por uma confirmação de

paridade chamada síndrome.

Síndrome

No transmissor, a matriz geradora G é utilizada para a codificação do bloco de informação e;

para a decodificação daquele sinal no receptor é usada a matriz H. Nesse processo o vetor r

sinaliza

o vetor recebido

1 que é resultado do vetor código original c transmitido num canal com ruído.

Introduzindo o vetor e

, denominado vetor erro ou padrão de erro, podemos expressar o vetor r como

a soma dos vetores c

e e, ou seja,

= c + e

O i-ésimo elemento de e

é igual a zero se o elemento correspondente de r for o mesmo que o

de c

. Portanto, o i-ésimo elemento de e é igual a um se o elemento correspondente de r for diferente

do de c

. Nesse caso pode-se afirmar que ocorreu um erro na i-esima localização. Em resumo, para i

= 1,2,...,n, temos:

•

e , quando não houver erro na i-ésima localização;

•

, quando houver erro na i-ésima localização.

O vetor código c é decodificado do vetor recebido r pelo receptor, por meio de algoritmos que

realizam a operação de decodificação iniciando com a computação de um vetor

−

chamado

de vetor síndrome de erro ou simplesmente síndrome. A síndrome depende somente do padrão de

erro. Se o bloco recebido não tem erros, a síndrome possui n-m bits de valores iguais a zero. Porém,

se alguns bits tem valor um, cada possível combinação de 0’s e 1’s na síndrome reflete num padrão

preestabelecido de erro.

O próximo exemplo ilustra uma operação de decodificação que é mostrado na figura 4. Esta

configuração representa a recepção do circuito apresentado na figura 3 e nela o bloco codificado foi

recebido com um erro.

Figura 4 - Cálculo da síndrome.

Chave 2

Bloco

Codificado

Chave 1

=[1001011]

msg=[1011]

RegistradoresSeqüência

de Entrada

Seqüência

de Saída

0 0 0

−

1 1 0 1

1 0 1 1

1 0 0 0

−

1 0 0 1

Registradores

Seqüência de Entrada

1 0 1 1 0 1 1 0 0 0

1 0 1 1 0 1 1 0 0

1 0 1 1 0 1 1 0

1 0 1 1 0 1 1

1 0 1 0 1 1

1 0 0 1 1

1 1 1 1

−

0 0 1

Bloco

Recebido

[1011011]

bit errado

Síndrome

Anexo

191

O conteúdo dos registradores, após receber o ultimo bit do vetor r ou bloco recebido, é a

síndrome. Portanto, consultando a tabela 1, obtém-se o padrão de erro

[

]

001000

correspondente a

síndrome 001. Para recuperar o sinal original é iniciado o processo de correção que é executado pela

soma do padrão de erro com o vetor r

ou bloco recebido.

Tabela 1 - Síndrome x padrão de erro

Padrão de erro Síndrome

000000 000

000001 101

000010 011

000100 110

001000 001

010000 010

100000 100

010001 111

Códigos Reed-Solomon

Os códigos cíclicos Reed-Solomon, abreviados como RS, são códigos não binários, ou seja,

operam com valores ou números inteiros (

, para o transmissor) ao contrario de bits. Especificamente,

um código RS (n, m) é usado para codificar símbolos de p bits em blocos de

−

símbolos, ou

seja,

(

−

) bits e

≥

. Concluindo, os códigos cíclicos Reed-Solomon são usados para

codificar blocos de informação de m valores inteiros em blocos de informação de n valores inteiros,

adicionando-se n-m símbolos redundantes.

Um código RS de correção de t erros tem os seguintes parâmetros:

•

Tamanho do bloco de saída:

−

•

Tamanho do bloco de entrada:

•

Distância mínima:

min

•

Tamanho da verificação de paridade:

−

Para um código RS (7,4), o processo de correção é possível, se este código tem um valor

inteiro errado.

Na utilização de um código RS pode-se corrigir até

tnd

bits sucessivamente errados, onde

é o número de bits mapeados no valor inteiro.

Códigos convolucionais

Na análise feita para a codificação em bloco, foi visto que o codificador em bloco segmenta

uma seqüência de bits em blocos de informação de comprimento fixo de m bits. Para os códigos

convolucionais o processo de codificação tem um enfoque diferente, pois o codificador convolucional

transforma uma seqüência inteira de bits, de tamanho variável, em um bloco codificado.

Estudados inicialmente por Elias em 1955, os codificadores convolucionais são máquinas de

estados finitos compostas por registradores de deslocamento e funções lógicas. Por serem circuitos

seqüenciais apresentam uma configuração com memória de ordem s e n saídas. Os codificadores

convolucionais adicionam bits de redundância a informação, ou seja, codificando m bits de informação em

n bits e gerando uma taxa m/n. Um codificador convolucional linear típico com taxa 1/2, s = 3 e n = 2

pode ser visto na figura 5. A taxa é determinada por conta da existência de dois bits de saída para

cada bit de entrada.

Anexo

192

Figura 5 - Codificador convolucional linear típico com taxa 1/2.

A configuração apresentada na figura 5 tem 3 registradores (s = 3) e duas saídas (n = 2). A

seqüência binária de informação

(

)

,...,,

21,0

xxxx

entra no codificador, ou melhor, é aplicada na

entrada de um registrador de deslocamento bit a bit. Com os bits de entrada e os valores armazenados no

registrador é gerado um par de seqüências de dados codificados

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

,...,,

yyyy =

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

,...,,

yyyy =

. Tais seqüências de saída ao serem multiplexadas geram uma palavra código

convolucional, ou seja, uma única seqüência de saída

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

,...,,

yyyyyyy =

. Através do

exemplo da figura 5 pode-se concluir:

•

A partir da única seqüência de entrada ou vetor

calcula-se a seqüência de saída.

•

Cada elemento da seqüência saída é uma combinação linear dos elementos de entrada

ou vetores

(

)

(

)

(

)

(

)

1210

,...,,,

−

xxxx

•

Admite-se que, no início do processo de codificação, o conteúdo do registrador de

deslocamento seja nulo.

•

Calcula-se os elementos da seqüência de saída ou vetor

por combinações lineares dos

elementos da seqüência entrada ou vetor

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

xy =

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

−−

++=

iiii

xxxy

•

Para um exemplo numérico, e, considerando que o mesmo codificador é utilizado para

codificar a seqüência de informação

(

)

10110

, tem-se:

−

seqüências codificadas de saída

→

(

)

(

)

10001010

(

)

(

)

11111110

−

a palavra-código convolucional correspondente a entrada

(

)

10110

→

y, onde

(

)

00,11,01,11,01,01,01,11

•

, usam-se as vírgulas para indicar que os blocos de bits são criados no mesmo

intervalo de tempo.

•

Voltando à figura 5, cada percurso (0 ou 1) que liga a saída a entrada de um codificador

convolucional possui uma resposta ao impulso (símbolo 1) aplicada a sua entrada, onde o conteúdo

de cada registrador de deslocamento, nesse momento, é nulo. Em termos matemáticos, a

caracterização de cada percurso é expressa através de um polinômio gerador, definido como a

transformada de retardo unitário da resposta ao impulso. Esse polinômio, no caso, definido para o i-

...

, x

Y(0)

saída

Y(1)

Anexo

193

ésimo percurso é expresso por

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

iii

DgDgDggDg ++++= ...

210

(Equação 9)

onde D é a variável de retardo unitário e os coeficientes

(

)

(

)

(

)

(

)

iii

gggg ,...,,,

210

são iguais a 1 ou 0

e, representam uma seqüência geradora (

(

)

(

)

(

)

(

)

iii

gggg ,...,,,

210

) que indica a resposta ao impulso do

i-ésimo percurso. As respostas ao impulso para o codificador ilustrado na figura 5 são:

−

percurso 0

→

(

)

(

)

1011

→

polinômio gerador

(

)

320

1 DDg ++=

;

−

percurso 1

→

(

)

(

)

1101

→

polinômio gerador

(

)

1 DDg ++=

Representação dos códigos convolucionais

Das várias formas possíveis de representação de um código convolucional abordaremos aquela

por meio de diagramas de estado e treliça com ênfase para este último.

Visto como uma máquina de estados finitos, o codificador convolucional determina por meio

do conteúdo de seus elementos de memória o mapeamento entre o próximo conjunto de bits de

entrada e saída. O estado de um codificador convolucional da figura 30

é o conteúdo dos estágios de

memória (registradores de deslocamentos) menos um mais à direita.

O conhecimento dos estados juntamente com a informacão da próxima entrada é suficiente

para a determinação da próxima saída (JESZENSKY, 2004). Na tabela 2, temos os estado do

codificador convolucional da figura 30 para uma entrada m = (10110).

Tabela 2 - Estados do codificador convolucional linear com taxa 1/2 para uma entrada m = (10110)

Tempo-t t

Entrada-in 0 1 1 0 1 0 0 0

Estados-R D 000 100 110 011 101 010 001 000

Saída-out 00 11 01 01 00 10 11 00

Todos os estados possíveis e transições do codificador convolucional da figura 5 são

mostrados na tabela 2 e, nesse caso, o conteúdo das duas primeiras posições do registrador de

deslocamentos (R, D) representa o estado. Como exemplo da obtenção dos estados foi usado o

modelo da figura 6 para o tempo

(

),...,2,1 ni

Figura 6 - Modelo usado na determinação dos estados e saídas

do codificador convolucional linear com taxa 1/2.

0 ou 1

Percurso 2

Saídas

Percurso 1

Mensagem (msg)

Entrada

0 ou 1

Anexo

194

Uma extensão do diagrama de estados é o diagrama de treliça. Esse diagrama representa

cada instante de tempo com um diagrama de estados separados. Ou seja, na passagem do tempo, a

codificação convolucional reúne os estados e as entradas do codificador, enumerando as possíveis

saídas. Trata-se de uma representação matricial, em que os possíveis estados são as linhas da

matriz; os instantes de tempo são as colunas da matriz e as saídas são as palavras-código em cima

das linhas. O exemplo da figura 7 ilustra a representação do diagrama de treliça do codificador das

figuras 5 e 6, sendo que a informação nesse caso é m = (101). Na treliça pode-se observar os

seguintes eventos:

•

no instante

: para uma entrada 0 e o estado 00 a saída será 00;

•

no instante

: para uma entrada 1 e o estado 10 a saída será 01;

•

no instante

: para uma entrada 1 e o estado 11 a saída será 10;

•

a partir da terceira entrada, a treliça torna-se repetitiva.

Figura 7 - Diagrama da treliça.

Após abordagem da operação de um código convolucional o passo seguinte será a analise da

decodificação do código convolucional. Para isto, usam-se os algoritmos que são divididos em duas

classes: os algoritmos seqüencias e o algoritmo de Viterbi. A decodificação adequada baseia-se em

procurar a máxima semelhança ou máxima verossimilhança entre os dados recebidos e os possíveis

dados transmitidos como mostra a equação 10

(

)

(

)

GZPGZP max

(Equação 10)

•

(

)

GZP

são as probabilidades condicionais e

(

)

GZP

a máxima probabilidade condicional;

•

uma das possíveis seqüência transmitida;

•

Z é a seqüência recebida.

O foco é o decodificador convolucional que tem como paradigma a mínima probabilidade

de erro. Admitindo que as seqüências de entrada sejam igualmente prováveis, aquele decodificador

compara as

(

)

GZP

(probabilidades condicionais) e escolhe a máxima.

O algoritmo de Viterbi é um algoritmo de máxima verossimilhança e os algoritmos seqüencias

não o são. Motivado por este fato, o decodificador de Viterbi é um dos principais algoritmos utilizados

na decodificação dos códigos convolucionais. Na verdade este algoritmo é um processo que diminui a

carga computacional usando as vantagens da Treliça, ou seja, a decodificação passa a não ser uma

função do número de símbolos da seqüência e tem como referência a máxima verossimilhança na

operação da decodificação. No instante

, o processo realizado pelo algoritmo de Viterbi utiliza o

cálculo da distância de Hamming. Esse parâmetro é calculado em

entre o sinal recebido e todos os

caminhos da Treliça que entram em cada estado neste instante. Aqueles caminhos com probabilidade

condicional distante da máxima probabilidade serão excluídos. Se dois caminhos entram no mesmo

00 00 00 00

a=00

11 11 11 11

11 11

b=10

00 00

10 10 10

c=01

01 01

01 01 01

d=11

10 10

entrada 0

entrada 1

Anexo

195

estado, o que tem menor verossimilhança à referida parte da mensagem é excluído. O caminho

escolhido, aquele de maior verossimilhança, é denominado de sobrevivente. Este processo de

seleção de caminhos é realizado para todos os estados. A operação continua pelo decodificador que,

avançando na Treliça, vai incluindo ou excluindo caminhos de maior ou menor verossimilhança.

A característica dos erros na mensagem define a eficácia do processo de decodificação

convolucional. Esse processo é muito eficiente em erros aleatorios (com um certo grau de dispersão),

mas não seqüenciais. Porém, se os erros são seqüenciais, esse processo não é recomendável e, às

vezes, é prejudicial ao sistema. Para eliminar erros seqüenciais com tamanho definido usa-se o

código Reed-Solomon, uma vez que o mesmo é adequado para a correção de rajadas de erros.

Anexo

196

Anexo 2

Os tipos de ruídos presentes nas linhas MT e BT de distribuição de energia elétrica

Os tipos de ruídos presentes nas linhas MT

•

Ruído de freqüência única – aparece devido a defeitos em isoladores.

•

Ruído impulsivo aleatório – gerado por transitórios dos chaveamentos, principalmente em

capacitores.

•

Ruído harmônico – perturbação eletromagnética conduzida que se apresenta em múltiplos

de 60 Hz.

•

Ruído de fundo – apresenta espectro contínuo e decrescente com o aumento da freqüência.

Porém, o espectro do ruído de fundo é relativamente suave comparado com o espectro do ruído

harmônico.

Os tipos de ruídos presentes nas linhas BT

Os equipamentos elétricos e eletrônicos instalados em ambientes do consumidor transmitem

ruídos expressivos para as linhas de baixa tensão que estão acopladas fisicamente. Para diferentes

regimes de carga (demanda) e localidades têm-se diferentes valores de ruídos. Essas perturbações

eletromagnéticas resultam de sinais harmônicos, interarmônicas, perturbações transitórias e outros

fenômenos. Normalmente o nível de ruído no ambiente do consumidor é maior que o encontrado na

rede de distribuição em baixa tensão.

Cinco diferentes classes de ruído caracterizam interferências presentes nas linhas de BT (CHAN,

1989; FERREIRA, GROVE, HOOIJEN, VINCK, 1999; CANETE, DIEZ, CORTES, ENTRANBASAGUAS,

2002; ZIMMERMANN, DOSTERT, 2002b, 2002c; O’NEAL JR, 2002; KUHN, 2003)

Ruído colorido de fundo

É o resultado da sobreposição ou do somatório de diferentes componentes de ruído de baixa

potência provenientes de diversas fontes

. O ruído colorido de fundo apresenta um comportamento

estocástico e densidade espectral de potência (PSD) que decresce com o aumento da freqüência

relativamente plana, ou seja, varia muito lentamente quando comparada a taxas de alguns kbps,

permanecendo muito próximos de um valor médio por intervalos de vários segundos e até mesmo

alguns minutos durante o dia, o que pode permanecer neste estado estacionário por até algumas

horas durante a noite.

Ruído de faixa estreita

É caracterizado por sinais senoidais modulados em amplitude e causado, principalmente,

pela indução dos sinais de rádio nos fios de rede elétrica na banda de freqüência de interesse, ou

seja, até 30 MHz. Como efeito, pode-se exemplificar as perturbações eletromagnéticas irradiadas

por sinais de radiodifusão (sinais de radio Amador e outros) e harmônicas de maior ordem da

freqüência de deflexão horizontal dos aparelhos de TV (15,625 kHz PAL-Europa e 15,75 kHz NTSC-

EUA). Estes sinais apresentam uma alta PSD e são bastante observados no período da manhã,

quando as condições de propagação para sinais na faixa de ondas curtas são as melhores. Contudo,

durante a noite, a sua potência é muita baixa. Geralmente senoides com amplitudes moduladas, tendo,

porém, suas maiores contribuições na faixa inferior aos 500 kHz.

Ruído impulsivo periódico e assíncrono a freqüência da rede (fundamental)

Este ruído é gerado principalmente nas fontes chaveadas presentes em dispositivos como

reatores de lâmpadas fluorescentes e computadores. A taxa de repetição desses impulsos varia entre

50 e 200 kHz. Apresenta espectro com linhas discretas, cujo espaçamento espectral é dado pela taxa de

repetição dos mesmos.

Ruído impulsivo periódico e sincronizado com a freqüência da rede

(fundamental)

Este tipo de componente de ruído impulsivo apresenta

•

uma taxa de repetição de 60 Hz e de 120 Hz;

Anexo

197

•

PSD decrescente com a freqüência;

•

sincronização (são sincronizados) com a freqüência da componente fundamental da rede

elétrica e de curta duração (alguns microssegundos).

Dispositivos semicondutores não lineares como SCR, triac, diodos retificadores, fontes de

alimentação; equipamentos como fotocopiadoras e outros geram este tipo de ruído na rede a cada

metade do ciclo de corrente (a 60 Hz), ou seja, na comutação de diodos retificadores, operando de

forma síncrona com a rede.

Ruído impulsivo assíncrono

Causado principalmente pelos transitórios gerados por chaveamentos nas redes elétricas,

apresenta durações de alguns microssegundos até alguns milissegundos e ocorre de forma aleatória.

Ele é altamente variante no tempo e pode alcançar picos de até 2 kV. Por conta destes altos valores,

a PSD deste tipo de ruído pode atingir níveis consideráveis (50 dB) acima da PSD do ruído de fundo.

Juntos, o ruído impulsivo periódico e sincronizado com a freqüência da rede

(fundamental) e o ruído

impulsivo assíncrono podem causar erros em alguns bits ou rajadas de bits transmitidos. Na figura 1,

pode-se ver o resultado de medições realizadas em canais em que o ruído impulsivo assíncrono é

presente. Pode-se observar que, em algumas freqüências, o ruído de natureza impulsiva supera o

ruído de fundo em até 40 dB.

Figura 1 - Forma de onda de sinal com característica impulsiva e a PSD desse sinal e

do ruído de fundo.

-10 0 -0 20 30 40 50 60 70 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Tempo ........ Freqüência (MHz)

1,5

0,5

-0,5

-1

-1,5

Amplitude ny

-70

-80

-90

-100

-110

-120

-130

-140

PSD

Ruído impulsivo

Ruído de fundo

Amplitude (v)

Tempo (

Anexo

198

Anexo 3

Relatório técnico de análise de compatibilidade eletromagnética – CEM em redes PLC

Apresentação

Este relatório técnico apresenta os resultados das medidas de campo magnético radiado

realizadas com referência aos equipamentos do fabricante EBA-PLC que compõem o sistema PLC

(Powerline Communications) da empresa COPEL (Companhia Paranaense de Eletricidade). As atividades

descritas neste documento foram realizadas no dia 27 de novembro de 2002 (EBA POWERLINE

COMUNICAÇÕES, 2002).

Pessoal envolvido

Participaram das referidas atividades engenheiros e técnicos das seguintes empresas ou

entidades:

•

EBA Powerline Comunicações - São José, SC - Brasil

•

DS2 - Design of Systems on Silicon - Valencia - Espanha

•

Universidade Federal de Santa Catarina - Florianópolis, SC - Brasil

De forma a garantir o maior grau possível de confiabilidade, as atividades de medição e posterior

documentação foram conduzidas por pessoal independente, não vinculado a nenhuma das empresas

envolvidas.

Esta equipe, coordenada pelo Prof. Dr. Adroaldo Raizer, responsável pelo Laboratório de

Eletromagnetismo para Engenharia do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal

de Santa Catarina.

Normas utilizadas e protocolo de testes

As medições foram realizadas em concordância com as normas FCC, CISPR 16 e CISPR/

A/375/FDIS, tendo sido apresentado, revisado e aceito previamente por todos os interessados um

“Protocolo de Medições”, documento descritivo das atividades realizadas. Este referido protocolo

encontra-se no Anexo A deste relatório.

Equipamentos utilizados

As medições dos níveis de campo magnético emitido pelo equipamento PLC foram realizadas

com os seguintes equipamentos:

•

Antena Loop Rohde & Schwarz modelo HFH2-Z2

•

Receiver de campo Rohde & Schwarz modelo ESPC

•

Computador de aquisição de dados e softwares de análise

É importante salientar que todos os equipamentos foram calibrados e configurados para

operar segundo os padrões da Rhohde & Schwarz, que utiliza como base em normas européias.

O Anexo B, deste relatório, apresenta as características técnicas destes equipamentos.

Anexo

199

Cenário de testes

Para realizar as medições de campo magnético radiado, foi instalada uma rede PLC composta

pelos seguintes elementos:

•

HE – Head End

Descrição: equipamento Master PLC mostrado na figura 1. Este elemento recebe o sinal

de dados a partir de um backbone genérico de comunicações e injeta o sinal PLC na rede elétrica de

baixa tensão. Os equipamentos HE são os elementos centrais de uma rede PLC, provendo, através

do Modem CPE, acesso de banda-larga a serviços de comunicação aos usuários finais. Atingia taxas

de transmissão de até 45 Mbps quando os testes foram realizados.

Figura 1 - Equipamento HE – Head End.

•

CPE – Costumer Premises Equipment

Descrição: Modem PLC para o usuário final (figura 2). O equipamento CPE é um modem

digital de alta velocidade, montado em um estojo plástico, leve e compacto. Este Modem é

responsável por extrair o sinal PLC da rede elétrica e tornar o mesmo disponível em todas suas

interfaces de comunicação (2 x Ethernet, 1 x USB).

Figura 2 - Equipamento CPE – Costumer Premises Equipment.

•

Capacitive Coupling Unit

Descrição: Unidades com acoplamento capacitivo para baixa tensão conforme pode-se

ver na figura 3.

Figura 3 - Capacitive Coupling Unit.

Estas unidades de acoplamento são utilizadas para conexão com as redes elétricas de baixa

tensão, de forma a injetar nas mesmas o sinal PLC a partir do equipamento HE. Os equipamentos

foram dispostos segundo o esquemático da figura 4, sendo o equipamento HE instalado em uma

caixa metálica afixada ao poste da rede elétrica e injetando o sinal PLC na rede de baixa tensão

através de um acoplador capacitivo. Por meio de um ramal de ligação multiplexado, o equipamento

CPE recebia o sinal PLC injetado na rede em questão.

Anexo

200

Figura 4 - Cenário dos testes.

O equipamento HE, embora tenha a capacidade de alterar de forma dinâmica e sob demanda

a potência do sinal injetado na rede elétrica, foi configurado para operar com nível máximo de sinal,

conforme consta na tabela 1.

Tabela 1 - Níveis de potência

Densidade espectral de potência do sinal – 50 dBm/Hz

Nível de potência do sinal 15 dBm

Perda típica do acoplamento capacitivo [2-6] dB

Medições de campo magnético

As medições principais – conforme descrito no “Protocolo de Testes”, no Anexo A deste

relatório – foram realizadas desde 150 kHz até 30 MHz, conforme indicado nas normas citadas. Os

equipamentos empregados nestas atividades utilizavam as seguintes faixas de freqüências (Tabela 2):

Tabela 2 - Faixas utilizadas nos equipamentos PLC

Link Sentido Inicial (MHz) Final (MHz) Faixa Total (MHz)

1 Upstream 2,460 4,960 2,500

1 Downstream 7,925 11,725 3,800

2 Upstream 13,800 16,300 2,500

2 Downstream 19,000 22,800 3,800

Primeiramente, de modo a caracterizar o ambiente de provas, foi realizada uma série de

medidas do ruído ambiente, ou seja, etapa na qual os equipamentos PLC estavam desligados.

Após a caracterização do meio – medição do ruído de fundo – uma série de medidas foi

levantada, desta vez com o equipamento PLC operando no nível máximo de potência, com seus

valores apresentados na tabela 2.

Segundo indicado nas normas, para analisar o comportamento de emissão de um determinado

equipamento que opera em uma extensa faixa de freqüências, devem ser efetuadas medições

separadas com a antena de laço disposta nos dois eixos – paralelo e perpendicular – à fonte de

radiação, neste caso a rede elétrica em análise, à distância normalizada de 3 metros. A figura 5 ilustra

o esquema de orientação da antena de laço.

Anexo

201

Figura 5 - Detalhes de orientação da antena de laço.

Efetuadas as medições de acordo com as orientações da antena, o resultado final de Campo

Magnético Efetivo (Heff) será composto segundo a equação 1, a seguir:

yxeff

HHH +=

(Equação 1)

onde os valores de Heff, HX, HY são dados em unidades lineares de A/m.

Segundo orientação de todas as normas citadas, compõem-se os valores de campo elétrico

radiado a partir dos valores medidos de campo magnético, de acordo com a equação 2, apresentada

abaixo:

(

)

(

)

(

)

5,51log205,51/

+⋅=+=

eff

HmAdBHVdBE

µµ

(Equação 2)

O fator de extrapolação utilizado (51,5 dB) representa a relação entre a intensidade dos

campos magnético e elétrico, dada a impedância-padrão admitida para o espaço livre (377 Ω),

expressada em unidades logarítmicas:

(

)

377log205,51

⋅=

Dada a composição apresentada nas linhas anteriores, os valores obtidos são comparados,

neste relatório, com os limites estabelecidos pela norma FCC Part 15.

A FCC, na normalização Part 15, estabelece um limite máximo de 30 µV/m para medidas

realizadas a 30 metros do foco emissor, devendo ser aplicado um fator de correção de 40 dB por

década quando a medida for realizada a outras distâncias.

Desta forma, o limite para os valores obtidos com medições efetuadas a 3 metros é de

69,54 dBµV/m.

A seguir, encontra-se o resultado das medições, conforme descrito acima, a partir dos dados

repassados pela equipe ou corpo técnico responsavel pela realização dos testes em campo.

Conclusão

Conforme apresentado na figura 6, na faixa de freqüências analisada neste estudo – 1 a

30 MHz – os resultados das medições do campo magnético radiado pelos equipamentos PLC e,

posteriormente, a correspondente conversão – conforme recomendado nas normas citadas – destes

dados para obtenção do perfil de campo elétrico radiado mostra que os equipamentos cumprem, sem

restrições, as normas vigentes.

Rede de baixa tensão

•

Perpendicul

•

Paralel

Orientação da

antena:

3 m.

Anexo

202

Figura 6 - Resultados das medições realizadas.

Anexo

203

Anexo 4

Dados representativos de estudo realizado pela Ipsos-Opinion da

situação do mercado de Internet no Brasil

Proporção de empresas que usam computadores*

Percentual sobre o total de empresas da amostra, nos últimos 12 meses

Variáveis de cruzamento %

Total 98,76

10 a 19 98,00

20 a 49 99,54

50 a 99 100,00

100 a 249 100,00

250 a 499 100,00

500 a 999 100,00

Porte da empresa

de funcionários)

1.000 ou mais 100,00

Norte 95,44

Nordeste 98,34

Sudeste 98,70

Sul 100,00

Região

Centro-Oeste 98,36

Mercados de Atuação - CNAE Ind. de Transform./ 99,23

Constr./ 99,24

Com./ Rep. de Autos 99,27

Hotel/ Aliment. 92,06

Transp./ Armaz./ Comunic. 99,36

Ativ. Imobil., alug. e serv.

99,65

Ativ. Cinema/ Vídeo/ Rádio/ TV

100,00

Fonte: IPSOS

* Base: 2030 empresas com 10 funcionários ou mais, que constituem os seguintes

segmentos da CNAE: seção D, F, G, I, K e grupos 55.1, 55.2 92,1 e 92.2.

Anexo

204

Número de empregados que usam computadores*

Número médio de empregados com acesso a computadores, pelo menos

1 vez por semana, nos últimos 12 meses

Variáveis de cruzamento Médias

Total 17,60

10 a 19 9,00

20 a 49 14,22

50 a 99 26,16

100 a 249 47,07

250 a 499 91,95

500 a 999 196,09

Porte da empresa

de funcionários)

1.000 ou mais 428,83

Norte 14,15

Nordeste 14,95

Sudeste 19,24

Sul 16,95

Região

Centro-Oeste 13,65

Ind. de Transform./ 16,56

Constr./ 12,81

Com./ Rep. de Autos 16,54

Hotel/ Aliment. 9,99

Transp./ Armaz./ Comunic. 26,69

Ativ. Imobil., alug. e serv. 24,41

Mercados de Atuação - CNAE

Ativ. Cinema/ Vídeo/ Rádio/ TV 26,20

Fonte: IPSOS

* Base: 2005 empresas que utilizam computador, 10 funcionários ou mais, que

constituem os seguintes segmentos da CNAE: seção D, F, G, I, K e grupos 55.1, 55.2

92,1 e 92.2.

Anexo

205

Proporção de empresas com rede (LAN, Intranet e Extranet)*

Percentual sobre a base* de empresas entrevistadas, nos últimos 12 meses

[representatividade da amostra]

Redes

Variáveis de cruzamento LAN sem fio

LAN com fio Intranet Extranet

Total 14,21 80,46 39,00 22,16

10 a 19 11,20 74,30 33,44 19,63

20 a 49 14,85 84,72 40,07 22,17

50 a 99 18,92 92,50 49,49 26,53

100 a 249 26,20 93,62 61,15 31,54

250 a 499 28,38 97,37 65,29 33,87

500 a 999 48,52 100,00 75,90 61,46

Porte da empresa

de funcionários)

1.000 ou mais 26,75 99,08 75,84 59,04

Norte 18,80 87,93 46,46 21,69

Nordeste 13,14 79,25 36,77 25,09

Sudeste 14,62 80,77 40,07 21,06

Sul 10,95 78,29 34,66 22,52

Região

Centro-Oeste 19,90 82,61 43,38 24,34

Ind. de Transform./ 16,72 78,23 35,98 22,29

Constr./ 9,65 86,40 41,30 18,35

Com./ Rep. de Autos 9,39 78,02 34,89 17,65

Hotel/ Aliment. 19,38 70,21 41,13 23,89

Transp./ Armaz./ Comunic. 17,53 87,13 42,69 32,26

Ativ. Imobil., alug. e serv. 21,26 91,13 53,77 30,60

Mercados de Atuação

- CNAE

Ativ. Cinema/ Vídeo/ Rádio/

12,83 94,70 35,95 29,59

Fonte: IPSOS

* Base: 2005 empresas que utilizam computador, com 10 funcionários ou mais, que constituem os seguintes

segmentos da CNAE: seção D, F, G, I, K e grupos 55.1, 55.2 92,1 e 92.2.

Anexo

206

Proporção de empresas com website*

Percentual sobre a base* de empresas entrevistadas, nos últimos 12 meses

[representatividade da amostra]

Variáveis de cruzamento (%)

Total 59,06

10 a 19 49,40

20 a 49 66,59

50 a 99 74,31

100 a 249 77,94

250 a 499 85,21

500 a 999 89,14

Porte da empresa

de funcionários)

1.000 ou mais 78,59

Norte 44,87

Nordeste 41,31

Sudeste 63,91

Sul 57,68

Região

Centro-Oeste 62,43

Ind. de Transform./ 62,43

Constr./ 43,68

Com./ Rep. de Autos 49,33

Hotel/ Aliment. 84,82

Transp./ Armaz./ Comunic. 57,86

Ativ. Imobil., alug. e serv.

75,88

Mercados de atuação -

CNAE

Ativ. Cinema/ Vídeo/ Rádio/ TV

61,04

Fonte: IPSOS

* Base: 1943 empresas com acesso à internet, com 10 funcionários ou mais, que

constituem os seguintes segmentos da CNAE: seção D, F, G, I, K e grupos 55.1, 55.2

92,1 e 92.2.

Proporção de empresas com acesso à internet por tipo de acesso*

Fonte: IPSOS

* Base: 1943 empresas com acesso à internet, com 10 funcionários ou mais, que constituem os

seguintes segmentos da CNAE: seção D, F, G, I, K e grupos 55.1, 55.2 92,1 e 92.2.

Conexão de banda estreita móvel

Conexão de banda larga móvel

Outra conexão fixa à internet (a cabo, linha

alugada, etc.)

Conexão DSL (ADSL, etc.)

Conexão ISDN

Modem tradicional

Sim Não

Empresas com acesso à internet, com 10 funcionários ou mais

Percentual sobre a base* de empresas entrevistadas nos últimos 12 meses

[representatividade da amostra]

Porcentagem (%)

Modem

Tradicional

Conexão ISDN

Conexão DSL

(ADSL, etc.)

Outra co

nexão fixa à internet

(à cabo, linha alugada, etc.)

Conexão de banda

larga móvel

Conexão de banda

estreita móvel

Total 45,07 10,95 57,95 20,46 23,95 5,72

10 a 19 51,18 7,52 50,37 18,12 26,15 4,59

20 a 49 40,72 14,56 65,24 20,21 20,98 5,24

50 a 99 35,32 14,26 70,74 21,40 20,42 8,41

100 a 249 28,69 16,37 67,47 34,42 22,80 10,05

250 a 499 26,44 13,81 70,86 34,85 18,72 14,86

500 a 999 36,10 34,22 68,53 63,96 42,11 24,26

Porte da empresa

de funcionários)

1.000 ou mais 55,63 17,27 70,97 32,72 30,95 13,26

Norte 58,60 15,15 42,25 24,24 18,02 9,49

Nordeste 53,56 16,64 50,95 27,67 30,77 17,17

Sudeste 49,41 12,10 50,39 22,36 28,33 3,89

Sul 28,22 4,01 75,87 11,87 12,92 3,65

Região

Centro-Oeste 38,93 10,35 84,24 16,48 13,36 4,70

Ind. de Transform./

47,81 10,97 57,84 20,20 24,93 4,77

Constr./ 48,88 9,74 59,68 23,83 22,97 8,44

Com./ Rep. de Autos

45,37 9,39 54,29 17,10 22,82 4,12

Hotel/ Aliment. 48,33 13,06 53,70 30,00 20,59 6,49

Transp./ Armaz./

Comunic.

46,89 12,25 58,32 27,42 25,40 9,36

Ativ. Imobil., alug. e

serv.

35,60 14,43 69,23 20,18 26,96 8,83

Mercados de

atuação - CNAE

Ativ. Cinema/ Vídeo/

Rádio/ TV

15,51 9,57 70,08 32,78 15,90 3,85

Fonte: IPSOS

* Base: 1.943 empresas com acesso à internet, com 10 funcionários ou mais, que constituem os seguintes segmentos da CNAE: seção D, F, G, I, K e grupos 55.1, 55.2 92.1 e 92.2.

ANEXOS 207

Proporção de empresas usando a internet segundo o tipo de atividade*

Percentual sobre a base* de empresas entrevistadas, nos últimos 12 meses

[representatividade da amostra]

Percentual (%)

Serviços bancários

e financeiros

Treinamento e

educação

Monitoramento de

mercado (ex. preços)

Recepção de b

ens ou

serviços digitais

Obtenção de serviços

pós-venda

Total 78,96 26,80 56,20 43,66 38,92

10 a 19 74,21 26,68 56,33 41,61 37,13

20 a 49 82,76 24,44 53,27 42,09 37,39

50 a 99 86,56 27,16 57,82 51,30 45,09

100 a 249 88,27 35,73 62,29 54,93 47,94

250 a 499 89,44 34,13 72,30 56,81 50,96

500 a 999 93,21 42,16 63,79 51,94 63,63

Porte da empresa

de funcionários)

1.000 ou mais 89,27 47,60 67,17 61,44 55,94

Norte 72,54 26,11 57,39 40,69 35,54

Nordeste 74,38 28,51 58,51 43,19 42,74

Sudeste 79,98 27,15 55,39 42,91 39,22

Sul 78,92 24,75 58,09 44,48 35,11

Região

Centro-Oeste 82,08 27,45 52,58 49,36 42,82

Ind. de Transform./ 84,98 17,20 53,14 42,11 35,94

Constr./ 75,64 32,45 60,79 48,02 34,79

Com./ Rep. de Autos 75,64 30,87 54,54 41,94 38,41

Hotel/ Aliment. 77,64 25,90 63,34 44,27 43,63

Transp./ Armaz./ Comunic. 71,07 21,51 55,93 37,45 37,11

Ativ. Imobil., alug. e serv. 82,52 34,69 60,45 52,75 47,76

Mercados de

atuação - CNAE

Ativ. Cinema/ Vídeo/ Rádio/ TV

79,05 36,31 80,82 41,07 28,99

Fonte: IPSOS

* Base: 1.943 empresas com acesso à internet, com 10 funcionários ou mais, que constituem os seguintes segmentos da CNAE: seção D, F, G, I, K e grupos 55.1, 55.2 92.1 e 92.2.

ANEXOS 208

Anexo

209

Evolução do número de hosts do Brasil

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

Janeiro

117.200

215.086

446.444 876.596

1.644.575

2.237.527

3.163.349

3.934.577

Julho 163.890

310.138

662.910 1.025.067

1.988.321

−

3.485.773

4.392.693

Fonte: Network Wizards

Evolução do número de hosts do Brasil

Fonte: Network Wizards

Evolução da posição do número de hosts do Brasil em relação ao mundo

Fonte: Network Wizards

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