Evaluación de políticas de promoción de nodos terminales a nodos switches en redes PLC bajo el estándar PRIME

Abstract

Este Trabajo Fin de Máster tiene como objeto la evaluación de diferentes políticas de promoción de nodos terminales a nodos switches en las redes NB-PLC (Narrow Band Power Line Communication) regidas por el estándar PRIME (PoweRline Intelligent Metering Evolution). La especificación de PRIME define la forma de enviar y recibir información mediante los cables de baja tensión. Este tipo de tecnología se ha popularizado en los últimos años especialmente por su idoneidad para la comunicación de los consumos de energía en los hogares a través de las conocidas como infraestructuras de medición avanzada o AMI (Advanced Metering Infrastructures), que requieren de una tasa de transmisión moderada. Una de las principales razones es la omnipresencia de los cables eléctricos y la no necesidad del despliegue de una nueva red de comunicación. Sin embargo, esta tecnología se enfrenta a un canal de comunicaciones selectivo en frecuencia, de impedancia cambiante y especialmente ruidoso. Para mitigar el efecto de estos problemas, PRIME propone que algunos de los nodos existentes en la red denominados nodos terminales realicen funciones de retransmisión (nodos switches), incrementándose así la cobertura de la red. El estándar no indica cuáles serían las posiciones óptimas de dichos nodos switches, ya que depende en gran medida de la topología física y lógica de la red, ni especifica políticas o criterios para promocionar nodos terminales a switches, dejándolo a discreción del fabricante. Apenas existen estudios sobre el tema y poco se conoce acerca de los criterios de promoción implementados por los fabricantes, ya que constituyen un elemento que les permite diferenciarse unos de otros. Por ello el objetivo de este Trabajo Fin de Máster es precisamente investigar y proponer una serie de criterios para la promoción de nodos terminales a nodos switches en redes PRIME y evaluar su rendimiento en un escenario de red real. Para ello, el presente proyecto se ha apoyado en el conocido simulador de redes PRIME SimPRIME (https://www.iit.comillas.edu/jmatanza/SimPRIME/), desarrollado como parte de la tesis doctoral del Dr. Javier Matanza Domingo.

This Master's Thesis aims at the evaluation of different policies for the promotion of terminal nodes to switch nodes in Narrow Band Power Line Communication (NB-PLC) networks according to PRIME standard (PoweRline Intelligent Metering Evolution). PRIME specification defines the way to send and receive information through low voltage cables. This type of technology has become popular in recent years, especially because of its suitability for communicating household energy consumption data through the so-called Advanced Metering Infrastructures (AMI), which require a rate of moderate transmission. One of the main reasons is the omnipresence of electrical cables and the non-deployment requirement of a new communication network. However, this technology faces a frequency-selective communication channel with changing impedance and especially noisy. To mitigate these problems, PRIME proposes that some of the existing nodes in the network called terminal nodes carry out relay functions (switch nodes), thus increasing the coverage of the network. The standard does not indicate what would be the optimal positions of these switch nodes, since it depends on the physical and logical topology of the network, nor does it specify policies or criteria to promote terminal nodes to switch nodes. In addition, there are hardly any studies on the subject and we do not know much about the promotion criteria implemented by the manufacturers, since they constitute an element that allows them to differentiate from each other. The objective of this Master's Thesis is to research and propose a series of criteria for the promotion of terminal nodes to switch nodes in PRIME networks and evaluate their performance in a real network scenario. For this, the present project has been supported by the well-known PRIME network simulator SimPRIME (https://www.iit.comillas.edu/jmatanza/SimPRIME/), developed as part of Dr. Javier Matanza’s dissertation.