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UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASILUNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL
PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃOPRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSOTRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
DESENVOLVIMENTO DE UM DISPOSITIVO PARA COLETA E DESENVOLVIMENTO DE UM DISPOSITIVO PARA COLETA E ARMAZENAMENTO MASSIVO DE FALHASARMAZENAMENTO MASSIVO DE FALHAS
André Martins de OliveiraAndré Martins de Oliveira
Orientador: Msc. Eng. Eletricista Dalton VidorOrientador: Msc. Eng. Eletricista Dalton Vidor
INTRODUÇÃO (1 de 2)
Surgimento de novas
Tecnologias de Comunicação
Necessidade de controle/gestão
INFRA-ESTRUTURA
Qualidade de serviços para as
tecnologias
INTRODUÇÃO (2 de 2)
INFRA-ESTRUTURA
• Sistemas de alimentação elétrica
• Sistemas de aterramento e pára-raios
• Controle de temperatura
• Meios de transmissãoDesenvolvimen
to de um dispositivo
eletrônico para monitoração constante do
meio
PROBLEMA DE ENGENHARIA
USUÁRIOS DOS SERVIÇOS DE TELECOMUNICAÇÕES:
• Não conseguem antecipar uma falha grave
• Não possui um histórico seguro das últimas falhas
• Ausência de estatísticas
• Caso opte por mudar de fornecedor, não consegue avaliar o ganho real da mudança
ESCOPO DO PROJETO
PROJETO E DESENVOLVIMENTO:
• Dispositivo robusto e confiável
• Em caso de falha detectada, armazena eventos em memória de grande capacidade
• Grava mais de 1 tipo de falha
• Possui base de tempo confiável
• Dispositivo que não interfira no funcionamento de um sistema de comunicação em operação
MEIO DE TRANSMISSÃO
R
C
LL R
G
R LL R
Condutor 1
Condutor 2
APROXIMAÇÃO
CjG
LjRZO
Impedância característica
C
LZO
Se R e G -> 0
ou
j-> INFINITO
CONVERSÃO DE SINAIS
• Transformar o sinal de voz para ser transmitido no meio
• Conversão analógica para digital
• PCM com tempo de amostragem de 2,1µs
•Banda de áudio 300 a 3400Hz:
•85% Intelegibilidade
•68% Energia de voz
• Freq. de amostragem 8KHz
CODIFICAÇÃO HDB3
• Utilizada para transmitir bits 0 e 1s por uma longa distância
• Evita o afastamento da referência do sinal (strings longas (0s e 1s)
• Realiza a supressão da componente DC do sinal
• Possibilidade de detecção de erros
• Auto sincronização e oferece melhor imunidade a ruídos
B
1Dados a transmitir
Dados codificados
HDB3
+
-
0 0 0 0
V
0 0 0 0 0 0 0 0 011
1 B 0 0
1
0 0 0 0 0 0 B 0
1
1
1
V
MULTIPLEXAÇÃO TDM
• Técnica que possibilita a transmissão de vários canais em um mesmo meio de transmissão
•Utilizada no Brasil é a TDM (Multiplexação por Divisão de Tempo)
•Como o Tfreq.amost=125µS (1/8000) e Tamost=2,1µsHá um tempo 122,9µs de “ociosidade” por ciclo de amostragem
No Brasil – TDM –PCM padrão Europeu
32 canais x 64kbps=E1
ITU-T • É uma área da ITU (União Internacional de Telecomunicações)
• É responsável por coordenar padronizações
• Recomendação G.775 – Detecção de falhas LOS e AIS
• Recomendação G.703 - Características elétricas
Tolerâncias elétricas dos pulsos presentes em linhas do tipo E1
PERDAS NA TRANSMISSÃO
• Atenuação
• Distorção
• Por atenuação
• Falta de sincronismo
• Descasamento de impedâncias
• Ruído
• Térmico
• Impulsivo
DISPOSITIVO DESENVOLVIDO (1 de 2)
• Foi concebido para ser ligado em paralelo com um meio de transmissão em campo
• Monitora permanentemente uma linha de transmissão digital com interface G.703 – E1 (32 canais de 64kbps)
• Em caso de anomalia na linha, avalia tipo de falha e lê dados de tempo e gravando em uma memória SD-Card uma palavra de 8 bytes
• Pode operar também em modo de manutenção, onde através da porta serial de um PC, podem ser efetuadas diversas operações, inclusive descarga dos eventos armazenados
DISPOSITIVO DESENVOLVIDO (2 de 2)
CIRCUITO PARA CASAMENTO
DE IMPEDÂNCIA
(75 OHMS)
µC PIC18F4520
MEMORIA MASSIVA – SD CARD - 2 Gb
SISTEMA DE COMUNICAÇÃO
REAL
DISPOSITIVO PARA
DETECCÇÃO DE FALHAS
RTC (RELÓGIO DE TEMPO REAL)
DISPOSITIVO DESENVOLVIDO
DETECÇÃO DE FALHAS
Multivibrador
MonoestávelRetrigável
V(t)V(t)
t
55,00Receiver
Diferencial
V(t) V(t)
t
2,375,00
-2,37
kkkxt
kxt
kxtkxt
kxtpFCextkxtpFCextnsTw
2024,19][Re
6,1145
111100][Re
][Re6,11100][Re45,010005,061100
][Re6,11][][Re45,0][05,06][
MONOESTÁVEL - Cálculo do resistor e capacitor com base em uma largura de pulso desejada de 1100ns
GERAÇÃO DE TEMPO (RTC)
• Chip DS-1302 com comunicação SPI (Serial Protocol Interface) a 3 fios (RST, SCLK e I/O) e bateria de backup
• Fornece segundos, minutos, horas, dia, data, mês, e ano.
• A cada falha detectada é realizada uma leitura para anexar ao evento informações de tempo da falha
Seleção DispositivoPino CE
Envia endereço de memória desejado +
Leitura / Escrita
Envia ou recebe os dados seriais
1
2
3
ARMAZENAMENTO MASSIVO (1 de 3)
• SD-Card (Secure Digital - Card) com comunicação SPI
• 2Gbytes de capacidade nominal
•A cada falha ocorrida no meio de transmissão são gravados 8 bytes de informações no cartão
•Status-Falha-Dia-Mês-Ano-Hora-Min-Seg
ARMAZENAMENTO MASSIVO (2 de 3)
CARACTERÍSTICAS DO SD-CARD
• Tensão de Alimentação de 2,7V a 3,3V
• Taxa de transferência até 25Mbps
• Proteção de dados por senha / chave mecânica
• Possui alta confiabilidade dos dados gravados
Utilizado para o projeto um adaptador para cartão micro-SD
ARMAZENAMENTO MASSIVO (3 de 3)
PROCESSO DE GRAVAÇÃO / LEITURA (SPI)
• Palavra de comando com 48 bits = 6 bytes
• Palavra de resposta com 8 bits = 1 byte
• Bloco de dados variável (default = 512 bytes)
• Inicialização deve seguir sequência de comandos
MICROCONTROLADOR (1 de 2)
PIC 18F4520
• Tecnologia RISC (Reduced Instruction Set Computer)
• Frequência de Clock de 8MHz no projeto (máximo 40)
• Ciclo de máquina de 500 ns
• Memória de programa de 32768 bytes
• 4 timers (1 de 8 bits e 3 de 16 bits)
• Portas A, B, C, D com 8 pinos de
I/O cada
MICROCONTROLADOR (2 de 2)
TOPOLOGIA DE LIGAÇÃO
µC PIC18F4520
MEMORIA MASSIVA – SD CARD - 2 Gb
DISPOSITIVO PARA
DETECCÇÃO DE FALHAS
RTC (RELÓGIO DE TEMPO REAL)
Pinos D1,D2 e D3
Pinos C2,C3,C4
e C5Schmitt Trigger
TIMER 1Pino C0
CONEXÃO SERIAL
Pinos C6 e C7
DISPLAY LCD 16X2
Porta B
SISTEMAS DE INFORMÁTICA (1 de 2)
• Compilador em C - CCS PCWHD Compiler v. 4.0.57
• Gravação do firmware WinPIC 800 v. 3.64c
• Interface para visualização dos resultados:
• Planilha padrão com macro desenvolvida em MS Excel 2003
SISTEMAS DE INFORMÁTICA (2 de 2)
• Integração Homem-Máquina (IHM)
•Menu interativo via conexão serial ao PC
TESTES PRELIMINARES (1 de 2)
TESTE DE CAPACIDADE DA MEMÓRIA SD
• Devido a grande capacidade 2Gb, não consegui-se encher toda a memória
•A capacidade efetiva do SD foi de 1.967.128.576 bytes (3.842.048 setores x 512 bytes cada) – Análise realizada pelo software free Roadkil’s Sector Editor v1.4
TESTE DE FALHA DE ENERGIA DURANTE GRAVAÇÃO
• O dispositivo tornou-se vulnerável, porém o tempo de gravação é muito inferior ao tempos restantes do processo
•Solução: Utilizar alguma bateria externa para backup
TESTES PRELIMINARES (2 de 2)
• MONITORAÇÃO DA PRECISÃO DO RELÓGIO
•Observou-se um atraso de 1 segundo a cada 24 horas
• TESTE DE COMPATIBILIDADE COM OUTROS SD-CARDs
•Funcionamento OK com cartões do tipo MMC e SD, porém a limitação ficou ao tamanho de 2Gb
• TELA DE DESCARGA DOS EVENTOS DE FALHAS OCORRIDAS
INTEGRAÇÃO COM SISTEMA REAL
Foram utilizados dois PABX de fabricantes diferentes
• Alcatel-Lucent – Simulação Real em produção
• Siemens – Equipamento de laboratório
OPERADORA TELEFONIA
Tx
MUX E1 – OPERADORA X
Rx
PABX ALCATEL-LUCENT OMNIPCX ENTERPRISE Módulo de Coleta
ALARME LOS
Tx
Rx
PABX SIEMENS HIPATH 3550
Módulo de Coleta
LoopTx
Rx
Módulo ISDNMódulo R2
ALARME LOS
ALARME SIA
SiemensAlcatel-Lucent
INTEGRAÇÃO COM SISTEMA REAL
Dispositivo conectado ao PABX Alcatel-Lucent
Dispositivo conectado ao PABX Siemens
COMPARATIVO DOS RESULTADOS
Tela gerenciamento PABX Alcatel-Lucent
Eventos descarregados no dispositivo desenvolvido
RESULTADOS FINAIS
NÚMERO DE FALHAS OCORRIDAS NO PERÍODO
4
30
9
1
44
105
101520253035404550
17/11/2010 Contar 18/11/2010 Contar 19/11/2010 Contar
DATA
FALHA LOS
FALHA AIS
DURAÇÃO TOTAL DO DIA DAS FALHAS OCORRIDAS (hh:mm:ss)
0:00:10
0:02:000:01:44
0:03:34
0:04:44
0:03:34
0:00:00
0:00:43
0:01:26
0:02:10
0:02:53
0:03:36
0:04:19
0:05:02
17/11/2010 Total 18/11/2010 Total 19/11/2010 Total
DATA
FALHA LOS
FALHA AIS
Quantitativo
Qualitativo
CONCLUSÕES
• O método para detecção de falhas foi eficiente, porém pode apresentar falhas em raras situações
• O programa desenvolvido para gravação do SD card pode não ser eficiente em caso de falta de energia no momento da gravação
• Manipulação de dispositivos de tecnologia de ponta
• Eficiência e robustez do dispositivo desenvolvido
SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
• Gravação do SD Card em formato FAT16 Windows
• Detecção de mais tipos de falhas G.703
• Detecção em meios com tecnologias mais recentes como telefonia IP - ITU-T G.729
• Uso de memórias com capacidades acima de 2Gb
REFERÊNCIAS
FOROUZAN, Behrouz A. – Comunicação de dados e redes de computadores – 4ª. Ed. – São Paulo:McGraw-Hill,2008PINES, José; BARRADAS, Ovidio César Machado - Sistemas Multiplex - 2a. Ed. – Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora, 1978LATHI,P.B.. Sistemas de Comunicação 1a. Ed - Rio de Janeiro: Editora Guanabara, 1987KRAUS, John D. – Eletromagnetismo – 2ª. Ed. – Rio de Janeiro: Editora Guanabara,1986ROCHOL, Jürgen - Redes de Computadores – 1ª.Ed - Porto Alegre: Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Instituto de Informática, 1999.ITU-T (“Telecommunication Standardization Sector of ITU”). “G.703 - Physical/electrical characteristics of hierarchical digital interfaces”. Genebra, 2001.Disponível em: < http://www.itu.int/ITU-T/publications/recs.html> Acesso em: 10/10/10ITU-T (“Telecommunication Standardization Sector of ITU”). “G.775 - Loss of Signal(LOS), Alarm Indication Signal (AIS) and Remote Defect Indication (RDI) defectdetection and clearance criteria for PDH signals”. Genebra, 1998. Disponível em:< http://www.itu.int/ITU-T/publications/recs.html> Acesso em: 10/10/10Technical Committee SD Card Association “SD Specifications - Part 1 -Physical Layer - Simplified Specification - Version 3.01”. San Ramon, 2010. Disponível em: <http://www.sdcard.org> Acesso em: 10/2010Technical Committee SD Card Association “SD Specifications Part A2 SD Host Controller Simplified Specification Version 2.00”. San Ramon, 2007. Disponível em: <http://www.sdcard.org> Acesso em: 10/2010
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OBRIGADO!!!OBRIGADO!!!
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