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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
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INTRODUÇÃO (1 de 2)
Surgimento de novas
Tecnologias de Comunicação
Necessidade de controle/gestão
INFRA-ESTRUTURA
Qualidade de serviços para as
tecnologias
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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PERDAS NA TRANSMISSÃO
• Atenuação
• Distorção
• Por atenuação
• Falta de sincronismo
• Descasamento de impedâncias
• Ruído
• Térmico
• Impulsivo
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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SISTEMAS DE INFORMÁTICA (2 de 2)
• Integração Homem-Máquina (IHM)
•Menu interativo via conexão serial ao PC
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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
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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
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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
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INTEGRAÇÃO COM SISTEMA REAL
Dispositivo conectado ao PABX Alcatel-Lucent
Dispositivo conectado ao PABX Siemens
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COMPARATIVO DOS RESULTADOS
Tela gerenciamento PABX Alcatel-Lucent
Eventos descarregados no dispositivo desenvolvido
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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
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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
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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
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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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UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASILUNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL
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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSOTRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
OBRIGADO!!!OBRIGADO!!!
André Martins de OliveiraAndré Martins de Oliveira
Orientador: Msc. Eng. Eletricista Dalton VidorOrientador: Msc. Eng. Eletricista Dalton Vidor