29\/09\/2021<\/p>\n<\/p>\n
Pref\u00e1cio:\u00a0<\/span><\/strong>Continuamos a comemorar o m\u00eas da eletrot\u00e9cnica, no ciclo dos 40 anos do Im3.<\/strong><\/span><\/p>\n \u00a0<\/span>Embora esta not\u00edcia e sua continua\u00e7\u00e3o se refiram \u00e0 transmiss\u00e3o de sinais digitais atrav\u00e9s de cabos el\u00e9tricos e \u00f3pticos, os conceitos e leis referidos constituem a base conceitual para o desenvolvimento de projetos de comunica\u00e7\u00e3o por meio de ondas eletromagn\u00e9ticas em qualquer meio, incluindo campos de m\u00e1ximo interesse para Im3 tais como: comunica\u00e7\u00f5es em subesta\u00e7\u00f5es e redes digitais, tecnologia LiDAR, onda portadora, micro-ondas, geo-radar(GPR), comunica\u00e7\u00f5es 5G, WiFi, IoT, implanta\u00e7\u00e3o de FTTH ou de sistemas de medi\u00e7\u00e3o inteligentes (smart metering<\/em>). E at\u00e9 o comportamento das linhas e malhas de terra frente \u00e0s descargas atmosf\u00e9ricas.<\/span><\/p>\n \u00a0<\/span>A propaga\u00e7\u00e3o de um sinal el\u00e9trico na forma de uma onda eletromagn\u00e9tica (OEM) atrav\u00e9s de cabos condutores viaja a uma velocidade de aproximadamente:<\/span><\/p>\n \u2022 80-90% da velocidade da luz no v\u00e1cuo (c)<\/span><\/p>\n \u2022 2,4-2,7 x 108 m \/ s<\/span><\/p>\n \u2022 24-27 cm \/ ns<\/span><\/p>\n \u00a0<\/span>Por outro lado, cada pulso el\u00e9trico transmitido em um meio condutor pode ser representado como a soma de seus componentes senoidais de diferentes frequ\u00eancias (teorema de Fourier).<\/span><\/p>\n \u00a0<\/span>E devido \u00e0 imped\u00e2ncia do cabo (principalmente sua indut\u00e2ncia), os diferentes componentes de frequ\u00eancia dos sinais el\u00e9tricos viajam em velocidades diferentes e experimentam diferentes atenua\u00e7\u00f5es.<\/span><\/p>\n \u00a0<\/span>A atenua\u00e7\u00e3o \u00e9 a redu\u00e7\u00e3o gradual da intensidade da onda atrav\u00e9s do meio, que nas sinus\u00f3ides que se movem linearmente consiste na diminui\u00e7\u00e3o da amplitude da onda entre a emiss\u00e3o e o seu receptor.<\/span><\/p>\n \u00a0<\/span>A atenua\u00e7\u00e3o de pot\u00eancia <\/span>\u03b1<\/span> \u00e9 calculada em decib\u00e9is (dB) como <\/span>\u03b1<\/span> = 10 log (P_recep\u00e7\u00e3o \/ P_ermiss\u00e3o)<\/span><\/p>\n = 10 log (R*I_ recep\u00e7\u00e3o ^2 \/ R*I_ emiss\u00e3o ^2) = 10 log (((I_recep\u00e7\u00e3o \/ I_emiss\u00e3o)^2) <\/span><\/p>\n = 2*10 log (I_recep\u00e7\u00e3o \/ I_emiss\u00e3o) = 20*log (I_recep\u00e7\u00e3o \/ I_emiss\u00e3o) <\/span><\/p>\n \u00a0<\/span>A atenua\u00e7\u00e3o na transmiss\u00e3o de um sinal costuma oscilar entre 0dB (sem presen\u00e7a de atenua\u00e7\u00e3o) e -40dB (ver gr\u00e1fico na imagem da not\u00edcia). Essa faixa ou ganho do sistema pode ser t\u00e3o amplo quanto 120dB, dependendo da tecnologia. Para refer\u00eancia:<\/span><\/p>\n \u2022 Uma atenua\u00e7\u00e3o de -6,02 dB corresponde a uma redu\u00e7\u00e3o da metade (1\/2) da amplitude do sinal (respectivamente um quarto da pot\u00eancia).<\/span><\/p>\n \u2022 E uma atenua\u00e7\u00e3o de -9,54 dB, com uma redu\u00e7\u00e3o de um ter\u00e7o (1\/3) de sua amplitude.<\/span><\/p>\n Por outro lado, o fato das ondas viajarem em velocidades diferentes faz com que cheguem ao receptor com defasagens de tempo, que aumentam na propor\u00e7\u00e3o direta do comprimento do condutor (dist\u00e2ncia entre emissor e receptor).<\/span><\/p>\n \u00a0<\/span>Este efeito de ‘passagem baixa’ faz com que as pontas ascendente e descendente do pulso se desviem no tempo, um fen\u00f4meno conhecido como dispers\u00e3o (velocidade de fase dependente da frequ\u00eancia) e que, junto com a interfer\u00eancia, pode causar jitter<\/em> (que \u00e9 a dificuldade de se recuperar o rel\u00f3gio de um sinal) e que traduzimos como ‘agita\u00e7\u00e3o’.<\/span><\/p>\n \u00a0<\/span>Como os fen\u00f4menos expostos s\u00e3o fatores limitantes para a integridade da recep\u00e7\u00e3o do sinal, eles condicionar\u00e3o o comprimento m\u00e1ximo do condutor (L) para cada frequ\u00eancia de transmiss\u00e3o (ou largura de banda do canal). E, se incluirmos ru\u00eddo externo na equa\u00e7\u00e3o, portanto, ele limita a capacidade de transmiss\u00e3o do seu canal.<\/span><\/p>\n \u00a0<\/span>Lembre-se que, de acordo com o teorema de Shannon, a capacidade de um canal ideal em bits\/s \u00e9 igual a C = B * log2 (1 + S \/ N), onde B \u00e9 a largura de banda do canal em Hz, S \u00e9 a pot\u00eancia de o sinal \u00fatil em W e N a pot\u00eancia do ru\u00eddo presente no canal em W. Isso significa que, se o meio for dedicado, n\u00e3o haver\u00e1 limite para a largura de banda do meio. Mas este n\u00e3o \u00e9 o caso, mesmo na aus\u00eancia de atenua\u00e7\u00e3o.<\/span><\/p>\n \u00a0<\/span>Como regra geral, para cabeamento tradicional, podemos dizer que a transmiss\u00e3o de dados, em banda base, atrav\u00e9s do canal ser\u00e1 tecnicamente vi\u00e1vel quando o comprimento da linha for reduzido em rela\u00e7\u00e3o ao comprimento de onda do sinal (<\/span>\u03bb<\/span>), aproximadamente L <<\/span>\u03bb<\/span>\/100.<\/span><\/p>\n \u00a0<\/span>Por exemplo, para um condutor de cobre de L = 100 metros, a frequ\u00eancia m\u00e1xima de transmiss\u00e3o de dados seria aquela em que <\/span>\u03bb<\/span> = 100\/100 = 1m, o que para uma velocidade de propaga\u00e7\u00e3o de 2,55 x 108 corresponderia a um fm\u00e1x \u2248 2,55 x 108 \/ 1 = 255 x 106 = 255 MHz.<\/span><\/p>\n \u00a0<\/span>Para superar esse baixo valor, os materiais selecionados para a constru\u00e7\u00e3o da fia\u00e7\u00e3o evoluem em seus padr\u00f5es. Em termos simples, os novos padr\u00f5es buscam, entre outras coisas: eliminar a dispers\u00e3o, construindo um meio com velocidade de fase constante, at\u00e9 pelo menos a ordem de magnitude da largura de banda da taxa de bits (ou banda base).<\/span><\/p>\n \u00a0<\/span>A frequ\u00eancia acima corresponde a um per\u00edodo de T = 1 \/ 255M Hz = 3,9215 x 109 s = 3,9215 x 106 ms = 3,9215 x 103 <\/span>\u03bc<\/span>s = 3,9215 ns (equivalente ao tempo que leva para a luz viajar 1,17 metros no v\u00e1cuo)<\/span><\/p>\n \u00a0<\/span>Atualmente, para redes Ethernet com cabos de par tran\u00e7ado (twisted pair<\/em>), as categorias de alta tecnologia t\u00eam as seguintes larguras de banda:<\/span><\/p>\n \u2022 Cat7 (600 MHz) categoria F de acordo com ISO EN 50173<\/span><\/p>\n \u2022 Cat7A (1000 MHz) categoria FA de acordo com ISO EN 50173<\/span><\/p>\n \u2022 Cat 8 \/ 8.1 (2000 MHz) ISO \/ IEC 11801-1: 2017<\/span><\/p>\n \u2022 Cat 8.2 (2000 MHz) ISO \/ IEC 11801-1: 2017<\/span><\/p>\n \u00a0<\/span>Importante: As categorias acima podem ser usadas com garantias de integridade do sinal, desde que o comprimento do cabo seja inferior a 100 metros.<\/span><\/p>\n