UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO DESENVOLVIMENTO DE UM DISPOSITIVO PARA COLETA E ARMAZENAMENTO MASSIVO DE FALHAS André Martins de Oliveira Orientador: Msc. Eng. Eletricista Dalton Vidor

INTRODUÇÃO (1 de 2) INFRA-ESTRUTURA Qualidade de serviços para as tecnologias Necessidade de controle/gestão Surgimento de novas Tecnologias de Comunicação INFRA-ESTRUTURA

INTRODUÇÃO (2 de 2) INFRA-ESTRUTURA Sistemas de alimentação elétrica Sistemas de aterramento e pára-raios Controle de temperatura Meios de transmissão Desenvolvimento 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 APROXIMAÇÃO Impedância característica 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

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=2,1µs Há 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 Ruído 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)

DETECÇÃO DE FALHAS 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

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

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 ALARME SIA ALARME LOS ALARME LOS Siemens Alcatel-Lucent

INTEGRAÇÃO COM SISTEMA REAL Dispositivo conectado ao PABX Alcatel-Lucent Dispositivo conectado ao PABX Siemens

COMPARATIVO DOS RESULTADOS Eventos descarregados no dispositivo desenvolvido Tela gerenciamento PABX Alcatel-Lucent

RESULTADOS FINAIS 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,2008 PINES, José; BARRADAS, Ovidio César Machado - Sistemas Multiplex - 2a. Ed. – Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos Editora, 1978 LATHI,P.B.. Sistemas de Comunicação 1a. Ed - Rio de Janeiro: Editora Guanabara, 1987 KRAUS, John D. – Eletromagnetismo – 2ª. Ed. – Rio de Janeiro: Editora Guanabara,1986 ROCHOL, 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: 10/10/10 ITU-T (“Telecommunication Standardization Sector of ITU”). “G.775 - Loss of Signal (LOS), Alarm Indication Signal (AIS) and Remote Defect Indication (RDI) defect detection and clearance criteria for PDH signals”. Genebra, 1998. Disponível em: < http://www.itu.int/ITU-T/publications/recs.html> Acesso em: 10/10/10 Technical 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: 10/2010 Technical 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

OBRIGADO!!! UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO OBRIGADO!!! André Martins de Oliveira Orientador: Msc. Eng. Eletricista Dalton Vidor