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UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL PRÓ-REITORIA DE GRADUAÇÃO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

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.

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  1. 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

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

  3. 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

  4. 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

  5. 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

  6. MEIO DE TRANSMISSÃO APROXIMAÇÃO Impedância característica Se R e G -> 0 ou j-> INFINITO

  7. 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

  8. 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

  9. 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

  10. 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

  11. PERDAS NA TRANSMISSÃO • Atenuação • Distorção • Por atenuação • Falta de sincronismo • Descasamento de impedâncias • Ruído • Térmico • Impulsivo

  12. 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

  13. DISPOSITIVO DESENVOLVIDO (2 de 2)

  14. DETECÇÃO DE FALHAS MONOESTÁVEL - Cálculo do resistor e capacitor com base em uma largura de pulso desejada de 1100ns

  15. 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

  16. 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

  17. 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

  18. 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

  19. 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

  20. MICROCONTROLADOR (2 de 2) • TOPOLOGIA DE LIGAÇÃO

  21. 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

  22. SISTEMAS DE INFORMÁTICA (2 de 2) • Integração Homem-Máquina (IHM) • Menu interativo via conexão serial ao PC

  23. 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

  24. 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

  25. 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

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

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

  28. RESULTADOS FINAIS Quantitativo Qualitativo

  29. 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

  30. 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

  31. 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

  32. 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

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