Cabos Em Telecomunicações

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Cabos em Telecomunicações Cabos Objetivos: 1. Caracterizar o meio de transmissão constituído por par metálico 2. Apresentar uma visão geral das características dos cabos utilizados em telecomunicações; Introdução PADRONIZAÇÃO • • • • • • • • • Até meados dos anos 80 nos EUA não havia uma norma específica para sintonizar os sistemas de telecomunicações e os projetos de edifícios; Existiam vários padrões: o Par trançado para telefonia; o Cabo coaxial de 50Ω para as redes ethernet 10 Mbps; o Cabos coaxiais de 75Ω para vídeo; o Cabos STP para token ring; Falta de coordenação: construção x aplicações de comunicação; Em 1985 o EIA (Eletronic Industry Association) e a TIA ( Telecommunication Industry Association) organizaram comitês técnicos para desenvolver um rol de padrões para os sistemas de telecomunicações, que resultaram,em 1991, na publicação da norma conhecida por ANSI/TIA/EIA-568 – Commercial Building Telecommunications Cabling Standard, que disseminou a técnica de projeto de infra-estrutura de telecomunicações conhecida como cabeamento estruturado. Surge a ANSI/TIA/EIA-569 – Commercial Building Standard for Telecommunications Pathways and Spaces, para definir os caminhos e espaços. O trabalho continuou, e surgiram várias atualizações; Em 2001 tudo foi condensado na nova norma ANSI/TIA/EIA-568B– Commercial Building Telecommunications cabling Standard de maio de 2001 , subdividida em três partes: · ANSI/TIA/EIA 568-B.1 –General Requirements · ANSI/TIA/EIA 568-B.2 – Balanced Twisted Pair Cabling Components · ANSI/TIA/EIA 568-B.3 – Optical Fiber Cabling Components Standard NO BRASIL • • Crescente demanda de sistemas de telecomunicações: A ABNT formou um comitê para desenvolver a norma de cabeamento estruturado brasileira: o ABNT/NBR 14565- " Procedimentos básicos para elaboração de projetos de cabeamento de telecomunicações para rede interna estruturada" de agosto de 2000, tendo como base a norma ANSI/TIA/EIA-568A de outubro de 1995. Cabos para Telecomunicações FIOS E CABOS • • • • • Em telecomunicações os sinais elétricos podem ser transportados por fios metálicos ou fibras óticas. Nos fios metálicos a informação é transportada na forma de variações de tensão (analógica); Na fibra ótica a informação é transportada na forma de energia luminosa; Par metálico: dois fios paralelos, geralmente de cobre; Tabela AWG (American Wire Gauge) Página 1 Cabos em Telecomunicações CABOS TELEFÔNICOS • • • • • • Podem ser internos ou externos; São divididos em pares ( de 02 a 2400); Dentro do cabo os pares estão ordenados e numerados por meio de um código de cores. 10 cores, divididas em 2 grupos de 5 cores cada um. Total: 25 combinações; As cores do primeiro grupo se mantêm por 5 pares consecutivos e as cores do segundo grupo se repetem a cada 5 pares. Cada um dos condutores de um par tem uma cor e para a utilização do cabo é necessário que seja feita a separação dos pares. A seqüência de cores se repetem a cada 25 pares, ou seja, o par 26, 51, 76, etc tem as mesmas cores do par 01; o par 27, 52, 77, etc. tem as mesmas cores do par 02 e assim sucessivamente. Página 2 Cabos em Telecomunicações PAR 01 02 03 04 05 • • • COR Br/Az Br/Lr Br/Vd Br/Mr Br/Cz PAR 06 07 08 09 10 COR Vm/Az Vm/Lr Vm/Vd Vm/Mr Vm/Cz Pares de 01 a 25 PAR COR 11 Pr/Az 12 Pr/Lr 13 Pr/Vd 14 Pr/Mr 15 Pr/Cz PAR 16 17 18 19 20 COR Am/Az Am/Lr Am/Vd Am/Mr Am/Cz PAR 21 22 23 24 25 COR Rx/Az Rx/Lr Rx/Vd Am/Mr Am/Cz Para facilitar a contagem dos cabos: o De 01 a 25 – utiliza-se a tabela anterior; o De 26 a 50 – subtrai-se 25 do número do par e localizar o número na tabela; o De 51 a 75 – subtrai-se 50 ..... o De 76 a 100 – subtrai-se 75 ...... o A partir do par 100, trabalhamos somente com as dezenas e segue-se a lógica anterior. Para ajudar na separação dos cabos com muitos pares, os fabricantes separam conjuntos de condutores com um fio de lã colorida; Cada conjunto de 25 pares está enrolado com uma dessas lãs, de forma que não se perca a referência no momento da contagem dos pares; FORMAÇÃO DOS CABOS Página 3 Cabos em Telecomunicações Figura 1 - Formação dos cabos - fonte: Catálogo Furokawa Os cabos telefônicos externos possuem em sua identificação a sigla "APL", caracterizando a capa de proteção externa. A sigla APL significa "Aluminium Polyethylene Laminated"ou laminação de alumínio e polietileno. A capa APL é constituída por uma lâmina de 0,2 mm de alumínio, recoberta em ambos os lados por uma película de 0,04 mm de polietileno, aplicada longitudinalmente sobre o núcleo do cabo. No conjunto assim formado é então extrudada uma cobertura de polietileno que em conseqüência do calor da aplicação, funde o filme de polietileno da lâmina de alumínio, fazendo com que o alumínio e o polietileno constituam uma única peça que limita fortemente a penetração de umidade. A capa APL é chamada de barreira de umidade. As vantagens da capa APL são as seguintes: a) b) c) d) e) f) g) h) Grande resistência à penetração de umidade; Maior flexibilidade; Mais leves, facilitando a tração, permitindo lances maiores e menor número de emendas; Aumento da resistência à corrosão da capa; Reduz o efeito de retração da capa de polietileno nas emendas; Acrescenta segurança adicional contra indução eletrostática dos cabos de energia; Apresenta grande resistência à pressão, tanto interna (pode se pressurizado), quanto externa; O menor peso facilita o manuseio das bobinas. Aplicação dos cabos APL: Página 4 Cabos em Telecomunicações PRINCIPAIS CABOS: a) CT - APL São constituídos por condutores de cobre nu, isolados com papel e ar, núcleo enfaixado com fita de papel e protegido com capa APL. A capa APL é formada de uma fita de alumínio politenada lisa, aderida à capa externa de polietileno preta. São indicados preferencialmente para instalações subterrâneas em dutos. São encontrados em cabos de 200 a 2400 pares, conforme o diâmetro desejado. A figura abaixo mostra uma visão geral de um cabo CT-APL b) CTS-APL São constituídos por condutores de cobre nu, isolados por uma camada de polietileno expandido revestida por uma película de polietileno sólido (foam-skin), núcleo enfaixado com material não higroscópico e protegido por uma capa APL. São indicados para instalações subterrâneas em dutos. Estão disponíveis em cabos de 10 a 3600 pares, nos diâmetros de 0,40 mm e 0,50 mm. c) CTS-APL-G São constituídos por condutores de cobre nu, isolados com uma camada de polietileno expandido revestida por uma película de polietileno sólido, núcleo completamente preenchido com material resistente à penetração de umidade, enfaixado com material não higroscópico e protegido com capa APL. São indicados para instalações subterrâneas em dutos ou diretamente enterrados. Estão disponíveis em cabos de 0,40 mm e 0,50 mm, 10 a 2400 pares. Página 5 Cabos em Telecomunicações d) CTP-APL-SN São constituídos por condutores de cobre estanhado, isolados com polipropileno, núcleo enfaixado com material não higroscópico e protegido por uma capa APL. São indicados para fabricação de cotos, para uso em armários de distribuição, caixas terminais e entradas de edifícios. Estão disponíveis em cabos de 0,50 mm, de 10 a 600 pares. e) CTP-APL São constituídos por condutores de cobre nu, isolados com polietileno ou polipropileno, núcleo enfaixado com material não higroscópico e protegido por uma capa APL. São indicados preferencialmente para instalações aéreas. Estão disponíveis em cabos de 10 a 600 pares, em 0,40 mm, 0,50 mm, 0,65 mm e 0,90 mm. f) CTP-APL-G São constituídos por condutores de cobre nu, isolados com polietileno ou polipropileno, tendo o núcleo preenchido completamente com material resistente à penetração de umidade, enfaixado com material não higroscópico e protegido por uma capa APL. São indicados preferencialmente para instalações subterrâneas em dutos ou diretamente enterrados. Estão disponíveis em cabos de 10 a 600 pares, em 0,40 mm, 0,50 mm, 0,65 mm e 0,90 mm. g) CTP-APL-AS São constituídos por condutores de cobre nu, isolados com polietileno ou polipropileno, núcleo enfaixado com material não higroscópico e protegido por uma capa APL. São indicados exclusivamente para instalações aéreas. Possuem auto-sustentação através de uma cordoalha de aço incorporada à capa externa. Estão disponíveis em cabos de 10 a 100 pares, em 0,40 mm, 0,50 mm, 0,65 mm e 0,90 mm. h) CTP-APL-ASF São constituídos por condutores de cobre nu, isolados com polietileno ou polipropileno, núcleo enfaixado com material não higroscópico e protegido por uma capa APL. Possuem auto-sustentação através de elementos de material dielétrico incorporados diretamente na capa externa. São indicados exclusivamente para instalações aéreas, em vãos de até 60 metros entre postes. Estão disponíveis em cabos de 10 a 100 pares, em 0,40 mm, 0,50 mm, 0,65 mm e 0,90 mm. i) CCE São constituídos por condutores de cobre nu, isolados com polietileno ou polipropileno, com capa interna de polietileno ou copolímero preto, blindagem de fita de cobre, núcleo enfaixado com material não higroscópico e capa externa de polietileno ou copolímero preto. São indicados para uso externo enterrados, em ligações de assinantes, orelhões e cabines. Estão disponíveis em cabos de 2 a 6 pares, em 0,50 mm (CCE-50) e 0,65 mm (CCE-65) j) CCE-APL Página 6 Cabos em Telecomunicações São constituídos por condutores de cobre nu, isolados com polietileno ou polipropileno, núcleo enfaixado com material higroscópico e protegido por uma capa APL. São indicados para instalações aéreas ou subterrâneas em dutos. Estão disponíveis em cabos de 2 a 6 pares, em 0,50 mm (CCEAPL-50) e 0,65 mm (CCE-APL-65) k) CCE-APL-ASF São constituídos por condutores de cobre nu, isolados com polietileno ou polipropileno, núcleo enfaixado com material higroscópico e protegido por uma capa APL. Possuem auto-sustentação através de elementos de material dielétrico incorporados diretamente na capa externa. São indicados para instalações aéreas, em vãos de até 120 metros entre postes. Estão disponíveis em cabos de 220 pares, em 0,40 mm (CCE-APL-ASF-40), 0,50 mm (CCE-APL-ASF-50), 0,65 mm (CCE-APL-ASF65) e 90 mm (CCE-APL-ASF-90). l) CCE-APL-G São constituídos por condutores de cobre nu, isolados com polietileno ou polipropileno, tendo o núcleo preenchido completamente com material resistente à penetração de umidade, enfaixado com material não higroscópico e protegido por uma capa APL. São indicados preferencialmente para instalações subterrâneas em dutos ou diretamente enterrados. Estão disponíveis em cabos de 2 a 6 pares, em 0,50 mm (CCE-APL-G-50) e 0,65 mm (CCE-APL-G-65). Página 7 Cabos em Telecomunicações CABOS TELEFÔNICOS INTERNOS Os cabos telefônicos internos são empregados dentro de edificações, protegidos da umidade. Apresentam como característica mais visível uma capa externa de cor cinza. Para a identificação dos pares emprega-se o mesmo código de cores apresentado para cabos telefônicos externos. a) CI São constituídos por condutores de cobre estanhado, isolados em PVC, núcleo enfaixado com material não higroscópico, fio de continuidade de cobre estanhado (0,60 mm), blindagem coletiva com fita de alumínio e capa externa na cor cinza. São indicados para uso interno em centrais telefônicas e demais edificações. Estão disponíveis em cabos de 10 a 1200 pares, em 0,40 mm (CI-40), 0,50 mm (CI-50) e 0,60 mm (CI-60). b) CCI São constituídos por condutores de cobre estanhado, isolados em PVC, núcleo enfaixado com material não higroscópico e capa externa de PVC na cor cinza. São indicados para uso interno em edifícios comerciais, industriais e outros. Estão disponíveis em cabos de 1 a 6 pares, com 0,5 mm. O Página 8 Cabos em Telecomunicações cabo CCI-50-1-T é constituído por um par torcido junto com um fio terra de cobre estanhado de 0,50 mm de diâmetro nominal. FIOS TELEFÔNICOS EXTERNOS Os fios telefônicos externos são cabos constituídos por um par de fios. A capa externa é mais resistente do que a empregada nos fios internos, já que é submetida a condições ambientais adversas tais como: chuva, trepidação, poeira, umidade, esforços mecânicos e ventos. a) FE São constituídos por dois condutores de liga de cobre paralelos isolados com material termoplástico. São indicados para instalações aéreas com derivação a partir das caixas de distribuição até as entradas de assinantes. Estão disponíveis nos diâmetros do condutor de 1,0 mm (FE-100, isolação de PVC) e 1,6 mm (FE- 160, isolação de PE). Figura 2 - Fio FE b) FEB-D São constituídos por dois condutores de cobre estanhado, isolados em material termoplástico, torcidos, capa externa em material termoplástico contendo elementos de sustentação em material dielétrico incorporados à capa externa. São indicados para instalações aéreas como derivação a partir das caixas de distribuição até as entradas de assinantes. Estão disponíveis em cabos de 0,65 mm (FEB-D-65) e 90 mm (FEB-D-90). c) FEB-M São constituídos por dois condutores de cobre estanhados e isolados em material termoplástico, torcidos, capa externa em material termoplástico e elemento de sustentação metálico incorporado a capa externa. São indicados para instalações aéreas como derivação a partir das caixas de distribuição até as entradas de assinantes. Estão disponíveis em cabos de 0,65 mm (FEB-M-65) e 0,90 mm (FEB-M-90). FIO TELEFÔNICO INTERNO Os fios telefônicos internos são empregados no interior de edificações, sendo então protegidos de umidade e esforços mecânicos. Apresentaremos alguns tipos de fios telefônicos internos. Embora este seja o nome empregado pela indústria, o correto seria chamar-se de cabos telefônicos internos. FI-60 É constituído por um par torcido de condutores de cobre estanhado e isolados com PVC. É indicado para uso interno na ligação de aparelhos domiciliares, instalações em tubulações ou fixados em rodapés. Está disponível em cabos de 0,60 mm (FI-60). Página 9 Cabos em Telecomunicações Figura 3 - Fio interno - FI CABO METÁLICO PARA REDES LOCAIS • • • • • • • • Parâmetro básico de qualidade: taxa de erro de bits; Desafio: cabos de baixo custo X taxa de transmissão elevada a longas distâncias; Limite distância x velocidade: função das características construtivas dos cabos; Cabos paralelos são susceptíveis a interferência; Melhoria: o cabo par trançado: twisted pair (TP); Categoria 5: tráfego até 100MHz em curtas distâncias; Maiores distâncias – uso de repetidores – limitado pela própria concepção da rede ethernet; Cabo UTP (Unshielded Twisted Pair – não blindado) – UTP CAT 5 – 24 AWG, 4 pares, impedância nominal de 100Ω para redes até 100Mbps. Parâmetros a) Atenuação: expressa em dB/100 metros, é a perda de potência que o sinal sofre ao longo do caminho entre o transmissor e o receptor, quanto maior o valor da atenuação maior é a perda; b) SRL: perda de retorno estrutural, expressa em dB, é a imunidade à reflexão do sinal transmitido que um cabo apresenta. Esta imunidade previne o enfraquecimento do sinal original pelo sinal refletido. Quanto maior o valor da SRL melhor será o cabo, pois o cabo chegará com mais potência ao receptor; c) NEXT: é a imunidade á interferência que um sinal trafegando em um par recebe dos outros pares. Esta interferência distorce o sinal recebido e aumenta a taxa de erro; quanto maior o valor, maior a imunidade e melhor o cabo; d) ACR: expressa em dB, é a medida conjunta da perda de potência por atenuação da magnitude do sinal associada à distorção na qualidade deste sinal. A diferença entre o valor de NEXT e do valor da Atenuação define então o ACR. Quanto maior o valor do ACR maior a capacidade de transmitir o sinal com menor taxa de erro de bits. e) Power Sum Next: expresso em dB, é a imunidade à interferência que um sinal trafegando em um par recebe de todos os outros pares simultaneamente. A interferência distorce o sinal recebido e aumenta a taxa de erro. Quanto maior o valor do Power Sum Next maior a imunidade e melhor o cabo. Este parâmetro avalia a possibilidade de transmissão simultânea nos quatro pares do cabo. f) Desequilíbrio resistivo: diferenças entre as resistências dos condutores; g) Desequilíbrio capacitivo: diferenças entre as capacitâncias dos cabos. • fator determinante para a necessidade de empregar-se um cabo blindado, de maior custo: o ambiente de trabalho. o Os cabos blindados são mais resistentes à interferência eletro-magnética, sendo adequados para ambientes com elevados níveis de ruído elétrico. Dentre as fontes de ruído encontradas em ambientes de escritório e fábrica citam-se: lâmpadas fluorescentes, máquinas elétricas, motores, geradores, compressores de ar condicionado, controladores de velocidade com tiristores, fotocopiadoras, máquinas de solda, motores de ar condicionado e de elevadores, computadores; Página 10 Cabos em Telecomunicações o A blindagem pode ser uma fina lâmina de alumínio ou uma teia de cobre trançado. Para escritórios ou comércio movimentados use o cabo com blindagem de lâmina. Para ambientes de fábrica ou com elevados níveis de ruído elétrico use o cabo com blindagem de cobre trançado. CABO COAXIAL • • • • • • • • Foi o 1º cabo disponível no mercado; Até a alguns anos atrás o meio de transmissão mais moderno que existia em termos de transporte de dados; Existem 4 tipos diferentes de cabos coaxiais: o 10Base5; o 10Base2; o RG-59/U; o RG-62/U. O cabo 10Base5 é o mais antigo, usado geralmente em redes baseadas em mainframes. Este cabo é muito grosso, tem cerca de 0.4 polegadas, ou quase 1 cm de diâmetro e por isso é muito caro e difícil de instalar devido à baixa flexibilidade. RG62/U, usado em redes Arcnet (uma arquitetura de rede antiga, década de 70); RG-59/U, usado na fiação de antenas de TV. Os cabos 10Base2, também chamados de cabos coaxiais finos, ou cabos Thinnet, são os cabos coaxiais usados em redes Ethernet. Seu diâmetro é de 0.18 polegadas, cerca de 4.7 milímetros, o que os torna razoavelmente flexíveis. Os cabos coaxiais são cabos constituídos de 4 camadas: um condutor interno, o fio de cobre que transmite os dados; uma camada isolante de plástico, chamada de dielétrico que envolve o cabo interno; uma malha de metal que protege as duas camadas internas e, finalmente, uma nova camada de revestimento, chamada de jaqueta. Uma característica dos cabos coaxiais é a capacitância por unidade de comprimento. A equação abaixo fornece o valor da capacitância em pF / m de cabos coaxiais. Página 11 Cabos em Telecomunicações Algumas características de tais dielétricos e as aplicações: • Polietileno convencional, PE: e o material mais geralmente empregado como isolante. Tem baixo custo e boas características elétricas. Não é adequado para operação em ambientes cuja temperatura esteja acima de 80° C. O polietileno é inflamável, mas este risco é minimizado pela malha e pela capa externa do cabo de de PVC. • Polietileno expanso (“foamed”): é empregado em aplicações nas quais é necessário um baixo valor de constante dielétrica. A sua estrutura em forma de favo de mel leva a constantes dielétricas da ordem de 1,5. O polietileno pode ser trançado para aumentar a resistência. • Polietileno Retardante à Chama: os aditivos empregados para retardar a velocidade de propagação da chama podem alterar o valor da constante dielétrica do material. • Teflon FEP: este material apresenta excelentes características elétricas e pode operar em temperaturas de até 200° C. Outra característica do cabo coaxial é a “Impedância Característica”, que é a medida de oposição ao fluxo de corrente alternada. É essencial um perfeito casamento entre o gerador, a linha de transmissão e a carga para o máximo de transferência de energia. Ou seja, devemos buscar que a impedância do gerador, do cabo coaxial e da carga sejam idênticas, caso puramente resistivas. A impedância característica pode ser calculada a partir de: Página 12 Cabos em Telecomunicações Números de fios do encordoamento 1 7 19 37 61 91 k 1 0,95 0,97 0,98 0,985 0,988 Tipo de construção Trançado Liso Corrugado ka 1,5 a 3 1 1,1 a 1,3 A velocidade de propagação expressa a velocidade de propagação do sinal de RF através do dielétrico do cabo. Pode ser expressa como velocidade em m/s ou da maneira mais usual como velocidade relativa e relação à velocidade de propagação da luz no vácuo, que é 3x108 m/s. A velocidade relativa de propagação em dielétricos é dada por: A partir da velocidade de propagação podemos determinar o retardo provocado por uma linha de tansmissão, como o cabo coaxial. Neste caso o retardo, expresso em nano segundo por metro é dado por: A indutância é a propriedade de um elemento de circuito de oposição à variação da corrente, em amplitude e sentido, provocando atrasos relativos da corrente em relação à tensão.A expressão abaixo determina o valor da indutância em micro H. Página 13 Cabos em Telecomunicações Bibliografia LIMA, Valter. Telefonia e cabeamento de dados. 2. ed. São Paulo: Érica, 2001. 194 p. TOLEDO, Adalton Pereira de. Redes de acesso em telecomunicações: metálicas, ópticas, HFC, estruturadas, wireless, XDSL, WAP, IP, satélites. São Paulo: Makron Books, 2001. 167 p. HUGES, H. Telecommunications Cables. Design, Manufacture and installation, Hardcover, Jun, John Wiley and Sons, 1997. Catálogo de Cabos FICAP – Disponível em www.ficap.com.br Catálogo de Produtos Furukawa – Disponível em www.furukawa.com.br Página 14