Interface

Os resultados de testes de certificação marcados com um asterisco são considerados aceitáveis para efeito de aprovação do cabeamento?

Esta pergunta dá sequência ao tema da última edição de Interface, que tratou sobre certificação de cabeamento. Resultados marcados com um asterisco são considerados marginais, ou seja, passaram ou foram rejeitados com uma diferença muito pequena entre o valor obtido no teste e o máximo (ou mínimo, dependendo do parâmetro de transmissão) definido como limite para seu aceite ou rejeição com base em normas. Tecnicamente, a IEC 61935-1 (Specification for the testing of balanced and coaxial information technology cabling – Part 1: Installed balanced cabling as specified in ISO/IEC 11801-1 and related standards) especifica que os resultados dos testes para um determinado parâmetro de transmissão cuja diferença entre o valor medido e o limite estabelecido esteja abaixo da precisão especificada da medição, sejam marcados com um asterisco. Essa norma faz parte das referências normativas da NBR 16869-1 e, portanto, aplica-se aos testes de certificação do cabeamento.

Em sua Seção 6, a NBR 16869-1 estabelece alguns critérios para o aceite ou rejeição de resultados marginais. Em termos gerais, ela faculta àquele que determina as especificações de um plano de qualidade aceitar ou não resultados marginais.

Um resultado marginal aprovado (aprovado*) pode ser aceito, o que significa que o limite de falha é menos rígido em comparação ao especificado devido à incerteza do equipamento de teste de campo. Um resultado marginal reprovado (reprovado*), entretanto, deve ser rejeitado.

É comum que resultados marginais sejam rejeitados, independentemente de serem aprovados* ou reprovados*. A maioria dos contratantes de serviços de cabeamento estruturado especifica que os resultados dos testes de certificação devem ser aprovados e, portanto, que resultados marginais não são aceitáveis. Nesses casos cabe ao instalador corrigir os problemas detectados e executar novas provas de certificação até que resultados aprovados sejam obtidos. Da mesma forma, a maioria dos fabricantes de sistemas de cabeamento estruturado não aceita resultados marginais para a emissão de suas garantias estendidas de sistema.

Portanto, para minimizar resultados marginais, um plano de qualidade deve especificar as propriedades dos equipamentos de testes de campo a serem utilizados para a certificação do cabeamento.

Esta seção se propõe a analisar tópicos de cabeamento estruturado, incluindo normas, produtos, aspectos de projeto e execução. Os leitores podem enviar suas dúvidas para Redação de RTI, e-mail: inforti@arandanet.com.br.

Fig. 1 – Exemplo de relação entre taxa de erro de bit e relação sinal ruído

Qual é o significado de ALSNR – Alien Limited Signal to Noise Ratio? Por que deve ser avaliado em sistemas de cabeamento estruturado? Trata-se de um novo parâmetro de transmissão?

De forma bastante objetiva, a única novidade aqui é seu próprio nome, pois ALSNR não é nada novo e, tampouco, trata-se de um novo parâmetro de transmissão. Na verdade, desde os anos 1920, aproximadamente, ninguém descobriu qualquer parâmetro novo de transmissão.

Além disso, segundo sua própria definição pela NBase-T Alliance, essa relação entre parâmetros nada mais é que uma relação atenuação diafonia, sendo a diafonia resultante do alien crosstalk.

Antes de entrar em mais detalhes sobre a relação sinal ruído limitada pela interferência de alien crosstalk (ALSNR), vamos começar por uma revisão do conceito de relação sinal ruído SNR – Signal to Noise Ratio.

A capacidade de um sistema de comunicação operar de maneira eficiente pode ser determinada “fisicamente” pela intensidade de sinal presente na entrada do receptor em relação ao ruído acoplado ao canal e entregue ao receptor. Essa relação é conhecida como sinal ruído (SNR), que é função do código de linha do sinal transmitido. Esta, por sua vez, é função da taxa de erro de bit associada a um código de linha.

Portanto, é importante entender que a relação sinal ruído somente pode ser determinada quando conhecemos o código de linha. A figura 1 mostra o comportamento da taxa de erro de bit (BER, bit error rate) para diferentes mecanismos de codificação de linha.

Não é meu objetivo aqui entrar em detalhes sobre os diferentes mecanismos de codificação de sinais. O que é de fato importante é entender que cada mecanismo de codificação (unipolar, bipolar, RZ, NRZ, etc.) tem um comportamento de taxa de erro de bit que é função da relação sinal ruído. Para citar um exemplo de aplicação, a codificação utilizada na aplicação Fast Ethernet (100Base-TX) é a 4B5B com MLT-3 (RZ). Portanto, suas características de BER e SNR seguem um padrão determinado por essas características (figura 2).

Dessa forma, para um canal de transmissão em um sistema de cabeamento passivo, no qual diferentes aplicações que empregam esquemas de codificação de linha diferentes podem ser implementadas, não faz o menor sentido falarmos em relação sinal ruído. Note o leitor que haverá respostas de relação sinal ruído para diferentes aplicações.

Exatamente por isso, uma outra relação é avaliada nos testes de análise de resposta em frequência de um canal passivo, conhecida como relação atenuação diafonia. A mais comum é denominada ACR - Attenuation to Crosstalk Ratio. Nesse caso, a diafonia que entra na análise é a paradiafonia ou NEXT - Near-End Crosstalk. Outra relação, denominada inicialmente ELFEXT Equal-Level Far-End Crosstalk, é um ACR, porém na qual a diafonia considerada é a telediafonia ou FEXT - Far-End Crosstalk. Apenas como informação, esses parâmetros passaram a ser denominados ACRN - Attenuattion to Crosstalk Ratio at the Near-End e ACRF Attenuation to Crosstalk Ratio at the Far-End, respectivamente.

Tab. I – Categorias de desempenho do cabeamento balanceado e tecnologias NBase-T

Cabeamento 2.5GBase-T 5GBase-T

Categoria 5e Suporta Precisa de avaliação adicional

Categoria 6 Suporta Suporta Categoria 6A Suporta Suporta

No entanto, é importante observar que ACR, de forma mais ampla, não é a mesma relação que a SNR. Trata-se de uma forma simplificada de avaliação da relação sinal ruído em sistemas de cabeamento passivo. Quando um equipamento eletrônico é conectado ao cabeamento para formar um sistema de comunicação, o parâmetro mais adequado para quantificar a qualidade do canal é a taxa de erro de bit (BER, bit error rate) desse sistema de comunicação. De maneira simplista, esse parâmetro apresenta o número real de bits que foram recebidos de maneira incorreta pelo receptor dentro de um período de observação.

Enquanto o ACR, assim como todos os parâmetros de relação atenuação diafonia apresentados anteriormente, qualifica um canal de transmissão independentemente da aplicação implementada, a taxa de erro de bit é dependente da aplicação. Entretanto, protocolos como Ethernet, Token Ring, ATM, etc. utilizam diferentes critérios para determinar a taxa de erro de bit adequada para que um canal possa suportar uma determinada aplicação.

A NBase-T Alliance é um consórcio que reúne cerca de 45 empresas cujo objetivo, de forma mais ampla, é a avaliação e consequente utilização da infraestrutura de redes corporativas existentes para tecnologias de redes sem fio em desenvolvimento.

A tecnologia NBase-T define as aplicações a 2,5 e 5 Gbit/s em canais com cabos balanceados categorias 5e (100 MHz), 6 (250 MHz) e 6A (500 MHz) com até 100 m de comprimento e suporta taxas de transmissão superiores a 1 Gbit/s, necessárias para tecnologias Wi-Fi emergentes, como a IEEE 802.11ac. A NBase-T é então, a base para o novo padrão IEEE P802.3bz, em desenvolvimento, que especifica as aplicações 2.5GBase-T e 5GBase-T.

As categorias 6 e 6A apresentam desempenho muito provavelmente suficiente para garantir a operação da NBase-T. No entanto, um sistema de cabeamento categoria 5e, embora com boas possibilidades de garantir em especial a aplicação 2.5GBase-T, pode requerer avaliação mais criteriosa em condição de pior caso de operação, quando há feixes com muitos segmentos de cabos, por exemplo. A tabela I mostra as aplicações 2.5GBase-T e 5GBase-T e suas relações com as categorias de desempenho do cabeamento instalado. É importante mencionar que o cabeamento considerado nessa análise é sem blindagem (U/UTP).

Portanto, uma avaliação do desempenho dos canais categoria 5e até 250 MHz para a garantia da aplicação 5GBase-T pode ser necessária e envolve essa relação

entre parâmetros, a ALSNR. A NBase-T Alliance se refere à ALSNR como um novo requisito de alien crosstalk para essa tecnologia; com essa afirmação, eu concordo. A tecnologia eletrônica dos equipamentos ativos de rede utiliza esquemas de processamento digital de sinais que compensam de forma bastante significativa as distorções impostas pelo canal de transmissão, assim como ruídos acoplados ao canal. Para a avaliação dos efeitos de interferência por alien crosstalk, o padrão especifica um cálculo para a determinação do ALSNR que leva em consideração os aliens NEXT e FEXT e a atenuação do canal. Ao aprofundar minhas pesquisas sobre o assunto, encontrei o procedimento detalhado para o cálculo do ALSNR, que é bastante Fig. 2 – Exemplo de codificação MLT-3 complexo e não é meu objetivo reproduzi-lo aqui matematicamente. No entanto, descrevo de forma resumida, os passos utilizados para sua determinação: 1 - As atenuações de todos os pares em ambos os canais, interferente e interferido devem ser medidos até as frequências de 100 e 200 MHz, para 2.5GBase-T e 5GBase-T, respectivamente. 2 - As potências totais nominais (com e sem back off) em cada par de ambos os canais, interferente e interferido, devem ser determinadas. Nesse passo, as atenuações obtidas na etapa 1 entram nos cálculos. 3 - A densidade de potência total, incluindo a potência back off, para cada par do canal interferido, deve ser determinada.

4 - As combinações de alien NEXT e FEXT para cada canal interferente devem ser medidas; são 16 combinações de ANEXT e 16 de AFEXT. Essas medições devem ser executadas em conformidade com as especificações das normas de cabeamento estruturado. 5 - Os componentes de alien crostalk, incluindo as potências back off para cada canal interferente, devem ser calculados, assim como a quantidade total de ruído (powersum) acoplado em cada par do canal interferido.

A potência back off pode ser entendida como a intensidade mínima de potência recebida que ainda permite ao receptor decodificar a informação transmitida pela etapa transmissora do sistema de comunicação.

As potências totais, referidas no passo 2 acima são determinadas de forma puramente matemática, assim como a densidade total de potência, referida na etapa 3. As atenuações do passo 1 são obtidas mediante medições em campo, assim como as interferências por ANEXT e AFEXT. Os componentes de powersum alien crosstalk (passo 5) são determinados matematicamente envolvendo as medições de ANEXT e AFEXT. Todos os cálculos e medições devem ser feitos para as frequências críticas dentro das escalas de avaliação, conforme determinado pelo padrão NBase-T.

Portanto, a ALSNR para cada par é determinada por meio da seguinte expressão:

(dB)

Em termos práticos, Si representa uma relação atenuação diafonia e Ni, o somatório de potências de aliens NEXT e FEXT.

Portanto, a ALSNR nada mais é que uma outra forma de representar relações entre atenuação e diafonia, como mencionei no início da discussão sobre esse “novo parâmetro” de transmissão para a tecnologia NBase-T.

Para finalizar, não somente discordo da forma equivocada como essa relação entre parâmetros foi introduzida pela NBase-T Alliance, pois não se trata de uma relação sinal ruído (não há qualquer relação com codificação de linha), como justifico aqui o motivo por tal discordância. Há definições clássicas seculares na literatura técnica relacionadas a parâmetros de transmissão de sinais em sistemas de comunicação que são importantes. É meu entendimento que essas definições devem ser tratadas com a formalidade adequada.

Paulo Marin é engenheiro eletricista, mestre em propagação de sinais e doutor em interferência eletromagnética aplicada à infraestrutura de TI. Marin trabalha como consultor independente, é palestrante internacional e ministra treinamentos técnicos e acadêmicos. Autor de vários livros técnicos e coordenador de grupos de normalização no Brasil e EUA. Site: www.paulomarin.com.