São necessários três componentes, simultaneamente, para existir a EMI:

(1)

A Interferência

Eletromagnética nas

g

Redes de Computadores

Prof. José Maurício dos Santos Pinheiro Prof. José Maurício dos Santos Pinheiro Centro Universitário de Volta Redonda

Centro Universitário de Volta Redonda -- UniFOAUniFOA

28 de maio de 2007 28 de maio de 2007

(2)

EMI

EMI Electromagnetic Interference

Electromagnetic Interference

EMI

EMI –

– Electromagnetic Interference

Electromagnetic Interference

O ambiente eletromagnético de um sistema O ambiente eletromagnético de um sistema

computacional pode ser definido por seus computacional pode ser definido por seus pp pp pp

elementos constituintes e pelo ambiente elementos constituintes e pelo ambiente

externo que o circunda. externo que o circunda.

Uma rede de computadores que apresente Uma rede de computadores que apresente

q q

Uma rede de computadores que apresente Uma rede de computadores que apresente diversidade de equipamentos está sujeita a diversidade de equipamentos está sujeita a

EMI gerada em seu próprio ambiente ou EMI gerada em seu próprio ambiente ou EMI gerada em seu próprio ambiente ou EMI gerada em seu próprio ambiente ou

originada em infra

(3)

EMI

EMI –

– Electromagnetic Interference

Electromagnetic Interference

A coexistência de dispositivos que emitem A coexistência de dispositivos que emitem

i l t éti i f

i l t éti i f t tt t

energia eletromagnética, em infra

energia eletromagnética, em infra--estrutura estrutura de rede projetada inadequadamente, cria de rede projetada inadequadamente, cria

bl d t l t ti t

problemas de tornar eletromagneticamente problemas de tornar eletromagneticamente

incompatíveis tais dispositivos com o incompatíveis tais dispositivos com o

bi t d tã i id

ambiente onde estão inseridos. ambiente onde estão inseridos.

(4)

EMI

EMI Electromagnetic Interference

Electromagnetic Interference

São necessários três componentes

EMI

EMI –

– Electromagnetic Interference

Electromagnetic Interference

São necessários três componentes, simultaneamente, para existir a EMI: 9 Uma fonte de energia;

9Um receptor que possa ser perturbado por 9Um receptor, que possa ser perturbado por esta energia;

9Um caminho para acoplar esta energia 9Um caminho para acoplar esta energia indesejável entre a fonte e o receptor.

(5)

EMI

EMI –

– Electromagnetic Interference

Electromagnetic Interference

A EMI pode ser evitada através da intervenção

EMI

EMI –

– Electromagnetic Interference

Electromagnetic Interference

A EMI pode ser evitada através da intervenção num dos componentes do modelo:

9 Pela supressão da emissão na fonte;

9 O caminho de acoplamento deve ser o mais 9 O caminho de acoplamento deve ser o mais

ineficiente possível;

9 Tornando o receptor menos susceptível ao 9 Tornando o receptor menos susceptível ao

(6)

EMI

EMI Electromagnetic Interference

Electromagnetic Interference

EMI

EMI –

– Electromagnetic Interference

Electromagnetic Interference

Nas redes de computadores, receptores de EMI podem ser desde o cabeamento até os EMI podem ser desde o cabeamento até os

circuitos internos dos dispositivos.

Os distúrbios podem afetar desde fontes de alimentação até os circuitos internos

alimentação até os circuitos internos, causando degradação temporária ou

permanente no seu funcionamento permanente no seu funcionamento.

(7)

EMI

EMI –

– Electromagnetic Interference

Electromagnetic Interference

Custos associados aos problemas de

EMI

EMI –

– Electromagnetic Interference

Electromagnetic Interference

Custos associados aos problemas de interferência eletromagnética:

DIRETOS:

9 Reposição de equipamentos danificados; 9 Reposição de equipamentos danificados; 9 Manutenção corretiva freqüente;

9 Disponibilidade de mão-de-obra 9 Disponibilidade de mão de obra.

INDIRETOS: INDIRETOS:

9 Paralisação da rede;

9 Mau funcionamento ou falha de dispositivos 9 Mau funcionamento ou falha de dispositivos.

(8)

EMI

EMI –

– Electromagnetic Interference

Electromagnetic Interference

Pode ter origem interna ou externa.

EMI

EMI –

– Electromagnetic Interference

Electromagnetic Interference

g

Origem internag - sinais no interior do ambiente onde estão os cabos de

comunicação (voz, dados, etc.) e outros tipos ç ( , , ) p de cabos (energia, automação, etc.).

Origem externa - sinais provenientes de fontes externas que causam perturbações direta ou indiretamente no cabeamento da rede, tais como sinais de rádio, TV, aparelhos

(9)

EMI

EMI –

– Electromagnetic Interference

Electromagnetic Interference

Os efeitos da EMI em redes de computadores

EMI

EMI –

– Electromagnetic Interference

Electromagnetic Interference

Os efeitos da EMI em redes de computadores podem ser desde ruído num monitor de

vídeo até danos mais sérios como perda de vídeo, até danos mais sérios como perda de informações, queima de unidades de disco,

funcionamento intermitente da rede etc funcionamento intermitente da rede, etc. Cada infra

Cada infra--estrutura de rede necessita de estrutura de rede necessita de uma medida de proteção diferente de acordo uma medida de proteção diferente de acordo com os equipamentos existentes e regime de com os equipamentos existentes e regime de

funcionamento. funcionamento.

(10)

Causas de EMI

As causas de EMI podem ser agrupadas em

Causas de

p g p

categorias. Destacam-se:

9 Sobrecarga Fundamental - Um sinal

suficientemente forte pode atingir o p g

equipamento por condução através dos fios conectados a este;;

9 Ruído externo - A maioria dos casos de

interferência envolve algum tipo de fonte externa de ruído, sendo o mais comum o , ruído elétrico.

(11)

Causas de EMI

9 Emissões Espúrias - Transmissores de

RF podem gerar sinais fora de freqüências p g q alocadas. As emissões podem ser sinais discretos ou ruídos de banda larga g

(harmônicos);

9Transientes elétricos - ocorrem no

sistema elétrico de forma indesejável e j inesperada. São muitas vezes difíceis de

(12)

Causas de EMI

9 Variações de tensão - Ocorrem

normalmente devido ao acionamento ou à parada de cargas de potência elevada na rede de alimentação;ç ;

9Descarga Eletrostática (ESD)

-Fenômeno resultante da separação de cargas p ç g estáticas que pode gerar campos elétricos

(13)

Ambiente Eletromagnético

Fatores limitadores de desempenho que devem ser considerados no projeto da infra-devem ser considerados no projeto da infra

estrutura de uma rede de computadores: 9 Ruído;Ruído;

9 Atenuação;

9 Distorções por atraso e propagação;Distorções por atraso e propagação; 9 Outros.

(14)

Ambiente Eletromagnético

O ambiente eletromagnético de uma rede de computadores pode ser alterado à medida

que ocorrem reformulações de layout, da estrutura de cabeamento e, principalmente,

mudanças na instalação da rede elétrica.

f ê l é é d

A Interferência Eletromagnética é um dos maiores causadores de falhas em redes de

d i i l d ã

computadores, principalmente quando são utilizadas infra-estruturas inadequadas.

(15)

P j t d Si t C t i i P j t d Si t C t i i Projetos de Sistemas Computacionais Projetos de Sistemas Computacionais

É grande o número de profissionais que trabalham com projeto e instalação de trabalham com projeto e instalação de

sistemas computacionais e que não compreendem exatamente porque os compreendem exatamente porque os

equipamentos de uma rede de comunicação necessitam estar devidamente protegidos necessitam estar devidamente protegidos contra interferências e falhas provenientes

de outras redes de outras redes.

(16)

A forma como a EMI atinge a rede de computadores varia conforme o tipo de

cabeamento utilizado:

9Nos cabos coaxiais a malha externa atua pelo princípio da Gaiola de Faraday, o que permite certo grau de isolamento;

9Os cabos de par trançado utilizam linha balanceada para atenuar ou neutralizar a interferência eletromagnética.

(17)

O cabeamento pode apresentar degradação de desempenho devido à interferência

de desempenho devido à interferência eletromagnética excessiva quando se pretende transmitir altas taxas de dados. pretende transmitir altas taxas de dados. Normalmente os motivos que levam a esse

fato são causados por não observação das normas e / ou técnicas inadequadas de

(18)

A norma ANSI/TIA/EIA-569-A padroniza projetos e práticas de instalação de dutos e projetos e práticas de instalação de dutos e

espaços para edifícios comerciais. Ela permite o compartilhamento entre a rede permite o compartilhamento entre a rede

lógica e a rede elétrica.

Segundo a Norma, se a eletricidade é um dos serviços que compartilham o mesmo dos serviços que compartilham o mesmo duto ou canaleta com a rede de dados, os

mesmos deverão ser particionados mesmos deverão ser particionados.

(19)

EMI D El t táti (ESD) EMI D El t táti (ESD)

O di iti d d d t d ã

EMI por Descarga Eletrostática (ESD) EMI por Descarga Eletrostática (ESD)

Os dispositivos das redes de computadores são cada vez mais eficientes, porém ficam mais

tí i t b õ P l á id d

suscetíveis a perturbações. Pulsos rápidos de ESD podem ser confundidos com sinais de

i f ã l íti

informação legítimos.

Os efeitos da ESD sobre os equipamentos são Os efeitos da ESD sobre os equipamentos são invariavelmente destrutivos. Os componentes

eletrônicos podem apresentar degradação de eletrônicos podem apresentar degradação de desempenho, redução da expectativa de vida

ou operação intermitente ou operação intermitente.

(20)

EMI D El t táti (ESD) EMI D El t táti (ESD) EMI por Descarga Eletrostática (ESD) EMI por Descarga Eletrostática (ESD)

Os cabos pode agir como antena externa e como condutor de ESD para os circuitos como condutor de ESD para os circuitos

internos dos equipamentos.

Solução: Recomenda-se cabos externos blindados e o conectores metálicos ou com blindados e o conectores metálicos ou com

(21)

Q lid d d E i Elét i Q lid d d E i Elét i

A i t l ã lét i é d t

Qualidade da Energia Elétrica Qualidade da Energia Elétrica

A instalação elétrica é um dos pontos

críticos da infra-estrutura de uma rede de t d

computadores.

A qualidade da energia elétrica interfere A qualidade da energia elétrica interfere

fortemente no funcionamento dos componentes dessa rede

componentes dessa rede.

Interrupções no fornecimento ou ruídos pç gerados na rede elétrica podem ocasionar falhas graves ou degradação no desempenho g g ç p

(22)

C b t t ã

• Cabos atuam como antenas não intencionais para energia de RF;

• Conectores propiciam fuga não intencional da (e para) a blindagem do cabo;

da (e para) a blindagem do cabo;

• Maus conectores podem tornar um ótimo b i fi i t

Recomenda-se que quanto mais alta

cabo, ineficiente.

Recomenda-se que, quanto mais alta for a freqüência de operação, maior

deve ser a qualidade dos cabos e deve ser a qualidade dos cabos e

(23)

Aterramento

Principais efeitos de uma rede de computadores mal aterrada: computadores mal aterrada:

• Choques elétricos nos usuários dos • Choques elétricos nos usuários dos

equipamentos;

• Resposta lenta (ou ausente) dos sistemas de proteção (fusíveis disjuntores etc );

proteção (fusíveis, disjuntores, etc.);

• Funcionamento intermitente de dispositivos • Funcionamento intermitente de dispositivos.

(24)

Aterramento

P bl d t i

Aterramento

Problemas que podem ter origem no aterramento deficiente:

9 Falhas de comunicação, perda de dados;

9 A i t l d f t d

9 Aquecimento anormal de fontes de alimentação;

9 F i t i l d i t

9 Funcionamento irregular de equipamentos, com desligamentos inexplicáveis;

(25)

Aterramento

Outros problemas que podem ter origem no

Aterramento

p q p g

aterramento deficiente:

9 Falhas intermitentes na rede elétrica, que não seguem um padrão;g p ;

9 Queima de equipamentos ou placas eletrônicas sem razão aparente;p ;

9 Interferências e ondulações na imagem de monitores de vídeo.

(26)

A ABNT (Associação Brasileira de Normas A ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) possui norma específica que rege a área de instalações elétricas em rege a área de instalações elétricas em

baixa tensão:

NBR 5410 - aplicável ao projeto de redes de computadores

(27)

A norma NBR 5410 assegura a observância de três itens básicos:

9 Proteção do usuário contra descargas atmosféricas, através de um caminho alternativo para a terra;

9 Inexistência de cargas estáticas acumuladas na carcaça do equipamento;

9 Os dispositivos de proteção têm seu funcionamento garantido.

(28)

Normas para EMI Normas para EMI Normas para EMI Normas para EMI

N ífi t l i ã

Normas específicas contra a poluição eletromagnética cujo objetivo é o projeto

d d t í i d

de produtos com menores níveis de emissão e maiores níveis de imunidade.

As normas definem o nível máximo de emissão e/ou o nível mínimo de imunidade

que um dispositivo deve satisfazer para

q p p

determinado tipo de EMI para determinada aplicação. p ç

(29)

Normas para EMI Normas para EMI

A li õ di id l t i

As aplicações se dividem normalmente em seis grandes áreas:

1.Equipamentos comerciais e domésticos

ã b i tó i t à i ã

as normas são obrigatórias quanto à emissão e imunidade;

2.Equipamentos militares - as normas são

b i tó i é í i d i ã /

obrigatórias, porém os níveis de emissão / imunidade são negociados caso a caso;

(30)

3.Equipamentos médicos – já existem normas obrigatórias onde limites para a g p fuga de corrente impactam na

complexidade do projeto;p p j ;

4.Equipamentos veicularesq p – as normas são contratuais;

(31)

5.Equipamentos industriais – as normas geralmente são voluntárias nos Estados g

Unidos e obrigatórias na Europa;

6.Equipamentos de telecomunicações – normas mais rigorosas quando o g q

equipamento não é instalado em prédio dedicado.

(32)

9 As normas para equipamentos comerciais

p q p

têm como objetivo estabelecer limites para impedir que o equipamento cause p q q p

interferência em receptores próximos.

9 A li õ ili i ã i dú i

9 Aplicações militares, aviação e indústria automobilística possuem limites que podem

é 1000 i í id

ser até 1000 vezes mais rígidos.

As normas não garantem que não As normas não garantem que não As normas não garantem que não As normas não garantem que não

haverá problemas de EMI entre haverá problemas de EMI entre

equipamentos distintos!!! equipamentos distintos!!! equipamentos distintos!!! equipamentos distintos!!!

(33)

Técnicas de Proteção contra EMI Técnicas de Proteção contra EMI

Para evitar os efeitos da EMI deve-se adotar alguns procedimentos na fase de projeto: g p p j 9 Cuidados com o aterramento;;

9 Utilização de blindagem; 9 Aplicação de filtros;p ç ;

9 Isolação do cabeamento;

(34)

Ambiente Industrial Ambiente Industrial Ambiente Industrial Ambiente Industrial

É por natureza um ambiente agressivo É, por natureza, um ambiente agressivo,

com umidade, vibração, variações de temperatura EMI etc

temperatura, EMI, etc.

As redes de computadores nos ambientes industriais apresentam características industriais apresentam características

particulares que necessitam de sistemas de cabeamento especialmente projetados para cabeamento especialmente projetados para

(35)

Um erro comum é a utilização de Um erro comum é a utilização de

componentes passivos fabricados para operar em ambientes comerciais nos ambientes

em ambientes comerciais nos ambientes industriais.

No caso de sistemas de sistemas de

b li õ i d i i

cabeamento para aplicações industriais, os próprios conectores e cabos podem

f i ã i i i

funcionar como antenas não intencionais captando sinais de interferência

i d j d

(36)

Os componentes do cabeamento devem

apresentar isolação elétrica contra ruídos de fontes externas de EMI (motores, máquinas

operatrizes, maquinas de solda, etc.)

Na maioria dos projetos devem ser utilizados componentes blindados capazes de reduzir

os níveis de ruído acoplados pelos

condutores, reduzindo os erros e eventuais falhas de transmissão nos sinais.

(37)

Ambiente Industrial Ambiente Industrial

Para o controle e redução da EMI em sistemas

Ambiente Industrial Ambiente Industrial

Para o controle e redução da EMI em sistemas de cabeamento industriais alguns métodos

são empregados tais como o são empregados, tais como o

balanceamento e uso de blindagem.

O aterramento é igualmente importante para O aterramento é igualmente importante para

o controle de interferência conduzida nas redes industriais

(38)

Conclusões Conclusões Conclusões Conclusões

• Redes de computadores são propensas a problemas de EMI devido a sua

susceptibilidade, ou seja, a falta de

proteção para operar sem degradação na presença de um distúrbio

eletromagnético;

• A melhoria do nível de proteção A melhoria do nível de proteção eletromagnética para redes de

computadores garante a redução dos computadores garante a redução dos custos associados (diretos e indiretos), justificando os investimentos nesse

justificando os investimentos nesse sentido;

(39)

Conclusões Conclusões • Os problemas de interferência Conclusões Conclusões • Os problemas de interferência

eletromagnética em redes de computadores são de difícil solução porque:

são de difícil solução porque:

As conseqüências da EMI não são - As conseqüências da EMI não são

devidamente quantificadas; - Os problemas são tratados

isoladamente e somente quando isoladamente e somente quando

(40)

Conclusões Conclusões Conclusões Conclusões

• O sistema de aterramento requer um

projeto específico e preciso para atender às necessidades de segurança e proteção

elétrica e, ao mesmo tempo, garantir o controle da EMI numa instalação;

• Espera-se através de um projeto e

instalação adequados, uma rede com imunidade suficiente para operar sem degradação na presença de distúrbios eletromagnéticos;

(41)

Conclusões Conclusões

• O custo dos materiais de infra estrutura é

Conclusões Conclusões

• O custo dos materiais de infra-estrutura é da ordem de 2% a 5% do custo do projeto, mas pode representar 75% dos problemas mas pode representar 75% dos problemas que surgirem durante sua vida útil;

A escolha de materiais de qualidade e um • A escolha de materiais de qualidade e um

projeto bem feito são quesitos importantes na execução da infra importantes na execução da