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REDES HÍBRIDAS (HFC) _________________________________________________________________________________ 2/51 ÍNDICE_____________________________________________________________________ Capítulo 1 – Introdução às redes HFC - Objetivos - Introdução - Sinais - Headend - Etapas do processo - Levantamento de campo - Levantamento de campo - Projeto da rede coaxial - Projeto óptico - Construção da rede coaxial - Lançamento de cabos ópticos e coaxiais - Splicing - Instalação de Fontes - Ativação do receptor óptico - Ativação do canal direto - Etapas do processo - Medição dos finais de linha Capítulo 2 – Cabos coaxiais - Objetivos - Estrutura do cabo coaxial - Importância do cabo coaxial para as operadoras de cabo - Ingresso e egresso de sinal - Impedância característica - Características elétricas – efeito pelicular - Atenuação no cabo coaxial - Tipos de cabos - Raio de curvatura mínima e tensão máxima - Considerações finais Capítulo 3 – Conectores - Feed Thru - Conectores KS-F - Conectores KS-KS - Conector PIN - Extensores - Conectores de 2 e 3 peças - Terminações - Exemplo de preparação do cabo e conector _________________________________________________________________________________ 3/51 Capítulo 4 – Fontes - Objetivos - Introdução - Alimentação AC - Posicionamento das fontes - Componentes Capítulo 5 – Ativação do retorno - Objetivos - SDA – Stealth Digital Analizer - Conectando o SDA-5500/5510 - Testes de sweep – conceitos básicos - Conceito de ganho unitário - Ativação do retorno - System II e III – High Gain Dual (HGD) - System II e III – Unbalanced Triple (UBAL) e Balanced Triple (BAL) - Line Extender II e III (LE) - Line Extender III PHD - Exemplo de ativação do retorno - Amplificadores Philips - Considerações finais _________________________________________________________________________________ 4/51 CAPÍTULO 1 – INTRODUÇÃO ÀS REDES HFC OBJETIVOS_____________________________________________________________________ Este documento tem pôr objetivo introduzir aos técnicos, noções básicas de redes HFC utilizadas pelas operadoras de cabo. Além disso, são apresentados todos os passos para a construção dessas redes. INTRODUÇÃO___________________________________________________________________ As primeiras redes de TV a Cabo foram construídas no final de década de 40. Em seus primórdios sua finalidade era fornecer canais de TV para comunidades localizadas em regiões onde o sinal via ar não chegava com boa qualidade, pois essas comunidades estavam localizadas em regiões que sofriam de pelo menos uma das limitações descritas a seguir: grande distância entre a antena receptora e a estação transmissora, presença de barreiras físicas entre elas, e características geográficas do terreno desfavoráveis. Logo, uma antena construída em um ponto privilegiado, poderia receber os sinais e distribuí- los através de cabos para essa comunidade. Dessa maneira, no início as CATV (Community Antenna Television) eram antenas comunitárias, ou seja, várias pessoas faziam uso dela para receber sinais de televisão. Com o amadurecimento da tecnologia e o surgimento de novos serviços, as redes de TV a cabo se modernizaram, e hoje elas não funcionam apenas para atender cidades ou regiões aonde o sinal de TV aberta é fraco ou ruim. Hoje, as operadoras de cabo oferecem diversos programas fechados, sendo uma opção de entretenimento para muitas pessoas, além de oferecer serviços de banda larga e telefonia. No entanto, para que fosse possível oferecer todos esses serviços aos clientes, as operadoras de cabo tiveram que se modernizar. Um dos grandes passos foi adoção da arquitetura hibrida. A palavra hibrida advêm devido a utilização de enlaces ópticos e cabos coaxiais para a distribuição do sinal. A figura 1 ilustra de maneira simplificada uma rede HFC (Hybrid Fiber Coax). É importante notar que o enlace óptico transporta o sinal por longas distâncias, do headend até o nó óptico. O nó óptico converte a luz em sinal de RF, e dessa maneira a planta coaxial distribui o sinal localmente. Fig 1. Rede hibrida de TV a cabo SINAIS__________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ 5/51 Nesta seção apresentaremos os tipos de sinais que trafegam nas redes hibridas de TV a cabo, e o primeiro deles é os canais analógicos de televisão. Um sistema pode transportar vários canais analógicos em seus cabos, e cada um é transmitido em uma freqüência diferente. Dessa maneira, eles são transportados através do sistema sem que ocorra interferência entre eles. O funcionamento é similar a das rádios FM. Duas estações diferentes não se misturam porque estão em freqüências diferentes. É claro que se dois canais forem “jogados” na mesma freqüência, haverá interferência entre eles. Outros tipos de sinais surgiram juntamente com a internet, e são eles o downstream e upstream. O downstream é o sinal que o assinante “puxa” do headend, e isso ocorre quando algum arquivo é baixado da internet ou quando algum site é acessado. Resumindo, o downstream é o fluxo de dados que vai do headend até o assinante. Já o upstream é o sinal que o assinante envia ao headend, e isso pode ocorrer durante uma conversa em uma sala de bate papo, ou programas e jogos interativos, em geral quando uma resposta do assinante é requerida. Novamente, cada um desses sinais está em freqüências diferentes. Abaixo é apresentada uma ilustração com os sinais e suas freqüências. Fig 2. Espectro na rede de TV a cabo HEADEND_______________________________________________________________________ Antes de iniciar qualquer discussão sobre a construção de redes, faz-se necessário uma breve descrição do headend. O headend é o ponto de recebimento e distribuição dos sinais de TV a cabo, e sua localização deve ser em local com boa recepção dos sinais de TV local aberta, e dos sinais provenientes dos satélites. Após o recebimento desses sinais, equipamentos localizados no headend tratam, codificam e distribuem esses sinais através das fibras ópticas, até chegar aos nodes das redes coaxiais. Abaixo são apresentadas algumas fotos, e a discrição de cada uma delas segue: A) foto de um headend. Como é possível observar, há várias antenas para a recepção dos canais de TV local aberta e canais de satélites. A localização do headend deve ser em local com boa recepção dos sinais de TV aberta e satélites. B) Foto de decodificadores e moduladores dos canais de satélite. Todos esses equipamentos são instalados em racks dentro do headend. C) Foto ilustrando três antenas alinhadas a três satélites diferentes. _________________________________________________________________________________ 6/51 Fonte: http://cable.doit.wisc.edu/resources/cable101/HFC-C%20HE%20example%20of%20HFC.pdf ETAPAS DO PROCESSO___________________________________________________________ A construção de redes pode ser dividida em várias etapas, e cada uma delas envolveprofissionais de diversos departamentos e áreas. O trabalho em conjunto permite que a elaboração do projeto e sua execução sejam feitas sempre da melhor maneira. A seguir são apresentadas as etapas da elaboração e execução de um projeto de rede hibrida de TV a cabo. LEVANTAMENTO DE CAMPO_____________________________________________________ O levantamento de campo é um dos primeiros passos para a construção de uma rede coaxial. Nesse estágio o técnico deverá coletar os dados necessários para que o projeto possa ser feito pelo departamento de projetos. As informações que o técnico deve levantar são: Topografia da região através do equipamento de GPS, os postes da companhia de energia local e a demanda e sua classe social. Com esses dados em mãos, o departamento de projetos poderá projetar uma rede coaxial capaz de atender a todas as demandas levantadas. Na figura abaixo é mostrado um mapa gerado através das informações coletadas no levantamento de campo. É possível observar no mapa abaixo as seguintes informações: nomes das ruas, postes, demandas e classe social de cada um deles, distâncias entre os postes, etc. _________________________________________________________________________________ 7/51 Fig 3. Mapa gerado com os dados coletados no levantamento de campo Geralmente o levantamento de demanda é feito após o levantamento dos postes. Portanto, o técnico deverá “correr”, com o mapa já pronto, toda a rede. Abaixo é apresentada a tabela que o técnico deverá preencher durante o levantamento de demanda. Node: Pág: Qnt. Apto. / Total Poste Número Classe / Tipo Endereço Nome Edifício Andar Andar Apto. Complemento PROJETO DA REDE COAXIAL_____________________________________________________ Com o levantamento de campo finalizado, é iniciado no departamento de projetos o projeto da rede coaxial. Baseado nos equipamentos e cabos especificados pelo cliente, o projetista realiza um estudo para atender 100% da demanda levantada pelo técnico. Normalmente o projeto é feito para atender até 2000 demandas por node, e cada um desses nodes possui um nó óptico alimentado por um cabo óptico. A figura abaixo demonstra uma área divida em 2 nodes, um deles está representado em vermelho e outro em azul, sendo que a demanda em cada um deles é de 869 e 875, respectivamente. Durante o projeto, o projetista procura sempre balancear os nodes, ou seja, os números de demandas em cada um deles devem ser aproximadamente iguais, conforme o esquema abaixo. _________________________________________________________________________________ 8/51 Fig 4. Planet – software desenvolvido pela Tele Design para auxilio no projeto das redes coaxiais Após o planejamento das áreas, o projetista pode partir para o projeto de cada um delas. Durante o processo são utilizadas ferramentas com o Lode Data e Drawnet. O resultado final é um mapa contendo todos os equipamentos ativos e passivos da rede, bem como os níveis de final de linha projetado e a localização das fontes. A lista de materiais de cada node é gerada também pelo departamento de projetos. A figura abaixo ilustra um mapa pronto. Fig 5. Projeto de rede coaxial Finalmente, esse mapa com a rede coaxial é plotado e enviado ao técnico responsável pela construção da área. Toda e qualquer alteração realizada em campo deve ser anotada no mapa, para que assim o departamento de projetos possa fazer o As built da região construída. _________________________________________________________________________________ 9/51 PROJETO ÓPTICO________________________________________________________________ Após definido os nodes a construir, bem como as localizações dos nós ópticos desses nodes, o planejamento das rotas dos cabos ópticos é realizado. Durante o planejamento das rotas para atendimento dos nós ópticos, o projetista procura analisar diversos caminhos. Geralmente a melhor opção é o caminho mais curto e com menos curvas. A fibra óptica é a responsável por transportar o sinal do headend até o nó óptico, e vice versa. Abaixo é mostrado um cabo de fibra óptica atendendo alguns nós ópticos. Os nodes estão delimitados por linhas pretas, e a fibra óptica está representada por uma linha azul. Fig 6. Fibra saindo do headend para atender quatro nodes Os blocos com inscrição CX denotam as caixas de emendas. Essas caixas são utilizadas para acomodar os pontos da rede em que houve fusões, que é o acoplamento de entre duas fibras através do seu aquecimento. Para realizar a fusão, o técnico deve obedecer todas as orientações de como manipular a fibra, e proceder de maneira correta para que a emenda realizada seja de boa . A figura abaixo ilustra a máquina de fusões Fig 7. Máquina de fusão CONSTRUÇÃO DA REDE COAXIAL_________________________________________________ Com os projetos ópticos e coaxiais em mãos, e os materiais fornecidos pela operadora, o técnico poderá iniciar a construção da rede. Inicialmente, deverá haver uma adequação dos postes, _________________________________________________________________________________ 10/51 que é a instalação de ferragens (BAP, BRP, Isoladores) que sustentarão a cordoalha que será lançada posteriormente. Após o lançamento da cordoalha é feito o aterramento nos pontos que estão localizados os ativos (amplificadores) e os finais de cordoalha, que são as pontas da rede. Fig 8. Lançamento da cordoalha Fig 9. Detalhe das ferragens LANÇAMENTO DE CABOS ÓPTICOS E COAXIAIS___________________________________ Após o lançamento da cordoalha, é realizado o lançamento de cabos coaxiais de acordo com as orientações do fabricante, evitando que o cabo seja danificado. O lançamento deve ser feito com os projetos em mãos, e todas as curvas de expansão devem ser respeitadas. As curvas de expansão devem ser feitas, pois durante períodos de temperatura mais baixas, o cabo tende a se comprimir. Logo, se não houvesse essa curva de expansão, o cabo poderia comprimir até soltar-se do equipamento e do conector. Com a curva de expansão há uma folga para cabo expandir e contrair sem o risco de desconexão do mesmo. O lançamento dos cabos ópticos só é realizado depois do lançamento dos cabos coaxiais. Fig 10. Detalha da curva de expansão _________________________________________________________________________________ 11/51 Além da curva de expansão, o técnico deverá estar atento quanto às especificações de altura mínima da rede em travessias, a faixa de ocupação, o posicionamento e identificação dos cabos, face de instalação e os problemas que podem ocorrer. A explicação de cada um desses itens é dada a seguir. Altura mínima: Travessia Altura mínima Ruas e avenidas 5 metros Locais de tráfego normal de pedestres e ao longo de vias e estradas sem trânsito de veículos 3 metros Locais de tráfego normal de pedestres e passagem particular de veículos 4,5 metros Trânsito de máquinas pesadas 6 metros Rodovias 8 metros Nota: Caso as alturas acima não possam ser seguidas, o Fiscal de Construção de Rede tem que ser consultado sobre o procedimento a ser adotado. Em hipótese alguma os cabos podem ser instalados em cruzamentos de ruas e avenidas, à uma altura inferior que 5,0 m. Faixa de ocupação: O espaço reservado para as concessionárias de telecomunicações e outros serviços é chamado de faixa de ocupaçãoe tem como extensão 0,5 m. Pode-se determinar este espaço à partir de 0,6 m dos fios do secundário de energia elétrica. Posicionamento do cabo: Os cabos das concessionárias de telecomunicações devem ser instalados na faixa de ocupação própria, e espaçados 0,30 m. entre si. Existem casos em que as luminárias ficam dentro da faixa de ocupação, neste caso deve-se respeitar um minimo de 0,20 m da mesma. Face de instalação: Chamamos de face de instalação, o lado em que o cabo é fixado no poste. A parte do poste que fica para o lado das residências é chamada de face interna e a parte que fica voltada para a rua é chamada face externa. Os cabos devem ser fixados preferencialmente na face externa, pois sua instalação e manutenção são mais fáceis, porém deve sempre ser seguido o padrão da Operadora. Problemas na instalação: Existem postes que apresentam problemas, que são observados durante a vistoria para a aprovação do projeto junto à Concessionária. Apresentamos agora a maneira de solucioná-los: - Poste saturado: poste com excesso de cabos instalados que impossibilita a instalação de rede. Utilizar braço alongador. _________________________________________________________________________________ 12/51 - Poste com altura insuficiente: para esta situação devemos mudar para posição padrão adequar) os cabos de energia elétrica, luminárias e cabos telefônicos, para depois instalarmos a rede. - Poste danificado: poste que por qualquer motivo esteja com suas características alteradas, a ponto de por em risco qualquer atividade. Nota: Caso nenhuma das soluções apresentadas resolva o problema, deve ser efetuada a troca do poste. Neste caso solicitar autorização do Gerente de Implantação e requisitar à concessionária de energia o orçamento para execução deste serviço. SPLICING_______________________________________________________________________ O splicing é a instalação de tap’s, acopladores e amplificadores nos cabos lançados na rede. Para que a rede fique bem construída é necessário que os conectores utilizados sejam bem preparados e apertados, para que não haja fuga nem ingresso de sinal no cabo, que poderão causar grandes problemas na banda de retorno (Upstream), prejudicando dessa maneira, todos os assinantes banda larga. Fig 11. Tap instalado durante o splicing INSTALAÇÃO DE FONTES_________ _____________________________________________ No projeto da rede foi definido o número e localização das fontes necessárias para alimentar os amplificadores do node. Geralmente é feito um croqui do trecho em que será instalada a fonte, e uma carta de solicitação a companhia de energia elétrica para que seja feita a ligação elétrica em sua rede local. A fonte é alimentada por 110 ou 220V e libera 60 ou 90V, com uma corrente nominal de aproximadamente 15A. Normalmente são instaladas três baterias de 12V-100A para que quando houver interrupção de energia elétrica, a rede de TV a cabo possa funcionar de 2 a 3 horas sem alimentação da rede elétrica. As fontes podem são instaladas juntamente com a execução do splicing. ATIVAÇÃO DO RECEPTOR ÓPTICO________________________________________________ Primeiramente, para que não haja confusão, o receptor óptico é conhecido também como nó óptico. O termo receptor óptico tem sua origem no tempo em que à rede de TV a cabo não era bidirecional. Com o surgimento de serviços interativos, houve a necessidade do receptor não só _________________________________________________________________________________ 13/51 receber, mas enviar dados ao headend. Com esse novo papel assumido, o nome mais correto seria nó óptico. No entanto, o termo receptor óptico ainda é utilizado até hoje. Com relação à ativação da rede, o processo é iniciado no receptor óptico.Para certificarmos que não existe problema com a fibra do headend até o receptor óptico, medimos com o power meter ou multímetro a potência óptica que está chegando ao RX. Se tudo estiver conforme o esperado, o técnico poderá ligar a fonte de alimentação (60 ou 90 V), e verificar o acendimento de alguns LED’s, como o do TX e do RX. Após seguir todos os passos acima, é realizado o alinhamento do nó óptico com pad’s e equalizadores, até que se chegue aos valores especificados pelo projeto. Fig 12. Ativação do receptor óptico ATIVAÇÃO DO CANAL DIRETO ___________________________________________________ Com o receptor óptico alinhado, é iniciado o alinhamento dos amplificadores. É importante que o técnico respeite sempre os valores e os modelos de amplificadores determinados no projeto. A importância de se usar o amplificador conforme o projeto é porque existem amplificadores com alto e baixo ganho, duas ou três saídas, com ou sem acopladores internos, e para que os níveis de saída real sejam próximos ao projetado, o técnico deverá construir conforme o projeto. Para o alinhamento dos amplificadores também são utilizados os pad’s para atenuar o sinal, e equalizadores para ajustar a diferença de canal alto e baixo, conhecido como TILT. Os passos para o alinhamento são: 1° passo - Verificar se existe tensão de 60 ou 90V para alimentar o amplificador, e depois verificar no projeto se este amplificador mandará tensão para alimentar os próximos da cascata, caso sim, instalar o jumper nas respectivas portas (main, aux1 e aux2). 2° passo - Verificar se o nível de RF na entrada está próximo ao projetado (tolerância de ±3 dB) 3° passo - Instalar todos os plug-ins especificados em projeto (Pad’s, equalizadores, equalizadores de interstágio, acopladores, e AGC quando tiver) 4° passo - Colocar o medidor de sinal no test point de entrada, não esquecer de utilizar a compensação. 5° passo - Trocar o pad de entrada garante que o nível de RF não seja menor que o especificado pelo fabricante, geralmente de 10dBmV para os amplificadores e 18dBmV para os LE’s. 6° passo – Colocar o cabo do medidor na saída main e trocando o equalizador de entrada até atingir o tilt especificado pelo projeto. _________________________________________________________________________________ 14/51 7° passo - Com o tilt correto, substitua o pad de interstágio até chegar ao valor de saída especificado pelo projeto, conforme o esquema abaixo. 8° passo – Ajuste do AGC. Verificar no manual do amplificador qual o canal piloto do AGC. Medir o nível do canal piloto com a chave do AGC desligado. Corrigir com o atenuador para o nível especificado. Ligar a chave do AGC, e ajustar no trimpot o mesmo nível que estava com a chave desligado. Finalizado todos os passos descritos acima, o amplificador estará com o canal direto alinhado. MEDIÇÃO DOS FINAIS DE LINHA_________________________________________________ Para garantir que todos os processos de construção e os equipamentos estão sem problemas, medimos todas as pontas da rede para certificarmos que o sinal está chegando até o final da rede conforme os níveis informados pelo projeto. Dessa maneira, a rede estará pronta para que seja feita a instalação dos assinantes. CAPÍTULO 2 – CABOS COAXIAIS OBJETIVOS_____________________________________________________________________ Este documento tem pôr objetivo descrever os cabos coaxiais utilizados na rede de TV a cabo, bem como discutir sua composição, características e cuidados de manuseio. São apresentados também alguns de seus dados técnicos e parâmetros físicos. ESTRUTURA DO CABO COAXIAL__________________________________________________ Antes de iniciar qualquer discussão sobre caboscoaxiais, é importante que se conheça sua estrutura interna, as partes que o compõem e finalidade de cada uma dessas partes. Dessa maneira, o técnico estará capacitado a entender as razões pelos quais os cabos coaxiais são extensivamente _________________________________________________________________________________ 15/51 usados nas redes de TV a cabo e o porquê é importante seguir certas orientações de manuseio do cabo. A figura a seguir ilustra um cabo coaxial e sua composição. Fig. 1 - Estrutura do cabo coaxial. fonte: CommScope Com base na figura acima, é possível distinguir 4 partes diferentes do cabo coaxial, e são elas a capa, o condutor externo, o dielétrico e o condutor central. A função de cada uma dessas partes é descrita abaixo: Capa – Proteção do cabo contra corrosão e abrasão, a proteção elétrica contra curtos-circuitos e choques elétricos. Condutor externo – Blindagem do sinal e aterramento do sistema. Dielétrico – Isolamento entre o condutor central e externo, estruturação dimensional do cabo e facilidade na propagação do sinal de RF. Condutor central – Condução do sinal de RF e alimentação dos equipamentos. IMPORTÂNCIA DO CABO COAXIAL PARA AS OPERADORADAS DE CABO_____________ O cabo coaxial é um dos principais elementos que compõe a rede de TV a cabo, pois são eles os responsáveis pela distribuição dos sinais de RF nos nodes, e a utilização desse tipo de cabo é importante para as operadoras, já que há possibilidade de reaproveitamento das freqüências já ocupadas no ar. Fig. 2 – Espectro de freqüências no ar. _________________________________________________________________________________ 16/51 Fig. 3 – Espectro de freqüências no cabo. A reutilização de freqüências é possível, pois o sinal que fica confinado no cabo coaxial não interfere nos sinais via ar, e vice versa. Isso ocorre devido à blindagem do cabo coaxial, que não permite que sinais de RF ingressem ou “vazem” do cabo. Há casos, que serão abordados posteriormente, em que podem ocorrer fugas e ingresso de sinal no cabo, ocasionando em interferências. INGRESSO E EGRESSO DE SINAL_________________________________________________ Como já foi mostrado anteriormente, o cabo coaxial tem a função de proteger os sinais que percorrem em seu interior dos sinais externos, devido à blindagem do cabo. No entanto, nem sempre essa blindagem é eficiente, e isso pode ocorrer se o cabo estiver danificado, fazendo com que um ponto de ingresso de sinal seja criado. Fig. 4 – Blindagem do cabo coaxial. fonte: CommScope Pelo mesmo ponto em que ocorre ingresso de sinal pode haver “vazamento”. No Brasil, assim como na maior parte do mundo, existe uma regulamentação que especifica o limite máximo de sinal que pode “vazar” de um sistema de TV a cabo, sem que haja interferência em outros sistemas de comunicações. No entanto, devido ao problema de ingresso afetar a banda de retorno, as próprias operadoras se esforçam para que não haja pontos de egresso na rede, pois nos mesmos pontos de egresso pode haver ingresso. _________________________________________________________________________________ 17/51 Fig. 4 - Estrutura do cabo coaxial. IMPEDÂNCIA CARACTERÍSTICA __________________________________________________ A impedância característica do cabo coaxial pode ser entendida como uma resistência de entrada do cabo. Para sistemas de TV a cabo a impedância característica do cabo coaxial é de 75 ohms, e a expressão para o cálculo de seu valor é a seguinte: Onde 0Z é a impedância característica, k a constante dielétrica, D diâmetro do condutor externo e d diâmetro do condutor interno. Fig. 5 – Relação de diâmetros do cabo coaxial. fonte: CommScope Como é possível perceber, a impedância característica depende da razão entre o diâmetro do condutor externo e interno. Logo, se o técnico manusear o cabo de forma que o danifique, amasse ou dobre em excesso, a razão entre os dois diâmetros será alterado, fazendo com que a impedância característica do cabo coaxial se altere. Conseqüentemente, com a alteração da impedância característica do cabo coaxial haverá descasamento de impedância, ocasionando em microreflexões no sistema, que geram imagens fantasma nos canais de TV analógicos, e erro na detecção dos bits de retorno. CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS - EFEITO PELICULAR______________________________ O efeito pelicular é o fenômeno do aumento da resistência aparente de um condutor em função do aumento da freqüência. Uma corrente DC se distribui uniformemente no condutor, já um sinal alternado faz com que corrente tenda a se distribuir de maneira diferente, sendo que grande parte dela se desloca pela superfície. A figura abaixo ilustra o efeito. Fig. 6 – Efeito pelicular. fonte: CommScope _________________________________________________________________________________ 18/51 Devido a tal fato, os cabos coaxiais apresentam geralmente dois materiais na construção do condutor central, o alumínio (ou aço) e cobre. Devido a suas melhores características de condutividade, o cobre é usado na superfície e o alumínio ou aço no centro. Consultando a tabela abaixo, percebe-se que a condutividade do cobre é maior do que a do alumínio. Material Condutividade elétrica [ 610 / m.Ω] alumínio 37,7 cobre 59,6 ATENUAÇÃO NO CABO COAXIAL__________________________________________________ Quando um sinal de RF trafega em um cabo de coaxial, ocorrem perdas na amplitude do mesmo, e o interressante é que essas perdas não são iguais para todo o espectro de freqüências, ou seja, um sinal com freqüência de 50MHz sofrerá atenuações diferentes de um sinal com o dobro da freqüência. A seguir é apresentada a expressão que rege esse fenômeno. fF Z R p ..774,2344,4 0 O mais importante de se notar na expressão matemática acima, e o fato da atenuação (α) depender da freqüência (f). Logo, se aumentarmos a freqüência, a atenuação aumentará também. A conseqüência desse efeito para as redes de TV a cabo é que os canais de maior freqüência serão mais atenuados, sendo necessário que o ganho no amplificador seja diferente para as diversas freqüências. TIPOS DE CABOS________________________________________________________________ A rede de TV a cabo utiliza diversos tipos de cabos. Uma das primeiras diferenças é do cabo sem auto sustentação e com auto sustentação. Esses primeiros precisam ser presos à cordoalha, já o segundo tipo não precisa. Além disso, existem os cabos de diversos tamanhos, sendo que escolha do uso de cada um é dependente do ponto. Abaixo ilustramos os cabos mais utilizados pelas operadoras de cabo na construção de redes externas, que são os cabos 0.500, 0.540, 0.750 e 0.860. _________________________________________________________________________________ 19/51 Fig. 7 – Atenuação em função da freqüência para diversos cabos. fonte: CommScope Analisando os gráficos acima, podemos perceber que além da atenuação ser maior para as freqüências mais altas, quanto maior o cabo menor é atenuação que o sinal sofre. Isso ocorre, pois o cabo de maior diâmetro oferece menos resistência à passagem de corrente elétrica, conforme a tabela abaixo. Cabo Resistência 0.500 5,64 (ohms/km) 0.540 5,28 (ohms/km) 0.750 2,55 (ohms/km) 0.860 2,37 (ohms/km) Esses cabos apresentados acima, por apresentarem menor atenuação e melhores características construtivas, são geralmente utilizados na construção das redes externas, ou seja, a rede que está nas ruas. Paraa instalação interna são usados os cabos RG11, RG06 e RG59. Esses cabos, apesar de não terem a mesma qualidade que os cabos de rede externa, são ideais para a instalação no assinante, já que são mais baratos e tem dimensões menores. Além disso, os taps e acopladores só aceitam em suas portas taps os cabos da linha RG. _________________________________________________________________________________ 20/51 RAIO DE CURVATURA MÍNIMO E TENSÃO MÁXIMA________________________________ Quando o técnico estiver manuseando a cabo, um dos cuidados que deve ser tomado é de não curvar o cabo de maneira que o raio mínimo de curvatura seja excedido. Existem tabelas que especificam qual o raio mínimo de acordo com o cabo, e é importante que o técnico respeite todas as orientações do fabricante. Fig. 8 – Raio mínimo de curvatura dos cabos. fonte: CommScope Com relação à tensão de puxamento, o técnico deverá sempre estar atento para não exceder a tração máxima que o cabo pode suportar sem que ocorram danos ao cabo. A tabela abaixo apresenta os valores de tração máxima em função do cabo utilizado. Percebe-se pelos dados apresentados, que quanto maior o diâmetro do cabo, maior é a força de tração máxima permitida. Além disso, conclui- se que a linha PIII pode ter uma força de tração maior que a linha QR. CONSIDERAÇÕES FINAIS________________________________________________________ Com os conceitos ilustrados acima, espera-se que o técnico esteja capacitado a entender o porquê certas orientações devem ser respeitadas no lançamento e manuseio do cabo. Além disso, o técnico estará habilidade a compreender as conseqüências de se usar um cabo danificado no sistema de TV a cabo. Por fim, servirá de cultura geral da área, pois é importante que o técnico tenha conhecimentos básicos dos materiais que são utilizados na construção da rede das operadoras de cabo. _________________________________________________________________________________ 21/51 CAPÍTULO 3 – CONECTORES FEED THRU_____________________________________________________________________ Qual a finalidade desse conector? A finalidade do conector feed thru é conectar cabo em equipamentos. Existem conectores feed thru de vários tamanhos e eles são usados tanto para atender MDU na saída de acopladores ou taps, como conectar cabos em equipamentos. Desvantagens do feed thru O uso de conectores feed thru pode causar um fenômeno conhecido como CPD (Common Path Distortion) nas redes de TV a cabo. Isso acontece devido a não compatibilidade de família entre os metais do parafuso do acoplador e do condutor central do cabo utilizado. Como os dois ficam em contato (o parafuso segura o condutor central) , uma camada de óxido pode surgir na interface dos dois metais, fazendo com que apareça o efeito diodo no sistema. Esse efeito faz com que o sinal do direto se retifique, causando batimentos no canal de retorno. Esses batimentos se caracterizam por aparecerem em intervalos de 6 MHz, que é a largura de um canal de televisão. Na figura abaixo é possível perceber um padrão de 3 portadoras se repetindo de 6 em 6 MHz _________________________________________________________________________________ 22/51 CONECTORES KS – F_____________________________________________________________ Qual a finalidade desse conector? A finalidade do conector KS-F é conectar um cabo RG11 em um acoplador. É normalmente usado para atender MDU ou uma residência maior. Vantagens em relação ao feed thru. A vantagem desse conector em relação ao feed thru é que ele não forma uma camada de óxido entre a ponta do conector e o parafuso do acoplador, devido a características do material do conector. Com isso, não ocorre nessa conexão o CPD (Common Path Distortion). Uma outra vantagem é que o cabo pode ser facilmente retirado do conector, e ser utilizado por algum aparelho de medição. Isso não era possível de se fazer com o cabo utilizado no feed thru. CONECTORES KS – KS____________________________________________________________ Qual a finalidade desse conector? A finalidade do conector KS- KS é conectar equipamento com equipamento. Pode ser usado como exemplo dois taps que estejam juntos, ou um amplificador mais tap, amplificador mais acoplador e etc. Nas figuras abaixo temos dois equipamentos interligados por um conector KS-KS, e em uma deles o conector foi está coberto por uma fita termocontrátil. _________________________________________________________________________________ 23/51 CONECTOR PIN__________________________________________________________________ Qual a finalidade desse conector? A finalidade do conector PIN é conectar o cabo em equipamento. Vantagens do conector PIN A vantagem desse conector em relação é que ele não forma a camada de óxido entre a ponta do conector e o parafuso de fixação dos equipamentos.Isso evita o surgimento do CPD (Common Path Distortion). EXTENSORES___________________________________________________________________ Qual a finalidade do conector extensor? Os extensores são utilizados quando o cabo não alcança o equipamento, seja por corte errado do cabo ou pela retirada de equipamentos da rede durante um processo de readequação. CONECTORES DE 2 E 3 PEÇAS____________________________________________________ _________________________________________________________________________________ 24/51 Hoje no mercado existem fabricantes que comercializam conectores com 2 ou 3 peças. O mais comum são os conectores de 3 peças, e a sua vantagem em relação ao conectores de 2 peças tradicionais é a possibilidade de verificar se o condutor central se encaixou corretamente no conector para que ele possa ser apertado corretamente. Além disso, esses conectores podem ser reutilizados e são mais fáceis de instalar. TERMINAÇÕES__________________________________________________________________ O que é? A terminação é um circuito eletrônico passivo projetado para casar com a impedância característica da rede coaxial (75 Ω). Existem no mercado vários tipos de terminação, com características e funcionalidades diferentes. Algumas podem ter um capacitor interno para bloquear o 60 Hz da fonte AC, enquanto outras podem não ter. A figura abaixo ilustra alguns tipos de terminações. Fonte: http://www.corning.com/corninggilbert/ Qual a finalidade desse dispositivo? A finalidade da terminação é evitar micro reflexões do sinal de RF. Sem essas terminações, haveria micro reflexões na rede, degradando a qualidade do sinal transmitido. Abaixo é ilustrado o funcionamento ideal de uma rede bem terminada. _________________________________________________________________________________ 25/51 Fonte: Understanding and troubleshooting linear distortions: Micro-reflections, Amplitude ripple/tilt and group delay. Ron Hranac Numa rede de TV a cabo, a terminação faz o papel da carga e o meio de transmissão é o cabo coaxial. Quando a carga casa com a rede (ZS=ZT=ZL), todo o sinal de RF emitido pela fonte será absorvido pela carga. Portanto, não haverá nenhuma reflexão no sistema. E se a carga não casar com a impedância da rede? Ocorrerão as reflexões, ou seja, a carga não conseguirá absorver toda a potência do sinal de RF, fazendo com que ele retorneconforme o esquema abaixo. Fonte: Understanding and troubleshooting linear distortions: Micro-reflections, Amplitude ripple/tilt and group delay. Ron Hranac Como o sinal fica confinado nesse meio de transmissão até “sumir” devido à atenuação, ocorre que o mesmo sinal chega duas ou mais vezes no mesmo local. Como há atenuação no cabo e perdas de retorno nos equipamentos, o sinal que retorna tem amplitude menor e está atrasado em relação ao sinal original. Abaixo é mostrado o sinal visto pelo final de linha. Fonte: Understanding and troubleshooting linear distortions: Micro-reflections, Amplitude ripple/tilt and group delay. Ron Hranac _________________________________________________________________________________ 26/51 A conseqüência na TV analógica é um canal com fantasma. Fonte: Understanding and troubleshooting linear distortions: Micro-reflections, Amplitude ripple/tilt and group delay. Ron Hranac Onde devem ser instaladas as terminações? As terminações devem ser instaladas em todas as saídas não utilizada dos taps (exceto os taps auto terminados – 2x4, 4x8 e 8x11), acopladores, amplificadores e nós ópticos. EXEMPLO PREPARAÇÃO DO CABO E CONECTOR___________________________________ Abaixo é apresentado um exemplo de preparação do cabo e do conector do tipo PIN. Para realizar essa tarefa o técnico deverá ter em mãos uma pinça para limpar o condutor central, um preparador de cabos (cada cabo tem um preparador próprio), e um extrator de jaqueta. Todas essas ferramentas são apresentadas abaixo. _________________________________________________________________________________ 27/51 O primeiro passo na preparação do cabo consiste em remover a jaqueta do cabo do coaxial. Essa tarefa deve ser realizada com o extrator de jaqueta, e para isso a cavidade dessa ferramenta deve ser encaixada na ponta do cabo, girando-a consecutivamente até o cabo chegar num limitador interno da ferramenta. Esse limitador evita que se remova mais jaqueta do que o necessário, deixando o cabo com as dimensões corretas. A figura abaixo ilustra o cabo com a jaqueta já removida. Removida a jaqueta, devemos utilizar o preparador de cabos para retirar o material dielétrico do cabo. Para isso devemos utilizar o preparador de cabos, e seu funcionamento é semelhante ao extrator de jaqueta. A figura abaixo demonstra a preparação do cabo. Assim como extrator, o preparador também tem um limitador, deixando o cabo nas dimensões corretas. Realizado o passo anterior, o cabo coaxial deverá estar parecido com o da figura abaixo. Como é possível perceber, o condutor central ainda está coberto pelo material dielétrico. _________________________________________________________________________________ 28/51 Utilizando a pinça, devemos retirar todo o restante do dielétrico. A ponta da pinça deve agarrar o dielétrico de forma que o condutor central fique o mais descoberto possível. Para remover o dielétrico com mais facilidade, o técnico deve girar a ferramenta ao redor do condutor até que o dielétrico se rompa. É importante que todo e qualquer resíduo seja retirado com a pinça, evitando que o condutor central sofra danos ou cortes, que são lugares propícios à oxidação. Por esse motivo que a utilização de facas e estiletes para a preparação do cabo não é recomendada. Feito isso, o cabo deverá estar parecido com o da figura abaixo. Finalmente, para terminar de preparar o cabo devemos realizar uma medida do condutor central junto ao conector, que tem uma marcação em seu corpo. Se o condutor central estiver mais longo, o técnico deverá cortar a ponta com um alicate universal ou de corte. Por outro lado, se o condutor central estiver curto, o técnico deverá refazer o cabo. A figura abaixo exemplifica o processo. Com o cabo preparado, o técnico deverá medir a ponta do conector. No exemplo abaixo é usado um tap da Scientific Atlanta, que possui uma marcação indicando o tamanho da ponta do conector. A figura abaixo mostra a realização dessa medida. Novamente, se a ponta estiver muito comprida o técnico deverá cortá-la, evitando que a ponta encoste-se à carcaça do equipamento causando um curto circuito. _________________________________________________________________________________ 29/51 Após preparar o conector, o técnico deve apertá-lo na porta do tap. Para fixar o conector, o bujão deve ser retirado, o com a chave canhão 3/16 o parafuso do tap deve ser apertado, fixando o conector. As figuras abaixo ilustram o processo. Realizado o passo anterior, o cabo deve passar através da porca do conector, e o parte central do conector deve ser colocada junto ao cabo, conforme ilustrado abaixo. _________________________________________________________________________________ 30/51 Por fim, as partes do conector são agrupadas. A primeira é a rosca central com a parte dianteira do conector (que já está encaixada e presa no tap) e a segunda e o parafuso do conector. Após realizar esses dois passos o cabo deverá estar preso com o conector. _________________________________________________________________________________ 31/51 O último passo consiste em colocar a canusa sob o conector, parte do tap e parte do cabo. A canusa é feita de um material termocontrátil, e quando aquecida ela se comprime e agarra o conector, uma pequena parte do tap e do cabo. A finalidade da canusa é vedar o conector, de forma que não entre água dentro dele e do tap. A canusa deve ser colocada antes de fechar a conexão entre o cabo e o tap, e deve ser aquecida com o maçarico, conforme as figuras abaixo. aquecimento da canusa com o maçarico _________________________________________________________________________________ 32/51 CAPÍTULO 4 – FONTES OBJETIVOS_____________________________________________________________________ O objetivo deste documento é introduzir os conceitos básicos das fontes de alimentação utilizadas para fornecer a energia elétrica necessária ao funcionamento dos dispositivos ativos que compõe a rede de TV a cabo. INTRODUÇÃO___________________________________________________________________ Um elemento fundamental que constitui a rede de TV a cabo é a fonte de alimentação. A fonte desempenha importantes funções dentre as quais prover a alimentação elétrica para os equipamentos presentes na rede, proteger o sistema contra distorções que possam ocorrer nas redes de transmissão elétricas e suprir energia aos equipamentos caso ocorra uma queda de energia. A função de fornecer energia à rede para o caso de falta de energia é realizada por três baterias de 12V instaladas no gabinete. Desta forma a rede de TV a cabo pode funcionar de 2 a 3 horas sem alimentação da rede elétrica. As fontes são instaladas em postes e alimentadas diretamente pelo sistema de distribuição de energia elétrica das concessionárias locais, como mostra a figura 1: Figura 1: Instalação da fonte de alimentação _________________________________________________________________________________ 33/51 A fonte forneceum sinal de corrente alternada (AC) que efetivamente alimenta os dispositivos presentes na rede. A entrada do AC na rede coaxial é possível pela presença de um insersor de potência (LPI), que pode ser observado na figura 1. Além de ser responsável pela inserção do sinal AC na rede coaxial, o LPI atua como dispositivo de proteção, impedindo que a fonte seja danificada caso ocorra um curto-circuito. A figura 2 mostra o exemplo de um LPI utilizado em redes de TV a cabo: Figura 2: LPI Pode-se ver na figura 2 que o LPI permite a passagem de sinais de RF, que transportam os canais de televisão analógicos e a portadora digital de cable modem, ao mesmo tempo em que é responsável por colocar o sinal de AC na rede. Em seguida, será introduzido as características do sinal de alimentação AC. ALIMENTAÇÃO AC_______________________________________________________________ Igualmente os bem conhecidos sinais de RF nas freqüências de 5 a 40 MHz (downstream) e 50 a 800 MHz (upstream), trafega na rede coaxial pelos mesmos cabos a alimentação AC. Isto é possível pelo fato de a freqüência do AC ser muito menor que a freqüência dos sinais de RF. Existem diferentes formas de onda para o AC que a fonte pode fornecer à planta coaxial sendo as principais a onda senoidal, a onda quadrada e a onda semi-quadrada. Estas diferentes formas de onda são apresentadas na figura 3: _________________________________________________________________________________ 34/51 Figura 3: formas de onda (a) senoidal, (b) quadrada e (c) semi-quadrada. A linha tracejada nas formas de onda apresentadas na figura 3 representa o valor de tensão usado para determinar a parcela da potência que é utilizada nos componentes eletrônicos e representa a intensidade do sinal. Pode-se observar que esta tensão útil é menor que a tensão de pico, representada pela linha contínua. Quanto mais próxima à tensão útil está da tensão de pico, mais eficiente é o sistema. Por isso, idealmente, a onda quadrada seria a melhor opção, mas esta causa “contaminação” nos sinais que circulam na rede, por ser de espectro largo. Assim, utiliza-se a forma de onda semi-quadrada, que apresenta um valor útil maior que a onda senoidal e menor nível de contaminação do espectro que a onda quadrada. A tensão de pico da alimentação AC assume valores de 90V ou 60V, sendo preferível utilizar fontes de 90V pois, para uma mesma potência, a corrente elétrica para uma tensão de 90V é menor que a corrente para uma tensão de 60V. Reduzindo a corrente elétrica na fonte e conseqüentemente a corrente que circula na rede, há uma redução do HUM, efeito indesejado que degrada a qualidade da imagem das TV’s dos assinantes ligados à rede, manifestando-se como 2 faixas horizontais nas tela dos televisores. A figura 4 ilustra a distorção HUM: Faixas horizontais na tela do televisor _________________________________________________________________________________ 35/51 Figura 4: Degradação da imagem da TV pela distorção HUM. Nas sessões seguintes, serão discutidos aspectos relativos à colocação de fontes na rede e finalmente o exemplo de uma fonte real utilizadas nas redes coaxiais. POSICIONAMENTO DE FONTES ____________________________________ Durante o projeto deve-se levar em conta que um mesmo dispositivo não pode ser alimentado por duas fontes distintas quando colocado na rede. Neste caso, utiliza-se um bloqueador de AC na entrada ou saída do dispositivo. Por ter características capacitivas, o bloqueador de AC permite apenas a passagem do sinal de RF. O bloqueador pode ser colocado na entrada de Tap’s ou divisores. Esta configuração de rede e exemplo de utilização do bloqueador é mostrado na figura 5: Figura 5: Exemplo da utilização de bloqueadores Na figura 5 a fonte 1 é responsável pela alimentação do nó óptico e dos amplificadores A e B. Neste caso, o bloqueador 2 impede que os amplificadores A e B sejam alimentados pela fonte 2. Da mesma forma que os amplificadores, o nó óptico é alimentado pela fonte 1, justificando a presença do bloqueador 1, impedindo que a alimentação AC de outras fontes alcance o nó óptico. Durante o procedimento de limpeza de ruído, onde o técnico “mata” sucessivamente as saídas do nó óptico para verificar em qual delas há um ruído mais significativo, a posição das fontes na rede deve ser considerada. Seja uma rede composta por um receptor óptico que possui três saídas cuja configuração é apresentada na figura 6: Figura 6: Exemplo da influência do posicionamento da fonte durante limpeza de ruído _________________________________________________________________________________ 36/51 Neste exemplo, a alimentação AC para o nó óptico chega através da saída C. Verifica-se que existe uma cascata de amplificadores nas três saídas do no óptico e, portanto, caso exista ruído neste node ele pode ser originário de qualquer uma das três saídas do nó óptico (ou até mesmo das três). O procedimento padrão consiste em excluir uma das três saídas e verificar, através de um analisador de espectro, se o ruído diminuiu ou se permaneceu inalterado. Isto é, elimina-se a saída A e observa-se o espectro. Caso o ruído permaneça, significa que não é a saída A que impõe o ruído procurado no sistema. Este procedimento se repete para todas as saídas, mas a saída C não pode ser eliminada, de forma a não suspender a alimentação do nó óptico. Assim, observa-se que durante este procedimento deve ser observada a colocação das fontes. Para “matar” a saída C é necessário ir até o primeiro amplificador da cascata desta perna e retirar o PAD de retorno, de forma a manter a alimentação do nó óptico e analisar a presença ou ausência de ruído na saída C. COMPONENTES ___________________________________________________________ Nesta sessão serão apresentados os principais elementos que compõem uma fonte e um exemplo de fonte utilizada em redes de televisão a cabo. A fonte é basicamente composta de um gabinete que possui duas divisórias, uma para as baterias e outra para os módulos (módulo eletrônico e o módulo de ferro). A figura 7 exemplifica um tipo de gabinete: Figura 7: Exemplo de gabinete de uma fonte Como modelo de uma fonte utilizada na planta coaxial das redes será apresentada a fonte modelo Alpha 60/15 e 90/15. A figura 8 mostra um diagrama que apresenta os LED’s presentes no painel frontal do módulo da fonte e suas respectivas indicações: Test/Reset: Aciona manualmente o teste de standby Test in progress: LED aceso durante o teste Check batteries: LED aceso – defeito nas baterias Check inverter: LED aceso – defeito no inversor Charge mode: aciona manualmente float e equalize Float: LED aceso – a carga nas baterias está em flutuação Equalize: LED aceso – equalizando as baterias _________________________________________________________________________________ 37/51 Recharge: A carga nas baterias está entre 3A e 7A (limitado em 10A) Line power: LED aceso em modo normal Standby power: LED aceso quando entra o inversor AC Output: LED aceso continuamente (caso apagado, checar fusível de saída) Figura 8: Painel frontal fonte Alpha A figura 8 mostra como os LED’s presentes no painel frontal de uma fonte fornecem informações importantes sobre a operação da fonte e diagnostico de possíveis problemas na operação da fonte e das baterias. Por exemplo, no painel Status System é possível identificar se a potência que alimenta os equipamentos da rede de televisão a cabo é da rede elétrica (modo de operação normal) oudas baterias (modo standby). Neste último caso ocorreu um problema da rede de energia elétrica e a responsabilidade de alimentar os dispositivos ativos pertence à bateria. CAPÍTULO 5 – ATIVAÇÃO DO RETORNO OBJETIVOS_____________________________________________________________________ Este documento tem pôr objetivo descrever a ativação do retorno dos amplificadores Line Extender, System II e III da Scientific Atlanta, e o alguns amplificadores da Philips. São também apresentados conceitos fundamentais para ativação do retorno e ferramenta SDA (Stealth Digital Analizer), uma das mais importantes para medição de parâmetros de redes de TV a cabo. SDA – STEALTH DIGITAL ANALIZER______________________________________________ O SDA fabricado pelo JDSU é um das principais ferramentas para medir, testar e analisar parâmetros da rede de TV a cabo, e com ele é possível empregar programas de manutenção preventiva e melhorar a qualidade da rede. Esse sistema é composto por pelo menos dois equipamentos, um que deve ser instalado no headend (SDA-5500/5510) e outro para uso em campo (SDA-5000). O número de aplicações é grande, sendo ele usado para o alinhamento de amplificadores ou nó ópticos, medição do desempenho do canal de retorno e direto, verificação da qualidade dos sinais, detecção de erros na rede e etc. A função da unidade do headend é de transmitir pelo canal direto as informações coletadas por ele, assim qualquer unidade de campo pode receber esses dados e analizar a rede. CONECTANDO O SDA-5500/5510___________________________________________________ O SDA-5500/5510 deve ser conectado no headend, e o diagrama de conexões é apresentado abaixo. É importante que os níveis do sinal nos equipamentos sigam os valores especificados no desenho, no caso do SDA-5500/5510 menor que 12 dBmV, e no combinador pelo menos 14 dB abaixo dos canais de vídeo da operadora. _________________________________________________________________________________ 38/51 SDA 5500 IN OUT MODULADOR CH02 MODULADOR CH78 TAP 20 dB in out TAP ACOP. 20 dB in TAP out ACOP. 12 dB TAP in out COMBINADOR out in TAP CANAIS HEADEND sinal do SDA 14 dB abaixo dos canais de vídeo da operadora, e telemetria 10 dB Nível de entrada no SDA menor que 12 dBmV TESTE DE SWEEP – CONCEITOS BÁSICOS_________________________________________ Um dos mais importantes testes que o SDA é capaz de realizar é o teste de sweep do retorno, que consiste um medir as perdas e ganhos que o sinal sofre durante seu percurso entre o SDA de campo e do headend. Para exemplificar, o esquema acima esboça os ganhos e perdas de uma rede de TV a cabo qualquer. Os números negativos significam que o sinal sofrerá atenuação, e os números positivos significa que os sinais serão amplificados. Logo, quando somamos todos esses ganhos e perdas para obter um valor líquido, nós temos: Valor líquido = (-9) + (-10) + (7) + (-7) + (8) + (-8) + (9) + (-15) = -25 O valor líquido que calculamos será o mesmo valor que o teste de sweep medirá. No exemplo acima o valor é de -25 dB, ou seja, o sinal perde até chegar ao SDA-5500/5510 aproximadamente 25 dB. Novamente, o valor medido será a somatória de ganhos e perdas entre os dois equipamentos. Para realizar esse cálculo, o SDA-5000 injeta várias portadoras (sinais) na banda de retorno, e quando elas chegam ao SDA-5500/5510 são coletadas. Através do canal direto, as informações são _________________________________________________________________________________ 39/51 enviadas ao SDA-5000, que extrai a partir desses dados toda a informação de ganho da rede. A figura abaixo mostra um gráfico de sweep do retorno obtido com o SDA. É importante que as perdas sofridas pelas portadoras injetadas tenham valores próximos uma das outras, pois dessa maneira o gráfico do sweep ficará plano, e o técnico poderá definir somente um valor de perda para todas as freqüências da banda de retorno. Na figura apresentada acima à perda para 13 MHz foi de 11,1 dB e para 26 MHz foi de 12,4 dB, ou seja, neste caso o técnico poderá definir somente um valor para sweep de retorno. Já na figura abaixo há algum problema na rede que faz com que as perdas não sejam iguais para todas as freqüências na banda de retorno. Podemos perceber nesse caso que a freqüência de 13 MHz sofre maiores perdas que a 26 MHz, e a diferença é de 10,3 dB. Esse tipo de problemas pode ocorrer quando há conectores com problemas, fazendo com que os sinais de freqüência menor sofram mais atenuação. Para finalizar, uma prática muito comum em campo é ajustar um valor de referência no nó óptico, ou seja, podemos calcular a perda ou ganho entre em amplificador de RF e um nó óptico utilizando essa referência. Maiores detalhes serão mostrados nas seções seguintes. _________________________________________________________________________________ 40/51 CONCEITO DE GANHO UNITÁRIO_________________________________________________ O ganho unitário é um conceito muito utilizado no alinhamento da rede de TV a cabo, e ele diz que na rede coaxial a somatória de ganhos e perdas deve ser igual à zero. No entanto, sabe-se que quando o sinal passa pelo cabo coaxial ele é atenuado, ou seja, ele tem perdas. Para compensar essa atenuação no cabo são usados os amplificadores, ou seja, o sinal é previamente amplificado para compensar as perdas no cabo. Dessa maneira, o sinal será sempre regenerado, e o ganho será unitário. ATIVAÇÃO DO RETORNO_________________________________________________________ O alinhamento do retorno consiste em ajustar a rede para que se tenha um ganho unitário, e essa tarefa pode ser realizada com auxilio do teste de sweep do retorno. O processo da ativação deve ser iniciado no nó óptico, e seguir do primeiro para o último amplificador da cascata. Para que a rede apresente ganho unitário, basta que o valor do sweep seja igual na entrada do housing de todos os amplificadores. Se o valor lido for igual na entrada dos amplificadores, significa que a somatória das perdas e ganho se anulam, e conseqüentemente o ganho é unitário. A figura abaixo ilustra uma rede com alinhamento unitário. É possível perceber que as perdas no cabo são previamente compensadas pelos amplificadores. Portanto, o valor de sweep será igual na entrada do housing de todos eles. No entanto, a grande dificuldade de ativação do retorno reside no fato de não podermos realizar o sweep na porta do housing do amplificador, devido à inviabilidade de retirar todas as conexões para poder ter acesso à porta do housing, e a necessidade de interrupção do serviço para o alinhamento. Logo, o sweep é feito em pontos de injeção internos ao amplificador, que são de fácil acesso e quando utilizados não interrompe o funcionamento do sistema. _________________________________________________________________________________ 41/51 Somado a isso, temos vários tipos de amplificadores, cada um com uma estrutura interna diferente. Isso obriga o técnico a fazer contas parar descobrir se a rede está alinhada com ganho unitário ou não. Explicado o que é o alinhamento do retorno e a suas dificuldades, seguimos para o primeiro passo no alinhamento do retorno, a ativação do nó óptico. Para certificarmos que não existe problema com a fibra do headend até o receptor óptico, medimos com o power meter ou multímetro a potência óptica que está chegando ao RX. Se tudo estiver conforme o esperado, o técnicopoderá ligar a fonte de alimentação (60 ou 90 V) e verificar o acendimento de alguns LED’s, como o do TX e do RX. Logo após é realizado o alinhamento do nó óptico com pad’s e equalizadores, até que se chegue aos valores especificados pelo projeto. Esse alinhamento pode ser feito com auxilio do teste de sweep. Para isso, o técnico deverá conectar o SDA-5000 de acordo com a figura acima, e como já foi mostrado nas seções anteriores, o teste medirá todas as perdas e ganhos entre o SDA-5000 (unidade de campo) e o SDA-5500/5510 (localizado no headend). Para facilitar a ativação do retorno, o técnico deverá ajustar como valor de referência a perda lida no sweep do RX. Se o valor lido for de -20 dB, significa que há uma perda líquida de 20 dB _________________________________________________________________________________ 42/51 entre o SDA de campo e do headend, e esse valor de -20 dB será a referência para os próximos amplificadores da cascata, ou seja, todos os níveis serão medidos em relação a ele. A figura abaixo ilustra melhor o significado de colocar o valor de referência no RX. Se por acaso o valor absoluto do sweep no primeiro amplificador da cascata for de -22 dBmV, é fácil perceber que esse valor estará 2 dBmV abaixo do valor de referência. Logo, o valor com referência lido pelo SDA será de -2 dBmV. O mesmo vale para o segundo e terceiro amplificador da cascata, conforme as tabelas abaixo. A partir daí, o técnico percorrerá a rede para alinhar os próximos amplificadores da cascata, sempre com auxilio do sweep de retorno. Para executar essa tarefa de forma correta, o técnico deverá estar atento no fabricante e modelo do amplificador que será alinhado. Nas próximas seções serão apresentados alguns dos amplificadores mais comuns nas redes de TV a cabo, e como eles devem ser alinhados. _________________________________________________________________________________ 43/51 SYSTEM II e III_- HIGH GAIN DUAL (HGD)_________________________________________ Para executar a ativação do system II é necessário utilizar uma ponteira (~ 3 dB de perda) para injetar na placa do amplificador de retorno, conforme a figura abaixo: Como o SDA é conectado junto com a ponteira, o sweep de retorno medirá também a perda da ponteira e do ponto de teste (20 dB). Com isso, teremos uma perda de 23 dB do SDA até a placa, e perda do amplificador de retorno até a porta do housing é de 4,25 dB. Com esses dados em mãos é possível calcular o valor que deverá ser lido para alinhar um HGD. _________________________________________________________________________________ 44/51 É comum encontrar receptores ópticos com ponto de injeção de -20 dB ou -30 dB, e o valor com referência lido no sweep do HGD será dependente desse valor. No caso de ser um ponto de teste de -20 dB, o valor de sweep correto seria de em torno de +1,25 dBmV com referência. Já no caso do ponto de injeção de -30 dB, teríamos que ler + 11,25 dBmV para que a rede estivesse com alinhamento unitário. SYSTEM II e III - HIGH GAIN DUAL (HGD) Ponto de Injeção do RX Valor com referência -20 dB +1,25 dB -30 dB +11,25 dB SYSTEM II e III – UNBALANCED TRIPLE (UBAL) e BALANCED TRIPLE (BAL)__________ O amplificador BAL possui três saídas amplificadas balanceadas, e o UBAL possui também três saídas, mas uma delas tem saída mais baixa. A placa de retorno utilizada neles é a mesma que do HGD. Isso implica que o ponto de injeção para ativação do retorno fica no mesmo lugar. Porém, as perdas internas da porta de entrada do retorno até a placa são diferentes. Tanto o UBAL quanto o BAL perdem, segundo o manual do fabricante, 7,75 dB entre esses dois pontos. Portanto, o valor de sweep com referência no RX deverá ser de: SYSTEM II e III – UBAL e BAL Ponto de Injeção do RX Valor com referência -20 dB +4,75 dB -30 dB +14,75 dB _________________________________________________________________________________ 45/51 LINE EXTENDER II e III_(LE)_________________________________________ ____________ Diferentemente dos amplificadores system II ou III, a line extender II e III utiliza outro ponto para realizar o sweep, e não utiliza a ponteira também. Para realizar o sweep do retorno, o técnico deverá injetar o sinal e ler e resultado nos pontos indicados na figura. Em alguns casos a telemetria não será o suficiente para ler o resultado no ponto indicado na figura anterior. Logo, o técnico deverá utilizar o ponto de injeção para fazer a leitura, e para que isso seja possível será necessário utilizar um divisor, conforme a figura abaixo. _________________________________________________________________________________ 46/51 Logo, o valor do sweep lido neste caso será em torno de 20 dB acima do valor esperado na porta do amplificador. Os valores do sweep com referência no RX são apresentados abaixo: LINE EXTENDER II e III – sem divisor 1:2 Ponto de Injeção do RX Valor com referência -20 dB +0 dB -30 dB +10,0 dB LINE EXTENDER II e III – com divisor 1:2 Ponto de Injeção do RX Valor com referência -20 dB -4 dB -30 dB +6,0 dB LINE EXTENDER III PHD____________________________________________ ____________ A ativação do retorno da line extender III PHD é diferente da apresentada acima, já que esse equipamento possui outro ponto de injeção. Percebe-se na figura acima que o ponto de injeção fica em outro local. Desse modo, a leitura realizada no sweep será de acordo com a tabela abaixo. LINE EXTENDER III PHD Ponto de Injeção do RX Valor com referência -20 dB +0,75 dB -30 dB +10,75 dB _________________________________________________________________________________ 47/51 EXEMPLO DE ATIVAÇÃO DE RETORNO____________________________________________ Para facilitar a compreensão utilizaremos um exemplo de ativação do retorno. Antes de tudo, o sweep é feito no RX, e a perda sofrida até o SDA-5500/5510 será configurada como referência, ou seja, quando o técnico realizar o sweep no próximo amplificador da cascata, ele estará lendo o valor do ganho ou atenuação até o RX, e não até o SDA no headend. Na ilustração abaixo é possível perceber que todos os valores com referência no RX estão de acordo com os estimados nas seções anteriores. Com isso, concluí-se que a rede está alinhada com ganho unitário. Apesar do valor com referência ser diferente para cada amplificador, isso não significa que eles estão desalinhados. Os valores lidos não são iguais devido às diferenças internas de cada tipo de amplificador, conforme explicado anteriormente. Se o técnico estimasse o valor de sweep na porta do housing, concluiria que são todos iguais. Durante a ativação do retorno, o técnico deverá estar atento aos valores dos pontos de teste do nó óptico e dos amplificadores. No caso acima, todos os pontos de teste perdem 20 dB. Mas o que aconteceria se o ponto de teste do RX fosse de 30 dB ? Se isso acontecer, os valores de sweep serão diferentes para que a rede seja alinhada com ganho unitário. Como é possível notar, os valores lidos deverão estar cerca de 10 dB acima para que a rede esteja alinhada com ganho unitário. Pode ocorrer também um caso misto, onde os pontos de testes são de -20 ou -30 dB. O exemplo abaixo ilustra um caso desses. _________________________________________________________________________________48/51 O procedimento para calcular os valores com referência é apresentado a seguir: Determina-se qual o valor do ponto de teste do RX e qual foi o valor absoluto do sweep lido no ponto de teste. Esse valor será também o de referência. Ex: Ponto de teste de -20 dB, e valor de sweep -27 dB. Subtraindo o valor do sweep do valor do ponto de teste, temos o valor estimado do sweep na porta do housing do RX. Ex: Valor do sweep na porta do housing do RX = -27 – (-20) = -7 dB Para que a rede apresente ganho unitário, o valor do sweep na porta do housing dos amplificadores devem ser iguais ao do RX. Ex: Supondo o próximo amplificador da cascata um HGD, o sweep na porta do housing deveria ser igual a -7 dB. Determinar qual a perda interna do amplificador, da porta do housing até o ponto de injeção. Esse valor depende do tipo de amplificador usado. Ex: No caso do HGD, a perda da porta do housing até o ponto de injeção é de 4,25 dB Subtrair o valor do sweep na porta pelo valor de perda determinado no passo anterior. O valor de perda do amplificador deve ser colocadoc Ex: Valor = -7 – ( - 4,25) = -2,75 dB. Com esse valor resultante em mãos, adiciona-se o valor da atenuação do ponto de injeção do amplificador. Ex: Supondo que a atenuação do ponto de teste seja de -20 dB, e que é necessário usar a ponteira de 3 dB de perda para conectar o SDA ao amplificador, o valor do sweep no ponto de injeção do amplificador deveria ser de: (-2,75)+(-23) = -25,75. Dessa maneira, o valor com referência no RX do sweep do amplificador será a diferença entre o lido e a referência. Ex: valor com referência = (-25,75)-(-27) = +1,25 dB Logo o valor do sweep com referência foi calculado para que se tenha uma rede com alinhamento unitário. _________________________________________________________________________________ 49/51 AMPLIFICADORES PHILIPS______________________________________________________ Faremos uma análise semelhante a anterior para alguns amplificadores da Philips. Muitos desses amplificadores não possuem um ponto de injeção, como o TNA (Trunk Network Amplifiers) e GNA (Global Network Amplifiers). Logo, o sweep e leitura são feitos no tap mais próximo ao amplificador. Portanto, para realizar a ativação do retorno desses amplificadores, o técnico deverá conhecer o valor do tap onde a injeção e leitura é feita. No caso da Line Extender, há um ponto de injeção que perde 30 dB, com isso o sweep não precisa ser feito no tap. Logo, percebe-se que novamente os valores que serão não são iguais (supondo uma rede alinhada com ganho unitário). Pode ocorrer de um tap ter somente uma de suas portas disponíveis. O que pode ser feito nesse caso é realizar o sweep e leitura pela mesma porta tap, utilizando para isso um divisor 1:2. No entanto, o técnico deverá estar atento para compensar as perdas que o sinal de RF sofre quando passa pelo acoplador, conforme a figura abaixo. _________________________________________________________________________________ 50/51 O procedimento para calcular os valores com referência é apresentado a seguir: Determina-se qual o valor do ponto de teste do RX e qual foi o valor absoluto do sweep lido no ponto de teste. Esse valor será também o de referência. Ex: Ponto de teste de -20 dB, e valor de sweep -27 dB. Subtraindo o valor do sweep do valor do ponto de teste, temos o valor estimado do sweep na porta do housing do RX. Ex: Valor do sweep na porta do housing do RX = -27 – (-20) = -7 dB Para que a rede apresente ganho unitário, o valor do sweep na porta do housing dos amplificadores devem ser iguais ao do RX. Ex: Supondo o próximo amplificador da cascata um TNA, o sweep na porta do housing deveria ser igual a -7 dB para que a rede esteja com ganho unitário. Somando o valor que o sweep deveria ter na entrada do housing do amplificador com o valor do tap, teremos o valor do sweep absoluto na porta do tap. Ex: No caso apresentado acima, o valor na porta do housing do amplificador deve ser igual a -7 dB, e o valor do tap é de 17. Logo, o valor do sweep absoluto na porta tap é de: (-7)+(-17) = -24 dB. Subtraindo o valor de referência no RX do valor obtido acima, temos o valor de sweep com referência no RX que devemos ler no SDA-5000 para que a rede esteja com alinhamento unitário. Ex: Valor do sweep com referência = (-24) - (-27) = +3,0 dB _________________________________________________________________________________ 51/51 CONSIDERAÇÕES FINAIS________________________________________________________ Para realizar a tarefa de ativação do retorno, o técnico deverá ter sempre em mente que o teste de sweep mede o valor líquido de perdas e ganhos entre o SDA-5000 e o SDA-5500/5510, e como não é possível alinhar a rede utilizando a porta do housing dos amplificadores os pontos de injeção devem ser utilizados. Logo, o técnico deverá conhecer bem os amplificadores e suas perdas para executar a tarefa de ativação do retorno satisfatoriamente. Habilidades na manipulação de números, entendimento e manuseio dos equipamentos são de também extrema importância, pois facilitará o processo do alinhamento para o técnico. Por fim, conceitos básicos como o do ganho unitário, atenuação no cabo, amplificação de sinal e injeção de portadoras são fundamentais para o técnico que realizará a ativação do retorno em campo.
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