{"id":85741,"date":"2020-06-19T01:42:40","date_gmt":"2020-06-18T23:42:40","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/administrirovanie\/peredacha-dannyh-na-rasstoyanie-do-20-km-po-obychnym-provodam-legko-esli-eto-shdsl"},"modified":"2020-06-19T01:42:40","modified_gmt":"2020-06-18T23:42:40","slug":"peredacha-dannyh-na-rasstoyanie-do-20-km-po-obychnym-provodam-legko-esli-eto-shdsl","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/pt\/blog\/administrirovanie\/peredacha-dannyh-na-rasstoyanie-do-20-km-po-obychnym-provodam-legko-esli-eto-shdsl","title":{"rendered":"Transmiss\u00e3o de dados a uma dist\u00e2ncia de at\u00e9 20 km por fios comuns? F\u00e1cil, se for SHDSL\u2026","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

Apesar da ampla difus\u00e3o das redes Ethernet, as tecnologias de comunica\u00e7\u00e3o baseadas em DSL continuam a ser relevantes at\u00e9 hoje. DSL ainda pode ser encontrado em redes de \u00faltima milha para conectar equipamentos do assinante \u00e0s redes dos provedores de Internet, e ultimamente, a tecnologia tem sido cada vez mais utilizada na constru\u00e7\u00e3o de redes locais, por exemplo, em aplica\u00e7\u00f5es industriais, onde o DSL atua como um complemento ao Ethernet ou a redes de campo baseadas em RS-232\/422\/485. Essas solu\u00e7\u00f5es industriais s\u00e3o amplamente utilizadas em pa\u00edses desenvolvidos da Europa e da \u00c1sia.<\/a><\/noindex><\/p>\n

DSL representa uma fam\u00edlia de padr\u00f5es que foram inicialmente concebidos para transmitir dados digitais atrav\u00e9s de linhas telef\u00f4nicas. Historicamente, isso foi a primeira tecnologia de acesso \u00e0 Internet de banda larga, substituindo DIAL UP e ISDN. A grande variedade de padr\u00f5es DSL existentes atualmente se deve ao fato de que muitas empresas, desde os anos 80, tentaram desenvolver e promover sua pr\u00f3pria tecnologia no mercado.<\/p>\n

Todas essas tecnologias podem ser divididas em duas grandes categorias \u2013 as assim\u00e9tricas (ADSL) e as sim\u00e9tricas (SDSL). As assim\u00e9tricas s\u00e3o aquelas em que a velocidade da conex\u00e3o de entrada difere da velocidade do tr\u00e1fego de sa\u00edda. As sim\u00e9tricas, por outro lado, s\u00e3o caracterizadas por velocidades iguais para recebimento e transmiss\u00e3o.<\/p>\n

Os padr\u00f5es assim\u00e9tricos mais conhecidos e amplamente utilizados s\u00e3o, de fato, ADSL (na \u00faltima vers\u00e3o \u2013 ADSL2+) e VDSL (VDSL2), enquanto os sim\u00e9tricos incluem HDSL (perf\u00eds obsoletos) e SHDSL. Cada um deles se diferencia pelo fato de trabalharem em diferentes frequ\u00eancias, utilizarem diferentes m\u00e9todos de codifica\u00e7\u00e3o e modula\u00e7\u00e3o na linha de comunica\u00e7\u00e3o f\u00edsica. Eles tamb\u00e9m diferem nos m\u00e9todos de corre\u00e7\u00e3o de erros, garantindo diferentes n\u00edveis de resist\u00eancia a interfer\u00eancias. Como resultado, cada tecnologia tem seus limites em termos de velocidade e dist\u00e2ncia de transmiss\u00e3o de dados, dependendo do tipo e da qualidade do condutor.<\/p>\n

\"Transmiss\u00e3o
\nPar\u00e2metros limites de v\u00e1rios padr\u00f5es DSL <\/i><\/p>\n

Em qualquer tecnologia DSL, a velocidade de transmiss\u00e3o de dados diminui \u00e0 medida que o comprimento do condutor aumenta. Em dist\u00e2ncias extremas, \u00e9 poss\u00edvel obter velocidades de algumas centenas de kilobits, mas ao transmitir dados a 200-300 m, a velocidade m\u00e1xima dispon\u00edvel \u00e9 alcan\u00e7ada. <\/p>\n

Entre todas as tecnologias, a SHDSL possui uma vantagem significativa, que a torna aplic\u00e1vel em ambientes industriais: alta imunidade a interfer\u00eancias e a capacidade de usar qualquer tipo de condutor para transmiss\u00e3o de dados. Nos padr\u00f5es assim\u00e9tricos, isso n\u00e3o existe, e a qualidade da conex\u00e3o depende muito da qualidade da linha utilizada para a transmiss\u00e3o de dados. Em particular, recomenda-se o uso de cabos telef\u00f4nicos tran\u00e7ados. Nesse caso, uma solu\u00e7\u00e3o mais confi\u00e1vel do que ADSL e VDSL \u00e9 usar fibra \u00f3ptica.<\/p>\n

Qualquer par de condutores isolados entre si \u2013 cobre, alum\u00ednio, a\u00e7o, etc. \u2013 \u00e9 adequado para SHDSL. Cabos el\u00e9tricos antigos, linhas telef\u00f4nicas antigas, arame farpado de cercas, entre outros, podem ser utilizados como meio de transmiss\u00e3o.<\/p>\n

\"Transmiss\u00e3o
\nDepend\u00eancia da velocidade de transmiss\u00e3o de dados SHDSL em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 dist\u00e2ncia e ao tipo de condutor<\/i><\/p>\n

A partir do gr\u00e1fico da depend\u00eancia da velocidade de transmiss\u00e3o de dados em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 dist\u00e2ncia e ao tipo de condutor para SHDSL, pode-se observar que condutores com maior se\u00e7\u00e3o permitem a transmiss\u00e3o de informa\u00e7\u00f5es a dist\u00e2ncias maiores. Gra\u00e7as \u00e0 tecnologia, \u00e9 poss\u00edvel organizar a comunica\u00e7\u00e3o a uma dist\u00e2ncia de at\u00e9 20 km com uma velocidade m\u00e1xima de 15,3 Mb\/s para cabos de 2 condutores ou 30 Mb para cabos de 4 condutores. Em aplica\u00e7\u00f5es reais, a velocidade de transmiss\u00e3o pode ser ajustada manualmente, o que \u00e9 necess\u00e1rio em condi\u00e7\u00f5es de fortes interfer\u00eancias eletromagn\u00e9ticas ou baixa qualidade da linha. Nesse caso, para aumentar a dist\u00e2ncia de transmiss\u00e3o, \u00e9 necess\u00e1rio reduzir a velocidade de opera\u00e7\u00e3o dos dispositivos SHDSL. Para um c\u00e1lculo preciso da velocidade em fun\u00e7\u00e3o da dist\u00e2ncia e do tipo de condutor, podem ser utilizados softwares gratuitos, como Calculadora SHDSL da Phoenix Contact<\/a><\/noindex>. <\/p>\n

O que torna a SHDSL t\u00e3o resistente a interfer\u00eancias?<\/h3>\n

\nO princ\u00edpio de funcionamento do transmissor-receptor SHDSL pode ser representado por um diagrama de blocos, que destaca uma parte espec\u00edfica e independente (invari\u00e1vel) do ponto de vista da aplica\u00e7\u00e3o. A parte independente consiste em blocos funcionais PMD (Physical Medium Dependent) e PMS-TC (Physical Medium-Specific TC Layer), enquanto a parte espec\u00edfica inclui o n\u00edvel TPS-TC (Transmission Protocol-Specific TC Layer) e interfaces de dados do usu\u00e1rio. <\/p>\n

A linha f\u00edsica de comunica\u00e7\u00e3o entre os transmissores-receptores (STU) pode existir na forma de um \u00fanico par ou v\u00e1rios cabos de pares. No caso de v\u00e1rios pares de cabos, o STU cont\u00e9m v\u00e1rios blocos PMD independentes, ligados a um \u00fanico PMS-TC.<\/p>\n

\"Transmiss\u00e3o
\nModelo funcional do transmissor-receptor SHDSL (STU)<\/i><\/p>\n

O m\u00f3dulo TPS-TC depende da aplica\u00e7\u00e3o em que o dispositivo \u00e9 utilizado (Ethernet, RS-232\/422\/485, etc.). Sua fun\u00e7\u00e3o \u00e9 converter dados do usu\u00e1rio para o formato SHDSL, realizando multiplexa\u00e7\u00e3o\/demultiplexa\u00e7\u00e3o e a corre\u00e7\u00e3o de tempo de v\u00e1rios canais de dados do usu\u00e1rio.<\/p>\n

No n\u00edvel PMS-TC ocorrem a forma\u00e7\u00e3o de quadros SHDSL e sua sincroniza\u00e7\u00e3o, bem como a embaralhamento e desembaralhamento.<\/p>\n

O m\u00f3dulo PMD exerce fun\u00e7\u00f5es de codifica\u00e7\u00e3o\/decodifica\u00e7\u00e3o de informa\u00e7\u00f5es, modula\u00e7\u00e3o\/demodula\u00e7\u00e3o, cancelamento de eco, ajuste de par\u00e2metros na linha de comunica\u00e7\u00e3o e estabelecimento de conex\u00e3o entre os transmissores-receptores. \u00c9 no n\u00edvel PMD que as opera\u00e7\u00f5es principais s\u00e3o realizadas, garantindo alta resist\u00eancia a interfer\u00eancias do SHDSL, incluindo a codifica\u00e7\u00e3o TCPAM (codifica\u00e7\u00e3o Trellis com modula\u00e7\u00e3o anal\u00f3gica de impulsos), mecanismo de codifica\u00e7\u00e3o e modula\u00e7\u00e3o conjunta, que melhora a efici\u00eancia espectral do sinal em compara\u00e7\u00e3o com o m\u00e9todo separado. O princ\u00edpio de funcionamento do m\u00f3dulo PMD tamb\u00e9m pode ser representado por um diagrama funcional.<\/p>\n

\"Transmiss\u00e3o
\nDiagrama de blocos do m\u00f3dulo PMD<\/i><\/p>\n

A base do TC-PAM est\u00e1 na utiliza\u00e7\u00e3o de um codificador convolucional, que gera uma sequ\u00eancia redundante de bits no lado do transmissor SHDSL. Em cada ciclo de opera\u00e7\u00e3o, a cada bit que entra no codificador, \u00e9 associado um bit duplo (dibit) na sa\u00edda. Assim, com um custo relativamente pequeno de redund\u00e2ncia, aumenta-se a resist\u00eancia a interfer\u00eancias da transmiss\u00e3o. A utiliza\u00e7\u00e3o da modula\u00e7\u00e3o Trellis permite reduzir a largura de banda utilizada para a transmiss\u00e3o de dados e simplificar a parte de hardware, mantendo a rela\u00e7\u00e3o sinal\/ru\u00eddo inalterada.<\/p>\n

\"Transmiss\u00e3o
\nPrinc\u00edpio de funcionamento do codificador Trellis (TC-PAM 16)<\/i><\/p>\n

O bit duplo \u00e9 formado a partir de uma opera\u00e7\u00e3o l\u00f3gica de adi\u00e7\u00e3o m\u00f3dulo 2 (exclusivo \"ou\") com base no bit de entrada x1(tn) e nos bits x1(tn-1), x1(tn-2), etc. (podendo haver at\u00e9 20), que foram inseridos no codificador anteriormente e permanecem armazenados em registradores de mem\u00f3ria. No pr\u00f3ximo ciclo de opera\u00e7\u00e3o do codificador tn+1, ocorrer\u00e1 um deslocamento dos bits nas c\u00e9lulas de mem\u00f3ria para a realiza\u00e7\u00e3o da opera\u00e7\u00e3o l\u00f3gica: o bit x1(tn) ser\u00e1 movido para a mem\u00f3ria, deslocando toda a sequ\u00eancia de bits armazenada ali.<\/p>\n

\"Transmiss\u00e3o
\nAlgoritmo do codificador convolucional<\/i><\/p>\n

\"Transmiss\u00e3o
\nTabelas de verdade da opera\u00e7\u00e3o de adi\u00e7\u00e3o m\u00f3dulo 2<\/i><\/p>\n

Para uma melhor visualiza\u00e7\u00e3o, \u00e9 conveniente usar um diagrama de estado do codificador convolucional, onde \u00e9 poss\u00edvel observar em que estado o codificador se encontra nos momentos tn, tn+1, etc., dependendo dos dados de entrada. Neste caso, o estado do codificador refere-se ao par de valores do bit de entrada x1(tn) e do bit na primeira c\u00e9lula de mem\u00f3ria x1(tn-1). Para construir o diagrama, pode-se utilizar um gr\u00e1fico, cujos v\u00e9rtices representam os poss\u00edveis estados do codificador, e as transi\u00e7\u00f5es de um estado para outro s\u00e3o indicadas pelos correspondentes bits de entrada x1(tn) e pelos d\u00edgitos de sa\u00edda $inline$y ₀y ₁(t ₀)$inline$.<\/p>\n

\"Transmiss\u00e3o \"Transmiss\u00e3o
\nDiagrama de estados e gr\u00e1fico de transi\u00e7\u00f5es do codificador convolucional do transmissor<\/i><\/p>\n

No transmissor, com base nos quatro bits recebidos (dois bits de sa\u00edda do codificador e dois bits de dados), \u00e9 formado um s\u00edmbolo, a cada um dos quais corresponde uma amplitude do sinal modulador do modulador anal\u00f3gico-impulso. <\/p>\n

\"Transmiss\u00e3o
\nEstado de 16 bits do AIM, dependendo do valor do s\u00edmbolo de quatro bits<\/i><\/p>\n

No lado do receptor, ocorre o processo inverso \u2013 a demodula\u00e7\u00e3o e a extra\u00e7\u00e3o da sequ\u00eancia desejada de bits de entrada do codec x1(tn) a partir do c\u00f3digo redundante (bits duplos y0y1(tn)). Esta opera\u00e7\u00e3o \u00e9 realizada pelo decodificador de Viterbi.<\/p>\n

O algoritmo do decodificador baseia-se no c\u00e1lculo da m\u00e9trica de erro para todos os poss\u00edveis estados supostos do codec. A m\u00e9trica de erro refere-se \u00e0 diferen\u00e7a entre os bits recebidos e os bits supostos para cada caminho poss\u00edvel. Se n\u00e3o houver erros na recep\u00e7\u00e3o, a m\u00e9trica de erro do caminho verdadeiro ser\u00e1 0, pois n\u00e3o h\u00e1 discrep\u00e2ncia nos bits. Para caminhos falsos, a m\u00e9trica ser\u00e1 diferente de zero, aumentando constantemente, e ap\u00f3s algum tempo, o decodificador deixar\u00e1 de calcular o caminho incorreto, mantendo apenas o verdadeiro.<\/p>\n

\"Transmiss\u00e3o \"Transmiss\u00e3o
\nDiagrama de estados do codec, calculado pelo decodificador de Viterbi do receptor<\/i><\/p>\n

Mas como esse algoritmo garante resist\u00eancia a interfer\u00eancias? Se assumirmos que o receptor recebeu dados com erro, o decodificador continuar\u00e1 calculando dois caminhos com uma m\u00e9trica de erro 1. O caminho com m\u00e9trica 0 j\u00e1 n\u00e3o existir\u00e1. Contudo, a conclus\u00e3o sobre qual caminho \u00e9 o verdadeiro ser\u00e1 feita mais tarde com base nos pr\u00f3ximos bits duplos recebidos.<\/p>\n

Ao aparecer um segundo erro, haver\u00e1 v\u00e1rios caminhos com m\u00e9trica 2, mas o caminho correto ser\u00e1 identificado posteriormente com base no m\u00e9todo da m\u00e1xima verossimilhan\u00e7a (ou seja, a m\u00e9trica m\u00ednima).<\/p>\n

\"Transmiss\u00e3o
\nDiagrama de estados do codec, calculado pelo decodificador de Viterbi, ao receber dados com erros <\/i><\/p>\n

No caso descrito acima, foi considerado o algoritmo do sistema de 16 bits (TC-PAM16), que permite a transmiss\u00e3o de tr\u00eas bits de informa\u00e7\u00e3o \u00fatil em um s\u00edmbolo e um bit adicional para prote\u00e7\u00e3o contra erros. No TC-PAM16, a taxa de transfer\u00eancia de dados varia de 192 a 3840 kbit\/s. Ao aumentar a profundidade para 128 (sistemas modernos trabalham com TC-PAM128), seis bits de informa\u00e7\u00e3o \u00fatil s\u00e3o transmitidos em cada s\u00edmbolo, e a taxa m\u00e1xima alcan\u00e7\u00e1vel varia de 5696 kbit\/s a 15,3 Mbit\/s.<\/p>\n

O uso da modula\u00e7\u00e3o por impulso anal\u00f3gico (PAM) associa o SHDSL a uma s\u00e9rie de padr\u00f5es populares de Ethernet, como o gigabit 1000BASE-T (PAM-5), 10-gigabit 10GBASE-T (PAM-16) ou a promissora Ethernet industrial de par \u00fanico 10BASE-T1L (PAM-3) para 2020.<\/p>\n

SHDSL em redes Ethernet<\/h3>\n

\nExistem modems SHDSL gerenciados e n\u00e3o gerenciados, mas essa classifica\u00e7\u00e3o tem pouco em comum com a divis\u00e3o usual entre dispositivos gerenciados e n\u00e3o gerenciados, como acontece, por exemplo, com os switches Ethernet. A diferen\u00e7a est\u00e1 nos meios de configura\u00e7\u00e3o e monitoramento. Modems gerenciados s\u00e3o configurados atrav\u00e9s de uma interface web e podem ser diagnosticados via SNMP, enquanto os n\u00e3o gerenciados precisam de software adicional atrav\u00e9s da porta de console (para Phoenix Contact, este \u00e9 o software gratuito PSI-CONF e a interface mini-USB). Ao contr\u00e1rio dos switches, os modems n\u00e3o gerenciados podem operar em redes com topologia em anel.<\/p>\n

Fora isso, os modems gerenciados e n\u00e3o gerenciados s\u00e3o absolutamente id\u00eanticos, incluindo a funcionalidade e a capacidade de operar no princ\u00edpio do Plug & Play, ou seja, sem qualquer configura\u00e7\u00e3o pr\u00e9via.<\/p>\n

Adicionalmente, os modems podem ter fun\u00e7\u00f5es de prote\u00e7\u00e3o contra surtos el\u00e9tricos com possibilidade de diagn\u00f3stico. Redes SHDSL podem formar segmentos muito longos, e os condutores podem passar por \u00e1reas onde \u00e9 poss\u00edvel a forma\u00e7\u00e3o de surtos el\u00e9tricos (diferen\u00e7a de potencial induzida, causada por descargas atmosf\u00e9ricas ou curtos-circuitos em linhas de cabos pr\u00f3ximas). A tens\u00e3o induzida pode causar correntes de descarga na ordem de quilamperes. Portanto, para proteger o equipamento contra tais fen\u00f4menos, os modems s\u00e3o equipados com Dispositivos de Prote\u00e7\u00e3o contra Surtos (DPS) na forma de um cart\u00e3o remov\u00edvel, que pode ser substitu\u00eddo se necess\u00e1rio. A linha SHDSL \u00e9 conectada ao terminal desse cart\u00e3o.<\/p>\n

Topologias<\/h3>\n

\nCom SHDSL, \u00e9 poss\u00edvel construir redes Ethernet em qualquer topologia: ponto a ponto, linha, estrela e anel. Dependendo do tipo de modem, \u00e9 poss\u00edvel utilizar linhas de comunica\u00e7\u00e3o com 2 fios ou 4 fios para a conex\u00e3o.<\/p>\n

\"Transmiss\u00e3o
\nTopologias de rede Ethernet baseadas em SHDSL<\/i><\/p>\n

Tamb\u00e9m \u00e9 poss\u00edvel construir sistemas distribu\u00eddos com topologia combinada. Cada segmento da rede SHDSL pode conter at\u00e9 50 modems e, considerando as limita\u00e7\u00f5es f\u00edsicas da tecnologia (dist\u00e2ncia entre modems de at\u00e9 20 km), o comprimento do segmento pode alcan\u00e7ar 1000 km. <\/p>\n

Se um modem gerenciado for instalado na cabe\u00e7a de cada segmento, a integridade do segmento pode ser diagnosticada atrav\u00e9s do SNMP. Al\u00e9m disso, modems gerenciados e n\u00e3o gerenciados suportam a tecnologia VLAN, o que significa que permitem dividir a rede em sub-redes l\u00f3gicas. Os dispositivos tamb\u00e9m podem trabalhar com protocolos de transmiss\u00e3o de dados aplicados em sistemas modernos de automa\u00e7\u00e3o (Profinet, Ethernet\/IP, Modbus TCP, etc.). <\/p>\n

\"Transmiss\u00e3o
\nReserva de canais de comunica\u00e7\u00e3o usando SHDSL<\/i><\/p>\n

O SHDSL \u00e9 utilizado para criar canais de comunica\u00e7\u00e3o de backup na rede Ethernet, geralmente \u00f3ptica.<\/p>\n

SHDSL e interface serial<\/h3>\n

\nModems SHDSL com interface serial permitem superar as limita\u00e7\u00f5es de dist\u00e2ncia, topologia e qualidade do condutor que existem para sistemas de cabos tradicionais que usam transceptores ass\u00edncronos (UART): RS-232 \u2014 15 m, RS-422 e RS-485 \u2014 1200 m.<\/p>\n

Existem modems com interfaces seriais (RS-232\/422\/485) tanto para aplica\u00e7\u00f5es universais quanto para especializadas (por exemplo, para Profibus). Todos esses dispositivos pertencem \u00e0 categoria de \"n\u00e3o gerenciados\", portanto, s\u00e3o configurados e diagnosticados usando software especializado. <\/p>\n

Topologias<\/h3>\n

\nEm redes com interface serial, atrav\u00e9s do SHDSL, \u00e9 poss\u00edvel construir redes com topologias ponto-a-ponto, linear e estrela. No \u00e2mbito da topologia linear, \u00e9 poss\u00edvel conectar at\u00e9 255 n\u00f3s em uma \u00fanica rede (para Profibus \u2014 30). <\/p>\n

Em sistemas constru\u00eddos apenas com dispositivos da interface RS-485, n\u00e3o h\u00e1 quaisquer restri\u00e7\u00f5es quanto ao protocolo de transmiss\u00e3o de dados utilizado, mas as topologias de linha e estrela s\u00e3o at\u00edpicas para RS-232 e RS-422, portanto, o funcionamento dos dispositivos finais em uma rede SHDSL com tais topologias \u00e9 poss\u00edvel apenas em modo half-duplex. Ao mesmo tempo, em sistemas com RS-232 e RS-422, deve-se garantir a endere\u00e7amento dos dispositivos no n\u00edvel do protocolo, o que n\u00e3o \u00e9 caracter\u00edstico para interfaces geralmente utilizadas em redes ponto-a-ponto.<\/p>\n

Ao interconectar dispositivos com diferentes tipos de interfaces atrav\u00e9s do SHDSL, deve-se levar em considera\u00e7\u00e3o a aus\u00eancia de um mecanismo \u00fanico para estabelecer a conex\u00e3o (handshake) entre os dispositivos. No entanto, organizar a troca ainda \u00e9 poss\u00edvel \u2014 para isso, \u00e9 necess\u00e1rio cumprir as seguintes condi\u00e7\u00f5es:<\/p>\n