Telemetria

A Telemetria via Sistemas de Rádio Modem Uma Abordagem Prática Voltada à Automação e Sistemas SCADA

C

R

R = 547

A

B D1

D2 d

D1 . D2 ----------------f . d

R = raio de Fresnel (m) D1 = distância AC (km) D2 = distância CB (km) d = distância do enlace (km) f = freqüência (MHz)

Desenvolvido por Alfacomp Automação Industrial Ltda. Rev. 1.1 11/09/2006 www.alfacomp.ind.br

Sumário 1.

Introdução ______________________________________________________________ 3

1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.3

O que é Telemetria?...................................................................................................................................................3 Meios de Comunicação de Dados .............................................................................................................................3 Linha Privativa ........................................................................................................................................................3 Linha Telefônica Discada .......................................................................................................................................3 Telefonia Celular ....................................................................................................................................................3 Cabos Óticos ..........................................................................................................................................................4 Sistemas de Rádio Modem ....................................................................................................................................4 Aplicações de Telemetria ...........................................................................................................................................5

2.

Sistemas de Rádio________________________________________________________ 5

2.1 2.2 2.3 2.4 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.5 2.6 2.6.1 2.6.2 2.6.3 2.6.4 2.6.5 2.6.6 2.6.7 2.7 2.8 2.9 2.10 2.10.1 2.10.2 2.10.3 2.10.4

Componentes Básicos de um Rádio Enlace..............................................................................................................5 Comportamento da Energia ao Logo do Percurso ....................................................................................................5 A Escala Logarítmica..................................................................................................................................................6 Cálculo de Viabilidade de Rádio Enlace ....................................................................................................................6 Atenuação no Espaço Livre ...................................................................................................................................6 Cálculo da Potência Efetivamente Irradiada (ERP)...............................................................................................7 Perda por Obstrução da Primeira Zona de Fresnel...............................................................................................7 Ondas Eletromagnéticas ............................................................................................................................................7 Antenas.......................................................................................................................................................................8 Antena Yagi – Uda .................................................................................................................................................8 Antena Omnidirecional ...........................................................................................................................................8 Polarização de Antenas .........................................................................................................................................9 Diagrama de Irradiação..........................................................................................................................................9 Ângulo de Meia Potência .......................................................................................................................................9 Diretividade...........................................................................................................................................................10 Ganho ...................................................................................................................................................................10 Cabos........................................................................................................................................................................10 Conectores e Protetores Contra Surto.....................................................................................................................11 Instalação de Rádio Modem em Quadro de Automação.........................................................................................12 A Comunicação Digital e os Rádios Modem............................................................................................................12 Rádio Modem .......................................................................................................................................................12 Transceptores com Espalhamento Espectral por Saltos em Freqüência ...........................................................14 Protocolos de Comunicação ................................................................................................................................15 O Protocolo Modbus.............................................................................................................................................15

3.

Regulamentos Brasileiros sobre a Utilização de Freqüências ___________________ 17

3.1 3.2 3.3 3.4

A Agência Nacional de Telecomunicações..............................................................................................................17 Faixa de 406 a 430 MHz ..........................................................................................................................................17 Faixa 900 MHz..........................................................................................................................................................21 Regulamentação de Projetos de Rádio ...................................................................................................................22

4.

Agradecimentos ________________________________________________________ 22

A Telemetria via Sistemas de Rádio Modem

2

1. Introdução Este trabalho apresenta de forma prática e intuitiva, o conhecimento sobre sistemas de telemetria dedicados ao controle à distância de estações automatizadas com clps (controladores lógicos programáveis). As informações aqui reunidas são fruto de estudo e experiência de campo acumulados ao longo de 10 anos no desenvolvimento de sistemas de automação e telemetria, em especial na área do saneamento, utilizando clps, softwares de supervisão e rádios modem.

1.1 O que é Telemetria? A Telemetria designa as tecnologias envolvidas na obtenção e processamento de dados à distância. A telemetria pode ser usada para a exploração de lugares de difícil acesso, como o subsolo, o fundo do mar ou o espaço exterior.

1.2 Meios de Comunicação de Dados Os exemplos aqui apresentados são ilustrados como sendo para estabelecer a comunicação entre um computador e um clp, mas o conceito se aplica a quaisquer dois dispositivos com capacidade de comunicação por porta serial.

1.2.1 Linha Privativa A Linha Privativa de Comunicação de Dados é um serviço fornecido por companhias telefônicas, destinado à interligação de dois ou mais pontos e que permite a conexão de equipamentos em velocidades que podem variar de 1,2kbps a 2Mbps. O custo da utilização da linha é fixo e a disponibilidade do meio de comunicação é de 100% do tempo.

LP

RS232

LP

RS232

Supervisório Modem

Modem CLP

1.2.2 Linha Telefônica Discada Na comunicação por linha discada, os equipamentos utilizam linhas telefônicas comuns e estabelecem a ligação conforme a necessidade de envio de dados. O custo da utilização do meio é dado pelos impulsos registrados, ou seja, proporcional ao uso da linha.

Sistema telefônico

RS232

RS232

Supervisório Modem

Modem CLP

1.2.3 Telefonia Celular O telefone celular é conectado à rede telefônica através de ondas de rádio, permitindo assim sua mobilidade, enquanto o telefone convencional faz uso de fios. O conceito de telefone celular foi desenvolvido em 1960, tornando-se comercialmente disponível a partir de 1983. Cada região atendida pelo Serviço de Telefonia Móvel Celular é dividida em pequenas áreas, chamadas células, que possuem uma Antena Celular (ou ERB - Estação Rádio Base) para receber e emitir informações aos telefones celulares que estão em operação naquela célula. Conforme o assinante do sistema móvel celular se desloca de uma célula para outra, com seu aparelho ligado, o sistema automaticamente transfere a sua ligação para a célula seguinte, sem que o assinante perceba. Este processo é chamado "Hand Off". As arquiteturas de sistemas telefônicos celulares podem ser divididas em três, conforme o padrão de utilização do espectro: • • •

FDMA – Acesso Múltiplo por Divisão de Freqüência; TDMA – Acesso Múltiplo por Divisão de Tempo; CDMA – Acesso Múltiplo por Divisão de Código;

Os três padrões de telefonia celular digital que disputam o mercado atualmente são o GSM, baseado no TDMA, o IS-136 e o CDMA. A forma de comunicação utilizando a estrutura da telefonia celular mais amplamente utilizada no momento é chamada GPRS (General Packet Radio Service). Essa tecnologia oferece conexão contínua sem fio com redes de dados e permite acessar os mais diversos serviços de informações e entretenimento. A tecnologia GPRS dá acesso à Internet e permite que seja configurada uma rede supervisão e controle sem

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limites práticos de distância e número de estações, basta que as áreas de interesse sejam atendidas pela infra-estrutura da telefonia celular. Esse serviço tem um custo proporcional ao número de bytes trafegados. A implementação mais usual de um sistema de telemetria utilizando GPRS consiste em um computador rodando um software de supervisão, conectado à Internet, por acesso em Banda Larga e com IP Fixo. As remotas se comunicam com a central por meio de módulos celulares e assumem endereços de IP variáveis atribuídos pela operadora de telefonia celular. Sempre que a remota assume um novo IP, essa se reporta à central e informa o novo endereço.

RS232

RS232 Supervisório IP fixo

Modem

ADSL CLP 1

GPRS

INTERNET

REDE CELULAR

RS232

GPRS

CLP N

1.2.4 Cabos Óticos Os cabos óticos são construídos com materiais cristalinos à base de vidro, plástico e sílica. Ao invés de conduzir corrente elétrica, conduzem luz. Por suas propriedades isolantes, são imunes à interferência eletromagnética e a diferenças de potencial elétrico, que são causa de danos por surto. Apesar do diâmetro pequeno, são capazes de trafegar grande quantidade de dados.

RS232

Cabo Ótico

RS232

Supervisório Modem Ótico

Modem Ótico CLP

1.2.5 Sistemas de Rádio Modem A comunicação de dados por rádios modem é possível em faixas canalizadas, sendo que cada estação tem de ser licenciada pela Anatel, e também em faixas destinadas à operação de transceptores que utilizam a técnica do espalhamento espectral, ou spread spectrum. Esses últimos estão dispensados de licenciamento dentro de certas condições. Os enlaces diretos, sem repetidoras, utilizando transceptores dotados de modems, são possíveis em distâncias desde alguns poucos metros até mais de 30 km. Utilizando repetidoras, as distâncias podem ser extendidas a centenas de quilômetros. Obstruções devidas a relevo e edificações são fatores determinantes na viabilidade dos enlaces.

RS232

CLP 1

Supervisório RS232

RS232

CLP n

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1.3 Aplicações de Telemetria Alguns exemplos de aplicações de telemetria e telecomando são encontrados nas seguintes áreas: Saneamento – Monitoração e controle de estações elevatórias de água bruta, tratada e de esgotos, reservatórios, VRPs, ETAs e ETEs. Energia Elétrica – Monitoração e controle de remotas de chaves seccionadoras e religadores, subestações, hidroelétricas, entre outras. Petróleo – Monitoração e controle de poços de prospecção de gás e óleo, monitoração de tubulações, plataformas de petróleo, etc. Chão de Fábrica – Supervisão e intertravamentos de centros de usinagem, máquinas injetoras, pontes rolantes e quaisquer outros equipamentos componentes de parques industriais.

2. Sistemas de Rádio 2.1 Componentes Básicos de um Rádio Enlace Podemos definir como rádio enlace o conjunto de equipamentos necessários para estabelecer comunicação por rádio entre dois pontos. Os elementos básicos para a implementação de um rádio enlace são: • • • • • • •

Rádio transmissor; Linha de transmissão da estação transmissora; Antena transmissora; Meio de propagação; Antena receptora; Linha de transmissão da estação receptora; Rádio receptor;

Antena Transmissora

Antena Receptora Atmosfera

LT

LT

Rádio TX

Rádio RX

Sinal na entrada do receptor

Perda na LT

Ganho na antena receptora

Perda no espaço livre

As intensidades, perdas e ganhos são representados em decibel (dB).

Ganho na antena transmissora

Perda no cabo do transmissor; Ganho na antena transmissora; Perda no espaço livre; Ganho na antena receptora; Perda no cabo do receptor.

Perda na LT

• • • • •

Sinal na saída do transmissor

Desde a saída do transmissor até a chegada no receptor, o sinal sofre atenuações e ganhos. O gráfico ao lado representa a variação da intensidade do sinal ao longo do percurso. A intensidade do sinal sofre as seguintes alterações:

Intensidade do sinal (dB)

2.2 Comportamento da Energia ao Logo do Percurso

Percurso

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2.3 A Escala Logarítmica O dB é uma escala utilizada para representar a relação entre duas potências. São as seguintes as unidades de referência usuais nos sistemas de rádio: • • •

dBW – relação entre uma dada potência e a unidade de 1W; dBm – relação entre uma dada potência e a unidade de 1mW; dBi – relação entre o ganho de uma antena e o ganho do irradiador isotrópico (antena teórica com diagrama de irradiação esférico).

O cálculo da relação entre duas potências é dado pela fórmula abaixo. P medida dB = 10 log ----------------------P referência

Exemplo: Seja uma potência de 0,001 mW, sua intensidade dada em dBm é calculada como: 10 log (0,001 mW / 1 mW) = - 30 dBm

2.4 Cálculo de Viabilidade de Rádio Enlace Dizemos que um enlace é viável se a intensidade calculada do sinal recebido é maior do que o nível de sensibilidade do receptor, guardada a margem de segurança. O cálculo da intensidade de sinal recebido é dado pela fórmula abaixo: RX = TX – Pt + Gt – Ao + GR - Pr Onde: • • • • • • •

Tx – Potência de saída do rádio transmissor (dBm); Pt – Perda por atenuação no cabo da antena transmissora (dB); Gt – Ganho na antena transmissora (dBi); Ao – Atenuação no espaço livre (dB); Gr – Ganho da antena receptora (dBi); Pr – Perda por atenuação no cabo da antena receptora (dB); RX – Sinal recebido (dBm).

Gt

Gr Ao

Pt

Pr

Rádio TX

Rádio RX

2.4.1 Atenuação no Espaço Livre Uma onda eletromagnética propagando-se no espaço sofre uma atenuação contínua. A intensidade é inversamente proporcional ao quadrado da distância, ou seja, quando a distância dobra, o sinal diminui para um quarto do valor. A atenuação no espaço livre pode ser calculada pela fórmula abaixo.

4.π.D Ao (dB) = 20 log -------------λ

Ou, utilizando a freqüência (f) em MHz:

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Onde: • • •

D = distância em metros; λ = Comprimento de onda (m) = 300 / freqüência (MHz); Ao = Atenuação do espaço livre (dB).

4.π.D.f Ao (dB) = 20 log -------------300

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2.4.2 Cálculo da Potência Efetivamente Irradiada (ERP) A Potência Efetivamente Irradiada (ERP) por uma estação transmissora pode ser calculada pela fórmula abaixo. ERP (dBm) = Potência (dBm) – Perda no cabo (dB) + Ganho da antena (dBi) O valor da ERP é importante na análise para enquadramento das estações às normas da Anatel.

2.4.3 Perda por Obstrução da Primeira Zona de Fresnel A energia transportada de uma antena transmissora até uma antena receptora é contida em elipsóides concêntricos chamados zonas de Fresnel. Dizemos que não existe perda por obstrução quando não há obstáculos dentro da primeira zona. Essa avaliação é feita levantando-se o perfil do terreno entre as duas estações com a ajuda de mapas cartográficos e calculando-se o raio da zona ao longo do percurso. O cálculo do raio de Fresnel é apresentado abaixo.

C

R

R = 547

A

B D1

D2 d

D1 . D2 ----------------f . d

R = raio de Fresnel (m) D1 = distância AC (km) D2 = distância CB (km) d = distância do enlace (km) f = freqüência (MHz)

Perdas ocasionadas por obstruções conhecidas como gume de faca são calculadas com base no percentual de liberação da primeira zona de Fresnel e seguem a fórmula abaixo. 2

Perda (dB) = 6,9 + 20log ((( v -0,1) +1)

1/2

+v – 0,1)

Onde v é o índice de liberação do raio de Fresnel dado por: 1/2

v = 0,0316.H.[ 2.(D1+D2) / λ.D1.D2 ]

H>0 H<0

D1

D2

D1

D2

2.5 Ondas Eletromagnéticas A energia enviada pelas antenas transmissoras e captada pelas antenas receptoras é transportada por ondas eletromagnéticas. Seu nome origina-se do fato de que são compostas por campos elétricos e magnéticos variáveis e se propagam no vácuo à velocidade de 300.000 quilômetros por segundo. A maneira como os campos elétrico e magnético se orientam no espaço é chamada polarização. Se o campo elétrico é paralelo à superfície da Terra, dizemos que a polarização é horizontal; se o campo elétrico está em plano perpendicular à superfície da Terra, a polarização é vertical. Podemos orientar antenas verticalmente ou horizontalmente.

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Conceito: OEM é uma perturbação física composta por um campo elétrico (E) e um campo magnético (H) variáveis no tempo, perpendiculares entre si, capazes de se propagar no espaço. 300 Freqüência: número de oscilações por unidade de tempo (Hz). λ (m) = -------------f (MHz) Comprimento de onda: distância percorrida pela onda durante um ciclo. É definido pela velocidade de propagação dividida pela freqüência. Ver fórmula ao lado.

2.6 Antenas Antenas são dispositivos capazes de transmitir e captar ondas eletromagnéticas nas faixas de radiofreqüência. São compostas de componentes metálicos nas mais variadas configurações. Os comprimentos e a disposição dos elementos irão depender das freqüências em que se deseja operar. Alguns tipos de antenas são listados abaixo. • • • • • •

Yagi; Painel Setorial; Omnidirecional; Antenas Patch; Log – Periódica; Helicoidal.

As antenas de interesse principal em telemetria são a Yagi e a omnidirecional.

2.6.1 Antena Yagi – Uda Normalmente conhecida apenas por antena Yagi, foi concebida em 1926 por Shintaro Uda da Universidade Tohoku do Japão com a colaboração de Hidetsugu Yagi, que teve seu nome associado à antena quando publicou o primeiro artigo em inglês descrevendo a mesma. Conceitualmente, a antena Yagi é composta por um Refletor, um dipolo simples ou dobrado e um ou mais diretores. A antena da figura é apresentada na posição de polarização vertical que é normalmente utilizada em telemetria e apresenta ganhos que vão de 3 até mais de 20 dBi.

2.6.2 Antena Omnidirecional Normalmente construídas com a concepção colinear, essas antenas, como sugere o nome, irradiam com a mesma intensidade em todas as direções do plano horizontal. Sua polarização é naturalmente vertical e apresenta ganhos na faixa de 2 a 10 dBi.

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2.6.3 Polarização de Antenas A figura a seguir apresenta a irradiação resultante de um dipolo simples polarizado verticalmente. Em polarização vertical, o plano elétrico é perpendicular à superfície da Terra, enquanto o plano magnético é paralelo à superfície da Terra.

2.6.4 Diagrama de Irradiação O diagrama de irradiação é a representação gráfica da forma como a energia eletromagnética se distribui no espaço. O diagrama pode ser obtido tanto pelo deslocamento de uma antena de prova em torno da antena que se está medindo, como pela rotação dessa em torno do seu eixo, enviando os sinais recebidos a um receptor capaz de discriminar com precisão a freqüência e a potência recebidas. Os resultados obtidos são geralmente normalizados. Ao máximo sinal recebido é dado o valor de 0 dB, facilitando a interpretação dos lóbulos secundários e a relação frentecostas. A curva em azul representa a energia irradiada em cada direção em torno da antena.

2.6.5 Ângulo de Meia Potência Os ângulos de meia potência são definidos pelos pontos no diagrama onde a potência irradiada equivale à metade da irradiada na direção principal. Esses ângulos definem a abertura da antena no plano horizontal e no plano vertical. OBS: -3 dB = 50% Potência No exemplo ao lado temos: Ângulo de –3dB = 55°

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2.6.6 Diretividade É a relação entre o campo irradiado pela antena na direção de máxima irradiação e o campo que seria gerado por uma antena isotrópica que recebesse a mesma potência. A diretividade de uma antena define sua capacidade de concentrar a energia irradiada numa determinada direção. E máx D = -------------E iso

E máx = Energia da antena em estudo. E isso = Energia da antena isotrópica.

2.6.7 Ganho O ganho pode ser entendido como o resultado da diretividade menos as perdas. Matematicamente, é o resultado do produto da eficiência pela diretividade. G = Ganho

G = η.D

D = Diretividade η = Eficiência

A eficiência de uma antena diz respeito ao seu projeto eletromagnético como um todo, ou seja, são todas as perdas envolvidas (descasamento de impedância, perdas em dielétricos, lóbulos secundários...). Normalmente, está na faixa de 90% a 95%.

2.7 Cabos Linha de transmissão é uma linha com dois ou mais condutores isolados por um dielétrico que tem por finalidade fazer com que uma OEM se propague de modo guiado. Essa propagação deve ocorrer com a menor perda possível. As linhas de transmissão podem ser construídas de diversas maneiras: cabos paralelos, pares trançados, microstrip, cabos coaxiais, guias de onda, etc. Os cabos coaxiais são as linhas de transmissão mais utilizadas em aplicações de telemetria.

Cabos Coaxiais Mais Utilizados Modelo

Imagem

Diâmetro externo (mm)

Impedância

Atenuação a cada 100m (db)

(ohms)

400 MHz

925 MHz

2.400 MHz

RG 58

5,0

50

34

59

116

RG 213

10,3

50

14,5

25

46

RGC 58

5,0

50

21,2

34

62

RGC 213

10,3

50

8,9

14

25

CELLFLEX 1/4”

7,8

50

12

18,7

31,6

CELLFLEX 1/2”

13,7

50

6,9

10,7

18,2

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10

CELLFLEX 7/8”

27,5

50

2,6

4,0

6,9

2.8 Conectores e Protetores Contra Surto A tabela a seguir apresenta alguns dos conectores mais utilizados nas aplicações de Telemetria.

BNC

SMA

N

Protetor Contra Surtos (Centelhador) Tipo N

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2.9 Instalação de Rádio Modem em Quadro de Automação Para dotar um quadro de automação de comunicação por rádio modem, são necessários os seguintes materiais: • • • • • •

Rádio modem; Antena (a maioria das antenas tem conexão tipo N); Protetor contra surtos (centelhador de RF); Cabo interno de RF (sugestão RG 58 com conector N em uma ponta e compatível com o rádio na outra); Cabo externo de RF (sugestão RGC 213 com conectores N nas pontas); Cabo serial para interligar rádio e clp.

Observações sobre a instalação: • • • •

O cabo interno de RF interliga o rádio e o centelhador; O cabo externo de RF interliga a antena e o centelhador; O centelhador deve ser instalado passante no quadro, de forma que uma das conexões fica disponível internamente ao quadro e a outra, externamente; O corpo de centelhador de RF deve ser ligado por fio à barra de terra do quadro.

QUADRO DE AUTOMAÇÃO ENTRADA CA

Protetor contra surtos

Antena

Fonte de Alimentação

CLP

Cabo Interno de RF

Rádio Modem

Centelhador

Cabo Externo de RF

2.10 A Comunicação Digital e os Rádios Modem A telemetria utilizando clps, unidades remotas dedicadas ou qualquer outro dispositivo microprocessado pressupõe comunicação digital, ou seja, transmissão de seqüências de bytes. À forma como essas comunicações são organizadas é dado o nome de Protocolo de Comunicação. São muitos os protocolos de comunicação e o mais utilizado em telemetria via rádio é, sem dúvida, o MODBUS RTU, criado pela empresa MODICON. Os equipamentos capazes de transmitir informações digitais via rádio são chamados Rádios Modem.

2.10.1 Rádio Modem Os rádios transceptores ditos analógicos são compostos de um bloco transmissor e um bloco receptor. Popularmente chamados de rádio voz, possuem, em suas conexões, os seguintes sinais básicos: • • •

TX – sinal de áudio que será transmitido pelo bloco transmissor; RX – sinal de áudio recebido pelo bloco receptor; PTT – Push to talk (aperte para falar), que é o sinal que coloca o transceptor em modo de transmissão;

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•

CD – Carrrier Detected (portadora detectada), que é o sinal que indica que o rádio está recebendo o sinal emitido por um transmissor.

TRANSCEPTOR ANALÓGICO TX TRANSMISSOR PTT

RX RECEPTOR CD

Em comunicação de voz, o TX é conectado a um amplificador de áudio que aciona um alto-falante e ao RX é ligado um microfone. Ao PTT é ligada uma chave para acionar a transmissão. Em comunicação digital, esses sinais são ligados a sinais correspondentes de um modem. Rádio Modem é o nome dado aos equipamentos que unem um rádio e um modem e têm a capacidade de transmitir e receber dados digitais por rádio. A palavra MODEM deriva de modulator demodulator, equipamento capaz de converter informação serial digital em analógica e viceversa.

RÁDIO MODEM TX

TXD

TRANSMISSOR RTS

MODULADOR

PTT

CTS

RXD

RX DEMODULADOR

CD

RECEPTOR CD

São os seguintes os sinais básicos na interface serial de um rádio modem; • • • • •

TXD – sinal serial a ser transmitido; RXD – sinal serial recebido; RTS – Request to Send (pedido para transmitir) indica para o rádio modem que o equipamento conectado solicita transmissão; CTS – Clear to Send (pronto para transmitir) indica para o equipamento conectado que o rádio modem está pronto para receber os dados a serem transmitidos; CD – Carrrier Detected (portadora detectada), que é o sinal que indica que o rádio está recebendo o sinal emitido por um transmissor.

USO DOS SINAIS RTS E CTS – Esses sinais são necessários para dar tempo aos rádios receptores de sincronizarem seus PLLs na freqüência exata do rádio transmissor. Quando o equipamento que vai transmitir os dados (ex. microcomputador ou clp) levanta o sinal de RTS, o rádio modem começa a transmitir a portadora. Nesse instante, é iniciada a contagem do tempo (algo em torno de 20 a 100 ms, dependendo do modelo de rádio modem) necessário aos rádios receptores “atracarem” seus circuitos de sintonia. Quando esse tempo é completado, o rádio modem aciona o CTS para permitir que o equipamento conectado envie os dados seriais. HANDSHAKING POR XON/XOFF – Alguns modelos de rádio modem dispensam o uso do RTS/CTS. Isso é possível quando o rádio modem tem a capacidade de armazenar os dados recebidos do equipamento conectado ao mesmo. Esses modelos colocam os dados recebidos pelo TXD em uma FIFO (fila First In First Out), transmitem a portadora e aguardam o tempo necessário para iniciar a transmissão dos bytes. Para o equipamento conectado, as temporizações são transparentes. A diferença entre estabelecer a comunicação serial e via rádio modem está no fato de que existe um tempo maior entre os equipamentos enviarem suas solicitações e receberem as respostas às mesmas. Isso é ajustado na escolha correta do time-out de comunicação. RS485 – Alguns modelos de rádio modem são dotados da interface RS485. Esse padrão de interface elétrica permite até 32 dispositivos conectados simultaneamente, sendo que apenas um assume o barramento por vez. Os comprimentos de cabos podem chegar a 1500 metros e esse padrão de interface tem vantagens como a imunidade a ruído elétrico bem superior à do padrão RS232. Os transceptores dotados de RS485 necessariamente bufferizam os dados e gerenciam as temporizações como no handshaking por XON/XOFF.

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2.10.2 Transceptores com Espalhamento Espectral por Saltos em Freqüência O FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) ou Espalhamento Espectral por Saltos em Freqüência foi inventado pela atriz Hedy Lamarr e pelo compositor George Antheil em 1941 e desenvolvido pelas forças armadas americanas a partir da Segunda Guerra Mundial, com a intenção de criar um sistema de comunicação por rádio mais protegido contra interceptações. As primeiras idéias sobre essa tecnologia, entretanto, datam das décadas de 20 e 30. A técnica de spread spectrum consiste em espalhar a transmissão no espectro de freqüências ocupando uma banda maior, mas com densidade de potência pequena. Os rádios spread spectrum utilizam as faixas de freqüências livres adotadas por vários países, inclusive o Brasil, denominadas como bandas ISM (Instrumentation, Scientific & Medical) definidas em 900 MHz, 2,4 GHz e 5,8 GHz. Existem três técnicas de espalhamento espectral: •

Frequency hopping – O sinal transmitido é comutado rapidamente entre diferentes freqüências dentro de uma faixa do espectro de forma pseudo-aleatória e o receptor “sabe” de antemão onde encontrar o sinal a cada novo salto.

•

Time hopping – O sinal é transmitido em pacotes curtos e psedo-aleatórios. O receptor sabe de antemão quando acontecerá uma nova transmissão. Direct sequence – Os dados são diretamente codificados em freqüência bastante superior. O código é gerado de forma pseudoaleatória. O receptor tem a capacidade de gerar o mesmo código e correlaciona o sinal recebido com o código gerado para extrair os dados. A técnica pseudo-randômica é conhecida como “chip sequence” ou pseudo-ruído (“pseudo-noise” ou PN-code). O sinal codificador é um sinal binário gerado numa freqüência muito maior do que a taxa do sinal de informação. Ele é usado para modular a portadora de modo a expandir a largura da banda do sinal de rádio freqüência transmitido. No receptor, o dado é recuperado através de um processo complementar usando um gerador de código local similar e sincronizado com o código gerado na transmissão. Em razão da utilização de uma grande largura de banda para transmissão, os sistemas em seqüência direta dispõem de poucos canais dentro da faixa. Esses canais são totalmente separados de forma a não gerar interferência entre os mesmos. A técnica de seqüência direta é o principio utilizado pelo CDMA (Code Division Multiple Access) na telefonia celular.

•

•

Sistemas híbridos - Os sistemas híbridos combinam as duas técnicas de modulação: saltos em freqüência e seqüência direta. Esses sistemas utilizam, alternadamente, uma técnica de cada vez, mantendo a outra inoperante.

No Brasil, a legislação que regula o uso da tecnologia spread spectrum foi inicialmente definida pela ANATEL através da Norma 02/93, posteriormente pela Norma 012/96 (resolução 209 de Jan/2000) e atualmente pela resolução 305 de Jul/2002 – Regulamento sobre Equipamentos de Radiocomunicação de Radiação Restrita. As faixas de freqüências estabelecidas para uso por equipamentos de radiocomunicação empregando a técnica de spread spectrum, para aplicações Ponto a Ponto e Ponto Multiponto, estão assim definidas: 902 a 928 MHz, 2400 a 2483,5 MHz e 5725 a 5850 MHz. Dessa forma, os sistemas que utilizam a tecnologia de spread spectrum não necessitam da licença ANATEL para a sua instalação e operação, desde que sejam atendidos os requisitos das Resoluções 209 e 305. A regulamentação vigente estabelece as condições de operação para os sistemas que operam por Saltos de Freqüência, para os sistemas que operam em Seqüência Direta e para os Sistemas Híbridos. Nas faixas de 900 MHz a potência de pico máxima de saída do transmissor não deve ser superior à 1 Watt para sistemas que empreguem no mínimo 50 canais de salto e 0,25 Watt para sistemas empregando menos de 50 canais de salto. Sistemas operando nas faixas de 2,4 GHz e 5,8 GHz devem trabalhar com potência de pico máxima de saída do transmissor não superior à 1 Watt.

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2.10.3 Protocolos de Comunicação Podemos definir protocolo de comunicação como sendo um conjunto de convenções que rege o tratamento e a formatação de dados em um sistema de comunicação. Alguns dos protocolos mais utilizados na para estabelecer comunicação entre dispositivos de automação industrial são: • • • • • • •

ControlNet – Criado por uma associação de fabricantes e usuários de sistemas de automação industrial; DeviceNet – Criado sob a liderança da Allen Bradley; Interbus – Suportado por mais de 300 fabricantes, consiste de interfaces controladoras para instalar em PC ou clps que podem se comunicar com uma grande variedade de interfaces de campo; CAN – Protocolo definido pela ISO 11898 e orientado a mensagens; Modbus – Criado pela MODICON e liberado para utilização pública, se transformou no protocolo de comunicação mais amplamente difundido entre os fabricantes de dispositivos de controle industrial; Profibus – Criado em 1989 por um consórcio de empresas lideradas pela SIEMENS, se transformou em um dos protocolos mais amplamente utilizados; TCP/IP - Transfer Control Protocol / Internet Protocol – Utilizado pela Internet e pela maioria das redes comerciais de computadores, está se consagrando como um dos padrões mais utilizados em sistemas de automação industrial.

2.10.4 O Protocolo Modbus Criado na década de 1970 pela Modicon, é um dos mais antigos protocolos utilizados em redes de controladores lógicos programáveis (PLC) para a aquisição de sinais de instrumentos e para comandar atuadores. A Modicon (atualmente parte do grupo Schneider Electric) publicou as especificações e normas que definem o Modbus, tornando-as de domínio público. Por essa razão, é utilizado em milhares de equipamentos existentes e é uma das soluções de rede mais baratas a serem empregadas em automação industrial. Características Técnicas - O modbus utiliza o RS-232, RS-485, Ethernet ou rádio como meio de comunicação. O mecanismo de controle de acesso é mestre-escravo. A estação mestre (geralmente um PLC) envia mensagens solicitando dos escravos que enviem os dados lidos pela instrumentação ou envia sinais a serem escritos nas saídas para o controle dos atuadores. O protocolo possui comandos para envio de dados discretos (entradas e saídas digitais) ou numéricos (entradas e saídas analógicas).

A imagem acima mostra um exemplo de rede Modbus com um mestre (PLC) e três escravos (módulos de entradas e saídas, ou simplesmente E/S). Em cada ciclo de comunicação, o PLC lê e escreve valores em cada um dos escravos. Como o sistema de controle de acesso é do tipo mestre-escravo, nenhum dos módulos escravos inicia comunicação a não ser para responder às solicitações do mestre. Basicamente, uma comunicação em Modbus obedece a um frame que contém o endereço do escravo, o comando a ser executado, uma quantidade variável de dados complementares e uma verificação de consistência de dados (CRC). Vejamos um exemplo: O PLC precisa ler as 10 primeiras entradas analógicas (do endereço 0000 ao 0010) no módulo 2. Para isso é preciso utilizar o comando de leitura de múltiplos registros analógicos (comando 3). O frame de comunicação utilizado é mostrado abaixo (os endereços são mostrados em sistema hexadecimal): endereço

comando

end. dos registros

02

03

00

quant. de registros 00

00

CRC 0A

2 caracteres

A resposta do escravo seria um frame semelhante, composto das seguintes partes: o endereço do escravo, o número do comando, os dez valores solicitados e um verificador de erros (CRC). Em caso de erros de resposta (por exemplo, um dos endereços solicitados não existe), o escravo responde com um código de erro. Os principais comandos do Modbus são mostrados na tabela abaixo: código do comando

descrição

01

Lê um número variável de saídas digitais (bobinas)

02

Lê um número variável de entradas digitais

03

Lê um número variável de registros retentivos (saídas analógicas ou memórias)

1

1

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1

15

1

04

Lê um número variável de registros de entrada (entradas analógicas)

05

Força uma única bobina (altera o estado de uma saída digital)

06

Preset de um único registro (altera o estado de uma saída analógica)

07

Lê exceções (registros de erro)

08

Várias funções de diagnóstico

15

Força uma quantidade variável de bobinas (saídas digitais)

16

Preset de uma quantidade variável de registros (saídas analógicas)

2

1

1

1

A quantidade de variáveis a serem lidas é definida no frame de solicitação. Oito bits previamente configurados. Não é necessário fornecer parâmetros de endereçamento com esse comando, pois o escravo vai enviar sempre os oito bits pré-configurados.

2

Para alguns comandos de diagnóstico, tais como reinício de comunicação, reset do módulo ou sincronização de relógio, podem ser utilizadas comunicações do tipo broadcast, ou seja, destinada a todos os escravos simultaneamente. VARIAÇÕES - Em redes seriais baseadas em RS-485 ou RS-232, o Modbus pode ter duas variações: RTU e ASCII. Modbus RTU - Nesse modo, os dados são transmitidos em formato binário de oito bits, permitindo a compactação dos dados em pequenos pacotes. RTU é a sigla inglesa para Remote Terminal Unit. Modbus ASCII - Transmite os dados codificados em caracteres ASCII de sete bits. Apesar de gerar mensagens legíveis por pessoas, esse modo consome mais recursos da rede.

No modo RTU, os endereços e valores podem ser representados em formato binário. Números inteiros variando entre -32768 e 32767 podem ser representados por 2 bytes. O mesmo número precisaria de quatro caracteres ASCII para ser representado (em hexadecimal). Modbus/TCP - Os dados são encapsulados em formato binário em frames TCP para a utilização do meio físico Ethernet (IEEE 802.3). Quando o Modbus/TCP é utilizado, o mecanismo de controle de acesso é o CSMA-CD (Próprio da rede Ethernet) e as estações utilizam o modelo clienteservidor. Modbus Plus - Versão que possui vários recursos adicionais de roteamento, diagnóstico, endereçamento e consistência de dados. Essa versão ainda é mantida sob domínio da Schneider Electric e só pode ser implantada sob licença do fabricante.

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3. Regulamentos Brasileiros sobre a Utilização de Freqüências 3.1 A Agência Nacional de Telecomunicações A ANATEL - Agência Nacional de Telecomunicações foi regulamentada em 7 de Outubro de 1997 e tem como atribuições principais: • • • • • • • • • •

Implementar a política nacional de telecomunicações; Propor a instituição ou eliminação da prestação de modalidade de serviço no regime público; Propor o Plano Geral de Outorgas; Propor o plano geral de metas para a universalização dos serviços de telecomunicações; Administrar o espectro de radiofreqüências e o uso de órbitas; Compor administrativamente conflitos de interesses entre prestadoras de serviços de telecomunicações; Atuar na defesa e proteção dos direitos dos usuários; Atuar no controle, prevenção e repressão das infrações de ordem econômica, no âmbito das telecomunicações, ressalvadas as competências legais do Cade; Estabelecer restrições, limites ou condições a grupos empresariais para obtenção e transferência de concessões, permissões e autorizações, de forma a garantir a competição e impedir a concentração econômica no mercado; Estabelecer a estrutura tarifária de cada modalidade de serviços prestados em regime público.

Os tópicos a seguir apresentam parte das normas aplicáveis às duas faixas mais utilizadas para os serviços de telemetria.

3.2 Faixa de 406 a 430 MHz Essa faixa de operação é regulamentada pelo ANEXO À RESOLUÇÃO Nº 169, DE 05 DE OUTUBRO DE 1999 - REGULAMENTO SOBRE A CANALIZAÇÃO E CONDIÇÕES DE USO DA FAIXA DE 400 MHz. Nas disposições gerais, estabelece: Art. 1º Este Regulamento tem por objetivo estabelecer a canalização e as condições de uso das faixas de freqüências de 406,10 MHz a 413,05 MHz e de 423,05 MHz a 430,0 MHz, atribuídas ao serviço fixo, conforme definido no Regulamento de Radiocomunicações da UIT(S1.20), por sistemas digitais de radiocomunicação com capacidades de transmissão de 1200 bit/s, 2400 bit/s, 4800 bit/s, 9600 bit/s, 14400 bit/s, 19200 bit/s, 28800 bit/s e 64 kbit/s, 128 kbit/s, 192 kbit/s, 256 kbit/s e 320 kbit/s, para aplicações ponto-a-ponto e ponto-multiponto. CAPÍTULO II DA CANALIZAÇÃO Art. 2º As freqüências portadoras dos canais de radiofreqüência devem ser calculadas pelas fórmulas a seguir: I - Canalização com 12,5 kHz de espaçamento entre portadoras, para sistemas com capacidade de transmissão mínima de 1200 bit/s e largura de faixa ocupada máxima de 12,5 kHz. a) canalização principal Fn = 406,09375 + 0,0125 x n (MHz) F’n = 423,04375 + 0,0125 x n (MHz) n = 1, 2,... , 532 b) canalização intersticial Fn = 406,100 + 0,0125 x n (MHz) F’n = 423,050 + 0,0125 x n (MHz) n = 1, 2,... , 531 II - Canalização com 25 kHz de espaçamento entre portadoras, para sistemas com capacidade de transmissão mínima de 9600 bit/s e largura de faixa ocupada máxima de 25 kHz. a) canalização principal Fn = 406,0875 + 0,025 x n (MHz) F’n = 423,0375 + 0,025 x n (MHz) n = 1, 2,... , 266 b) canalização intersticial Fn = 406,100 + 0,025 x n (MHz) F’n = 423,050 + 0,025 x n (MHz) n = 1, 2,... , 265 III - Canalização com 50 kHz de espaçamento entre portadoras, para sistemas com capacidade de transmissão mínima de 64 kbit/s e largura de faixa ocupada máxima de 50 kHz. a) canalização principal Fn = 406,075 + 0,05 x n (MHz) F’n = 423,025 + 0,05 x n (MHz) n = 1, 2,... , 133 b) canalização intersticial Fn = 406,100 + 0,05 x n (MHz) F’n = 423,050 + 0,05 x n (MHz) A Telemetria via Sistemas de Rádio Modem

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n = 1, 2,... , 132 IV - Canalização com 100 kHz de espaçamento entre portadoras, para sistemas com capacidade de transmissão mínima de 128 kbit/s e largura de faixa ocupada máxima de 100 kHz. a) canalização principal Fn = 406,050 + 0,1 x n (MHz) F’n = 423,000 + 0,1 x n (MHz) n = 1, 2,... , 66 b) canalização intersticial Fn = 406,100 + 0,1 x n (MHz) F’n = 423,050 + 0,1 x n (MHz) n = 1, 2,... , 66 V - Canalização com 150 kHz de espaçamento entre portadoras, para sistemas com capacidade de transmissão mínima de 192 kbit/s e largura de faixa ocupada máxima de 150 kHz. a) canalização principal Fn = 406,025 + 0,15 x n (MHz) F’n = 423,975 + 0,15 x n (MHz) n = 1, 2,... , 44 b) canalização intersticial Fn = 406,100 + 0,15 x n (MHz) F’n = 423,050 + 0,15 x n (MHz) n = 1, 2,... , 43 VI - Canalização com 200 kHz de espaçamento entre portadoras, para sistemas com capacidade de transmissão mínima de 256 kbit/s e largura de faixa ocupada máxima de 200 kHz. a) canalização principal Fn = 406,000 + 0,2 x n (MHz) F’n = 422,950 + 0,2 x n (MHz) n = 1, 2,... , 33 b) canalização intersticial Fn = 406,100 + 0,2 x n (MHz) F’n = 423,050 + 0,2 x n (MHz) n = 1, 2,... , 32 VII - Canalização com 250 kHz de espaçamento entre portadoras, para sistemas com capacidade de transmissão mínima de 320 kbit/s e largura de faixa ocupada máxima de 250 kHz. a) canalização principal Fn = 405,975 + 0,25 x n (MHz) F’n = 422,925 + 0,25 x n (MHz) n = 1, 2,... , 26 b) canalização intersticial Fn = 406,100 + 0,25 x n (MHz) F’n = 423,050 + 0,25 x n (MHz) n = 1, 2,... , 26 Parágrafo único. Fn representa a freqüência central de um canal de radiofreqüência da metade inferior da faixa e F’n a freqüência central de um canal de radiofreqüência da metade superior da faixa. Art. 3º As freqüências nominais das portadoras dos canais de radiofreqüências, calculadas a partir das fórmulas do Art. 2º, estão apresentadas nas Tabelas I a XIV do Anexo I e serão compartilhadas por qualquer serviço de telecomunicações em aplicações ponto-a-ponto e pontomultiponto, observadas as disposições em contrário contidas neste Regulamento. § 1° Não será autorizado o uso de radiofreqüências dessa faixa para aplicações de sistemas de acesso fixo sem fio, para prestação do STFC, na região compreendida em um raio de 50 km da sede dos municípios com mais de 200.000 habitantes. § 2° Em caráter excepcional, até 31 de dezembro de 2001, nos municípios com até 50.000 habitantes, inclusive aqueles que se encontrarem em região compreendida dentro de um raio de 50 km da sede dos municípios com mais de 200.000 habitantes, somente serão concedidas novas autorizações de uso das referidas faixas para a prestação do STFC. § 3° Somente nas aplicações de acesso fixo sem fio para a prestação do STFC será admitida, em caráter excepcional e a critério da Anatel, a agregação dos canais listados nas Tabelas do Anexo I, desde que a agregação dos canais objetive a otimização do uso do espectro em relação aos valores apresentados nas Tabelas 1 e 2 do Artigo 4°. § 4° Quando da agregação de canais, admite-se que a freqüência portadora não seja coincidente com as portadoras das canalizações definidas no artigo 2°, entretanto, deve ser respeitado o limite inferior de freqüência do canal de RF mais baixo e o limite superior de freqüência do canal de RF mais alto, incluídos na agregação. CAPÍTULO III DAS CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Art. 4º A largura de faixa ocupada pelo canal deve ser a menor possível com o objetivo de reduzir interferências entre canais adjacentes e não pode ser superior aos limites Tabela 1 Capacidade de Transmissão Mínima (bit/s) 1200 2400 4800 9600 14400 A Telemetria via Sistemas de Rádio Modem

Largura de Faixa Ocupada Máxima (kHz) 12,5 12,5 12,5 25 25

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19200 28800

25 25

Tabela 2 Capacidade de Transmissão Mínima (kbit/s) 64 128 192 256 320

Largura de Faixa Ocupada Máxima (kHz) 50 100 150 200 250

Art. 5º A potência entregue pelo transmissor à antena de uma estação deve ser a mínima necessária à realização do serviço com boa qualidade e adequada confiabilidade, ficando limitada ao valor máximo de 40 dBm ou 10 W. Parágrafo único. Para sistemas ponto-multiponto que vierem a utilizar antenas omnidirecionais, admitir-se-á que a potência entregue pelo transmissor à antena seja limitada ao valor máximo de 47,8 dBm ou 60 W. Art. 6º A utilização de potências de transmissão mais baixas, associadas a antenas de maior ganho, deve ser adotada como um dos objetivos de projeto. Art. 7º Nas estações de aplicações ponto-a-ponto e nas estações terminais das aplicações ponto multiponto, devem ser usadas, necessariamente, antenas direcionais. Art. 8º Nas estações nodais das aplicações ponto-multiponto devem ser utilizadas antenas setoriais de modo a melhor ajustar a cobertura dos sinais de radiofreqüências, por elas transmitidos, às áreas de interesse das estações terminais vinculadas. Parágrafo único. Somente nas aplicações de acesso fixo sem fio para a prestação do STFC podem ser empregadas, nas estações nodais, antenas omnidirecionais nas situações em que forem necessárias coberturas de 360 graus. Art. 9º Podem ser utilizadas antenas com polarizações linear (vertical ou horizontal) ou circular (esquerda ou direita). Parágrafo único. Podem ser utilizados arranjos com polarizações cruzadas para canais de radiofreqüências adjacentes ou ambas as polarizações para um mesmo canal de radiofreqüência, sendo que neste último caso em cada polarização devem ser transmitidas informações diferentes. Art. 10 As características de desempenho das antenas utilizadas devem ser iguais ou melhores do que aquelas estabelecidas em regulamentação adotada ou emitida pela Anatel referente às características mínimas de radiação de antenas. CAPÍTULO IV DAS CONDIÇÕES ESPECÍFICAS DE USO Art. 11 As freqüências da faixa objeto deste Regulamento devem ser consignadas aos pares, sendo as freqüências de ida e as de volta vinculadas ao mesmo canal. Parágrafo único. Nas aplicações que necessitem apenas de uma freqüência individual deverão ser consignadas, alternadamente, freqüências de ida e de volta vinculadas a um mesmo canal. Art. 12 A configuração de proteção admitida para os sistemas, independentemente da capacidade de transmissão, é aquela que não utiliza diversidade de freqüência. Art. 13 A fim de otimizar o uso do espectro, recomenda-se a utilização do mesmo par de freqüências para os enlaces de uma mesma rede integrada. Art. 14 Nas aplicações ponto-multiponto as estações terminais devem usar, na transmissão, as freqüências compreendidas na faixa de 406,10 MHz a 413,05 MHz, enquanto que as freqüências das estações nodais correspondentes, na transmissão, devem utilizar a faixa de 423,05 MHz a 430 MHz. Art. 15 Os canais destinados a sistemas ponto-multiponto serão usados em comunicações bidirecionais entre uma estação nodal e estações terminais, onde cada estação nodal deve atender, no mínimo, a quatro estações terminais. CAPÍTULO V DAS DISPOSIÇÕES GERAIS Art. 16 Os interessados no uso da faixa de freqüências definida no artigo 1º deste Regulamento devem efetuar coordenação prévia com os usuários dos sistemas já existentes, que estejam autorizados e em situação regular, qualquer que seja a aplicação. Art. 17 Sistemas ponto-multiponto destinados a acesso fixo sem fio para a prestação do STFC podem fazer uso de tecnologia de transmissão analógica desde que utilizem a canalização prevista no Capítulo II e atendam as demais características estabelecidas neste Regulamento. Parágrafo único. Na hipótese prevista no caput aplica-se também o disposto no parágrafo 3° do Artigo 3° deste Regulamento. Art. 18 Excepcionalmente, os sistemas ponto-a-ponto autorizados e em situação regular, até a data em que este Regulamento entrar em vigor, poderão continuar operando em caráter primário, mesmo que em desacordo aos requisitos aqui estabelecidos, até 31 de dezembro de 2001, após o que passarão a operar em caráter secundário. § 1° Até 31 de dezembro de 2001, os enlaces dos sistemas mencionados no caput deste artigo poderão ser remanejados entre estações de uma mesma entidade e permanecerão operando em caráter primário desde que mantidas as radiofreqüências originais. § 2º Se, ao serem remanejados os enlaces citados no § 1º deste artigo, for necessária a alteração das radiofreqüências originais, os enlaces passarão a operar em caráter secundário.

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§ 3° Em caráter excepcional e a critério da Anatel, será admitido que sistemas ponto-a-ponto que façam uso de tecnologia de transmissão analógica possam continuar a operar, ou receber autorização para operar, nas faixas de 406,10 MHz a 413,05 MHz e de 423,05 MHz a 430 MHz, em caráter primário, desde que satisfaçam as seguintes condições: a) utilizem a canalização definida no Capítulo II deste Regulamento, em conformidade com a Tabela 3, sendo que os sistemas analógicos de 6 a 12 canais devem fazer uso dos canais pares da canalização prevista para 250 kHz; b) atendam as demais características estabelecidas nos Capítulos III e IV deste Regulamento. § 4º Aos sistemas mencionados no § 3º, não se aplica o prazo estabelecido no caput deste artigo.

Tabela 3 Capacidade de Transmissão Mínima (canais) 1 canal 2 canais 3 a 5 canais

Canalização de 25 kHz 50 kHz 250 kHz

Art. 19 As estações devem ser licenciadas e os equipamentos de radiocomunicações, incluindo os sistemas irradiantes, devem possuir certificação expedida ou aceita pela Anatel, de acordo com a regulamentação vigente. Art. 20 A Anatel poderá determinar alteração dos requisitos estabelecidos neste Regulamento, inclusive para os sistemas em operação, com a finalidade de otimizar o uso do espectro de radiofreqüências. A tabela a seguir apresenta os primeiros 44 de 532 canais estabelecidos para a faixa considerando-se espaçamento de 12,5kHz. CANALIZAÇÃO COM ESPAÇAMENTO DE 12,5 kHz ENTRE PORTADORAS (Principal) Canal Nº Ida (Fn) MHz 1 406,10625 2 406,11875 3 406,13125 4 406,14375 5 406,15625 6 406,16875 7 406,18125 8 406,19375 9 406,20625 10 406,21875 11 406,23125 12 406,24375 13 406,25625 14 406,26875 15 406,28125 16 406,29375 17 406,30625 18 406,31875 19 406,33125 20 406,34375 21 406,35625 22 406,36875 23 406,38125 24 406,39375 25 406,40625 26 406,41875 27 406,43125 28 406,44375 29 406,45625 30 406,46875 31 406,48125 32 406,49375 33 406,50625 34 406,51875 35 406,53125 36 406,54375 37 406,55625 38 406,56875 39 406,58125 40 406,59375 41 406,60625 42 406,61875 43 406,63125 44 406,64375

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Volta (F'n) MHz 423,05625 423,06875 423,08125 423,09375 423,10625 423,11875 423,13125 423,14375 423,15625 423,16875 423,18125 423,19375 423,20625 423,21875 423,23125 423,24375 423,25625 423,26875 423,28125 423,29375 423,30625 423,31875 423,33125 423,34375 423,35625 423,36875 423,38125 423,39375 423,40625 423,41875 423,43125 423,44375 423,45625 423,46875 423,48125 423,49375 423,50625 423,51875 423,53125 423,54375 423,55625 423,56875 423,58125 423,59375

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3.3 Faixa 900 MHz Os transceptores utilizados em telemetria na faixa de 915 a 928 MHz são enquadrados como Transceptores de Radiação Restrita – Espalhamento Espectral – Categoria II. São as seguintes as resoluções e definições de enquadramento: RESOLUÇÃO 365 – Republica o regulamento sobre equipamentos de radiocomunicação de radiação restrita e estabelece as condições de uso de radiofreqüência para que possam ser utilizados com dispensa da licença de funcionamento de estação e independentes de outorga de autorização de uso de radiofreqüência.

Definições do Artigo 2º: VII – Equipamento de Radiocomunicação de Radiação Restrita: termo genérico aplicado a equipamento, aparelho ou dispositivo, que utilize radiofreqüência para aplicações diversas em que a correspondente emissão produza campo eletromagnético com intensidade dentro dos limites estabelecidos neste Regulamento. Eventualmente, pode estar especificado neste Regulamento um valor de potência máxima de transmissão ou de densidade de potência máxima em lugar da intensidade de campo; IX – Espalhamento Espectral: tecnologia na qual a energia média do sinal transmitido é espalhada sobre uma largura de faixa muito maior do que a largura de faixa que contém a informação. Os sistemas empregando tal tecnologia compensam o uso de uma maior largura de faixa de transmissão com uma menor densidade espectral de potência e uma melhora na rejeição aos sinais interferentes de outros sistemas operando na mesma faixa de freqüências; XXI – Telecomando: uso das telecomunicações para a transmissão de sinais de rádio para iniciar, modificar ou terminar, à distância, funções de equipamento; XXII – Telemetria: uso das telecomunicações para a indicação ou registro automático, à distância, de leituras de instrumento de medida; Art. 3º - As estações de radiocomunicação, correspondentes a equipamentos de radiação restrita caracterizados por este Regulamento, estão isentas de licenciamento para instalação e funcionamento. Art. 4º - As estações de radiocomunicação correspondentes a equipamentos de radiação restrita operam em caráter secundário, isto é, não têm direito a proteção contra interferências prejudiciais provenientes de qualquer outra estação de radiocomunicação nem podem causar interferência em qualquer sistema operando em caráter primário. Art. 9º Exceto quando explicitamente estabelecido o contrário neste Regulamento, as emissões de um equipamento de radiação restrita não devem ser superiores aos níveis de intensidade de campo especificados na Tabela II. Tabela II - Limites Gerais de Emissão Faixa de freqüências (MHz, onde não especificado) 9-490 kHz

Intensidade de campo (micro volt por metro) 2400/F(kHz)

Distância da Medida (metro) 300

490-1705 kHz

24000/F(kHz)

30

1,705-30

30

30

30-88

100

3

88-216

150

3

216-960

200

3

Acima de 960

500

3

§ 4º Os limites de intensidade de campo média, medida a uma distância de 3 metros, de um equipamento de radiação restrita operando nas faixas 902-907,5 MHz, 915-928 MHz, 2400-2483,5 MHz, 5725-5875 MHz e 24,00-24,25 GHz não devem exceder ao especificado na Tabela III. A intensidade de campo de pico de qualquer emissão não deve exceder o valor médio especificado por mais de 20 dB. As emissões fora das faixas de freqüências especificadas, exceto harmônicos, devem estar atenuadas por, no mínimo, 50 dB do nível da fundamental ou atender aos limites gerais de emissão da Tabela II, devendo-se considerar o menor entre os dois valores. Tabela III Freqüência Fundamental 902-907,5 MHz

Intensidade de Campo da Fundamental (milivolt por metro) 50

Freqüência

Intensidade de Campo de Harmônicos (microvolt por metro) 500

915-928 MHz

50

500

2400-2483,5 MHz

50

500

5725-5875 MHz

50

500

24,00-24,25 GHz

250

2500

Seção IX - Equipamentos Utilizando Tecnologia de Espalhamento Espectral ou outras Tecnologias de Modulação Digital §1º. Exceto quando estabelecido o contrário, os equipamentos operando de acordo com o estabelecido nesta Seção podem ser utilizados em aplicações ponto-a-ponto e ponto-multiponto do serviço fixo e em aplicações do serviço móvel. A Telemetria via Sistemas de Rádio Modem

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Art. 40º - V – Em adição ao estabelecido nos incisos anteriores, os requisitos a seguir sistemas de salto em freqüência operando nas faixas 902907,5 MHz e 915-928 MHz: a) A potência de pico máxima de saída do transmissor não deve ser superior a 1 Watt para sistemas que empreguem no mínimo 50 canais de salto e 0,25 Watt para sistemas empregando menos de 50 canais de salto; Art. 43. Exceto nos casos previstos a seguir, equipamentos utilizando tecnologia de espalhamento espectral ou outras tecnologias de modulação digital, que façam uso de antenas de transmissão com ganho direcional superior a 6 dBi, devem ter a potência de pico máxima na saída do transmissor reduzida para valores abaixo daqueles especificados nos incisos V, VI e VII do art. 40 e no inciso II do art. 41, pela quantidade em dB que o ganho direcional da antena exceder a 6 dBi.

3.4 Regulamentação de Projetos de Rádio Para auxiliar a elaboração de projetos de radiocomunicações a serem analisados pela ANATEL, foi elaborado o MANUAL DE PROJETOS TÉCNICOS que pode ser obtido do web site da Agência Nacional de Telecomunicações. Para a implantação de redes de telecomunicações utilizando a faixa canalizada de 406 a 430 MHz, é necessário elaborar e submeter à Anatel, um projeto de rádio solicitando registro e liberação de rede multiponto para comunicação digital. O projeto técnico deve ser apresentado, utilizando-se os seguintes formulários: a) ANATEL – 027 - Diagrama de ligação da rede; b) ANATEL – 165 - Descrição do sistema; c) Formulários para processamento: • ANATEL – 104 – Formulário de Estações; • ANATEL – 105 – Formulário de Freqüências; Esses formulários deverão ser preenchidos em computador ou com letra de forma legível e poderão ser obtidos no Escritório da Anatel mais próximo em seu Estado, ou via Site da Anatel na Internet, através do endereço a seguir: http://www.anatel.gov.br/outros/formularios/formulario.asp?

4. Agradecimentos Agradecemos as contribuições de: Luciano Valente Franz – Computech Gilberto Caprara – Eng. de Telecomunicações

A Telemetria via Sistemas de Rádio Modem

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