Danos causados ​​por raios nas portas Ethernet e POTS conectadas à fiação interna

Sep 13, 2023

Nota do Editor: O artigo no qual este artigo se baseia foi originalmente apresentado no Simpósio da Sociedade de Engenharia de Segurança de Produtos IEEE de 2014, onde recebeu reconhecimento como o Melhor Artigo do Simpósio. Ele foi reimpresso aqui, com permissão, dos anais do Simpósio Internacional de Engenharia de Conformidade de Produtos da IEEE Product Safety Engineering Society de 2014. Direitos autorais 2014 IEEE.

A visão tradicional dos riscos de descargas atmosféricas para cabos de comunicação fixa tem se concentrado em cabos que são estendidos externamente, como postes telefônicos ou outros ambientes expostos. Em geral, os cabos que são roteados inteiramente dentro de um edifício são considerados inerentemente protegidos contra descargas atmosféricas.

Os engenheiros de proteção contra raios sempre compreenderam que esta visão não é estritamente correta. Existem mecanismos conhecidos pelos quais um raio próximo pode induzir surtos nos cabos internos. Contudo, os mecanismos conhecidos geralmente entram em acção apenas quando um raio atinge um objecto próximo do edifício que contém os cabos interiores, ou atinge o invólucro externo do próprio edifício. Tais eventos são comparativamente raros.

Nos últimos anos, foram relatadas taxas de falha de surto superiores às esperadas em portas conectadas a cabos internos. É possível que o aparente aumento se deva simplesmente ao fato de que mais portas de fiação interna estão sendo implantadas, fazendo com que os mecanismos convencionais de sobretensão que sempre estiveram presentes se tornem mais evidentes.

No entanto, alguns observadores da indústria suspeitam que o aparente aumento se deve a mudanças na forma como os sistemas de fiação interna são interconectados. Estas mudanças podem ter criado novos mecanismos de acoplamento de surtos. Uma área particular de interesse é a possibilidade de que surtos na rede elétrica CA estejam de alguma forma acoplados a cabos de comunicação.

Uma das primeiras aplicações a chamar a atenção para falhas de surto em cabos internos foi o uso de terminais de rede óptica (ONTs). Muitas operadoras de telecomunicações implantaram sistemas que usam cabos de fibra óptica para levar serviços de voz, dados e vídeo a uma residência ou empresa. Em algum lugar no envelope do edifício ou próximo a ele, o cabo de fibra termina no ONT. A partir daí, as portas de cabos metálicos no ONT se conectam aos cabos roteados inteiramente dentro do edifício. Os tipos de portas típicos incluem Ethernet para serviço de dados, portas POTS (serviço telefônico simples) para telefones analógicos tradicionais e cabo coaxial para serviço de televisão.

Em um ONT, os circuitos POTS são circuitos de alimentação de energia conhecidos como circuitos de interface de linha de assinante (ou SLICs). Estes permitem que um telefone convencional seja conectado ao ONT.

Embora este artigo utilize ONTs como um tipo de equipamento representativo, o problema de surto não está limitado aos ONTs. Fabricantes de sistemas telefônicos VOIP que suportam Ethernet e POTS relataram problemas semelhantes.

Conforme observado acima, não está claro se o aparente aumento nas falhas de surtos se deve simplesmente à implantação de mais linhas internas, ou talvez a algum outro fator. Por exemplo, uma taxa anual de falhas de 1% pode não atrair muita atenção de um fabricante com apenas 1.000 sistemas implantados em campo. Ter dez sistemas por ano sofrendo danos causados ​​por raios pode não parecer excessivo.

A situação muda se o fabricante tiver um milhão de sistemas implantados em campo. Agora, uma taxa de falha anual de 1% corresponde a 10.000 sistemas falhando por ano, portanto as falhas causadas por raios podem atrair mais atenção.

No caso dos ONTs, existem diversas operadoras que possuem mais de um milhão de sistemas em campo. E, como uma falha no ONT resulta em uma chamada de serviço para substituir a unidade com falha, as falhas no ONT são caras para a operadora.

Para a maioria das operadoras, uma taxa de falha de 1% é inaceitável. Na verdade, algumas transportadoras consideram 0,1% inaceitável. Portanto, é possível que as falhas atmosféricas que agora recebem atenção sejam simplesmente devidas ao fato de mais sistemas serem vítimas dos mesmos mecanismos de acoplamento que sempre estiveram presentes. Outros observadores pensam que as taxas reais de falhas aumentaram recentemente devido a novos e desconhecidos mecanismos de acoplamento de surtos. Nas seções seguintes examinaremos ambas as possibilidades.