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

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

A visão tradicional dos riscos de raios para cabos de comunicação com fio concentra-se em cabos que são estendidos do lado de fora, 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 entenderam que essa visão não é estritamente correta. Existem mecanismos conhecidos pelos quais um raio próximo pode induzir surtos nos cabos internos. No entanto, os mecanismos conhecidos geralmente entram em ação apenas quando o raio atinge um objeto próximo ao edifício que contém os cabos internos ou atinge o envelope externo do próprio edifício. Tais eventos são comparativamente raros.

Nos últimos anos, taxas de falha de surto mais altas do que o esperado foram relatadas para portas conectadas a cabos internos. É possível que o aumento aparente 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 aumento aparente se deva a mudanças na maneira como os sistemas de fiação interna são interconectados. Essas mudanças podem ter criado novos mecanismos de acoplamento de surto. Uma área particular de interesse é a possibilidade de que surtos na rede CA estejam de alguma forma sendo 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 um cabo de fibra ótica para levar serviços de voz, dados e vídeo a uma casa ou empresa. Em algum lugar próximo ao envelope do edifício, o cabo de fibra termina no ONT. A partir daí, as portas de cabos metálicos no ONT se conectam a cabos roteados inteiramente dentro do edifício. Os tipos de porta típicos incluem Ethernet para serviço de dados, portas POTS (serviço telefônico antigo 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 use ONTs como um tipo de equipamento representativo, o problema de surto não se limita aos ONTs. Fabricantes de sistemas de telefonia VOIP que suportam Ethernet e POTS relataram problemas semelhantes.

Conforme observado acima, não está claro se o aparente aumento nas falhas de surto é simplesmente devido a mais linhas internas sendo implantadas ou talvez devido a algum outro fator. Por exemplo, uma taxa de falha anual 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 no 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 das ONTs, existem diversas operadoras que possuem mais de um milhão de sistemas em campo. E, uma vez que uma falha ONT resulta em uma chamada de serviço para substituir a unidade com falha, as falhas ONT são caras para a operadora.

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