exemplo de memorial
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Memorial para catvTRANSCRIPT
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DIEGO SCARAMUSSA
APLICATIVO PARA SIMULAO DE SISTEMAS DE CATV/MATV COMO
RECURSO DIDTICO
Trabalho de Concluso de Curso apresentado Escola de Engenharia de So
Carlos, da Universidade de So Paulo
Curso de Engenharia Eltrica com nfase em Eletrnica
ORIENTADOR: Prof. Dr. JOS CARLOS SARTORI
So Carlos 2009
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Sumrio SUMRIO ........................................................................................................................................... 1
LISTA DE FIGURAS .......................................................................................................................... 3
LISTA DE TABELAS ......................................................................................................................... 3
RESUMO ............................................................................................................................................. 4
ABSTRACT ......................................................................................................................................... 5
1 INTRODUO ..................................................................................................................................... 6 1.1 Objetivos ................................................................................................................................... 7
2 CONCEITOS GERAIS SOBRE SISTEMAS DE DISTRIBUIO DE TV ..................................................................... 8 2.1 Histria ..................................................................................................................................... 8 2.2 Histria da CATV ....................................................................................................................... 8 2.3 Evoluo da CATV ..................................................................................................................... 9 2.4 MATV ........................................................................................................................................ 9 2.5 Sistema a Cabo ....................................................................................................................... 10 2.6 Tecnologias de Transmisso para sinais de TV ....................................................................... 10
2.6.1 Sistema por Cabo Coaxial .............................................................................................................. 11 2.6.2 TV a Cabo (NET Cabo) ................................................................................................................... 12 2.6.3 Headend (NET Cabo) ..................................................................................................................... 15 2.6.4 TV a Cabo DTVA ............................................................................................................................ 15
2.7 Distribuio de Sinais .............................................................................................................. 16 3 COMPONENTES DO SISTEMA CATV/DTVA ........................................................................................... 17
3.1 Antena .................................................................................................................................... 18 3.2 Misturadores ........................................................................................................................... 18 3.3 Amplificadores ........................................................................................................................ 19 3.4 Atenuador ............................................................................................................................... 19 3.5 Cabo Coaxial ........................................................................................................................... 20 3.6 Conversores............................................................................................................................. 21 3.7 Distribuidores .......................................................................................................................... 21 3.8 Moduladores ........................................................................................................................... 22 3.9 Misturador de Faixas VHF/UHF .............................................................................................. 23 3.10 Tomadas ............................................................................................................................. 23 3.11 Outros Elementos ............................................................................................................... 24
4 TOPOLOGIAS DE SISTEMAS ................................................................................................................. 25 4.1 Projeto Residencial Ponto a Ponto (Estrela)............................................................................ 27 4.2 Projeto Condomnio com Blocos (Estrela Hierrquica) ........................................................... 27 4.3 Projeto Linha Pblica de Acesso (Mista) ................................................................................. 27 4.4 Aplicaes de Topologias ........................................................................................................ 28
4.4.1 Sistema Antena Coletiva Residencial ............................................................................................ 28 4.4.2 Sistema Antena Coletiva Predial (MATV) ...................................................................................... 29 4.4.3 Sistema CATV/DTVA ...................................................................................................................... 30
4.5 Desenvolvimento de Projeto ................................................................................................... 31 4.5.1 Clculo do Projeto ......................................................................................................................... 31 4.5.2 Atenuao ..................................................................................................................................... 33
5 MATV: O SOFTWARE E SUAS FUNCIONALIDADES ................................................................................... 33 5.1 Funcionalidades do Software .................................................................................................. 34
5.1.1 Como adicionar elementos ao circuito ......................................................................................... 34 5.1.2 Como visualizar dados sobre o elemento ..................................................................................... 35 5.1.3 Como conectar os elementos ....................................................................................................... 36 5.1.4 Como mover e apagar elementos ................................................................................................. 38 5.1.5 Como efetuar os clculos do circuito ............................................................................................ 39 5.1.6 Outras opes ............................................................................................................................... 39
5.2 Utilizao do Software em Projeto Real ................................................................................. 40 6 CONCLUSES ................................................................................................................................... 42
6.1 Melhoria do Software ............................................................................................................. 43 7 ANEXO 1 ........................................................................................................................................ 43
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7.1 Linguagem de Programao ................................................................................................... 43 7.2 Programao Procedural ........................................................................................................ 44 7.3 Conceitos Essenciais ................................................................................................................ 44
8 ANEXO II ........................................................................................................................................ 45 8.1 Comentrios sobre o Cdigo ................................................................................................... 46
9 REFERNCIAS ................................................................................................................................... 48
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Lista de Figuras FIGURA 1: ED PARSONS EM UMA REUNIO DE PESQUISADORES. ................................................................................ 8 FIGURA 2: REPRESENTAO DE UM SISTEMA POR CABO COAXIAL ............................................................................ 11 FIGURA 3: REPRESENTAO DE UM SISTEMA DE TV A CABO ................................................................................... 12 FIGURA 4: ALOCAO DO ESPECTRO DE FREQUNCIAS............................................................................................ 14 FIGURA 5: REPRESENTAO DE UM SISTEMA POR HEADEND ................................................................................... 15 FIGURA 6: REPRESENTAO GERAL DE UM SISTEMA DE DISTRIBUIO, ANTENAS COLETIVAS E CATV ............................. 17 FIGURA 7: ILUSTRAO DE UM CONJUNTO DE ANTENAS VHF/UHF ......................................................................... 18 FIGURA 8: EXEMPLOS DE MISTURADORES ........................................................................................................... 18 FIGURA 9: EXEMPLOS DE AMPLIFICADORES .......................................................................................................... 19 FIGURA 10: EXEMPLOS DE ATENUADORES FIXOS .................................................................................................. 20 FIGURA 11: MODELO DE CABO COAXIAL ............................................................................................................. 20 FIGURA 12: EXEMPLOS DE CONVERSORES UHF VHF .......................................................................................... 21 FIGURA 13: EXEMPLO DE DISTRIBUIDORES DE 2 E 4 SADAS .................................................................................... 21 FIGURA 14: EXEMPLOS DE MODULADORES VHF .................................................................................................. 22 FIGURA 15: EXEMPLOS DE MISTURADORES DE FAIXAS VHF-UHF ............................................................................ 23 FIGURA 16: EXEMPLO DE TOMADA BLINDADA...................................................................................................... 23 FIGURA 17: EXEMPLOS DE CONECTORES ............................................................................................................. 24 FIGURA 18: REPRESENTAO DE TOPOLOGIA BSICA - ESTRELA .............................................................................. 25 FIGURA 19: REPRESENTAO DE TOPOLOGIA BSICA ESTRELA HIERRQUICA .......................................................... 26 FIGURA 20: REPRESENTAO DE TOPOLOGIA BSICA - MISTA ................................................................................. 27 FIGURA 21: EXEMPLO DE SISTEMA RESIDENCIAL ................................................................................................... 29 FIGURA 22: EXEMPLO DE SISTEMA DE ANTENA COLETIVA PREDIAL (MATV) .............................................................. 30 FIGURA 23: EXEMPLO DE INSTALAO DOMSTICA PARA VHF E UHF ...................................................................... 31 FIGURA 24: CONE DE SELEO - ANTENA ........................................................................................................... 34 FIGURA 25: TELA DE INSERO DE DADOS - ANTENA ............................................................................................. 34 FIGURA 26: CONE DE APRESENTAO - ANTENA .................................................................................................. 35 FIGURA 27: CONE TOMADA - DIFERENCIAO ENTRE TOMADA REGULAR E TERMINAL. ................................................ 35 FIGURA 28: MENU DE OPES OPO TOMADA TERMINAL ................................................................................ 35 FIGURA 29: MENU DE OPES OPO SELECIONAR ........................................................................................... 36 FIGURA 30: CONE SELECIONADO NA REA DE PROJETO ......................................................................................... 36 FIGURA 31: CAIXA DE INFORMAES DE ELEMENTO .............................................................................................. 36 FIGURA 32: CABO DE CONEXO DOS ELEMENTOS ................................................................................................. 37 FIGURA 33: TELA DE INSERO DE DADOS - CABO ................................................................................................ 37 FIGURA 34: EXEMPLO DE ELEMENTOS CONECTADOS - ANTENA/AMPLIFICADOR ......................................................... 38 FIGURA 35: MENU DE OPES - OPO DESCONECTAR ........................................................................................ 38 FIGURA 36: MENU DE OPES - FUNO REMOVER ............................................................................................. 38 FIGURA 37: CAIXA DE RESPOSTAS - ELEMENTO CONVERSOR ................................................................................... 39 FIGURA 38: PROJETO DESENVOLVIDO NO APLICATIVO ........................................................................................... 41 FIGURA 39: CLCULO DO SINAL DE SADA NA TOMADA TERMINAL ........................................................................... 42
Lista de Tabelas TABELA 1: ARQUITETURAS CELULARES DA REDE HFC ............................................................................................. 13 TABELA 2: ATENUAO POR NMERO DE SADAS EM DISTRIBUIDORES ..................................................................... 22 TABELA 3: EXEMPLOS DE RESTRIES DO PROGRAMA ............................................................................................ 35
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Resumo
O crescente desenvolvimento tecnolgico somado s novas necessidades do mundo
globalizado acaba gerando um interesse cada vez maior por parte dos alunos nas reas
relacionadas programao, informtica, TI, utilizao de softwares, etc. Dentro deste contexto,
o desenvolvimento de softwares pode ser facilmente utilizado como uma ferramenta para atrair
a ateno e despertar o interesse para os estudos do material clssico de uma forma atual e
motivante.
O software desenvolvido busca facilitar a criao de projetos relativos distribuio de
sinais CATV/MATV. possvel realizar uma simulao por completo, inserir todos os
elementos necessrios para o estudo, medir seus impactos e efeitos tanto de uma maneira
individual quanto geral, no mbito do projeto como um todo. Durante essa fase de testes e
construo, pode-se alterar de diversas maneiras a estrutura final do projeto removendo e/ou
alterando as conexes entre os elementos presentes, sempre com auxlio de uma interao
grfica atrativa e de fcil manipulao para o usurio.
Em um primeiro momento, utilizou-se o conhecimento acadmico aprendido durante as
disciplinas cursadas tanto na rea de programao, como na rea de telecomunicaes.
Posteriormente, as habilidades desenvolvidas durante o perodo de estgio, foram tambm
utilizadas no desenvolvimento do programa.
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Abstract The increasing technological development added to the new needs of the globalized
world, generates an increasing interest by students in areas related to programming, computers,
IT, software usage, among other things. Based on this context, the development of software can
be easily used as a tool to attract attention and arouse the interest to the study of classic material
in a contemporaneous and motivating way.
The developed software tries to facilitate the creation of projects related to the
distribution of signals CATV/MATV. It is possible to carry through a complete simulation, to
insert all the necessary elements for the study, in such a way to measure its impacts and effects
not only in a general but also in an individual way, in the scope of the project as a whole.
During this phase of tests and construction, the final structure can be modified in diverse ways,
removing and/or modifying the connections between the elements, always with aid of an
attractive graphical interaction and easy manipulation for the user.
At first, it was used the knowledge learned during the academic disciplines studied in
the field of programming and in the area of telecommunications. Later, the skills developed
during the training period, were also used in developing the program.
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1 Introduo
As prticas atuais de projeto e otimizao de sistemas de distribuio de TV feitas manualmente, com o uso de calculadora, lpis e papel, so, geralmente, limitadas adequao
de formatos j conhecidos s necessidades do projeto e excessivamente demoradas devido
quantidade de clculos relacionados. Esta prtica limita o surgimento de melhores formatos para
a distribuio destes sistemas e tambm este o fator que por vezes, afasta o interesse dos
estudantes por disciplinas que estejam relacionadas a esta rea.
Como uma alternativa para este fato, foi concretizada a unio da tecnologia com o
conhecimento clssico e pertinente de sistemas CATV/MATV. No s os alunos podero agora
desfrutar deste conhecimento com mais facilidade, como inmeros problemas de maior grau de
dificuldade e que exigiriam um enorme tempo para serem solucionados podero agora ser
facilmente simulados e resolvidos.
Dentro de um ambiente computacional, a interao entre pares, permeada pela
linguagem (humana e da mquina), potencializa o desempenho intelectual porque fora os
indivduos a reconhecer e coordenar perspectivas conflitantes, construindo um novo
conhecimento a partir de seu nvel de competncia que est sendo desenvolvido dentro e sob a
influncia de um determinado contexto histrico-cultural [1][2].
Outra caracterstica importante demonstrada neste trabalho o tempo de projeto de
elaborao e, posteriormente, clculo de todos os elementos que fazem parte de um sistema de
distribuio, que atenda a determinados requisitos. Uma vez a ferramenta estando pronta,
possvel realizar rpidas alteraes que atendam a novas necessidades com esforo total
diminuto comparado s tcnicas normais de projeto.
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1.1 Objetivos
O objetivo deste trabalho desenvolver um aplicativo que ajudar a entender e demonstrar o
uso de tcnicas evolucionrias aplicadas a projetos de sistemas de CATV/MATV/DTVA,
reproduzindo inicialmente projetos descritos nas referncias e posteriormente desenvolvendo
exemplos e variaes sobre os mtodos descritos a fim de gerar a soluo ideal para cada
problema que tenha que ser solucionado, buscando sempre o sistema mais eficaz e barato.
Levando em conta o tempo para a concluso do trabalho, foram necessrias as seguintes etapas:
Desenvolvimento de Programao (C++) para criar um ambiente agradvel e de fcil
utilizao pelo usurio.
Estudo, entendimento e aprofundamento dos conceitos relacionados a CATV/MATV para
que o software realizasse as operaes necessrias nossa realidade de materiais e
tecnologia.
Integrao entre os problemas encontrados no dia a dia e o Software.
Realizao de Exemplos que validassem a funcionalidade do sistema.
A motivao para este trabalho partiu da utilizao de softwares durante o aprendizado
de disciplinas relacionadas engenharia, especialmente na rea de telecomunicaes com o
Prof. Dr. Jos Carlos Sartori. Na busca por encontrar alguma ferramenta que execute operao
similar no mercado, nada foi encontrado. Fator este, que veio a sedimentar a idia da criao de
tal ferramenta. Os desafios enfrentados no perodo de estgio vieram tambm a fomentar este
trabalho, sendo ele inclusive incentivado por superiores diretos devido ao conhecimento que
poderia ser agregado pela realizao do mesmo, sem mencionar a ajuda que este aplicativo
poder proporcionar s geraes vindouras que tenham interesse em trabalhar com engenharia
eltrica nesta rea.
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2 Conceitos Gerais sobre Sistemas de Distribuio de TV
2.1 Histria
O sistema de transmisso pblico (aberto) surgiu utilizando ondas eletromagnticas. O
sistema CATV (Community Antenna Television) surgiu em 1948 nos EUA.
Com a crescente evoluo do capitalismo e disputa pela expanso de mercado
consumidor, era necessrio padronizar sistemas mais baratos para que a maioria da populao
pudesse desfrutar de tal servio.
2.2 Histria da CATV
O nome deriva de Community Antenna Television, ou Antenas Comunitrias (coletivas)
de TV e passou tambm a ser utilizado para Cable Television ou TV a Cabo, com a evoluo da
metodologia de distribuio. A histria do CATV remonta de 1948 quando Ed Parsons[3]
decidiu resolver o problema de recepo fraca do sinal de TV em sua casa em Astoria, Oregon
EUA. Devido a obstculos naturais, o sinal no chegava em sua residncia (rea rural), Parsons,
ento, resolveu colocar uma antena no alto de uma colina (onde o sinal era melhor), e amplificar
para retransmitir atravs de linhas de transmisso abertas para sua casa.
Figura 1: Ed Parsons em uma reunio de pesquisadores.
Logo a comunidade aderiu, Parsons instalou outras antenas administrando a distribuio
do sinal em um sistema comunitrio muito parecido com um condomnio. Nesta poca, o
equipamento era bastante instvel e s havia trs canais abertos de televiso, os canais 2, 4 e 6.
Existiam vrias antenas coletivas em uma s localidade, devido dificuldade de amplificao
(valvulados e monocanais) e transmisso (fios em pares abertos).
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No Brasil, o primeiro sistema que se tem notcia foi feito em Petrpolis, em 1969, para
atender a uma comunidade de trabalhadores de uma fbrica no bairro da Cascatinha.
2.3 Evoluo da CATV
No princpio, o sistema CATV no apresentava muita confiabilidade e os padres de
qualidade eram discutveis. H registros de que os amplificadores eram instalados a cada 300
metros. Posteriormente, com o desenvolvimento e menor atenuao dos cabos, esta distncia
elevou-se para 1500 metros. Devido rede ser exclusivamente de cabos e estes terem uma
acentuada atenuao, havia a necessidade de um grande nmero de amplificadores de linha.
Como consequncia o nvel de rudo tambm era aumentado, devido elevada figura de rudo
dos amplificadores, degenerando a qualidade da imagem no usurio final.
Deve-se ressaltar que estes processos ocorreram na dcada de 50, quando os
equipamentos ainda eram valvulados e, portanto, bastante ruidosos. Alguns anos mais tarde,
tornaram-se disponveis os amplificadores transistorizados os quais introduziram diversas
mudanas em termos de controles, rudo e distoro. Nos anos 70, houve um progresso
significativo na CATV pois, os amplificadores que at ento tinham capacidade para operar at
10 canais, passaram a trabalhar com 30 canais e a faixa de frequncia atingiu 300MHz. A
grande mudana s aconteceu a partir dos anos 90, com o advento da fibra ptica e sua
aplicao nas redes de distribuio.
A baixa atenuao (0,3dB/km)[4] reduziu a quantidade de amplificadores e delimitou-os
rede de distribuio por coaxial. Vem da o termo HFC ou hibrid fiber coaxial que define uma
rede mista composta por fibras pticas e cabos coaxiais.
2.4 MATV
MATV (Master Antenna Television) o meio pelo qual muitos apartamentos, casas,
hotis e outras distribuies com multi-unidades distribuem sinais de TV e de FM para todos os
seus receptores. Para diminuir as perdas e conseguir um padro bom de qualidade, estes
sistemas precisam ser cuidadosamente planejados com o uso de diversos equipamentos e
tcnicas [5].
Um sistema MATV basicamente um sistema composto por amplificadores e uma rede
de cabos especialmente designados para distribuir os sinais (FM e TV) a partir de um ponto de
recepo central a cada um dos usurios. Seria muito complexo instalar uma antena para cada
apartamento no topo de um prdio. Um sistema tradicional de MATV pode ser dividido em
duas partes, o Headend e o Sistema de Distribuio. Detalhes sobre estas partes integrantes do
sistema sero fornecidos a seguir.
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2.5 Sistema a Cabo
Um sistema a cabo tipicamente uma rede local limitada, na qual os sinais de televiso
so gerados localmente e/ou captados no ar normalmente encontrado na comunidade em
edifcios, escolas, residncias, comrcios.
A indstria de TV a cabo foi criada pela necessidade de melhorar a recepo de TV em
reas remotas, onde a captao era feita em torres ou edifcios altos e redistribuda por um cabo
para aqueles usurios que possuam dificuldade de recepo direta pelo ar dos sinais. A
disponibilidade de uma grande variedade de programao com canais locais, nacionais e
internacionais, tornou a TV a cabo uma opo muito atrativa para as residncias urbanas.
2.6 Tecnologias de Transmisso para sinais de TV
Existem diversas maneiras de se transmitir os sinais de TV para os usurios finais[6]:
Radiodifuso da TV aberta: A distribuio dos sinais de TV feita diretamente pelas
emissoras empregando radiofrequncia nas faixas de VHF e UHF.
TV a Cabo: A distribuio de sinais feita por intermdio de linhas fsicas (cabos coaxiais e
fibras pticas).
MMDS(Servio de Distribuio de Sinais Multiponto Multicanais): A distribuio de sinais
utiliza radiofrequncias na faixa de microondas (2500 a 2680MHz).
DTH (Direct to Home): A distribuio de sinais feita atravs de satlites. Os sistemas
podem ser digitais ou analgicos e as bandas usadas nos satlites so as bandas C e Ku.
MATV: Sistema de distribuio em comunidades de sinais abertos de TV oriundos de
transmisso em VHF, UHF ou satlite.
Como o projeto foi desenvolvido baseando-se nos sistemas de CATV/MATV, uma explicao mais detalhada de seu funcionamento ser agora fornecida, preterindo um
aprofundamento conceitual dos outros sistemas de distribuio.
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2.6.1 Sistema por Cabo Coaxial
Figura 2: Representao de um Sistema por Cabo Coaxial
O cabo o sistema de distribuio mais utilizado no Brasil. Seu custo de instalao por
domiclio atingido mais alto que o de outros sistemas, mas uma rede de cabo pode ser
utilizada posteriormente para a prestao de diversos outros servios, como comunicao de
dados, acesso Internet, telefonia, etc. No incio, as redes de distribuio de sinais de TV paga
foram projetadas para atender, principalmente, residncias, mas a rede fsica passa tanto por
estas, como pelo mercado corporativo, abrindo a possibilidade de estender os servios ao
mesmo, especialmente voz, comunicao de dados e acesso Internet em banda larga. A
maioria das redes de cabo segue a arquitetura HFC (Hybrid Fiber/Coaxial), que combina cabos
pticos e cabos coaxiais. Os cabos pticos mais caros e de maior capacidade transportam o sinal
do headend at os hubs secundrios. Nos hubs, os sinais pticos so convertidos em sinais
eltricos e levados pelos cabos coaxiais at os assinantes, em rede area ou subterrnea,
tornando sua implantao lenta, especialmente nos grandes centros urbanos.
No headend ficam localizadas as antenas que recebem os sinais das geradoras,
provenientes de satlites, ou do ar, no caso das TVs abertas. Para receber os sinais em casa, o
assinante precisa ter um televisor pronto para receber sinais do cabo (cable-ready) ou utilizar
um conversor (converter), que recebe os sinais e os converte para uma frequncia compatvel
com o aparelho de televiso. Se os canais forem codificados, ser necessrio usar um
decodidicador (decoder), em vez do conversor.
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2.6.2 TV a Cabo (NET Cabo)
Figura 3: Representao de um Sistema de TV a Cabo
As redes de TV a Cabo so constitudas por uma estrutura hbrida baseada na utilizao
de cabos coaxiais e cabos pticos. O espectro de frequncia que as operadoras utilizam dentro
dos cabos coaxiais pode ir de 5MHz a 870MHZ, porm as redes mais antigas esto limitadas a
uma faixa menor, at 550MHz.
Devido aos sinais de alta frequncia, as perdas nos cabos coaxiais so muito grandes, e
isso obriga que a rede seja constituda com muitos amplificadores, que servem para regenerar
estes sinais. O problema que a cada amplificador que esse sinal atravessa, suas caractersticas
originais so distorcidas, principalmente pelo rudo dos amplificadores e pelas distores por
no linearidade destes, impedindo que este processo seja contnuo. Portanto, a quantidade de
amplificadores limitada. Tendo em vista que o sinal parte de um ponto central, denominado
Headend ou Cabeal, para atender uma grande cidade como So Paulo, por exemplo, as
operadoras teriam que construir inmeras estruturas de Headend para poder lev-lo a todas as
residncias.
Em funo das caractersticas dos cabos coaxiais, este meio foi considerado como opo
para sinais e canais de Televiso a Cabo fechados (CATV), um dos servios que pode ser
transportado em uma rede de faixa larga. As redes de CATV mais simples transmitem os canais
analgicos de 2 a 76 (redes de 500MHz) e as mais comuns do canal 2 ao 117 (redes de
750MHz), podendo ainda alcanar frequncias de 860 MHZ e 1GHz para sinais digitais. Porm,
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habitualmente, este tipo de sinal, bem como os de antenas coletivas, transportado em cabos
coaxiais.
Na tabela a seguir ( tabela 1) est ilustrada uma comparao entre arquiteturas celulares
da rede HFC, o qual especifica a quantidade mdia necessria de amplificadores em cascata
para atender a quantidade de domiclios, dependendo da arquitetura adotada. Atravs da
quantidade de amplificadores em cascata, possvel determinar o valor do parmetro de
qualidade da relao portadora-rudo no final da cascata, onde poder variar de 53dB a 45dB,
dependendo da arquitetura adotada.
Tabela 1: Arquiteturas Celulares da rede HFC Super Padro Mini Micro Pico
Banda Passante (MHz) 54 a 450 54 a 550 54 a 1.000 54 a 1.000 54 a 1.000
Faixa de Retorno (MHz) 5 a 42 5 a 42 5 a 42 5 a 42 5 a 42
Cascata de Amplificadores 10 a 15 4 a 8 1 a 2 0 0
Relao Portadora-Rudo (dB) 45 a 47 48 a 50 50 a 51 50 a 53 50 a 53
Quanto maior for a dimenso das clulas, maior ser a penetrao da rede de fibras
pticas na direo do assinante. Como cada clula transmite e recebe os sinais para um nmero
menor de assinantes, maior ser a largura de banda disponvel para o usurio e menor ser o
nvel de rudo na entrada dos transmissores pticos de retorno. A reduo do tamanho das
clulas proporciona a instalao de um nmero menor de amplificadores em sequncia e, desta
forma, aumenta a confiabilidade e o desempenho do sistema.
No projeto da rede HFC, as clulas so divididas de acordo com a penetrao dos
servios que necessitam de alocao de banda no canal de retorno, ou seja, os servios
interativos, como telemetria, acesso de dados em banda larga, telefonia, vdeo sob demanda,
entre outros. Considerando o nmero de domiclios atendidos, as clulas so classificadas da
seguinte forma:
Super Clula: 7.000 a 9.000 domiclios
Clula Padro: 1.500 a 2.500 domiclios
Mini Clula: 500 a 650 domiclios
Micro Clula: 100 a 150 domiclios
Pico Clula: at 50 domiclios
O espectro de frequncia para comunicao nas redes HFC bidirecionais separado em
dois sentidos: Forward ou Downstream (sentido direto ou banda de descida) e Reverse ou
Upstream (sentido reverso ou banda de retorno). Os canais no sentido direto so transmitidos do
headend para os assinantes e o sentido reverso dos assinantes para o headend.
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A banda de descida, tambm conhecida como Canal Direto, destinada ao transporte
dos sinais analgicos e digitais, portanto, responsvel pela transmisso dos canais de vdeo,
trfego de dados e voz no sentido do provedor de acesso aos assinantes. As faixas de
frequncias, tipicamente utilizadas pelas redes HFC no Brasil, esto compreendidas entre
54MHz e 550 ou 750MHz. Existem redes mais modernas, nas quais a faixa poder ser
expandida at 860MHz[7].
A banda de retorno, tambm conhecida como Canal Reverso, destinada ao transporte
dos sinais digitais dos assinantes at o headend. A partir de sua implantao, foi possvel
disponibilizar servios interativos de acesso em banda larga Internet, telefonia e televiso
interativas, atravs da rede coaxial. As faixas de frequncias, tipicamente utilizadas pelas redes
HFC no Brasil (figura 4), esto compreendidas entre 5MHz e 30 ou 42MHz. Existem redes nas
quais a faixa poder ser expandida at 65MHz.
A banda de retorno, de forma anloga banda de descida, compartilhada com os
usurios, porm, nesse caso, poder ser somente entre os usurios de uma mesma clula. A
banda de guarda dos equipamentos ativos est entre 42 e 54MHz (Filtro Duplexador dos
amplificadores).
Figura 4: Alocao do espectro de frequncias
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2.6.3 Headend (NET Cabo)
Figura 5: Representao de um Sistema por Headend
O Headend onde toda a programao recebida ou gerada para ser posteriormente
transmitida pelo sistema de distribuio a todos os assinantes do sistema. No incio dos
sistemas, todos os sinais chegavam no Headend no formato analgico, atualmente existem
provedores que disponibilizam na forma analgica enquanto outros na forma digital fazendo uso
de codificao. Por estas diferenas, existe a necessidade de concentrar todos os sinais em um
s ponto, na inteno de fazer com que as desigualdades entre eles sejam solucionadas,
permitindo que todos os assinantes recebam em sua casa todos os sinais da mesma forma.
Um Headend alm de ter todos os equipamentos de processamento, tambm possui
equipamentos de medida, de instrumentao tais como analisadores de espectro, analisadores de
vdeo, medidores de sinal e outros. Os sinais so inseridos na rede em duas situaes: Na rede
coaxial (figura 5), onde logo aps o combinador colocado um amplificador troncal que
oferecer o nvel de sinal de RF na sada do Headend necessrio para a rede ou, na rede HFC.
Nesta situao o tronco constitudo por fibra ptica e na sada do headend h um transmissor
ptico. Este equipamento, realiza as tarefas de converter o sinal eltrico em ptico e inser-lo
devidamente modulado na fibra.
2.6.4 TV a Cabo DTVA
Foi criada pela necessidade de melhorar a recepo de TV em reas remotas. DTVA ou
DISTV o Sistema de Distribuio via cabo em comunidades que sofrem com a falta de sinais
abertos de TV oriundos da transmisso em VHF, UHF ou satlite.
As operadoras de TV a cabo esto obrigadas a transmitir, desde o incio da operao do
servio, os canais correspondentes s geradoras locais de televiso, em VHF e UHF, no lhes
sendo permitida a alterao da programao captada. Devero ser observadas as quantidades e
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as respectivas destinaes dos canais disponibilizados pela operadora na sua rea de prestao
de servio.
So trs os planos possveis de canalizao de servios:
Plano de Frequncias Padro: baseado na canalizao de televiso (canais 2-6 e 7-13) a qual
acrescentam canais com decrscimos de 6MHz abaixo do canal 7 (175,25 MHz).
Plano de Frequncia com Portadoras Harmonicamente Relacionadas: baseado em
frequncias portadoras de vdeo que so mltiplos inteiros de 6MHz e que comea em
54MHz.
Plano de Frequncias com Portadoras Incrementalmente Relacionadas: baseado em
frequncias portadoras de vdeo a partir de 55,25MHz com incrementos de 6MHz por canal.
Para qualquer canal do sistema de cabo, o limite inferior deve estar 1,25MHz abaixo da
frequncia da portadora de vdeo e o limite superior deve estar 4,75MHZ acima desta portadora.
Os sinais de televiso devero ter a portadora de vdeo modulada em amplitude e a portadora de
udio modulada em frequncia, conforme normas nacionais.
2.7 Distribuio de Sinais
A distribuio de sinais uma etapa de grande relevncia nos sistemas de
CATV/DTVA, visto que existem diversos componentes e partes que provocam perdas e at
interrompem o sinal que por ele trafega. Considerando que a maioria dos elementos da
distribuio trabalham segundo um processo de interdependncia, oportuno descrever as
funes individuais, tanto dos elementos da rede externa quanto dos da rede interna ou ponto do
assinante. A rede coaxial dividida em trs partes:
Cabo Troncal: A partir da gerao do sinal na central, uma rede que opera via cabo passa a
ter seus sinais transportados por este meio. Em princpio so cabos chamados troncais, que
interligam de forma direta os diversos amplificadores que existem no percurso e transportam
os sinais que sero distribudos pela rede subtroncal dos assinantes. Neste trecho no h
elementos passivos, a no ser o cabo coaxial. Estes cabos tm na sua composio o condutor
central feito de alumnio revestido de cobre enquanto o condutor exerno um tubo de
aluminio, o revestimento externo feito de PVC.
Cabo Subtroncal: So cabos que utilizam as sadas secundrias dos amplificadores troncais e
os line extender e, entre eles, esto instalados os componentes passivos, tais como TAPs e
acopladores direcionais. Os materiais usados na sua fabricao so semelhantes queles
utilizados nos cabos troncais.
-
17
Cabo Drop: Pode se considerar o cabo drop como aquele que interliga as redes subtroncais
com os assinantes. Para os cabos drop so utilizados os cabos RG11 e RG06. O cabo RG59
quase no utilizado por problemas de performance.
3 Componentes do Sistema CATV/DTVA
A recepo de sinais TV em prdios de apartamentos ou residncias feita atravs de
antenas coletivas colocadas no topo do edifcio ou da casa como representado na figura a seguir
( figura 6 ). Este sistema pode ser tambm utilizado para distribuio de sinais de outros
sistemas como CATV (TV a cabo) ou de um circuito interno de TV do prdio.
Figura 6: Representao Geral de um Sistema de Distribuio, Antenas Coletivas e CATV
O sinal de TV distribudo aos apartamentos utilizando-se uma ou mais prumadas
(linhas de descida de sinal), da qual se extrai uma frao do sinal para fornecer ao usurio.
Apresenta-se a seguir os componentes principais deste sistema.
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18
3.1 Antena
Figura 7: Ilustrao de um Conjunto de Antenas VHF/UHF
As antenas, normalmente, utilizadas em sistemas de antena coletiva so monocanal ou
multibanda. As antenas monocanal de VHF so projetadas para recepo de um nico canal de
TV. Assim para se receber um conjunto de sete canais de VHF so necessrias 7 antenas, uma
para cada canal. Isso feito para aperfeioar a recepo de cada canal. J as antenas multibanda
recebem todos os canais transmitidos numa mesma direo, no sendo possvel ajustar um canal
de forma independente dos demais.
3.2 Misturadores
Figura 8: Exemplos de Misturadores
So utilizados para misturar e equalizar sinais de TV provenientes de diversas antenas
ou de outros sistemas como CATV (TV a cabo) ou de um circuito interno de TV do prdio. Este
equipamento possui vrias entradas, cada qual com um filtro passa canal e um atenuador
varivel para ajustar o nvel do sinal do canal na sada. Assim, possvel obter um conjunto de
canais, todos com o mesmo nvel de sada.
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3.3 Amplificadores
Figura 9: Exemplos de Amplificadores
Um amplificador um dispositivo eletrnico que recebe um sinal na entrada e aumenta
a intensidade desse sinal de tal forma que o sinal possa ser transmitido a uma distncia maior.
Ele pode ser colocado em qualquer ponto de um sistema de distribuio.
A razo de aumento no sinal de sada conhecida como ganho e expressa em decibis
ou decibel milivolts (dBmV). A perda de potncia de sinal diretamente proporcional
frequncia do sinal (uma frequncia maior produz mais perdas e vice-versa). Para compensar
essa diferena, o ganho deve ser maior em frequncias altas e menor em frequncias baixas. A
taxa em que a potncia aumenta em relao frequncia chamada de compensaao ou tilt. Em
certas aplicaes como VCR (Video Cassette Recorder) ou CCTV(Closed Circuit Television),
preciso adicionar sinal de banda base no sinal de CATV/MATV para que ele seja visto em todos
os aparelhos de TV, isso obtido por meio de um modulador RF, que converte o sinal de banda
base em um sinal de radiofrequncia e o transmite na rede CATV/MATV. O amplificador pode
saturar os televisores nos canais de baixa frequncia em sees curtas de cabo. Portanto, o uso
de atenuadores tambm necessrio.
3.4 Atenuador
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Figura 10: Exemplos de Atenuadores Fixos
So utilizados para adequar os nveis de sinais s necessidades do sistema de
distribuio de CATV ou antena coletiva. Podem ser de atenuao fixa ou varivel.
3.5 Cabo Coaxial
Figura 11: Modelo de Cabo Coaxial
Consiste de um ncleo condutor slido ou fios tranados rodeado por um material
dieltrico (isolante) e envolvido com uma blindagem contnua de poliester-alumnio e tranas de
cobre estanhado. O conjunto todo protegido por PVC ou por uma jaqueta de material
retardante ao fogo para cabos.
Para levar os sinais recebidos pelas antenas at os usurios, o meio de transmisso
utilizado nas instalaes de CATV e antena coletiva o cabo coaxial de 75 ohms. No se deve
empregar linhas de fita, que embora mais baratas, so linhas de transmisso abertas com
impedncia de 300 Ohms e no so compatveis com os demais equipamentos.
A atenuao que o cabo coaxial introduz no sinal que por ele passa proporcional ao
comprimento do cabo e frequncia do sinal. Isso quer dizer, por exemplo, que os canais de
UHF sofrem maior atenuao que os canais de VHF. Da a vantagem de se converter os canais
de UHF para distribu-los em VHF, onde as perdas so menores. A atenuao dos cabos
coaxiais dependem basicamente de 3 parmetros: o dimetro do cabo, o material dieltrico que
separa o condutor central e o condutor externo. Quanto maior o dimetro, menor a atenuao e
quanto menor a constante dieltrica do material, menor a atenuao. Os cabos de 75 ohms para
distribuio de sinais de TV com as menores atenuaes no mercado hoje so os cabos do tipo
"celular", como o RGC-59, o RGC-06 e o RGC-11.
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3.6 Conversores
Figura 12: Exemplos de Conversores UHF VHF
So empregados para converter a freqncia de um canal, normalmente na faixa de
UHF, para um outro canal, normalmente em VHF.
3.7 Distribuidores
Figura 13: Exemplo de Distribuidores de 2 e 4 Sadas
A presena de um distribuidor (tambm chamado de divisor) ocorre na rede em funo
da alimentao das rotas divergentes, com a finalidade de maximizar a estrutura do sistema. Os
distribuidores podem ter duas, trs ou mais sadas balanceadas ou desbalanceadas com perdas
por insero variveis. A presena de um fusvel interno denominado jumper fuse detecta, em
caso de ruptura, a rede que pode estar comprometida ou em curto.
Toda diviso provoca uma reduo dos sinais e, o divisor ao ser inserido, provoca uma
perda que reduz os nveis dos sinais de acordo com o nmero de sadas. Se aplicarmos, tomando
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22
como exemplo um distribuidor 1x2, suas sadas sero atenuadas de 3.5dB, sendo que destes
0,5dB so causados pela perda de insero e 3dB pela diviso do sinal em duas sadas. Vide
tabela abaixo ( tabela 2 ) para maiores informaes sobre atenuaes. Outra caracterstica
importante deste elemento a isolao entre as suas sadas.
Tabela 2: Atenuao por Nmero de Sadas em Distribuidores
Nmero de Sadas Atenuao (dB)
2 3.5
3 5.5
4 6.5
3.8 Moduladores
Figura 14: Exemplos de Moduladores VHF
Utilizado para modular uma portadora de RF por meio de sinais de udio e vdeo
provenientes de receptores, cmeras, videocassetes, etc. Os moduladores normalmente usados
em sistemas de antena coletiva no filtram a banda lateral inferior do canal de TV. Portanto, eles
no podem ser empregados em sistemas que operam com canais adjacentes, como os sistemas
de CATV. Para esta aplicao utilizam-se moduladores com modulao do tipo AM VSB
(vestigial sideband).
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23
3.9 Misturador de Faixas VHF/UHF
Figura 15: Exemplos de Misturadores de Faixas VHF-UHF
Estes misturadores [8] tm como funo unir em um nico cabo sinais de antenas de
VHF (canais 2 a 13) e UHF (canais 14 a 83).
Caractersticas Gerais:
Conexo tipo 'F' fmea;
Excelente resposta em freqncia;
Alta isolao entrebandas;
3.10 Tomadas
Figura 16: Exemplo de Tomada Blindada
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24
Utilizada na distribuio dos sinais nas prumadas. composta de um acoplador
direcional que retira uma parcela do sinal que passa pela tomada. A figura mostra os principais
parmetros envolvidos. A caracterstica que nomeia uma tomada define-se por quanto de sinal
ela acopla da linha principal.
AT: acoplamento, que uma medida da atenuao da linha (atenuao de tomada).
AP: atenuao de passagem.
3.11 Outros Elementos
Os dez elementos acima citados so considerados fundamentais para a representao
clara e suficiente de um sistema de distribuio. Porm, existem outros integrantes que fazem
parte de um projeto real, no que eles possuam menor importncia, mas para o objetivo do
trabalho sua relevncia era inferior:
Conectores: So peas mecnicas de preciso que tm como principal funo realizar
emendas e conexes em cabos coaxiais, mantendo inalterada a impedncia caracterstica do
meio de transmisso. Dessa maneira,eventuais falhas como o surgimento de imagens
fantasmas so descartadas. Conexes mal executadas so a fonte mais comum de problemas
em uma TV a cabo. Os problemas geralmente ocorrem por crimpagem incorreta, danos na
malha ao se fixar o conector, limpeza e erros de cortes e dimenso ao se montar as
conexes. Observao: crimpagem o procedimento usado para conectar o condutor
externo do conector malha do cabo coaxial, operao esta, feita normalmente,
empregando-se uma ferramenta adequada do tipo de um alicate.
Figura 17: Exemplos de Conectores
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25
Acoplador Direcional: Tambm chamado de Single TAP, serve para subtrair uma pequena
parte do sinal do ramal principal, para destin-la aos ramais secundrios. A perda de um
acoplador direcional menor do que em um distribuidor, visto que apenas uma parte do
sinal passa para a tomada.
Equalizadores: A funo do equalizador fornecer uma rampa oposta ao tilt (j mencionado
quando o assunto tratado foi amplificador), e desta forma, atenuar mais as baixas
frequncias e diminuir eventuais distores.
Filtros de AC: Em muitos casos, necessrio utilizar filtros de AC que permitam a
passagem de sinal na faixa de RF, mas no deixam o sinal de AC (corrente alternada de
60Hz ou 120Hz) estar presente na sada, quando aplicado sua entrada. Normalmente seu
uso feito na casa de assinantes para impedir que o televisor no contamine a distribuio
da rede externa com corrente eltrica.
4 Topologias de Sistemas
H trs topologias bsicas nos sistemas de distribuio de CATV/MATV, na prtica a
combinao dentre elas utilizada:
Residencial (estrela);
Figura 18: Representao de Topologia Bsica - Estrela
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26
Condomnio com Blocos (estrela hierrquica);
Figura 19: Representao de Topologia Bsica Estrela Hierrquica
Linha Pblica de Acesso (mista)
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Figura 20: Representao de Topologia Bsica - Mista
4.1 Projeto Residencial Ponto a Ponto (Estrela)
O sistema residencial utiliza uma ligao das tomadas de possveis reas de trabalho em
cada sala com uma sala central de telecomunicaes (AT). Este AT conectado a um cabo
tronco do headend. Num sistema pequeno, o AT pode ser o prprio headend. Um sistema ponto
a ponto inclui um amplificador no headend para aumentar o sinal e uma rede de distribuidores
para distribuir o sinal para cabos provenientes de cada rea de trabalho. Um projeto ponto a
ponto usado normalmente em instalaes muito pequenas. No cabeamento secundrio de
telecomunicaes, este tipo de projeto chamado de topologia estrela.
4.2 Projeto Condomnio com Blocos (Estrela Hierrquica)
Um projeto deste usa vrios cabos-troncos para distribuir o sinal a diferentes reas
geogrficas, tais como um campus ou um grande edifcio. Em um sistema de campus, um cabo-
tronco alimentar um edifcio, com cabos-ramais alimentando cada pavimento do edifcio.
4.3 Projeto Linha Pblica de Acesso (Mista)
O projeto misto de circuitos possui um cabo passando atravs do edifcio com
derivaes instaladas onde quer que sejam necessrias. Os cabos de descida correm dessas
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28
derivaes para as tomadas nas reas de trabalho. Este projeto normalmente a maneira mais
acessvel economicamente para atender uma rea.
4.4 Aplicaes de Topologias
As mais comuns aplicaes encontradas no dia a dia so:
4.4.1 Sistema Antena Coletiva Residencial
No sistema residencial, o nmero de componentes utilizados menor e no se d tanta
importncia equalizao dos canais. O objetivo ser o mais barato possvel.
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Figura 21: Exemplo de Sistema Residencial
4.4.2 Sistema Antena Coletiva Predial (MATV)
Este sistema de distribuio pode ser tambm utilizado para distribuio de sinais de
outros sistemas como o de um circuito interno de TV do prdio.
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30
Figura 22: Exemplo de Sistema de Antena Coletiva Predial (MATV)
4.4.3 Sistema CATV/DTVA
Um sistema de distribuio de sinal via cabo divide-se em duas redes distintas, rede
externa e rede interna. A rede externa composta por redes troncais e subtroncais e tem por
objetivo conduzir o sinal da Central Headend at as proximidades da casa do cliente atravs de
cabos coaxiais. A rede interna pode ser simples quando se tratar de uma casa com apenas um
ponto, ou complexa, caso de prdios, condomnios, empresas ou hotis. Em qualquer situao
devem ser consideradas as distncias entre os locais, mesmo os mais curtos, e os respectivos
comprimentos dos cabos, pois estes representam perdas.
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31
4.5 Desenvolvimento de Projeto
Apresenta-se a seguir o projeto de um sistema de distribuio em um escritrio em que o
sinal distribudo a partir da cabeceira do sistema, que fica no topo do conjunto. O objetivo de
um projeto padro garantir que o sinal seja entregue aos usurios das vrias salas com um
nvel de potncia adequado. Este nvel de sinal ser medido nas tomadas a serem utilizadas em
cada sala. Para efeito de clculos, ser considerado apenas o sinal no elemento Tomada
Terminal como exemplo. A unidade utilizada para caracterizar os sinais o dB.
Figura 23: Exemplo de Instalao Domstica para VHF e UHF
4.5.1 Clculo do Projeto
Considerando os elementos acima ilustrados na figura 24 tem-se:
AVHF = 1mV = 0dBmV
AUHF = 10uV = -40dBmV
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32
Utilizando para o cabo coaxial, uma atenuao de 0,05db/m, teremos na entrada do
misturador de VHF / UHS os seguintes dados:
AVHF = -0,1 dBmV
AUHF = -40,1 dBmV
No elemento misturador de frequncias ocorrer uma atenuao dos sinais oriundos de
ambas as antenas, para simplificar o exemplo, adotar-se- o valor de 2dB. Assim, na sada do
misturador:
AVHF = -2,1 dBmV
AUHF = -42,1 dBmV
evidente que os sinais esto com valores inadequados para a continuidade do projeto,
assim sendo, ser includo um amplificador no sistema. Todavia, o valor de sua amplificao
ser de 20dB para que apenas um dos dois sinais fique, por ora, coerente com a distribuio.
Lembrando da atenuao que ser causada pelo cabo, processo que ocorrer por todo o
desenvolvimento da soluo. Ento, na sada do amplificador:
AVHF = 17,85 dBmV
AUHF = -22,15 dBmV
No distribuidor de 4 sadas que vm a seguir, os sinais sofrero uma atenuao de
6,5dB. Assim sendo, o sinal na entrada do distribuidor de 2 sadas ser de:
AVHF = 11,2 dBmV
AUHF = -28,8 dBmV
Passando pelo distribuidor de 2 sadas, os sinais sofrero uma perda de 3,5dB e tendo
ento na entrada da tomada terminal os seguintes valores:
AVHF = 7,6 dBmV
AUHF = -32,4 dBmV
Como foi possvel observar, o sistema no foi corretamente projetado. Isto porque os
sinais foram analisados para apenas uma tomada. Para correo deste problema, teria que se
alterar a topologia utilizada, incluir novos elementos no sistema, recalcular todo o projeto, entre
outras providncias. Lembrando que as converses de sinais para dB e os clculos efetivamente
realizados, foram aqui omitidos e s se utilizou os resultados finais para efeito explicativo.
Na tentativa de minimizar este esforo dispendido no clculo de sistemas MATV e
tambm otimizar o desenvolvimento de novas topologias e solues, foi desenvolvido um
software que tema principal desta monografia, mas antes de entrar em detalhes sobre o
mencionado aplicativo, segue adiante uma explicao que se faz necessria do que a
atenuao e como ela funciona, visto que esta, elemento integrante e fundamental no clculo
dos sinais que percorrem todo o sistema.
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33
4.5.2 Atenuao
vlido mencionar aqui mais claramente uma explicao precisa de atenuao, que
como ser visto a seguir, elemento fundamental no clculo dos nveis de sinais.
A atenuao uma medida do quanto o sinal se enfraquece medida que vai
percorrendo o meio de transmisso e uma das razes pela qual os modelos de cabos precisam
especificar limites nos comprimentos do cabeamento. Nenhum meio de transmisso capaz de
transmitir sinais sem que haja perdas de energia durante o processo, as perdas de energia
significam redues na amplitude de sinais componentes. Se todos os sinais componentes
fossem igualmente reduzidos em amplitude, o sinal resultante seria todo reduzido em amplitude,
mas no distorcido. Infelizmente, a caracterstica dos meios de transmisso a de provocar
perdas nos diversos sinais componentes em diferentes propores, a proporo da perda para
cada frequncia do espectro uma caracterstica do meio. Portanto, o meio de transmisso atua
como um filtro sobre o sinal, que sofrer um prejuzo em cada um de seus componentes de
acordo com a curva caracterstica do ganho daquele meio.
Um aspecto importante, a necessidade de instrumentos de medidas apropriados para
verificao do funcionamento e ajustes em sistemas de CATV e antena coletiva. O instrumento
mais acessvel para os tcnicos que trabalham com sistemas de antena coletiva o Medidor de
Intensidade de Campo. Outros equipamentos mais sofisticados como Analisadores de Espectro
ou Analisadores de Redes tambm podem ser empregados. O Medidor de Intensidade de Campo
um voltmetro seletivo com um sintonizador interno que possibilita medir o nvel de sinal de
cada canal [9]. As leituras do nvel de sinal podem ser feitas em mostradores analgicos ou
digitais e as unidades, normalmente, empregadas so o dBmV e o dBuV.
5 MATV: O Software e suas Funcionalidades
Tema principal deste trabalho, este software utiliza recursos provenientes da moderna
tecnologia para buscar o aprimoramento de tcnicas de desenvolvimento de sistemas j antigas,
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no que estas sejam ineficientes ou ineficazes, somente uma forma de adequao para os dias
de hoje, em que velocidade e necessidades de mudana so exigidas a todo momento.
5.1 Funcionalidades do Software
As principais funes do software desenvolvido sero abaixo descritas para que
qualquer usurio consiga utiliz-lo sem dificuldades. Com a utilizao destas possvel
desenvolver seno completamente todo e qualquer projeto, grande parte deste.
5.1.1 Como adicionar elementos ao circuito
Os circuitos devem ser iniciados, obrigatoriamente, por uma antena. Para isso, basta
clicar no boto Antena no painel de elementos e, em seguida, na tela de projeto em branco.
Qualquer outro elemento pode ser adicionado de maneira similar.
Figura 24: cone de Seleo - Antena
Quando um elemento adicionado, surge um painel para que sejam inseridas as
informaes respectivas a ele, como canal, intensidade de sinal, atenuao, etc.
Figura 25: Tela de Insero de Dados - Antena
Observe que alguns dos campos tm restries especficas:
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Tabela 3: Exemplos de Restries do Programa ELEMENTO RESTRIO
Antena Canal e sinal no nulos
Amplificador Amplificao no nula
Atenuador Atenuao no nula
Conversor Ganho de converso e canais no nulos
Modulador de canal Canal e sinal no nulos
Os nveis de sinal dos elementos Antena e Modulador de Canal podem ser inseridos em
mV, dBmV, V ou dBV. A converso para a unidade de trabalho dBmV feita
automaticamente.
Aps inseridas as informaes necessrias, o cone correspondente ao elemento deve
aparecer na tela de projeto.
Figura 26: cone de Apresentao - Antena
Tambm possvel determinar o atributo de Tomada terminal a uma das tomadas
presentes no circuito, para melhor visualizao esquemtica.
Figura 27: cone Tomada - Diferenciao entre tomada regular e terminal.
Para isso, clica-se sobre o boto Tomada Terminal e, em seguida, sobre a tomada desejada.
Para torn-la novamente uma tomada comum, repete-se o procedimento.
Figura 28: Menu de Opes Opo Tomada Terminal
5.1.2 Como visualizar dados sobre o elemento
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Aps inseridas no circuito, as informaes sobre o elemento podem ser lidas
selecionando-o na tela de projeto, atravs da ferramenta Selecionar:
Figura 29: Menu de Opes Opo Selecionar
A seguir, clica-se sobre o elemento desejado na tela de projetos. Seu cone vai ser
destacado em vermelho e suas informaes sero exibidas na caixa Informaes, no menu
esquerda.
Figura 30: cone Selecionado na rea de Projeto
Figura 31: Caixa de Informaes de Elemento
5.1.3 Como conectar os elementos
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Os elementos do circuito devem ser conectados com o elemento Cabo. Basta clicar
sobre ele para que o modo de conexes seja ativado. Feito isso, clica-se sobre o elemento de
origem da ligao e, em seguida, sobre o elemento de destino. Um painel de entrada de dados
surge para que sejam informados o comprimento do fio de ligao e a atenuao por metro
deste.
Figura 32: Cabo de Conexo dos Elementos
Figura 33: Tela de Insero de Dados - Cabo
A atenuao total da conexo o produto desses dois fatores, e exibido na tela de
projeto.
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Figura 34: Exemplo de Elementos Conectados - Antena/Amplificador
Deve se notar que h algumas restries para as conexes:
Antenas e Moduladores de Canal no podem ser destinos de uma conexo;
Misturadores de frequncia podem ser conectados apenas a Antenas,
Conversores e Moduladores de Canal;
Conversores s podem receber conexes de Antenas ou Moduladores de canal;
Para desconectar dois elementos, seleciona-se um deles, clica-se sobre o boto Desconectar
e depois, sobre o segundo elemento.
Figura 35: Menu de Opes - Opo Desconectar
5.1.4 Como mover e apagar elementos
Pode-se apagar um elemento colocado na tela de projeto a qualquer instante, clicando-se
sobre o boto Remover.
Figura 36: Menu de Opes - Funo Remover
Em seguida, clica-se sobre o elemento desejado na tela de projeto, e ele ser apagado.
Suas conexes com outros elementos do circuito tambm sero suprimidos.
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Para reposicionar um elemento na tela, basta clicar sobre o boto Mover, clicar sobre o
elemento que se deseja reposicionar e, em seguida, clicar sobre uma posio vazia na tela de
projetos. As conexes do elemento sero automaticamente reposicionadas.
5.1.5 Como efetuar os clculos do circuito
Para visualizar as informaes da entrada e sada de sinais nos elementos do circuito,
aps todo ele ser finalizado, basta selecion-los (com a ferramenta Selecionar) e clicar sobre o
boto Calcular. Uma nova janela surge com as informaes relativas aos sinais de entrada e
sada no elemento:
Figura 37: Caixa de Respostas - Elemento Conversor
5.1.6 Outras opes
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O menu superior do programa permite fazer algumas mudanas no modo de trabalho:
Opes de Tela -> Tamanho: Permite ajustar o tamanho (nmero de espaos de elementos)
da tela de projeto, at um mximo de 50x50.
Opes de Tela -> Redesenhar: Redesenha todos os elementos da tela de projeto.
Opes de Tela -> Limpar: Apaga todas as informaes do circuito atual e inicia um novo
projeto.
Zoom -> In/Out: Aplica um zoom, aumentando ou diminuindo o tamanho dos cones dos
elementos.
5.2 Utilizao do Software em Projeto Real
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Retomando o exemplo anterior, para anlise comparativa no desenvolvimento da
soluo, o projeto foi desenhado facilmente no aplicativo e sem a realizao de nenhum clculo
manual por parte do usurio, tem-se a seguinte estrutura:
Figura 38: Projeto Desenvolvido no Aplicativo
Os elementos foram inseridos na tela conforme a descrio no tpico anterior de
funcionalidades, para se encontrar os memos resultados que aqueles previamente calculados,
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basta selecionar o elemento desejado, especificamente neste caso a tomada terminal, e clicar no
boto Calcular. Comprovando o esperado, ao realizar esta operao temos:
Figura 39: Clculo do Sinal de Sada na Tomada Terminal
Seria possvel desenvolver a mesma linha de raciocnio para encontrar os nveis de
sinais em todos os elementos integrantes do sistema, mas para efeitos exemplificativos isto seria
desnecessrio. Fica claro neste momento, a facilidade com que o sistema acima foi reproduzido
e tambm que as mudanas necessrias para uma correta execuo da soluo so infinitamente
mais acessvel de se aplicar. Sem mencionar a possibilidade de se testar diferentes solues
procurando otimizar a topologia e seu funcionamento.
6 Concluses
O objetivo principal deste trabalho foi a demonstrao do uso de um software de
simulao aplicado em projeto de sistemas de distribuio de TV (CATV/MATV/DTVA). Para
atingir este objetivo foi necessria a criao de uma ferramenta computacional que permitisse a
evoluo de estruturas, incorporando anlise numrica das caractersticas de ganho e perda das
mesmas, o que foi possvel atravs do uso da linguagem de programao C++. A ferramenta
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criada possibilitou a reproduo dos sistemas descritos nas referncias, que por anlise
comparativa de resultados mostraram a eficcia da mesma.
6.1 Melhoria do Software
O presente trabalho se mostrou eficaz e coerente com toda a teoria que envolve a
elaborao de sistemas CATV/MATV. Porm, ele no inclui ainda todos os elementos que
podem ser abrangidos em um projeto. Como recurso didtico e at visando pesquisar novas
topologias, seu atual estado satisfatrio. A incluso de novos elementos como boosters e
filtros de linha, alm da elaborao de um design mais atrativo podem ser elaborados para uma
atualizao do aplicativo. O cdigo estruturado para a incluso de um banco de dados, se do
interesse de futuros programadores, o que viabilizaria o emprego de equipamentos reais para a
elaborao dos projetos.
7 Anexo 1
7.1 Linguagem de Programao
Uma linguagem de programao [10] um mtodo padronizado para expressar
instrues para um computador. um conjunto de regras sintticas e semnticas usadas para
definir um programa de computador. Uma linguagem permite que um programador especifique
precisamente sobre quais dados um computador vai atuar, como estes dados sero armazenados
ou transmitidos e quais aes devem ser tomadas sob vrias circunstncias.
O conjunto de palavras (tokens), compostos de acordo com essas regras, constituem o
cdigo fonte de um software. Esse cdigo fonte depois traduzido para cdigo de mquina, que
executado pelo processador.
Uma das principais metas das linguagens de programao permitir que programadores
tenham uma maior produtividade, permitindo expressar suas intenes mais facilmente do que
quando comparado com a linguagem que um computador entende nativamente (cdigo de
mquina). Assim, linguagens de programao so projetadas para adotar uma sintaxe de nvel
mais alto, que pode ser mais facilmente entendida por programadores humanos. Linguagens de
programao so ferramentas importantes para que programadores e engenheiros de software
possam escrever programas mais organizados e com maior rapidez.
Linguagens de programao tambm tornam os programas menos dependentes de
computadores ou ambientes computacionais especficos (propriedade chamada de
portabilidade). Isto acontece porque programas escritos em linguagens de programao so
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traduzidos para o cdigo de mquina do computador no qual ser executado em vez de ser
diretamente executado.
7.2 Programao Procedural
O termo Programao procedural (ou programao procedimental) utilizado como
sinnimo de Programao imperativa (Paradigma de programao que especifica os passos que
um programa deve seguir para alcanar um estado desejado), mas o termo pode se referir um
paradigma de programao baseado no conceito de chamadas de procedimento. Procedimentos,
tambm conhecidos como rotinas, subrotinas, mtodos, ou funes (que no devem ser
confundidas com funes matemticas, mas so similares quelas usadas na programao
funcional) simplesmente contm um conjunto de passos computacionais a serem executados.
Um dado procedimento pode ser chamado a qualquer hora durante a execuo de um programa,
inclusive por outros procedimentos ou por si mesmo.
A programao procedural geralmente uma escolha melhor que programao
sequencial e no estruturada em muitas situaes que envolvem uma complexidade mdia e
requerem facilidade de manuteno. Possveis benefcios so:
A habilidade de reutilizar o mesmo cdigo em diferentes lugares no programa sem
copi-lo.
Uma forma mais fcil de organizar o fluxo do programa que uma coleo de comandos
"goto" ou "jump" (que podem transformar um programa grande e complicado no assim
chamado Cdigo espaguete).
A habilidade de ser fortemente modular e estruturado.
7.3 Conceitos Essenciais
Modularidade o termo para o projeto de um sistema que composto de vrias partes que
podem ser trocadas. Desta forma o sistema pode ser dividido em vrios subsistemas (incluindo
neste as diversas opes resultantes de trocas). Os sistemas podem ser processos ou produtos.
Cada parte que pode ser trocada um mdulo.
A Modularidade uma caracterstica geralmente desejvel, especialmente em programas
grandes e complexos. Ela pode ser alcanada com a utilizao de procedimentos com canais de
entrada e sada estritamente definidos, usualmente acompanhados de regras claras sobre quais
tipos de entrada e sada so permitidos ou esperados. As entradas costumam ser especificadas
sintaticamente na forma de argumentos, e as sadas entregues na forma de valores de retorno.
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O gerenciamento de escopo outra tcnica que ajuda a manter procedimentos fortemente
modulares. Ela impede que o procedimento acesse variveis de outros procedimentos (e vice-
versa), incluindo instncias anteriores de si mesmo, sem autorizao explcita. Isto ajuda a
impedir enganos entre variveis com o mesmo nome sendo utilizadas em locais diferentes, e
tambm que os procedimentos atrapalhem a execuo um do outro.
Procedimentos menos modulares, freqentemente utilizados em programas pequenos ou
escritos rapidamente, tendem a interagir com um grande nmero de variveis no ambiente de
execuo, que tambm podem ser modificadas por outros procedimentos. O fato de que muitas
variveis agem como pontos de contato entre as vrias partes do programa o que o torna
menos modular.
Por causa da habilidade de especificar uma interface simples, de serem auto- programao
por vrias pessoas ou grupos diferentes[11].
8 Anexo II
Utilizando ento, a teoria explicitada sobre linguagem de programao e sistemas de
distribuio chegou-se a concluso de utilizar a linguagem de programao C++ para o
desenvolvimento do aplicativo, devido s suas vantagens.
A linguagem C ou C++ uma linguagem muito fcil de entender, tendo um domnio
satisfatrio da mesma, pode se realizar muitos trabalhos, partindo desde programas mais
modestos como uma calculadora, at os mais elaborados, desenvolvendo programas para
comunicao em portas paralelas e em seriais. Alm disso, outro ponto a se analisar a
linguagem ASM, que significa ASSEMBLY, que hoje em dia largamente utilizada para a
programao de microcontroladores. Esta uma linguagem bem antiga e at rstica, no entanto,
pode-se utilizar da linguagem C++ para programar estes microcontroladores. Ento se o usurio
possui uma boa base de C, pode fazer muitas coisas, usando diferentes Compiladores (Turbo C
/DEVC++ / Builder C++ / CCS / entre outros).
O compilador escolhido para a criao do aplicativo foi o Borland C++ Builder 6. Este
ambiente de desenvolvimento possui vrias caractersticas particulares como:
Construir rapidamente aplicaes nativas do Windows utilizando a linguagem C + + e
bibliotecas especficas;
Rapidez no desenvolvimento visual de arrastar e soltar poderosas ferramentas;
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Rpida construo de aplicaes que se ligam a todos os seus dados atravs de mltiplas
fontes e nveis;
Aumenta sua produtividade com timesaving IDE e ferramentas extras de auxlio;
Todas (ou pelo menos a maioria) das linguagens procedurais tambm so linguagens
imperativas, pois fazem referncias explcitas ao estado do ambiente de execuo.
Para ser considerada procedural, uma linguagem de progamao deve suportar o conceito de
procedimentos, e possuir uma sintaxe para defini-los.De maneira ideal, ela deve suportar a
especificao de tipos de argumentos, variveis locais, chamadas recursivas e o uso de
procedimentos em mdulos distintos de um programa. Ela tambm pode suportar a distino
entre argumentos de entrada e de sada.
O exemplo cannico de uma linguagem de programao procedural ALGOL. Uma
linguagem em que a nica forma de procedimento um mtodo geralmente considerada
orientada a objetos ao invs de procedural, e no ser includa nesta lista[12]. Isto se aplica a C#
e Java, mas no a C++.
8.1 Comentrios sobre o Cdigo
J foi explicitada a utilizao do paradigma processual, que uma forma mais singela de
enxergar o problema, geralmente usado pra programas de pequeno porte. No entanto, nesse
paradigma tambm existe uma estrutura pra modelar os conceitos com os quais estamos lidando
na programao, e se chama struct[13]. basicamente uma coleo de diversas variveis
reunidas, que atribuem propriedades a um elemento.
Por exemplo, na construo do programa tem-se:
struct stSinal {
float intensidade;
bool ativo;
};
struct stElemento {
int x, y; //posies em mapa[x][y]
int numConexoes; //numero de conexes saindo do elemento
int numReceive; //numero de conexes entrando no elemento
int conexoes[100]; //lista dos elementos aos quais ele conectado
int receive[100]; //lista dos elementos a ele conectados
int connPos[100]; //posio da conexo que sai; 1 up 2 right 3 down 4 left
int receivePos[100]; //posio da conexo que recebida no outro elemento
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int tipo; //tipo do cone utilizado
int infoNum; //nmero de informaes
int numCanais; //nmero de canais que passa por ele; usado no clculo final
float atenuacoes[100]; //atenuao do fio de cada conexo saindo
float infoValor[5]; //valor da informao
AnsiString infoText[5]; //descrio das informaes
AnsiString infoGrand[5]; //abreviao da grandeza
bool ativo; //false se o elemento for deletado
struct stSinal sinaisIn[100];
struct stSinal sinaisTomada[100];
struct stSinal sinaisOut[100];
};
A estrutura stElemento modela os elementos do programa (antena, tomada e todos os
outros elementos). As principais funes do programa sero abaixo listadas. vlido ressaltar
que o cdigo estar inteiramente disponvel, comentado e mais elucidamente explicado em
anexo a este documento:
void limpaMapa();
Limpa tela e apaga todos os elementos.
void aumentaMapa(int Hor, int Ver);
Usada no boto que altera o tamanho do mapa.
void printCanal(int X, int Y);
Imprime o canal sobre o cone da antena.
void printAten(int X1, int Y1, int X2, int Y2, int conn);
Imprime a atenuao em uma ligao entre dois elementos.
void printElem(int X, int Y);
Imprime a figura BMP do element na tela.
void printLink(int X1, int Y1, int idConn);
Imprime a conexo entre dois elementos.
void removeLink(int ID1, int ID2);
Remove a conexo entre dois elementos.
void printDestaque(int X, int Y);
Imprime a borda vermelha ao redor do elemento.
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int maxIn(int ID);
Retorna o mximo de entradas permitidas para o elemento.
int maxOut(int ID);
Retorna o mximo de conexes de sada permitidas para o elemento.
void mostrarCalc(int id);
Mostra os clculos na janela auxiliar.
void mostrarInfo(int X, int Y);
Mostra as informaes sobre o elemento no box inferior esquerdo.
void redesenharTela();
Redesenha todos os elementos e conexes, para evitar erros de carregamento de imagem.
void entraDados(int tipo, int *infoNum, float *Valor, AnsiString *Text, AnsiString
*Grand);
Funo chamada sempre que um elemento criado, para que seus valores sejam inseridos.
void calcular();
Faz o clculo dos sinais em todos os elementos.
void moverElemento(int X, int Y);
Move um elemento de lugar.
9 Referncias
[1] CARVALHO, M. S. Piaget e Vygotsky: as contribuies do interacionismo. Dois
Pontos, Belo Horizonte, n 24, p 26 27, 1996.
[2] DAMBRSIO, U. Educao para uma sociedade em transio. Papirus, Campinas, SP,
1999.
[3] LEROY, E. Ed Parsons Collection. The Cable Center, Denver, USA, 1974.
[4] HECHT, J. Understanding Fiber Optics. Prentice Hall, USA, 3 ed., 1998.
[5] FRANKLIN, S. Channel Master TV Antennas System Planning Manual. 2003.
Disponvel em www.starkelectronic.com/cmatv.htm, Acessado em Junho de 2009.
[6] GULATI, R. R. Color Television: Technology, Transmission and Reception. New Age
International, India, 2 ed., 2003.
[7] ROSS, J. Instalador de TV por Assinatura. Livrotec Edies, So Paulo, SP, 2005.
[8] CUNHA, F. Misturadores de Faixa. 2004. Disponvel em www.proeletronic.com.br,
Acessado em Junho de 2009.
[9] GROB, B. Basic Television, principles and servicing. Mcgraw-Hill, Georgia, 1964.
[10] ORGANICK, E. I., FORSYTHE, A. I.,PLUMMER, R. P. Programming Language
Structures. Academic Press, New York, 1978.
[11] MELO, A. A., NASCIMENTO, M. G. F., Aprenda a desenvolver sistemas profissionais
orientados a objetos com padres de projeto. Novatec, 1 ed., So Paulo, 2007.
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[12] DEITEL, P. J., DEITEL H. M. C++: Como Programar. Prentice Hall, 5 ed., So Paulo,
2006.
[13] ORTEGA, J. M., GRIMSHAW A. S. An introduction to C++ and numerical methods.
Oxford University Press, 1 ed., Oxford, 1998.