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https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/17166| Tipo: | Dissertação |
| Fecha de publicación : | 27-mar-2020 |
| Autor(es): | SOUZA, Daynara Dias |
| Primer Orientador: | COSTA, João Crisóstomo Weyl Albuquerque |
| Título : | Avaliação de modos guiados em cabos de cobre para transmissão de dados em terabit por segundo |
| metadata.dc.description.sponsorship: | CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico |
| Citación : | SOUZA, Daynara Dias. Avaliação de modos guiados em cabos de cobre para transmissão de dados em terabit por segundo. Orientador: João Crisóstomo Weyl Albuquerque Costa. 2020. 88f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2020. Disponível em:https://repositorio.ufpa.br/jspui/handle/2011/17166 . Acesso em:. |
| Resumen: | As tecnologias baseadas em cobre têm usado os cabos de pares trançados e coaxiais como linhas de transmissão, explorando o modo TEM (Transversal Eletromagnético) para transmitir dados. Na tecnologia sobre par trançado, para garantir maiores taxas é necessário utilizar bandas de frequências cada vez maiores, o que implica também em aumento da atenuação sobre o modo TEM, com consequente limite na taxa de dados do enlace. As aplicações para sistemas de última geração (5G) demandam por taxas na ordem de dezenas Gbps (Gigabit por segundo), praticamente impossíveis de atender devido à sua atenuação, mesmo considerando enlaces curtos. Nesse contexto, no sentido de dar mais sobrevida aos cabos de pares trançados, foi proposto utilizá-los como guias de ondas, i.e., explorando seus modos de ordem superior para transmissão, em um sistema chamado de Terabit DSL (Digital Subscriber Line). Tais modos são do tipo TE (Transversal Elétrico) ou TM (Transversal Magnético), e surgem quando os comprimentos de onda, associados às frequências de operação, são da mesma ordem ou menores que as dimensões da seção transversal do cabo de par trançado. Fato semelhante se aplica aos cabos coaxiais. Ao utilizar esses modos, estima-se alcançar taxas de transmissão na ordem de Tbps (Terabit por segundo) em cabos de pares trançados. Isso possibilita, por exemplo, ter cabos de pares trançados e coaxiais como alternativas viáveis para a rede de transporte no futuro sistema 5G. Tais prognósticos assumem que o modelo baseado no modo guiado em um único fio condutor nu, conhecido como modelo de Sommerfeld, descreve a atenuação dos modos guiados de ordem superior em um par trançado. No entanto, é evidente que tal modelo não descreve adequadamente cabos de pares trançados, dado que a sua estrutura física é muita mais complexa. Assim sendo, é premente um estudo mais apurado sobre as características dos modos de ordem superior presentes em cabos de pares trançados e coaxiais, visando previsões em completa conformidade com a real estrutura e propagação eletromagnética através destes. Este trabalho investiga a propagação de vários modos guiados em cabos de pares trançados e coaxiais, a partir de simulações numéricas no software HFSS (High Frequency Structure Simulator), considerando características construtivas reais. Com base nos resultados obtidos, determinou-se a taxa de dados agregada de cada cabo usado como guia de ondas. Os resultados obtidos indicam que se pode alcançar para 10 metros de comprimento, taxas de dados de mais de 1,7 Tbps em apenas um par trançado, até 6,1 Tbps em um cabo de quatro pares trançados e aproximadamente 5,6 Tbps em um cabo coaxial. |
| Resumen : | Copper-based technologies have used twisted pair and coaxial cables as transmission lines, exploring TEM (Transverse Electromagnetic) mode to transmit data. In twisted pair technology, to ensure higher rates, it is necessary to increase the band frequencies, which also implies an increase in attenuation over the TEM mode, with a consequent limit on the link data rate. Applications for the latest generation (5G) systems require rates in the order of tens Gbps (Gigabit per second), practically impossible to meet due to their attenuation, even considering short links. In this context, to give a new breath to twisted pair cables, it was proposed to use them as waveguides, i.e., exploring their higher-order modes for transmission, in a system called Terabit DSL (Digital Subscriber Line). Such modes are of the TE (Transverse Electric) or TM (Transverse Magnetic) types, and arise when the wavelengths, associated to the operating frequencies, are of the same order or smaller than the cross-sectional dimensions of the twisted pair cable. A similar fact applies to coaxial cables. When using these modes, it is estimated transmission rates in the order of Tbps (Terabit per second) to be achieved on twisted pair cables. This enables, for example, to have twisted pair and coaxial cables as viable alternatives to the transport network in the future 5G system. Such predictions assume that the model based on the guided mode on a single bare conducting wire, known as the Sommerfeld model, describes the attenuation of the higher-order guided modes in a twisted pair. However, this model does not adequately describe twisted pair cables, given that its physical structure is much more complex. Therefore, a more accurate study on the characteristics of the higher-order modes present in twisted pair and coaxial cables is needed, aiming at predictions in complete agreement with the real structure and electromagnetic propagation through them. This work investigates the propagation of several guided modes in twisted pair and coaxial cables, from numerical simulations in the HFSS (High Frequency Structure Simulator) software, considering real constructive characteristics. Based on the results obtained, the aggregate data rate of each cable used as a waveguide was determined. The results obtained indicate that data rates of more than 1.7 Tbps in just one twisted pair can be reached for 10 meters in length, up to 6.1 Tbps in one cable with four twisted pairs and approximately 5.6 Tbps in one coaxial cable. |
| Palabras clave : | Terabit DSL Guias de ondas Sistemas de comunicação em banda larga Sistemas e aplicações 5G Redes cabeadas Waveguides Broadband communication systems 5G systems and applications Wired networks. |
| metadata.dc.subject.areadeconcentracao: | TELECOMUNICAÇÕES |
| metadata.dc.subject.linhadepesquisa: | ELETROMAGNETISMO APLICADO |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES |
| País: | Brasil |
| Editorial : | Universidade Federal do Pará |
| Sigla da Instituição: | UFPA |
| Instituto: | Instituto de Tecnologia |
| Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica |
| metadata.dc.rights: | Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil |
| metadata.dc.source.uri: | Dispobnível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br |
| Aparece en las colecciones: | Dissertações em Engenharia Elétrica (Mestrado) - PPGEE/ITEC |
Ficheros en este ítem:
| Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
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| Dis_AvaliacaoModosGuiados.pdf | 15,49 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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