Danni da sovratensione alle porte Ethernet e POTS collegate al cablaggio interno

Nota dell'editore: il documento su cui si basa questo articolo è stato originariamente presentato al simposio della IEEE Product Safety Engineering Society del 2014, dove ha ricevuto il riconoscimento come miglior documento del simposio. È qui ristampato, con il permesso, dagli atti del Simposio internazionale sull'ingegneria della conformità dei prodotti della IEEE Product Safety Engineering Society del 2014. Copyright 2014IEEE.

La visione tradizionale dei rischi legati ai fulmini per i cavi di comunicazione su linea fissa si è concentrata sui cavi tesi all'esterno, come sui pali del telefono o in altri ambienti esposti. In generale, i cavi che passano interamente all'interno di un edificio sono stati considerati intrinsecamente protetti dalle sovratensioni.

Gli ingegneri specializzati nella protezione contro i fulmini hanno sempre capito che questo punto di vista non è del tutto corretto. Sono noti meccanismi mediante i quali un fulmine nelle vicinanze può indurre sovratensioni sui cavi interni. Tuttavia, i meccanismi noti generalmente entrano in gioco solo quando un fulmine colpisce un oggetto vicino all'edificio contenente i cavi interni, oppure colpisce l'involucro esterno dell'edificio stesso. Tali eventi sono relativamente rari.

Negli ultimi anni sono stati segnalati tassi di guasto da sovratensione più elevati del previsto per le porte collegate a cavi interni. È possibile che l'aumento apparente sia semplicemente dovuto al fatto che vengono implementate più porte di cablaggio interne, facendo sì che i meccanismi di sovracorrente convenzionali che sono sempre stati presenti diventino più evidenti.

Tuttavia, alcuni osservatori del settore sospettano che l’apparente aumento sia dovuto a cambiamenti nel modo in cui i sistemi di cablaggio interno sono interconnessi. Questi cambiamenti potrebbero aver creato nuovi meccanismi di accoppiamento dei picchi. Un'area di particolare interesse è la possibilità che le sovratensioni sulla rete CA vengano in qualche modo accoppiate ai cavi di comunicazione.

Una delle prime applicazioni a richiamare l'attenzione sui guasti da sovratensione sui cavi interni è stato l'uso di terminali di rete ottica (ONT). Molti operatori di telecomunicazioni hanno implementato sistemi che utilizzano un cavo in fibra ottica per portare servizi voce, dati e video a casa o in azienda. Da qualche parte sopra o vicino all'involucro dell'edificio il cavo in fibra termina nell'ONT. Da lì, le porte metalliche sull'ONT si collegano ai cavi instradati interamente all'interno dell'edificio. I tipi di porte tipici includono Ethernet per il servizio dati, porte POTS (servizio telefonico semplice) per i telefoni analogici tradizionali e cavo coassiale per il servizio televisivo.

In una ONT, i circuiti POTS sono circuiti di alimentazione noti come circuiti di interfaccia della linea di abbonato (o SLIC). Questi consentono di collegare un telefono convenzionale all'ONT.

Sebbene in questo articolo verranno utilizzate le ONT come tipo di apparecchiatura rappresentativa, il problema del sovraccarico non è limitato alle ONT. I produttori di sistemi telefonici VOIP che supportano sia Ethernet che POTS hanno segnalato problemi simili.

Come notato sopra, non è chiaro se l’apparente aumento dei guasti da sovratensione sia semplicemente dovuto al dispiegamento di più linee interne o forse a qualche altro fattore. Ad esempio, un tasso di guasto annuo dell’1% potrebbe non attirare molta attenzione da parte di un produttore con solo 1000 sistemi distribuiti sul campo. Avere dieci sistemi all'anno che subiscono danni da fulmini potrebbe non sembrare eccessivo.

La situazione cambia se il produttore dispone di un milione di sistemi installati sul campo. Ora un tasso di guasto annuo dell’1% corrisponde a 10.000 sistemi che si guastano all’anno, quindi i guasti dovuti ai fulmini potrebbero attirare più attenzione.

Nel caso degli ONT, ci sono diversi operatori che hanno più di un milione di sistemi sul campo. Inoltre, poiché un guasto ONT comporta una chiamata di servizio per sostituire l'unità guasta, i guasti ONT sono costosi per il corriere.

Per la maggior parte degli operatori, un tasso di fallimento dell’1% è inaccettabile. In effetti, alcuni vettori considerano inaccettabile lo 0,1%. È quindi possibile che i guasti dovuti ai fulmini che oggi attirano l'attenzione siano semplicemente dovuti al fatto che più sistemi sono vittime degli stessi meccanismi di accoppiamento che sono sempre stati presenti. Altri osservatori ritengono che i tassi di guasto effettivi siano aumentati di recente a causa di nuovi e sconosciuti meccanismi di accoppiamento dei picchi. Nei paragrafi successivi esamineremo entrambe le possibilità.