ESCOLA PRÁTICA DE TRANSMISSÕES

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3 ESCOLA PRÁTICA DE TRANSMISSÕES Ficha Técnica Sumário Edição/Propriedade Escola Prática Transmissões Director Cor Tm Luís Camelo Direcção Técnica Tcor Tm (Eng) Correia Leal Maj Tm (Eng) João Correia Edição gráfica & design Tcor Tm (Eng) Correia Leal Maj Tm (Eng) João Correia Alf Tm Nelson Amaral Editorial Mensagem Director Honorário da Arma Ontem hoje e amanhã Entrevista General Dario Carreira Ética Socioprofissional Trajectória Tecnológica de VOIP nas Forças Armadas Um Ciberataque a um Universo Restrito e seu Impacto na Infraestrutura Crítica Equipamentos de Fhz Fm-200 MID-LIFE Upgrade 60 Anos das Transmissões no Campo Militar de Santa Margarida a a a a a a a 56 Alf Tm João Teixeira Capa Alf Tm Nelson Amaral Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 Projeto de uma antena para utilização junto ao corpo humano 57 a a a 120 Correcção de Erros em Redes de Sensores Sem Fio 121 a 137 Simulador de Antena Programável 138 a 158 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos 159 a 177 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot 178 a 199 SOFTWARE DEFINED RADIO Perspectiva Europeia 200 a 206 Atividades desenvolvidas no âmbito do Protocolo de Cooperação entre o Exército Português e a CRITICAL SOFTWARE, S.A. 207 a 213 Projecto 1.6 CIS E-Learning Training Centres Network e as inicitivas Smart Defence e Connected Forces Initiative 214 a 221 Sistema de Gestão Documental do Exército - Vector de Mudança 222 a 233 Adoção do MS EPM na Gestão de projetos 234 a 241 ARMA DE TRANSSMISSÕES Alguma estatística do ano a 246 A Central Asterisk no SIC-T 247 a 253 Cognitive Radio O futuro das comunicações militares sem fios 254 a 257

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5 Editorial Cor Tm Luís Camelo O lançamento do presente número da revista Mensagem ocorre por ocasião da celebração do 42º aniversário da Escola Prática de Transmissões. A comemoração desta efeméride insere-se numa conjuntura muito especial, decorrente do processo de reorganização em curso no Exército que culminará com a extinção de algumas unidades e a concentração da formação de oficiais e sargentos na Escola das Armas. Foi nosso entendimento proporcionar uma temática livre aos artigos que compõe esta publicação, sempre subjacente à ideia de publicitar as áreas de trabalho e intervenção que diariamente vêm assistindo às unidades e aos militares Transmissões. Neste sentido importa referir a enorme disponibilidade dos autores dos textos, bem como a diversidade de assuntos abordados, sinal evidente e inequívoco da vitalidade da Arma. Esperamos que a presente compilação de textos, a par das apresentações efetuadas nas Jornadas Técnicas, contribuam para elevar bem alto o nome da Arma de Transmissões, contribuindo assim para o bom cumprimento da missão do Exército. Porto, 12 de março de 2013 O Comandante Luís Camelo COR Pág. 4

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7 Mensagem do Director Honorário da Arma É sempre com gosto que me dirijo, na Revista Mensagem, aos militares e funcionários que constituem o Corpo da Arma de Transmissões. Nem os problemas que atravessamos nem o facto de provavelmente ser este o último ano em que tenho este privilégio, ensombrarão o gosto com que o faço. Com efeito, o tempo é inexorável e os limites de idade estatutários imperativos. Não se trata de uma despedida, porque essa ocorrerá na devida altura, mas apenas de uma constatação. Foram muitos anos sempre ligado à Arma de Transmissões, mais tarde como Presidente do seu Conselho e agora como Director Honorário. Tenente-General Quesada Pastor Anos que não foram penosos, bem antes pelo contrário, mas que com a naturalidade do que tem que ser, chegarão em breve ao fim. Não seria sério nem correcto não vos referir os problemas por que todos passamos. São comuns às pessoas, à nossa Arma, ao nosso Exército, às nossas Forças Armadas e ao País. São por isso verdadeiramente comuns no sentido que são de cada um de nós e das nossas famílias e de todos como militares e cidadãos. Assentam estes problemas nas dúvidas que a incerteza e a imprevisibilidade acentuam e nas mudanças que certamente se farão sentir. Gostava de partilhar convosco a reflexão de que a mudança em si não nos assusta, nem perturba. Já passámos por situações semelhantes muitas vezes, mas sempre conseguimos dar-lhe os conteúdos mais pragmáticos e assentes nos Valores que são os únicos que não mudam. Já passámos por reestruturações, alterações no contexto nacional, social e político, redimensionamentos e transformações. Nada disto nos fez baixar os braços; detestamos o imobilismo e o saudosismo do que era dantes era como estava bem. As sociedades evoluem, mudam, as necessidades militares também e é com este espírito que devemos enfrentar a mudança e com ela conviver de forma salutar, atenta e serena. Já a incerteza e a imprevisibilidade compreendo que nos perturbem. As Forças Armadas servem fundamentalmente para combater em defesa da nossa terra, nas fronteiras mais íntimas ou mais alargadas. Com a globalização, que os portugueses há muitos anos iniciaram, combatemos em teatros mais distantes mas nem por isso menos importantes para a nossa soberania. Este será sempre o último ratio da nossa existência e da nossa dedicação à Pátria. A previsibilidade das nossas carreiras, alicerçada no mérito e no querer, são para nós estimulantes. Cada um de nós chegará aonde verdadeiramente na lógica do querer conseguir chegar. A constante introdução de novas regras é perturbadora do direito tão sagrado de sermos donos da nossa própria vida, até para tanto a podermos disponibilizar, como jurámos, ao serviço de um bem maior. As tropas da nossa Arma sempre o fizeram bem perto dos elementos de manobra, proporcionando-lhe a capacidade de Comando e Controlo que torna a força armada coerente e a distingue de uma qualquer força fornecedora de violência gratuita. Ainda hoje o fazemos em teatros tão longínquos e exigentes como o Afeganistão e o Kosovo. Para tanto é essencial que os militares da nossa Arma tenham uma adequada formação. Nas Escolas Práticas, nas Escolas de Sargentos e na Academia Militar, independentemente do modelo que venha a ser escolhido, é aí que os nossos quadros e tropas terão que ser formados. Sob o risco de, podendo continuar a garantir algum grau de formação técnica, perdermos a coesão e o espírito de corpo necessários a qualquer combatente. Outras dúvidas e incertezas aparecem por vezes (normalmente) mal tratadas numa sociedade onde o mediatismo e a falta de rigor parecem obstruir um raciocínio sereno e calmo. Não confundindo serenidade com passividade, sendo certo que é na nossa Hierarquia e na leal- Pág. 6

8 Mensagem do Director Honorário da Arma dade com os nossos camaradas e superiores que devemos basear o nosso espírito de corpo e coesão, a todos exorto a que mantenham a todo o custo os princípios e valores que são o cimento da nossa Instituição. Com eles seremos Homens e Mulheres que levaram mais uma Carta a Garcia ao serviço da Arma de Transmissões, do Exército, das Forças Armadas e do nosso Portugal. Pág. 7

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10 Um olhar sobre a reformulação curricular das Especialidades dos Sargentos de TM SMor Tm Eduardo Cardoso 1- Introdução Sendo a mais nova das Armas do Exército, a Arma de Transmissões é também aquela que passou por mais transformações. Passados que são quarenta anos desde a sua criação, a evolução tecnológica foi enorme e nem sempre acompanhada pela adequada e necessária evolução na formação profissional dos Sargentos de Transmissões (Tm). Quando pensei em dar um contributo para a nossa revista, não tive qualquer dificuldade em escolher o tema, devido à sua atualidade e pertinência. Escolhi-o porque o rotulo de absolutamente importante para o futuro da carreira dos Sargentos de Tm. Refiro-me à reestruturação das especialidades tão atual e a merecer debate por parte de todos os interessados. Para explanar este assunto optei por fazer um enquadramento do passado, passando pelo presente e finalmente apresentar uma proposta para as especialidades futuras do sargento de Tm. A visão do futuro das especialidades aqui apresentada não é um projeto pessoal, mas resulta de um trabalho que cometi ao 39º CFSTm, que se encontra a frequentar o 3º ano de formação nesta Escola, e que contou também com a colaboração de mais camaradas Sargentos. Nesse trabalho foram espelhados algumas frustrações e anseios dos sargentos recém-ingressados no Quadro Permanente (QP) e de todos os outros que ao longo dos anos têm assistido sistematicamente ao alterar das suas especialidades. Criação da Arma e das Especialidades dos Sargentos de Transmissões O passado que irei abordar é um passado de quase contemporaneidade, isto é, a partir da década de 70 do século passado, começando pela criação das especialidades dos Oficiais e Sargentos de Transmissões, Esta acontece em 1970, ao mesmo tempo que a criação da Arma de Transmissões, através da publicação do Dec. Lei (DL) 364/70 de 4 de Agosto de Nesse DL são criadas as especialidades dos Sargentos de Transmissões que se dividem em duas grandes vertentes ou ramos: - Exploração de Transmissões; - Manutenção de transmissões, que por sua vez se concretizava com as seguintes especialidades: - Mecânicos Radiomontadores - Mecânicos de Material Telefónico e de Teleimpressor Nesse DL é definido, por posto, o nº de sargentos que transitam para cada especialidade e a sua origem, isto é os radiomontadores foram recrutados no Serviço de Material (SMAT) sendo no posto de Sargento-ajudante oriundos da especialidade de mecânico radiomontador; Os Primeiros-sargentos, segundos-sargentos e furriéis, também oriundos do SMAT com a especialidade de mecânico radiomontadores. Os sargentos de Exploração foram recrutados na Arma de Engenharia entre os Sargentos-ajudantes, Primeirossargentos, Segundos-sargentos e Furriéis oriundos do ramo de Transmissões. Em meados da década de setenta são criadas as especialidades de Mecânico Montador de Cabos e a de Mecânico de Centrais Automáticas e separada a especialidade de Mecânicos de Material Telefónico e de Teleimpressor, em Mecânicos de Material Telefónico e Mecânicos de Material de Teleimpressor. Nesta época, os sargentos que ingressavam nos CFS começaram a ter mais qualificações e habilitações o que fez com que o nível de desempenho tenha crescido, tendo-se atingido altos padrões de qualidade na manutenção de material de Tm do Exército. 1 - Disponível para consulta em: 21&v05=&v06=&v07=&v08=&v09=&v10=&v11='Decreto-Lei'&v12=&v13=&v14=&v15=&sort=0&submit=Pesquisar Pág. 9

11 Um olhar sobre a reformulação curricular das Especialidades dos Sargentos de TM A exploração dos meios nas vertentes das transmissões de campanha e Transmissões permanentes eram asseguradas pelos Sargentos de exploração que tinham uma formação adequada na utilização, instalação, operação e guarnição dos meios de Transmissões utilizados no Exército. Como curiosidade importa referir que aos Sargentos Mecânicos Radiomontadores que tivessem Curso Geral dos Liceus (9º ano de escolaridade), era-lhes conferido, por equivalência, o Curso complementar dos liceus (11º Ano), no final do curso de manutenção, sinal claro do nível de exigência e qualidade da formação ministrada pela Arma de Tm. 2 - A atualidade Com a evolução dos meios, essencialmente com a assunção das novas tecnologias de informação, e com o crescimento dos sistemas digitais houve necessidade de se repensar as especialidades dos sargentos de Tm, nomeadamente a partir fim da década de 90 do século passado, altura em que se começou a reduzir, drasticamente, a utilização dos teleimpressores e a utilizar-se cada vez menos as Tm por fio em campanha. Estas circunstâncias levaram à extinção de 3 especialidades: - Mecânicos de Material Telefónico; - Mecânicos de Material de Teleimpressor; - Mecânico Montador de Cabos. Esta extinção acontece no ano de 2003 e tem como curiosidade, e novidade, o fato de se converterem os sargentos destas especialidades em Técnicos de Comutação e Redes (TCR), sem se lhes dar qualquer espécie de formação complementar, nem sequer na modalidade de on the job training, (a utilização de estrangeirismos sugere-me sempre que a não utilização dos termos, em português, estará associada também à sua pouca exequibilidade). A arma de Tm formou técnicos e a Direção de Administração de Recursos Humanos começou a colocar os sargentos no desempenho das funções da especialidade. Digamos assim, grosso modo, que foi o descalabro completo e uma situação bastante caricata e que criou algumas cisões. Considero que nesta passagem não houve qualquer cuidado. Não foi realizada qualquer análise às funções e aos requisitos funcionais e de competências, quer das especialidades que foram extintas, quer da que foi criada, até ao aspeto da reformatação dos sargentos afetos as especialidades extintas. Enfim, foram desperdiçados uma quantidade enorme de Sargentos técnicos que com alguma formação estariam aptos para o desempenho das funções de uma especialidade que na altura apresentava uma grande falta de pessoal. Ao não assumirem a formação ou reconversão efetiva da maior parte dos sargentos oriundos daquelas especialidades, o Exército em geral e as Transmissões em particular comprometeram definitivamente o seu futuro. A especialidade em que a mudança foi mais pacifica foi a de Radiomontador que passou a designar-se por Técnico de Eletrónica e Equipamento Rádio (TEER) Por esta altura também se transformaram os Sargentos de Exploração de Tm em Técnicos de Sistemas de Informação e Mensagens (TSIM), mais uma vez sem a competente formação (reciclagem) dos Sargentos para a nova especialidade, e não fosse a força de vontade e autodidatismo dos Sargentos e este lapso teria tido resultados mais nefastos. Aliás considero que a tónica da formação dos Sargentos de Tm não tem sido capaz de dar resposta e acompanhar a evolução dos sistemas e tecnologias e consequentemente das necessidades de formação, caindo-se recorrentemente no mesmo erro, mudar o nome das especialidades e formar, com os novos conteúdo programáticos, os Sargentos que estão em formação, mas esquecendo todos os outros. Atualmente, com todas as reformulações e reestruturações em curso, parece-nos que mais uma vez as especialidades de Tm irão ser alteradas, até porque além de já não se formarem TSIM há já 3 anos consecutivos, dá a impressão de podermos vir a estar perante mais uma extinção de especialidades e com a agravante de não se está a precaver, mais uma vez, a reconversão/formação dos sargentos dessas especialidades. O que é mais frustrante nestas extinções/conversões, é tudo ser apresentado como consumado, não havendo qualquer publicação, estudo ou regulamento que possa atestar ou informar-nos das motivações destas alterações esquecendo- Pág. 10

12 Um olhar sobre a reformulação curricular das Especialidades dos Sargentos de TM se sempre as soluções e sugestões para resolução dos possíveis problemas que dai advenham. Sargentos de Tm que futuro Para o futuro e aproveitando a possível reestruturação da carreira do sargento de Tm, num quadro de troca de ideias e contributos de vários Sargentos e demais pessoal da EPT apresento neste artigo uma perspetiva das futuras especialidades dos Sargentos de Tm. Muito se tem falado da certificação e da qualificação dos sargentos do Exército, mas ainda não se deu o verdadeiro passo. Realmente quando as Forças Armadas são chamadas, cada vez mais frequentemente, para atuar em cenários de grande complexidade, em contexto de missões conjuntas e combinadas, onde as constantes e profundas mudanças no ambiente internacional, têm consequências ao nível das missões e do emprego de forças, exigindo meios, de comunicações e outros, mais avançados, operados e mantidos por pessoal mais qualificado. Os sargentos não podem, de todo, ficar imunes às alterações dos fatores económicos, tecnológicos e socioculturais da sociedade. Um Exército moderno exige Sargentos motivados, empenhados, com uma carreira aliciante, flexível e competitiva, capaz de captar os mais qualificados e aptos. A Certificação é um passo importante. Continua a não fazer sentido ter um curso com condições de admissão, em que as habilitações mínimas exigidas se situam no 12º Ano de escolaridade e terminado o curso (passados 2/3 anos), a habilitação homologada é o nível 3 do catálogo nacional de qualificação, ou seja a mesma qualificação académica. Faz sentido, e neste caso refiro-me só aos Sargentos de Tm, ( este processo deverá ser aberto a todos os Sargentos do Exército) atribuir o Nível 5 de qualificação do CNQ e um diploma de especialização tecnológica (DET), como consequência da frequência de um curso de especialização tecnológica (CET) com aproveitamento. Sendo assim a formação dos sargentos de Tm ficaria reduzida a 2 especialidades a saber: TSIM (Técnico de sistemas de informação e mensagens) - Efetua, de forma autónoma ou sob orientação, a instalação e manutenção de redes e sistemas informáticos de apoio às diferentes áreas de gestão do Exército, podendo assegurar a gestão e o funcionamento dos equipamentos informáticos e respetivas redes de comunicações. Com as seguintes funções principais: Planear e projetar redes de comunicação, de acordo com as necessidades da organização e refletindo preocupações com a ergonomia e com a segurança. Instalar e configurar redes de comunicação, ao nível da infraestrutura de cablagem, do sistema opera tivo, do equipamento e dos serviços, utilizando os procedimentos adequados, com vista a assegurar o correto funcionamento das mesmas. Gerir e manter redes de comunicação, sistemas, serviços e servidores, de forma segura, eficiente e fiável, com o objetivo de otimizar o funcionamento dos mesmos. Participar no projeto de um ambiente de trabalho seguro para redes empresariais. Planear, instalar, configurar, administrar e dar suporte a um sistema de bases de dados estruturadas. Instalar, configurar e administrar plataformas de correio eletrónico ( ) e serviços Web. TCR (Técnico de comutação e redes) - Dimensiona, planeia, executa, gere e configura infraestruturas de sistemas que suportam as redes de telecomunicações de nova geração, com integração de serviços de voz, dados e vídeo. Pág. 11

13 Um olhar sobre a reformulação curricular das Especialidades dos Sargentos de TM Com as seguintes funções principais: Programar, dimensionar e organizar os trabalhos relativos à implementação de redes de comuni cações. Dimensionar, gerir e organizar os trabalhos relativos à implementação de redes integradas de comu nicações. Efetuar a instalação de equipamentos e sistemas integrados de comunicações em edifícios, utili zando as técnicas e tecnologias de acordo com as instruções técnicas e manuais de fabricante, respei tando as normas de segurança de pessoas e equipamento. Efetuar manutenções preventivas e corretivas de equipamentos e sistemas integrados de comuni cações em edifícios, utilizando as técnicas e tecnologias adequadas, a fim de assegurar o seu correto funcionamento, respeitando as normas de segurança de pessoas e equipamentos. Prestar assistência técnica a clientes, esclarecendo possíveis dúvidas sobre o funcionamento de equi pamentos e sistemas de comunicações. Elaborar relatórios e preencher documentação técnica relativa à atividade desenvolvida. Desta forma, o Sargento de TCR passa a ficar responsável pela manutenção dos equipamentos eletrónicos. Na atualidade, com a evolução da tecnologia, a reparação desses mesmos equipamentos resume-se à substituição modular dos componentes, pelo que é dispensável ter pessoal com uma formação especializada nesta área (TEER). Assim, conseguimos uma melhor rentabilização dos recursos humanos, evitando formar técnicos para uma área que já não procede a reparações, pois que essas são feitas junto dos fabricantes. Sendo a maioria dos equipamentos modulares é sabido que a substituição de qualquer módulo pode ser feito, pelos TCR, ou até eventualmente por TSIM, desde que sejam capazes de diagnosticar avarias. De qualquer forma e caso seja possível poderia também continuar um número residual de elementos com esta especialidade de TEER para colocação em unidades vocacionadas para a manutenção de Material Rádio. Para ilustrar melhor: Dando como exemplo a seguintes modelos: Pág. 12

14 Um olhar sobre a reformulação curricular das Especialidades dos Sargentos de TM Como podemos observar pela divisão dos Modelos OSI e TCP/IP em duas áreas distintas e uma comum (ver figura acima). Dentro de cada uma destas áreas temos uma variedade imensa de equipamentos, protocolos, normas, cursos, formações, entre outros, o que torna impossível, como já referido anteriormente, um Sargento Tm TCR ou TSIM, ter conhecimentos aprofundados em todas estas áreas. Assim os TCR devem ter formação especializada dos serviços e aplicações que correm nas camadas inferiores, os TSIM devem ter formação especializada das funcionalidades das camadas superiores. Na zona comum devem ter formação elementar que lhes assegure uma compreensão/colaboração mútua de forma a obterem o máximo de rendimento da rede e das aplicações mais especializadas. Se espelharmos esta imagem na realidade duma operação, ou num módulo de SIC-T/O, temos: Pág. 13 1as camadas: links rádio, feixes Hertzianos, satélite, cabo, switches, routers, entre outros; 2as camadas: dispositivos terminais, variadas aplicações, políticas de segurança, sistemas opera tivos, entre outros; Se por exemplo, olharmos para uma operação onde seja necessário montar várias cabines, temos de ter em conta que serão precisos uma extensa variedade de material e equipamentos, caso de: antenas, rádios, geradores, computadores, impressoras, servidores, routers, switches, centros de mensagens, centro de comunicações, centrais telefónicas, telefones (analógicos, digitais, VOIP), cabos (WD1-TT, Fibra ótica, coaxial, UTP), entre outros, ora, neste âmbito, será tecnicamente correto pôr toda esta responsabilidade em cima da mesma pessoa? Tem um TCR de ter conhecimento de todos estes equipamentos, como funcionam, como poderão ser explorados ao máximo para garantir o sucesso da missão? É de salientar que nos Teatros de Operações (TO) onde existem Forças Nacionais Destacadas (FND), a ordem de batalha contempla para o módulo de Tm 3 a 4 Sargentos sendo um/dois, de cada especialidade; TSIM como chefe do centro de comunicações e apoio a operações, responsável pela exploração dos meios; TCR como técnico de redes que garante a ligação de internet, intranet, rede de dados do Exercito, telefones e manutenção da rede implementada; e por fim, o TEER que estando na oficina rádio ou destacado em operações exteriores, garante a montagem e manutenção dos meios rádio entre a força, entre Postos de Comando (PC), viaturas, entre outros. Como se pode concluir, a segmentação das especialidades está pensada para um conhecimento objetivo e concreto e não para a subjetividade e a generalidade de conhecimentos nas variadas áreas, porque estas duas últimas vão dar origem a faltas de rigor e desconhecimento do exato funcionamento dos equipamentos/material. Analisando o Catálogo Nacional de qualificações e na perspetiva de garantir um percurso de formação certificado aos sargentos da Arma de transmissões identificam-se os seguintes cursos do Catálogo Nacional de Qualificações que se consideram ser aqueles que melhor se integram na Arma de Tm: Técnico/ Especialista em Gestão de Redes e Sistemas Informáticos vocacionado para os Sargentos TSIM Técnico/a Especialista em Telecomunicações e Redes vocacionado para os Sargentos TCR 3 Duração : 35/36 semanas - Nível de Qualificação do QNQ: (Referencial de formação publicado no Boletim do Trabalho do Emprego (BTE) nº 15 de 22 de Abril de 2010 com entrada em vigor a 22 de Abril de ª Atualização publicada no Boletim do Trabalho do Emprego (BTE) nº 23 de 22 de Junho de 2010 com entrada em vigor a 22 de Setembro de ª Atualização publicada no Boletim do Trabalho do Emprego (BTE) nº 36 de 29 de Setembro de 2012 com entrada em vigor a 29 de Dezembro de 2012.)

15 Um olhar sobre a reformulação curricular das Especialidades dos Sargentos de TM Na sua ficha de apresentação pode lêr-se que se o aluno tiver idade superior a 25 anos e, pelo menos, cinco anos de atividade profissional comprovada na área do CET escolhido, pode requerer à instituição de formação que desenvolve esse CET a atribuição de um diploma de especialização tecnológica, com base na avaliação das suas competências profissionais, situação ideal para formar alguns sargentos de especialidade e que porventura tenham formação adequada. O Curso de Formação de Sargentos de Transmissões teria assim a seguinte distribuição: 1º Ano letivo na Escola de Sargentos do Exército (Escolha da Especialidade no final deste ano ). 2º Ano letivo em estabelecimento de ensino público onde se ministram CET. 3º Ano letivo na Escola Prática, onde se ministrariam as seguintes matérias: 3 - Conclusões O desejável na restruturação das Especialidades dos Sargentos de Tm, é que além da formação e qualificação dos Sargentos que estão em construção, não seja esquecida a formação e reciclagem de todos os que pertencem às especialidades a extinguir de forma a incluir todos de forma coerente e séria e nunca esquecendo que atrás de cada Sargento está um ser humano, um cidadão. A qualificação dos Sargentos de Tm proposta, pretende dar resposta a todas as solicitações e ao mesmo tempo responder às situações de possível qualificação de sargentos de Tm que, atual e circunstancialmente, não possuem as competências exigidas para o desempenho da missão. Urge tomar decisões, comunicá-las e programar a qualificação de todos os Sargentos que se encontrem desajustados das funções da sua nova especialidade, de forma a atualizar, motivando e ao mesmo tempo mantendo-os aptos para o desempenho de todas as funções inerentes às especialidade com altos níveis de desempenho profissional, alcançando os melhores resultados, com dignidade, proficiência e competência, contribuindo com isso para o engrandecimento das Transmissões Pág. 14

16 Entrevista General Dario Carreira Entrevista realizada pelos Alferes TPO 1. Julgamos saber que tinha uma afinidade com o desporto quando era mais jovem, nomeadamente com o futebol, tendo até tido a oportunidade de optar por uma carreira no desporto rei. O que o levou a optar pela carreira militar? General Dario Carreira R: A circunstância de ter revelado desde muito cedo alguma afinidade para o futebol, bem como o facto ter tido a oportunidade de enveredar por uma carreira futebolística na juventude, nunca foi por mim considerado como opção de futuro. Convém relembrar que nos estamos a referir aos anos 60, isto é, tempos completamente diferentes da atualidade, onde a importância e o poder económico e mesmo mediático da profissão futebolista nada se comparava com a atualidade. Aliás, ou se tinha a sorte de ser realmente uma vedeta de topo nacional e jogar num dos grandes clubes, ou então nem sequer a profissão era concorrencial com outras, nessa época. Na realidade, sempre privilegiei os estudos sendo que o desporto e o futebol eram praticados por prazer e puro amadorismo. É um facto, que terminado o ensino secundário com 16 valores, e portanto dispensado automaticamente das provas de admissão à Universidade, ainda alimentei a esperança de poder conciliar os estudos na Faculdade de Engenharia do Porto com a prática de futebol, dado ter sido selecionado para o escalão júnior de um dos grandes clubes. Porém, como entretanto concorri também aos cursos de Engenharia da Academia Militar, (era necessário fazer exame de admissão aos cursos de engenharia da AM, independentemente da média obtida no ensino secundário) avisei os dirigentes desportivos que, caso ficasse aprovado, iria para Lisboa. Foi o que na realidade veio a acontecer, continuando a prática de futebol na AM, onde tive a oportunidade de ser várias vezes campeão universitário por Lisboa, e obter um 2º lugar nos campeonatos nacionais universitários, realizados em Guimarães (1972). Quanto à minha opção pela carreira militar, isso teve a ver com a análise detalhada de três parâmetros: desde logo porque sempre me senti vocacionado para prosseguir uma carreira ligada às ciências e tecnologia; em segundo lugar, porque ao procurar prosseguir esse objetivo da forma mais eficaz possível, naturalmente que tive em linha de conta a melhor economia de meios financeiros necessários; em terceiro e último lugar, porque tive alguma influência de familiares e amigos próximos, os quais reiteradamente defendiam que a minha vocação pelas tecnologias, se adequava perfeitamente dentro de uma carreira militar, onde se reconhecem alguns dos conceitos nobres, com princípios e valores de referência, para servir o País, bem como aspetos importantes organizacionais, tais como a ordem e disciplina. 2. Porque é que optou por seguir a sua vida militar maioritariamente no Norte do País? R:O facto da minha raiz transmontana, assim como de toda a família, pesou consideravelmente nessa decisão. Por outro lado, o momento histórico da minha vinda para o Porto, (1974) associado à conjuntura politica e social emergente, aconselharam-me a que o melhor seria esperar para ver, até porque brevemente me iria casar. Pág. 15

17 Entrevista General Dario Carreira Porém, houve ainda uma outra razão fundamental, a qual teve a sua génese no Comandante do Regimento de Transmissões da altura, que me incentivou a ficar no Porto através de algumas propostas tentadoras, nomeadamente a aposta nas novas tecnologias e parcerias com entidades do Norte, especialmente a FEUP e o INESC- Norte, o que efetivamente viria a suceder mais tarde. 3. Tendo sido um dos pioneiros na introdução da rede de dados/informática na EPT. Quais os desafios que sentiu na altura? R: A resposta a esta questão, ajuda a compreender melhor a resposta à questão anterior e determina, no essencial, uma aposta e inicio de viragem na minha carreira e, de algum modo, em algumas mudanças de paradigma para a Arma de Transmissões e para o Exército, pelo que se torna necessário abordá-la com algum detalhe. Convém relembrar que na formação académica da minha geração (1972/73) o máximo do expoente tecnológico que se aprendia no IST era, a nível da eletrónica, o transístor e iniciava-se timidamente o circuito integrado e, a nível das comunicações, restringia-se o conhecimento teórico apenas ao mundo analógico, desde a propagação das ondas eletromagnéticas até aos fundamentos das telecomunicações e estudo das antenas. Pouco ou nada se abordava do mundo digital. O conceito PCM, p. ex., só foi abordado ligeiramente num estágio posterior. Quanto a computadores só se falava vagamente nos grandes sistemas, sucedâneos dos sistemas mecanográficos e introduzia-se muito elementarmente a linguagem FORTRAN. Porém, pós 25 de Abril de 1974, ocorreram como se sabe uma série de transformações, entre as quais na componente científica ligada às tecnologias dos sistemas digitais e computadores, o que conduziu a um boom no aproveitamento da abertura e estabelecimento de bolsas de investigação para frequentar mestrados e doutoramentos no estrangeiro (não havia doutoramentos nem sequer mestrados em Portugal nessa altura). No final dos anos 70, começa a regressar a Portugal e especificamente ao Porto, essa fornada de jovens recém doutorados e, no caso em apreço dos sistemas digitais e computadores, verificou-se de imediato uma alteração profunda introduzida nos CURRICULA das licenciaturas em Engenharia Eletrotécnica na FEUP e, em menor grau, em Coimbra (não havia a especialidade de informática nas engenharias da altura, o que tinha alguma razão de ser). O IST só viria a seguir estas pisadas mais tarde e, mesmo assim, dedicando-se mais especificamente à área das comunicações e não tanto aos computadores, como se comprovará mais tarde, quando se dá inicio à realização de mestrados em Portugal. No Exército, mantinha-se ainda o sistema de conscrição, pelo que o recrutamento de oficiais de Tm do quadro de oficiais milicianos, começou a beneficiar da entrada na EPT (como se sabe no Porto desde 1977) de alguns dos jovens engenheiros licenciados no Porto e Coimbra, trazendo consigo o novíssimo conhecimento dos microprocessadores e microcomputadores, introduzido pela tal fornada acabadinha de chegar às universidades portuguesas. Perante este mundo novo que se abria, decidi agarrar a oportunidade solicitando desde logo as clássicas sebentas sobre tal novíssima tecnologia, disponíveis na FEUP e em Coimbra. Aproveitei entretanto também, para frequentar cursos sobre microcomputadores e linguagens de programação. Em 1978 consegui convencer o comando da EPT a encomendar diretamente dos EUA um dos famosos microcomputadores da época - o kit SDK 8085, que chegou em módulos de circuitos integrados, sendo instalado na EPT e assim, utilizado pela primeira vez no Exército e nas Forças Armadas. Entretanto, a evolução tecnológica crescia exponencialmente, como se sabe, surgindo logo de seguida o primeiro microcomputador pessoal de secretária, o célebre PC, o qual permitiu iniciar na EPT o tal novo para- Pág. 16

18 Entrevista General Dario Carreira digma, isto é, o desenvolvimento de aplicações de software do tipo da designada informática operacional em plataforma PC, o que não existia de todo, até então, no Exército. Até aqui, justifica-se já um pouco da tal opção em ter escolhido o Porto como guarnição de preferência porém, ainda se seguirão mais desafios. Entre esses desafios, de realçar a aposta feita pela própria Arma de Tm e pelo Exército, em nomear oficiais Eng.º de Tm para frequentar os primeiros mestrados realizados em Portugal, respetivamente no IST em 1982 e no Porto no ano seguinte. Aproveito para recordar a memória do saudoso e grande diretor da Arma Tm, o Exº TGen Pereira Pinto, já que foi não só o responsável por tais nomeações mas, sobretudo, o principal ideólogo e apoiante convicto de toda a filosofia de evolução e modernização da Arma Tm. Ainda a propósito dos mestrados, não resisto à tentação de abordar o episódio ocorrido na sequência da minha indigitação para frequentar o mestrado do IST, até porque pode funcionar como lição aprendida para futuro aprender, sobre a gestão eficaz (humana e justa) de recursos humanos. A propósito dos mestrados, devo porém confessar que sofri a primeira grande desilusão na minha carreira, face ao modo e forma como se processou a nomeação para os mesmos. É que, tendo sido o oficial escolhido pessoalmente pelo Diretor da Arma para frequentar o mestrado no IST, a ida para Lisboa foi-me inviabilizada porque, na opinião do Comandante da altura, eu era imprescindível na EPT, por causa da aposta no desenvolvimento da informática operacional. O TGen Pereira Pinto acabou por desistir e convidar outro camarada em minha substituição. Acontece que passados poucos meses, surge a necessidade da nomeação de um Oficial de Tm para os Açores e, pese embora eu estar em número quatro na escala de rotações, foi exatamente em mim que recaiu a nomeação. Questionado o mesmo Comandante sobre se se mantinha a tal imprescindibilidade, estranhamente ou talvez não, esse status desapareceu e marchei para os Açores em Abril de Bom, mas também se comprova que, a ocasiões menos favoráveis ou negativas, podem suceder-se outras positivas. É que a FEUP realiza também o seu primeiro mestrado em 1983, pelo que fui de novo indigitado para a sua frequência, agora até como fator de compensação, mestrado esse que contemplou de facto as áreas que mais me agradavam - Computadores e Sistemas Digitais (o mestrado do IST centrou-se na componente das comunicações). Regressando novamente ao teor da questão colocada, e porque a defesa da tese de mestrado foi sobre normas CCITT X Correio Eletrónico, a qual aliás tinha previamente sido escolhida em sintonia com os interesses da Arma e do Exército, é natural que com o conhecimento acumulado desde o inicio, resulte todo um manancial de capacidades e competências, que sempre se procurou colocar ao serviço da Arma Tm, do Exército e Forças Armadas em geral. Comprovação disto mesmo, foi o impacto que teve uma minha apresentação numa das saudosas Semanas da Arma Tm, em 1988, sobre Standardização e Interoperabilidade de Sistemas e Comunicações, onde apresentei o conceito do Modelo de Referência OSI da ISO (Open Systems Interconnection). Da apresentação, descrição e compreensão das enormes vantagens inerentes à aplicabilidade do conceito e do modelo OSI, resultou uma nova visão na abordagem da missão da Arma Tm num Exército moderno. A adoção da arquitetura OSI, permitiu clarificar e individualizar as várias camadas/níveis, onde se distinguem funções e os serviços, neste caso de Rede e Transporte da Informação (Níveis 3 e 4) e das aplicações operacionais (nível 7), evidenciam-se ao mesmo tempo o tipo de serviços que na realidade poderão ser fornecidos ou não, pela Arma. Aliás, a influência da abordagem estruturada e modular do conceito OSI, encaixou de tal forma tão Pág. 17

19 Entrevista General Dario Carreira bem no léxico da linguagem técnica da Arma Tm na altura, que o seu Diretor MGen Pedroso de Lima, passou a referir-se a partir daí, com alguma graça, à necessidade de OSIAR a Arma Tm. Ora OSIAR a Arma, significou tão só o reconhecimento da necessidade imperiosa de preencher e ocupar uma lacuna existente no Exército, lacuna essa que a Arma Tm poderia colmatar através da sua EPT. De facto, ninguém tinha conhecimento e capacidade para proporcionar ao sistema de forças operacionais, serviços de redes de dados em comutação de pacotes (protocolos X.25/IP e TCP), aplicações de correio eletrónico, sistemas de informação de C2, simulação e treino, etc, etc. A Arma Tm na altura, apenas proporcionava redes telefónicas em comutação de circuito para voz e texto (msgs/telex), bem como redes rádio ponto a ponto. O tal pioneirismo nos computadores e sistemas digitais e consequentemente o desenvolvimento de aplicações operacionais na EPT, está assim justificado, bem como a viragem de paradigma para o conceito Redes de Dados/Informática na EPT, através do estudo, desenvolvimento e aplicação de protocolos standard, segundo o Modelo OSI. Salientar porém que, a par da EPT, foi também por nós desenhada pela primeira vez uma rede local (LAN) no IAEM/IESM, interligada com a EPT via Internet (rede PUUG Portuguese Unix Users Group, 1ª internet em Portugal) e uma LAN na AM em Mais tarde, desenvolver-se-ia o conceito de Rede de Dados do Exército (REDEX) e o SITACO, ou Internet Tática, este como componente das comunicações táticas do Projeto SIC-Tático. 4. Foi também um dos pioneiros no desenvolvimento da simulação de jogos de guerra (VIGRESTE). Quais os desafios sentidos na altura? R: O projeto VIGRESTE nasce naturalmente na sequência da evolução da tecnologia e do conhecimento adquirido na EPT. Porém, é altura de introduzir aqui um outro fator que viria a contribuir decisivamente para essa evolução de conhecimento. É que por força de uma alteração ocorrida no âmbito da formação dos oficiais engenheiros da Arma Tm, a componente final da licenciatura, passou a poder também ser realizada na FEUP, especialmente para o pessoal do Norte. Foi o caso de alguns oficias, nomeadamente o MGen Pedro Melo o qual, naturalmente já beneficiou da tal nova formação nas áreas dos computadores e sistemas digitais, o que correspondeu a uma enorme mais valia quando da sua chegada à EPT, após tirocínio. Acresce ainda que outro oficial mais antigo, o TCor Manuel Barros tinha-se especializado em Bases de Dados. Isto serve para justificar o inicio do embrião da equipa que protagonizará os acontecimentos que se seguirão. Conforme já referido, o panorama existente no Exército na altura, não contemplava qualquer ferramenta de software aplicacional quer para o treino, quer para exercer a ação operacional, nomeadamente no essencial do processo operacional - o processo de decisão. O conceito de informática restringia-se apenas à componente administrativa ou de gestão normal das unidades e órgãos, (vencimentos, logística, etc.) através de um Serviço de Informática que apenas mais tarde viria a contemplar oficias da Arma Tm, pois anteriormente nem isso se verificava. Objetivamente o VIGRESTE nasce na sequência de dois importantes eventos: O primeiro, como resposta ao desafio apresentado num exercício nacional do Exército, no sentido de, em paralelo com a realização normal do exercício, apresentar e demonstrar as potenciais vantagens e mais valias que o computador com respetivo software aplicacional, poderia oferecer aos oficias de estado maior; o segundo, foi apresentar no IAEM/IESM essas mesmas capacidades, em contraponto a uma apresentação de um produto aplicacional equivalente, apresentado, desenvolvido e comercializado pela multinacional SIEMENS. Pág. 18

20 Entrevista General Dario Carreira O primeiro caso, embora tratando-se ainda de um protótipo, constituiu um verdadeiro sucesso para o pessoal do estado maior do exercício, pois pela primeira vez foi possível apresentar o terreno digitalizado escala 1: em 2D e 3D, bem como a análise da área de operações nomeadamente o clássico OCOPE, com determinação automática dos Pontos Importantes e Eixos de Aproximação. Para além do inesperado das potenciais mais valias de tal aplicação, tratava-se de capacidades inovadoras desenvolvidas em Portugal e por militares portugueses; no segundo caso, pese embora as capacidades já conhecidas, elas foram reforçadas no contraponto da apresentação da SIEMENS, já que mais avançadas tecnologicamente (a SIEMENS apenas tratava o terreno digital em 2D) para além da simplicidade, flexibilidade e custo do produto (a SIEMENS comercializava o produto a cerca de 100 mil euros). Praticamente logo ali ficou delineado o interesse em prosseguir e desafiar a equipa da EPT para desenvolver um projeto a sério. A equipa refletiu sobre o assunto e resolveu então começar pelo desenvolvimento de uma aplicação centrada na simulação e treino, (a componente operacional do sistema de forças ficaria para nova fase) por se considerar de maior utilidade face às carências existentes, bem como ponderando bem a economia de recursos materiais e financeiros e a dificuldade cada vez maior em escolha de locais para a realização de exercícios reais. Para o efeito associou-se à equipa da EPT, uma equipa tática do IAEM/IESM, para definição e adaptação dos requisitos operacionais, equivalentes ao conceito do designado e velhinho jogo de guerra da altura - o first battle, jogado ainda sobre cartas em cima da mesa, com símbolos em papel e um militar árbitro, para resolução de conflitos e esclarecimento de dúvidas. Com o VIGRESTE materializa-se claramente o conceito de digitalização do campo de batalha em Portugal, já que permitiu representar o terreno em 2D e 3D, bem como o dispositivo tático e a composição e articulação das forças respetivas, amigas e inimigas. Assim, todo o ambiente operacional, incluindo as ações de combate (movimentos, fogos, baixas, relatórios, documentos de EM, etc.) poderiam ser visualizadas e atualizadas no sistema, para além das decisões automáticas (simuladas) de acordo com as regras do first battle. Naturalmente que, para a realização do projeto, o apoio do escalão superior, neste caso da Direção da Arma Tm e do Estado Maior, foi determinante, não só para o financiamento, como sobretudo, para a alocação dos recursos humanos ao projeto. Realçar aqui o papel do Exº TGen Geraldes, quer como diretor do GEP/EME na altura, quer posteriormente como Diretor da Arma Tm, porque sendo dos primeiros oficias generais a compreender o alcance e importância deste novo paradigma protagonizado pela Arma Tm ao Exército, sempre apoiou e facilitou o processo de decisão junto do EME, quer no que respeitou ao financiamento quer na alocação de recursos humanos. Entretanto, paralelamente ao desenvolvimento interno do VIGRESTE, teve-se logo a preocupação de enquadrar devidamente o seu futuro e a interoperabilidade com outros sistemas, procurando-se a integração em ambiente multinacional e sobretudo na NATO. Para o efeito encontrou-se um grupo de trabalho designado CAX MNWG (Grupo de trabalho Multinacional para o desenvolvimento de Exercícios assistidos por computador) grupo esse que era coordenado pelo Shape Technical Centre, em Haia, e já existia há anos, com representação de vários sistemas de simulação e treino de países como (USA, UK, Holanda, França, Itália, Alemanha, Bélgica, etc. ) mas totalmente desconhecido (ainda) em Portugal. Curiosamente, passado pouco tempo de Portugal integrar o grupo dos CAXs, o VIGRESTE é considerado o melhor modelo de simulação para o escalão brigada/batalhão. 5. Recebeu um prémio por ter participado no desenvolvimento do VIGRESTE. Na sua opinião acha Pág. 19

21 Entrevista General Dario Carreira que sistemas como o VIGRESTE têm ainda espaço de desenvolvimento nos tempos atuais? Ou são passado? R: Têm todo o espaço e, diria até, cada vez mais com maior razão de ser, pois algumas das razões aduzidas sobre as vantagens dos sistemas de simulação em CAX (escolha de terreno, custo, flexibilidade e eficácia no treino tático, apoio a testes na elaboração de doutrina) são cada vez mais evidentes. Veja-se, por exemplo, face ao tipo de eventuais conflitos e cenários operacionais da atualidade, como poderá o Exército português treinar as suas forças a destacar para o Afeganistão? Apenas simulando, já que tal cenário não está disponível no seu território físico. No VIGRESTE seria fácil treinar as forças destacadas que vão para o Afeganistão ou Líbano, bastando para tal introduzir a informação digital do terreno de tais cenários operacionais. Por outro lado ainda, porque hoje se trata sobretudo de trabalhar em ambiental Multinacional e Conjunto, a ideia subjacente aos CAX no MNWG, era exatamente garantir interoperabilidade entre os vários sistemas de simulação dos diferentes Países, significando que a preparação e treino de um força Multinacional, poderia ser realizada com cada força em seu respetivo Pais, antes de se deslocar fisicamente para o cenário real, com as enormes vantagens inerentes. 6. O VIGRESTE foi o pontapé de saída para o SICCE? Quais eram os grandes objetivos a atingir com o SICCE. Considera-os atingidos? Que alterações fariam se tivessem que o fazer novamente? R: Sim, conforme referido anteriormente, o desenvolvimento de uma aplicação operacional para utilizar no sistema de forças, desde o escalão Brigada até ao comando de companhia, tinha sido adiado para uma fase posterior ao VIGRESTE. Assim, os grandes objetivos do SICCE que arrancou em 1997, eram dotar os Comandantes e Estado Maior, de um Sistema de Informação operacional, que lhe permitisse criar (em display) uma Visão Operacional Comum para os ajudar à compreensão da Situação Operacional e assim facilitar a tomada de decisões melhores e mais oportunas. Do mesmo modo que com o VIGRESTE, procurou-se internacinalizar o SICCE, enquadrando devidamente o futuro do desenvolvimento e interoperabilidade com outros sistemas de informação, através da integração do projeto em ambiente multinacional e NATO. Para o efeito descobriu-se o grupo de trabalho ATCCIS (Army Tactical Command and Control Information System) e mais tarde o MIP, (Multilateral Interoperability Group) grupos de trabalho estes que também já existiam há vários anos sem a presença de Portugal (o ATCCIS existia há 20 anos ). A participação portuguesa no ATCCIS foi fundamental para o sucesso do SICCE, pois tratava-se de um grupo de I&D para a concepção e desenvolvimento de um Modelo de Dados de referência, para interoperabilidade entre sistemas ao nível 5 O C2IEDM (Command and Control Information Exchange Data Model). Ao mesmo tempo resolveu-se remodelar e alargar o âmbito da equipa da EPT, através de uma parceria com uma instituição nacional de I&D reconhecida, no caso o INESC-Norte. A equipa técnica passou assim a ser constituída agora por quatro elementos da EPT (tinha passado à reserva o TCor Barros e entraram dois jovens Capitães Eng.º, Corado e Ramos) mais um jovem engenheiro do INESC-Norte. O IAEM/IESM continuou a fornecer um elemento para a definição e acompanhamento dos requisitos operacionais. Apesar do enorme atraso com que Portugal se integrou no ATCCIS, passado pouco tempo, o SICCE foi considerado o sistema que mais fielmente representava a aplicabilidade do C2IEDM, que entretanto se tinha transformado em standard NATO (NATO C2IEDM). O êxito do SICCE foi tal, que os EUA no seu tremendo desafio de colocar ordem na panóplia de modelos e sistemas que detinha no seio da componente operacional das suas forças armadas, convidou expressamente, Pág. 20

22 Entrevista General Dario Carreira através de contactos diplomáticos, a equipa do SICCE para se deslocar ao comando das forças em NORFOLK, para juntamente com o Canadá se efetuar um exercício teste, demonstrativo da capacidade de interoperabilidade conjunta que o SICCE melhor poderia exemplificar. A este propósito, estranha-se que passados estes anos todos, não exista no EMGFA (COC) uma plataforma do SICCE, o que inviabiliza obviamente, qualquer ténue aproximação à tão apregoada e necessária interoperabilidade conjunta, que apenas o SICCE poderia proporcionar. Entretanto renova-se a equipa técnica, com a entrada de dois jovens, os capitães Alberto Correia e João Correia. Quanto á questão de considerar se os objetivos teriam sido plenamente atingidos diria, neste momento à distância de quase 10 anos, que eventualmente não na sua plenitude, conforme o exemplo da aproximação conjunta referido antes o demonstra No entanto, convém esclarecer que a implementação do SICCE no sistema de forças terrestre, está muito para além da sua qualidade do software e hardware, pois depende desde logo da vontade e nível de ambição de como se quer implementar e, naturalmente, da capacidade financeira e de recursos humanos, necessários. Em primeiro lugar é necessária uma infraestrutura de transporte da informação adequada, (as comunicações ou o tal nível 3 e 4 do Modelo OSI) para garantir partilha da informação e interoperabilidade. Por outro lado, é crucial garantir a instalação física nas plataformas operacionais e organizar pessoal de configuração, manutenção e gestão, etc., bem como proporcionar atualizações e garantir evoluções futuras. 7. Contribuiu para a formação do centro de simulação do IESM (na altura IAEM?) Se sim, Qual era intenção inicial? Acha que foi atingida? R: Sim, a contribuição do VIGRESTE para a criação de um Centro de Simulação de Operações Militares (SIMOPMIL) foi decisiva e surgiu na sequência de uma das várias apresentações e demonstrações do VI- GRESTE, realizadas nos dias festivos do IAEM/IESM. Em 1997, na presença das mais altas individualidades, foi-me perguntado pelo então presidente da Republica, Dr. Jorge Sampaio, se não seria possível alargar o âmbito da simulação em CAX do VIGRESTE para as outras componentes Naval e Aérea. Respondi que sim, que seria relativamente fácil se a Marinha e da Força Aérea desenvolvessem os respetivos requisitos operacionais e táticos adequados. Nesse mesmo dia o então Ministro da Defesa, Prof. Veiga Simão, assumiu um financiamento para o desenvolvimento do projeto SIMOPMIL. Rapidamente foi aproveitada grande parte da verba disponibilizada para a construção de um edifício próprio, nas instalações do IAEM/IESM, ao qual se deu o nome de Centro de Simulação mas, infelizmente, apenas se instalou lá o VIGRESTE. Quanto ao âmbito conjunto, tal como aliás noutras tentativas de insucesso conhecidas, nunca se chegou a dar o passo seguinte para o desenvolvimento do SIMOPMIL. 8. O SICCE evolui inicialmente, também, através de protocolos e desenvolvimento com recurso a entidades exteriores ao Exército. Porque é que, em seu entender, o Exército não continuou o desenvolvimento com recurso a estes protocolos? R: A questão é muito pertinente, mas a resposta não é fácil. O episódio que referirei de seguida comprova a evidente dificuldade na resposta, tanto mais que isso tem a ver com alguns dos vícios e formas de estar em Portugal, em algumas organizações públicas, que aliás neste período crítico que vivemos sobressaem ainda com mais evidência. Refiro-me à dependência dos apoios do Estado, a chamada subsidiodependência. Isto mesmo se comprovou quando da tentativa de estabelecer um protocolo entre o Exército e uma entidade de I&D publica, ligada ao MDN, para formar uma parceria para a continuação e desenvolvimento do SICCE e outros projetos afins. A resposta foi afirmativa e reveladora de muito interesse mas, com surpresa nossa, exigia ao Exército/MDN uma contrapartida de cerca de euros. Pelo contrário, numa tentativa com objetivo Pág. 21

23 Entrevista General Dario Carreira equivalente, mas agora procurando um protocolo com uma empresa privada portuguesa de tecnologia de topo, a resposta foi igualmente positiva, também com manifestação de enorme interesse mas, em vez de exigirem financiamento, perguntaram quanto seria necessário pagar para formalizar tal protocolo com o Exército. Daqui se pode inferir das posturas e interesses instalados verdadeiramente opostos, para o mesmo objetivo. Com a minha nomeação para o CSCD deixei de liderar o processo mas, pelo que tive oportunidade de constatar, alguns dos passos entretanto realizados, mesmo que timidamente, não seriam claramente aqueles que eu preconizaria. 9. Qual é a sua opinião em relação aos projetos de investigação e desenvolvimento em parceria com entidades exteriores? Acha que existem vantagens desta integração? R: Em minha opinião, tem todo o interesse a realização de protocolos de parceria com entidades externas nacionais de I&D, reconhecidamente interessadas, desde que bem formulados e salvaguardados os interesses do Exército, pois só assim será possível garantir massa crítica no desenvolvimento e sustentabilidade futura, quer do SICCE quer de outros projetos afins. 10. Em conversas tidas com camaradas mais antigos ficámos a saber que o meu Gen foi (ou é) professor na Universidade Portucalense e que inclusive esteve na génese da rede de dados da própria universidade. Que matérias lecionava o meu Gen? Como surgiu a sua possibilidade em dar aulas fora da instituição? Houve algum impedimento? R: Realmente fui muitos anos regente das cadeiras de Comunicação de Dados e Redes de Computadores, Complementos Avançados de Comunicações e, mais tarde, Sistemas Distribuídos, na Universidade Portucalense. No entanto, a possibilidade de dar aulas na Universidade surgiu-me pela primeira vez quando da minha deslocação para os Açores. Nessa altura, foi-me concedida autorização pelo Exº CEME para dar aulas de Computadores e Introdução à informática na Universidade dos Açores, fora das horas de serviço. Quanto à Universidade Portucalense, para além das áreas de ensino de que era responsável, e até por isso, fui encarregado de coordenar o projeto da infraestrutura física e do hardware das diferentes LANs e da MAN principal, desde a construção de raiz do novo campus Universitário, considerado na altura modelo de referência no panorama Universitário português. Basta recordar que o ROUTER do backbone principal da Rede, era na altura o equipamento da CISCO mais avançado do País. Como Universidade privada que é, não solicitei qualquer autorização, uma vez que o horário das aulas era pós laboral. 11. Que mais-valias tirou desta sua ligação à universidade que tenham sido úteis nas funções que exerceu como militar? E em termos técnicos? R: Pelo que referi anteriormente, é evidente que se retiram uma série de mais valias com tal tipo de ligação à Universidade, não só pelo envolvimento em projetos do género descrito, mas também pela necessidade de permanente atualização nos temas inerentes à regência das disciplinas o que, como se imagina, não é tarefa fácil, dada a evolução galopante das TICs. Posso afirmar que todos os anos alterava os elementos de apoio às aulas e a própria bibliografia e site WEB das disciplinas. Evidentemente que tal conhecimento acumulado, foi também uma clara mais valia na profissão militar, ou não fosse esse um dos requisitos subjacente à conceção e liderança de projetos tais como os já referidos. Aliás, mais tarde, em 2005, culminaria com a liderança e coordenação do SIC-Tático, nomeadamente a sua conceção, arquitetura e filosofia de funcionamento. A ideia subjacente ao SIC-Tático foi constituir uma verdadeira Internet Tática para o Exército português, onde teria de se integrar um ambicioso Road Map proposto por nós e aceite pela EID e Rhode & Scharwz, no que respeita Pág. 22

24 Entrevista General Dario Carreira à funcionalidade Full IP do equipamento rádio tácito 525, capaz de garantir o funcionamento do SICCE e consequentemente do C2 em movimento. 12. Considera que o atual modelo de financiamento de projetos no Exército (base Lei de Programação Militar) é adequado? Ou seria melhor optar por outra solução? Qual? R: Mais do que o modelo de financiamento, ou para além da sua definição, está uma verdadeira vontade, interesse e importância no desenvolvimento de projetos no Exército, ou nas Forças Armadas, sobretudo se baseados em Know How nacional. Os projetos VIGRESTE e SICCE foram essencialmente desenvolvidos com base em financiamento para I&D, que não a LPM. De qualquer modo, o que é necessário é que exista e se garanta o financiamento independentemente do modelo em questão mas, para isso, é necessário saber a montante, que Forças Armadas se querem para Portugal (a atual conjuntura é uma altura oportuna para refletir sobre o tema) e depois sim, que tipo de Exército. Este aspeto é crucial, pois não raras vezes estão diferentes entidades a falar do Exército, mas com pressupostos diferentes sobre a sua tipologia, organização, sistema de forças, equipamentos, etc. O caso da LPM, por exemplo, é paradigmático de que pouco ou nada serve o modelo, se se mantiver a típica cativação a meio dos anos, nunca se garantindo o financiamento na globalidade. Por outro lado, também é necessário ter algum cuidado com a palavra financiamento, ou melhor, deve abordarse a questão de uma outra perspetiva, isto é, por vezes aquilo que inicialmente é de facto um financiamento, pode transformar-se rapidamente em investimento, se se contabilizarem devidamente as mais valias alcançadas e projetadas no futuro, face à importância e valor acrescentado de alguns dos projetos em I&D. 13. Tendo em conta a sua experiência, quais os novos desafios que um oficial de transmissões terá de enfrentar? R: Sempre defendi que a Arma de Tm, como a mais jovem do Exército, era também a mais promissora para o futuro desse mesmo Exercito. Neste sentido diria que os Oficiais de Transmissões, porque melhor apetrechados para conhecer e sobretudo dominar a tecnologia, estão melhor preparados para enfrentar os desafios da idade do conhecimento atual e futura. Como seres humanos que são, também estarão melhor preparados para equilibrar e balancear corretamente as componentes humanas e tecnológicas, ou seja, dito numa linguagem mais militar, saber balancear a arte do Comando com a Ciência do controlo, as quais permanentemente se confrontam nos cenários operacionais da atualidade, que não apenas de guerra. Neste âmbito a ênfase colocada no homem, como centro do processo operacional, conduziu à adoção de nova doutrina na componente terrestre dos EUA, onde os novos conceitos Comando orientado à missão 1 e Ordens de Missão 2, constituem um paradigma que interessará refletir com profundidade no Exército e na Arma de Tm, para poder potenciar como catalisador de mudança. 14. Histórias relevantes da sua vida militar que queira partilhar? Nomeadamente momentos positivos e negativos. R: Momentos positivos, ocorrem quase sempre quando se alcançam os objetivos previstos. No caso do desenvolvimento de projetos, isso ocorre quando da sua finalização e instalação física, já que sobressai nessas alturas a sensação do dever cumprido e da nossa utilidade perante a comunidade. Complementarmente a isso, se também ocorrer a oportunidade da representação de Portugal no estrangeiro, pois é também sempre um grande motivo de orgulho e satisfação, verificar que embora internamente se conheçam e sintam enormes Pág. 21

25 Entrevista General Dario Carreira dificuldades, lá fora os outros Países, reconhecem-nos geralmente valor e importância, o que se torna muito gratificante e faz ultrapassar um pouco os efeitos dessa realidade interna. Neste sentido, destacaria alguns dos momentos importantes na minha carreira: O primeiro foi uma visita, ainda como jovem Major, à Escola Prática de Transmissões em Montargis, França, para ver em funcionamento operacional o famoso sistema RITA, onde fui recebido pelo Comandante (um senhor Coronel) e à entrada na porta de armas, resolveu prestar honras e içar a bandeira Portuguesa, comigo a seu lado. O outro momento importante, foi o reconhecimento público no STC, em Haia, perante todos os Países pertencentes ao MNWG e na presença do Exº TGen Garcia Leandro, de que o VIGRESTE era o melhor sistema CAX da NATO, no escalão Brigada/Batalhão. Mais tarde, a instalação e funcionamento pela primeira vez do SICCE no COFT, com interoperabilidade com as forças destacadas na Bósnia, constituiu sem dúvida um momento chave, pois correspondeu àquilo que é tão caro aos militares - missão cumprida. Reportando-me ao ano em que abandonei o serviço ativo, ou seja em 2008, recordo como também como momento negativo, a constatação da estagnação do VIGRESTE e, sobretudo, o não desenvolvimento do SIMOP- MIL, tal como tinha sido previsto. Por outro lado, a situação do SICCE no âmbito conjunto e o atraso na sua implementação e garantia de sustentabilidade futura, foi também outro motivo de desilusão, sobretudo porque estava em causa tanto trabalho desenvolvido e se hipotecava a evolução para o futuro. 15. Momentos que o marcaram como Comandante? R: Desde logo a tomada de posse de Comandante da EPT e o primeiro discurso na parada, o qual constituiu sem dúvida um momento ímpar na minha vida profissional, muito especialmente, por se tratar de receber em mãos a responsabilidade da casa mãe da Arma. Numa outra perspetiva, a receção e o final dos cursos dos jovens oficias e sargentos, oriundos da AM e da ESE, foi também um momento importante, pois transmite-se a sensação clara da importância desse primeiro passo na vida profissional dos jovens que abraçaram a carreira das armas. 16. Qual a sua opinião relativamente à nova escola das Armas em Mafra? (aspetos positivos/negativos) R: A minha opinião é desde há muito tempo favorável à criação de uma Escola de Armas única. Nos EUA, por exemplo, já há muito que existe em Fort Leavenworth, Kansas, um Centro de Armas Combinadas. De qualquer modo, estranho um pouco que a escolha para tal Escola tenha recaído em Mafra, já que me pareceria mais apropriado a opção por Tancos. Por acaso vi hoje publicado num jornal, que um estudo do IDN apontava para uma Escola de Armas Combinadas para Tancos Por outro lado, deve ter-se em atenção que não se devem negligenciar as componentes específicas de cada Arma, as quais deverão continuar a ser contempladas na formação dos seus oficiais e sargentos. No caso das Tm, a evolução tecnológica e o seu acompanhamento são cada vez mais exigentes, onde os temas das Comunicações, Sistemas de Informação, GE, Internet Tática, Ciberespaço, Informática Operacional, etc., obrigam a uma permanente atualização, em parceria com Universidades e entidades de I&D, sob pena de se perder definitivamente o comboio do progresso. Espero que estes aspetos sejam salvaguardados para a Arma Tm, (onde? na futura unidade sucedânea da EPT?) já que não me parece que o possam ser, na tal anunciada Escola de Armas. 1 - Mission Command Na novíssima doutrina do Exército dos EUA, o termo e conceito Mission Command substituiu (mesmo como elemento core do potencial de combate, a clássica sigla C2 (Comando e Controlo) o qual foi abolido do léxico dos FMs dos EUA. 2 - Ordens de missão são diretivas que realçam aos subordinados os resultados a ser atingidos numa operação, e não como eles são atingidos Pág. 22

26 Entrevista General Dario Carreira 17. Que conselhos daria a um jovem que começa nos tempos que correm a carreira militar? R: Parafraseando o célebre filósofo e intelectual do Império romano, Séneca, que dizia Do mal não pode nascer o bem, assim como um figo não nasce de uma oliveira: o fruto corresponde à semente eu concluiria que só podemos colher bem se semearmos bem. Porém, para semear deve-se procurar trabalhar mais e o melhor possível, pois o trabalho é o alimento das almas nobres e portanto, mais tarde ou mais cedo, o fruto aparecerá. Aos meus caros jovens tirocinantes, recomendaria então em primeiro lugar trabalho, mas não a qualquer preço, já que intrinsecamente podemos e devemos dar-lhe sempre a nossa interpretação e essa, deverá ser de gosto e prazer e não de enfado, pois só assim se cumprirá a máxima nunca negligenciável - Quem trabalha por gosto não cansa. Sabemos todos que o momento presente não está totalmente favorável para a juventude em geral e a juventude militar não foge à regra. No entanto os princípios e valores militares absorvidos e interiorizados ao longo deste últimos anos, constituem boas ferramentas que vos ajudarão com certeza a enfrentar melhor as dificuldades presentes. Para além da recomendação de trabalho, recordava novamente Séneca, ao dizer que Só há ventos favoráveis quando se conhece o destino. Então, em segundo lugar, sugiro que procurem definir muito bem o caminho a seguir, ao nível pessoal e profissional, para que nos diversos cruzamentos ao longo do percurso, as dúvidas se possam dissipar e resolver melhor. Em terceiro lugar, tal como hoje em dia acontece na grande maioria das organizações e empresas, os Administradores, Gestores e Executivos de sucesso, possuem e utilizam, mais discretamente ou não, uma lista daquilo que consideram características essências de uma boa administração. Segundo Russel Ackoff, no seu livro The art of problems solving, ele concorda e define a sua própria lista, a qual apresenta uma particularidade única: todas as caraterísticas essenciais começam por C, a saber: - Capacidade; Comunicação; Consciência; Constância; Criatividade. Eu também concordo com esta lista, por isso recomendo que a utilizem da forma mais ou menos discreta que entenderem. No entanto, dir-vos-ei para terminar, que eu próprio lhe acrescentaria mais duas caraterísticas as quais, curiosamente, também começam por C: - Caráter; Curiosidade. Bom, não vou aqui descrever cada uma destas caraterísticas, até porque muitas delas já foram com certeza objeto de estudo e reflexão nos vossos planos curriculares, no entanto, gostaria de realçar duas delas. Assim, tal como sempre procurei fazer com os alunos ao longo da minha carreira, sempre incentivei o culto da curiosidade sobre a razão de ser e do porquê de tudo que nos rodeia, bem como a procura da criatividade e inovação, no sentido de que se possa alcançar, sempre que possível, valor acrescentado. 18. E para a arma de transmissões, tem alguma Mensagem? Neste dia importante para a Arma de Tm e a sua Escola Prática, gostaria de deixar aqui uma mensagem de alguma reflexão e análise, mas também de incentivo. Conhecidas as dificuldades que Portugal enfrenta e, consequentemente, as FAs e o Exército, sobressaem em minha opinião dois tipos de preocupações: se por um lado, haverá que participar no esforço de reestruturação, com a contenção de custos e racionalização de recursos associada, por outro, até como consequência mas não só, surge a necessidade de uma melhor adaptação e adequação à inovação tecnológica, a fim de permitir uma Pág. 25

27 Entrevista General Dario Carreira eficaz aplicabilidade no sistema de forças. Neste sentido, a Arma Tm tem e terá sempre uma importância decisiva na transformação de qualquer Exército, sobretudo no que respeita ao segundo tipo de preocupações, já que única com competências e capacidades para poder discernir, adequar e adaptar as TICs, no apoio ao combate. Porém, convém ter presente que as inovações tecnológicas desempenham um papel paradoxal, já que se por um lado ajudam a resolver desafios do campo de batalha, por outro, introduzem novos desafios, nomeadamente o risco da sua má ou inadequada utilização, ou a sua dependência. Neste contexto é oportuno recordar as recentes e profundas alterações doutrinárias em muitos Exércitos, nomeadamente nos EUA, (doutrina 2015) exatamente porque algumas teorias auto-ilusórias da influência decisiva da tecnologia em combate, falharam os seus objetivos, demostrando pelo contrário os seus limites, especialmente no que se refere ao ambiente operacional terrestre, claramente diferente e mais complexo e incerto que os ambientes aéreo e naval. De facto, tendo em conta lições aprendidas nos últimos conflitos, (Somália, Iraque, Afeganistão e Líbano) conceitos anteriormente quase considerados como solução milagrosa, tipo Guerra Centrada em Rede (NCW), subestimaram a natureza do combate terrestre atual, (e previsivel no futuro) e superestimaram a capacidade das tecnologias, supostamente suficientes para suprimir o inimigo, antes de empenhar as forças. Na realidade, A Guerra terrestre não é centrada em Rede ; Ela é centrada nas pessoas ou, no mínimo, não tem qualquer centro. Independentemente dos termos e siglas utilizadas - C2, Comando em Combate, NCW, FCS, etc, (termos estes que foram banidos do léxico doutrinário dos FMs dos EUA) - o desafio no combate é sempre obter a informação oportuna, adequada e fiável e utilizá-la na criação de uma picture comum (COP), para compreender a situação operacional e tomar as melhores decisões, transmitir essas decisões a toda a força e monitorizar a sua execução. Foi exatamente com este objetivo em mente, que se reformulou o conceito Comando de Missão (CM), mais própriamente na sua versão CM Móvel (CMM), recuperado da clássica filosofia de comando prussiana/alemã Auftragstaktik, o qual se re-centra no homem, na sua liderança e intenção do comandante para todos os escalões, incluindo o combatente individual, onde os componentes tecnológicos das redes, sistemas de informação e aplicações operacionais, são ferramentas, e não o fim último, do processo de decisão. Embora o sistema de CMM, sugira um enfoque na integração da tecnologia, mais importante é a forma como a tecnologia (ferramenta) se integra como peça da liderança e processo de decisão e como pode ser utilizada para ajudar a desenvolver e comunicar a intenção do comandante. A tecnologia não elimina o nevoeiro da guerra terrestre, mas poderá torná-lo um pouco menos denso. Embora significativas, as capacidades tecnológicas inerentes à sua adequabilidade e aplicabilidade no CMM, não são contudo uma panacéia, embora não tarefa fácil, já que necessário: Empenhamento total por parte da indústria e instituições de I&D, sobretudo nacionais; Definição e descrição clara de objetivos e dos requisitos operacionais; Gestão esclarecida e persistente dos programas, pela entidade responsável pelas aquisições; Liderança do esforço claramente designada e fortalecida; Diálogo equilibrado e sustentado entre militares e desenvolvedores; Comprometimento da sustentação de recursos por parte da tutela; A Arma de Tm como líder na matéria, deve contribuir para o desenvolvimento e o crescimento da Arma e do Exército, desde logo ao encorajar e cultivar o processo evolutivo e de aprendizagem. Para além disso, deve estar disposta a desafiar o status quo e promover discussões francas e profissionais e até debates e fóruns educativos sobre assuntos cruciais, porque o resultado definirá a composição e organização da Arma e do Exército no futuro próximo. É necessário que a voz da Arma seja ouvida, já que, por meio dessas discussões ajudaremos verdadeiramente a organização a aprender e adaptar-se para as necessidades futuras. Pág. 26

28 Ética Socioprofissional Trabalho docente dedicado aos Oficiais de Transmissões (engenheiros) Coronel António Pena (Professor Doutor) Em maio de 2008, na sequência de convite para, como diretor, instalar e consolidar o curso de licenciatura Engenharia Informática no Instituto Superior Manuel Teixeira Gomes (Portimão), surgiu a conveniência em assumir a docência da unidade curricular (uc) Ética Socioprofissional [semestral, três horas por semana 180 European Credit Transfer System (ECTS)]. Ao longo dos últimos quatro anos de docência e considerando ainda a preparação que se fez para 2012/2013 [início em 04 de março (2ºsemestre)], sentiu-se como podendo interessar aos Oficiais de Transmissões (engenheiros) alguns aspetos da nossa docência, daqui aproveitar o honroso convite do Comando da EPT para preparar um texto sobre o assunto para a revista eletrónica A mensagem. Esta uc, para além de satisfazer recomendações da Ordem dos Engenheiros, desenvolve competências de ética empresarial e deontologia profissional relacionadas com valores que cada ser humano integra na sua vivência diária, tendo a ver connosco e com bem-estar do senso comum. A Ética é uma ciência filosófica que se revela em competências e práticas próprias da consciência humana não se podendo confundir com Moral que se inscreve em normas, códigos e leis. Os normativos morais constituem-se quadros de valores, códigos ou padrões deontológicos, que regem áreas científicas como eletrotecnia, eletrónica, sistemas e informática, podendo ser alteradas segundo o contexto. A consciência ética do ser humano estrutura-se mediante formação moral, mas é independente desta no sentido ontológico ( ciência que estuda os seres em geral ) e gnosiológico ( estudo sobre o conhecimento, especialmente estudo do valor objetivo, dos limites e das condições da existência do conhecimento, enquanto relação entre um sujeito e um objeto ). Neste contexto a consciência ética reconhece-se pelos princípios éticos naturais: direito e proteção da mesmidade ( qualidade daquilo ou daqueles que é o mesmo que outro identidade ), intimidade, liberdade, propriedade (vida, corpo, pensamento, família e bens); Em termos consequentes, ainda dever e proteção da alteridade ( diferença, diversidade ), da comunidade e da propriedade alheia. Num segundo andamento trabalha-se na docência o conceito de responsabilidade profissional, na caminhada para a construção de éticas empresariais e de ética para engenheiros, no caso exemplificado, informáticos, onde esteja presente o triângulo dilemático a partir de três visões básicas apresentadas no prólogo do livro Ética para Engenheiros (Arménio Rego e Jorge Braga): cumprimento, evitando transgressões das leis; integridade, assumindo os valores e normativos próprios do trabalho e excelência humana, assunção de virtudes com prazer e transparência. Pág. 27

29 Ética Socioprofissional Na sequência da aula ministrada sobre o assunto transcreve-se do resumo disponibilizado previamente aos estudantes (moodle) o seguinte dos professores, César das Neves (UCP) e engenheiro António Adão (FE/UP). A ética tem como propósito ser boa pessoa. Ser ético é ser plenamente humano. A ética é a construção de uma vida, aquela construção que fazemos quer queiramos quer não. A construção só será ética se o quisermos. Ser ético não implica desistir do sucesso nos negócios, mas é uma dimensão claramente distinta. A ética empresarial desenrola-se nas empresas, nas carreiras que todos temos. Em geral, como veremos, ser ético permite ter boas carreiras, pelo que Cícero ( acristo) e Michael Hoffman têm razão. Mas, ao mesmo tempo, existem situações em que ganhar um negócio pode implicar perder a própria vida, existem casos em que temos de escolher entre ter uma boa carreira ou uma carreira boa. É aí precisamente que a ética é mais importante. (Introdução à Ética Empresarial, Pag9.) A revista da Ordem dos Engenheiros de nov/dez09, INGENIUM, apresenta o artigo do Engº António Adão, Ética Profissional: Fundamento ou ideal? Competência e responsabilidade, referindo que o Código Deontológico é indispensável numa profissão de confiança pública como é a engenharia. A Ética diz respeito à dimensão pessoal de qualquer acção (ação) humana, ao modo como a ação emerge da natureza interna do ser humano. Por sua vez, a Ética substancia e provê a compreensão da Moralidade, que se relaciona com ações guiadas por hábitos e costumes, portanto externa ao indivíduo e conduzindo a leis e regras. Finalmente, a Deontologia (na língua inglesa, sempre designada por Ética Profissional) abraça Ética e Moralidade e fixa os deveres e responsabilidades requeridos por um determinado ambiente profissional. (Pag28/29). Por fim, num terceiro andamento, estudam-se os diversos códigos de conduta portugueses, da união europeia e de outros países, na perspetiva de não confundir princípios éticos (que se devem descobrir) com códigos éticos (que estão formulados), desenvolvendo-se no trabalho de estudantes e professor contributos para se criar Infoética. Na interligação dos três andamentos contextualiza-se o ambiente histórico da ética socioprofissional aplicada Pág. 28

30 Ética Socioprofissional à Informática tendo em vista a importância das tecnologias da informação e comunicação (TIC). O início da ética informática atribui-se ao matemático americano, professor do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), Norbert Wiener, publicação de Cybernetics em 1948, havendo aperfeiçoamento dos conceitos na obra seguinte, 1950, The Human Use of Human Beings, onde analisa questões relacionadas com a finalidade da vida humana, princípios de justiça e métodos para aplicar os fundamentos da ética informática. Nos anos 60 do século XX, o matemático americano Donn Parker, desenvolvendo atividade na Association for Computing Machinery (ACM), analisou comportamentos onde havia nítida falta ética. Em 1968 a ACM, na revista Communications, publicou Rules of Ethics in Information Processing, dando-se início ao primeiro código de conduta da ACM que foi adotado como normativo geral em Entretanto o professor americano Walter Maner, doutorado em ciências da computação e diretor de projetos de inteligência artificial em universidades americanas e francesas, vice-presidente da ACM, (anos 70 do século XX) relevou o conceito computer ethics, que se pode traduzir por ética informática. A seguir, anos 80, alargou-se a discussão, que continua nos nossos dias, sobre as consequências éticas das TIC nos EUA e na Europa, no respeitante à privacidade das bases de dados e à propriedade intelectual do software. A terminar esta colaboração para a revista mensagem considera-se oportuno sensibilizar os oficiais engenheiros para se inscreverem na Ordem dos Engenheiros (OE). A experiência duma vida de trabalho de quase sessenta anos permite recomendar aos jovens militares do ativo disponibilidade para obter qualificações académicas, dedicação à sua carreira e atenção a hipóteses de mudança profissional. O militar do quadro permanente da atualidade está aberto ao mundo envolvente o que no caso dos engenheiros (licenciados ou mestres) passa por estar integrado na Ordem dos Engenheiros, entidade responsável pela regulação profissional respetiva. A OE (www.ordemengenheiros.pt) concede o título de engenheiro e engenheiro especialista, facilita o acesso a ações de formação diversificadas e participação em discussões e debates sobre temas de natureza profissional em fóruns nacionais e internacionais da maior atualidade. A Ordem dos Engenheiros, o seu espaço cultural, profissional e social, pode ser ótimo ponto de encontro de experiências das áreas da engenharia, nomeadamente das exercidas nas Transmissões em tempos de paz e guerra. António de Oliveira Pena. - Coronel TecnManTm (SitRef 77 anos, em 22 de março de 2013). - Sócio Fundador da Associação 25 de Abril. - Sócio Efetivo da Revista Militar (desde 1993). - Membro da Comissão da História das Transmissões. - Membro do Conselho Deontológico da Associação de Oficiais das Forças Armadas (AOFA). - Professor associado do Grupo Lusófona [docente da unidade curricular Ética Socioprofissional (curso de licenciatura Engenharia Informática) e colaborador na docência nas unidades curriculares Cultura Visual e Semiótica (curso de licenciatura Design de Comunicação) no Instituto Superior Manuel Teixeira Gomes (ISMAT) em Portimão]. - Licenciado em Comunicação Social, mestre e doutor em Ciências da Comunicação (FSCH/UNL , 1997 e 2006, respetivamente). Pág. 29

31 Trajectória Tecnológica de VOIP nas Forças Armadas O planeamento, gestão e manutenção da Rede de comutação das Forças Armadas que interliga as Redes de Voz do EMGFA, Marinha, Exército, Força Aérea e MDN é da responsabilidade do EMGFA, desde o final dos anos noventa quando se implementou o plano de numeração integrado das redes de voz militares mais conhecida pela Rede de Voz do SICOM Sistema Integrado de Comunicações Militares. TCor Tm Engº Manuel Vinhas Em 2008 as centrais telefónicas de trânsito primárias que garantiam as comunicações de voz nas FFAA - Forças Armadas, tornaram-se altamente vulneráveis a avarias, devido à dificuldade cada vez maior, de garantir a sua reparação e fornecimento de componentes por obsolescência logística. Face à fragilidade da situação julgou-se oportuno desencadear a implementação do conceito da comutação de pacotes de alto débito em redes de voz, também igualmente considerado como um dos passos essenciais da modernização da rede de voz que interliga o EMGFA, Ramos, MDN e outras entidades. A migração dos serviços de voz de uma rede de comutação de circuitos, baseada em TDM, para uma rede de comutação de pacotes baseada no protocolo VoIP - Voice over Internet Protocol, proporcionou uma redução significativa da quantidade de equipamentos ativos na rede, contribuindo para uma maior fiabilidade global, menores custos de sustentação e principalmente, uma gestão integrada da capacidade de transporte de voz, com garantia de qualidade de serviço, isto é, com a capacidade de gestão da largura de banda disponível em função dos serviços de voz a satisfazer em cada momento. A concretização deste objetivo teve de tomar em consideração, a cada passo do processo de migração, a necessidade de assegurar o suporte das diferentes tecnologias instaladas e que necessariamente teriam que coexistir, e a migração dos serviços existentes para as novas plataformas tecnológicas sem disrupções de serviço. Este desafio tecnológico implicou a necessidade de assumir, no core da rede, a análise dos diferentes tipos de sinalização em uso nas FFAA (Q.SIG,DPNSS,PRI,BRI, SIP e H.323) e streams de media (RTP), que seriam suportados através de uma plataforma, redundante e resiliente, com o encaminhamento a ser efetuado unicamente através de pacotes de voz IP. Através de servidores redundantes (MGC - Media Gateway Controller e HSI - H.323 Signaling Interface), que entendem a linguagem das Centrais legacy e/ou servidores de Voz IP dos utilizadores (Ramos/MDN), agregados a plataformas de transcoding e roteamento de media designados por MG - Media Gateways (CIS- CO AS 5400XM), foi possível desenhar e implementar uma solução baseada em plataformas que correm Solaris 10 com software (MGC,HSI e BAMS) do fabricante CISCO designada por Softswitch PGW Pág. 30

32 Trajectória Tecnológica de VOIP nas Forças Armadas O hardware que interliga a rede de pacotes e a rede de telefonia tradicional TDM é designado por Media Gateway - MG e é controlado pelo Softswitch que tem como função principal executar funções de controlo de chamadas, roteamento, supervisão dos MG, tradução de números de telefones tradicionais em endereços IP e translação dos diferentes tipos de sinalização no Core da Rede. A versatilidade dos Media Gateway permite várias configurações sendo as mais usuais os modos TDM-IP- TDM, e TDM-TDM também conhecido por HairPin, ou emulação de Central de Trânsito. As figuras abaixo mostram, esquematicamente, a ligação de Centrais TDM através de um interface E1 ao MG, onde este assume a sua principal missão como conversor de canais de voz convencionais de 64 kbit/s em pacotes Ethernet através de DSP- Digital Signal Processor e da pilha de protocolos RTP-UDP-IP (Real-Time Transport Protocol/User Datagram Protocol/Internet Protocol). Na sequência deste processo o pacote resultante é encaminhado como packet na Rede como VoIP sendo, se necessário, através de outro MG, extraído e reconvertido em E1 para ser entregue a outra Central TDM em formato de canais de voz. A figura mostra o encaminhamento de uma chamada de voz no canal 30 de uma junção digital de 2 Mbit/s para o canal 4, através de uma rede de VoIP, através de 2 MG. Existem casos em que a conversão para packets não é necessária e nesta situação o MG comporta-se como um comutador local de clientes de Centrais TDM distintas. Este exemplo é representado na figura 3. Pág. 31

33 Trajectória Tecnológica de VOIP nas Forças Armadas Pág. 32

34 Trajectória Tecnológica de VOIP nas Forças Armadas As plataformas BAMS - Billing and Measurements Server - asseguram uma eficaz gestão da exploração da plataforma fornecendo dados técnicos sobre o roteamento e encaminhamento das chamadas inter-mg (número de chamadas processadas, chamadas perdidas, disponibilidade, etc), O módulo de Billing, apesar de disponível, não se encontra operacionalizado. Atualmente a rede de trânsito das Forças Armadas é composta por 6 MG, 1 PGW2200 e por uma cloud VoIP, que encaminha em média, em dias de atividade normal chamadas de voz. Em 2012 apresentou uma disponibilidade de 99,999%, que corresponde a 5 minutos/ano de indisponibilidade, em média. A tolerância a falhas, é assegurada pela existência de hardware redundante que entra em funcionamento, automaticamente, após a deteção de falha do hardware principal. Pág. 33

35 Trajectória Tecnológica de VOIP nas Forças Armadas A solução encontra-se em produção desde finais de 2010, tendo despertado o interesse por parte das Forças Armadas Espanholas, no âmbito do Grupo EMGFA/EMACON (SP) - CBC - Cross Border Connection entre Portugal e Espanha podendo vir a ser adotados como arquitetura de referência para migração inicial da Rede de Voz de Transito do SCTM Sistema Conjunto de Telecomunicações Militares das Forças Armadas do Reino de Espanha. Pág. 34

36 Um Ciberataque a um Universo Restrito e seu Impacto na Infraestrutura Crítica TCor Tm António Quaresma Rosa Tanto a nível nacional como internacional, muito se tem escrito sobre a caraterização e identificação das Infraestruturas Críticas Nacionais (ICN) e da necessidade de desenvolvimento de mecanismos de proteção para garantir a sua integridade, identificada que está a sua crescente importância na medida em que desempenham funções essenciais para a economia e segurança de uma Nação. A sua inoperacionalidade, por períodos prolongados, poderá traduzir-se numa limitação das liberdades e garantias assumidas pelo Estado para com os seus cidadãos ou causar graves prejuízos económicos devido à paralisia de atividades estratégicas, ameaçar a soberania dum Estado e a sua capacidade de resposta face a um elemento hostil. Neste artigo, livre de amarras doutrinárias, conceptuais e técnicas, não é nossa intenção abordar o complexo e atual tema da proteção das ICN, mas somente despertar as consciências para um possível cenário evolutivo, no qual o universo restrito de cada um interfere e ameaça a cena global. Pág. 35

37 Um Ciberataque a um Universo Restrito e seu Impacto na Infraestrutura Crítica Antes de apresentarmos o nosso cenário, uma pequena abordagem às ICN pois, apesar de implicitamente existir a consciência comum do significado de Infraestrutura Critica do Estado, sendo encarada quase como um axioma, ainda não existe uma definição doutrinária assumida por todos. Contudo, realça-se a definição apresent ada pelo antigo Conselho Nacional do Planeamento Civil de Emergência (CNPCE), tomamos infraestrutura crítica, como sendo aquela cuja destruição total ou parcial, disfunção ou utilização indevida possa afetar, direta ou indiretamente, de forma permanente ou prolongada, o funcionamento do sector a que pertence, ou de outros sectores, de órgãos de soberania, de órgãos da segurança nacional, os valores básicos, afetando, desta forma, gravemente, o bem-estar social (Lopes, 2012). Num ambiente em que tudo a tudo está interligado, as ameaças às ICN 1 podem apresentar diferentes formas, intenções, duração, efeitos e complexidade: podem ter origem natural como resultado de condições atmosféricas adversas ou atividade sísmica; podem ter origem antrópica, resultante de acidentes industriais, atividades terroristas (nas quais podemos incluir ações de destruição física e a nova ameaça de ciberataques) ou furto (também este podendo ser materializado na vertente ciber); variando os efeitos desde uma simples perturbação, resultante da indisponibilidade de curta duração, até à destruição total; afetando apenas uma infraestrutura ou, aumentando o grau de complexidade, gerando um efeito de dominó com indisponibilidade simultânea de vários serviços de diferentes setores vitais ao Estado. Em Portugal, as questões relacionadas com a proteção das infraestruturas críticas tiveram início durante o ano de 2004, em simultâneo com as primeiras iniciativas a nível da União Europeia. Na altura, e considerando que os trabalhos a desenvolver teriam carácter multidisciplinar e transversal aos diferentes setores estratégicos nacionais, foi criado um grupo de trabalho, coordenado pelo então CNPCE, que definiu uma estratégia de ação e iniciou os trabalhos: de identificação e classificação das ICN ; análise e avaliação do risco associado à sua indisponibilidade; estudo e difusão de medidas para reforço da sua proteção 2 ; implementação de medidas e monitorização do risco. A proteção das ICN encontra-se prevista em legislação nacional desde , definindo procedimentos relativos à identificação e designação de infraestruturas críticas europeias e estabelecendo a obrigatoriedade de elaboração de planos de segurança. Determina ainda a necessidade de serem delineados planos de segurança, responsabilidade das forças de segurança e da proteção civil. Embora vocacionado para as infraestruturas críticas europeias 4 dos sectores transporte e energia, o Decreto-Lei 62/2011 prevê igualmente a aplicação dos mesmos procedimentos às ICN. 1 - As infraestruturas críticas foram classificadas, de acordo com critérios que traduzem a sua importância relativa para o País, e catalogadas numa base de dados georreferenciada. O conceito adotado foi de natureza funcional, em concordância com o preconizado a nível europeu, considerandose infraestrutura crítica aquela que, caso sofra uma disfunção, pode pôr em causa o funcionamento do país e o bem-estar da sua população. Cerca de 2,5% das infraestruturas inventariadas até ao momento foram classificadas como críticas. Destas, cerca de metade pertencem aos sectores da energia e transportes. O sector das comunicações/tecnologias da informação e comunicação representa também uma fatia importante das Infraestruturas críticas nacionais. (ANPC). 2 - Constitui-se como a etapa central da proteção de infraestruturas críticas ao contribuir para identificar as vulnerabilidades face às ameaças que as poderão afetar, em ordem a permitir implementar medidas eficientes para a redução dessa vulnerabilidade. Esta fase está em curso, e, no fundo, está-lo-á sempre, porque a tarefa só será eficaz se feita em contínuo. (ANPC). 3 - O Decreto-Lei 62/2011de 09 de maio de 2011, transpõe para o quadro jurídico nacional a Diretiva 2008/114/CE, publicada no final de Aquelas cuja disrupção pode afetar significativamente mais que um Estado-Membro. Pág. 36

38 Um Ciberataque a um Universo Restrito e seu Impacto na Infraestrutura Crítica Passemos agora ao nosso cenário: uma família dos nossos dias e o seu lar. Neste universo restrito é fácil identificar e enumerar um conjunto de dispositivos IP enable diferenciados, desde computadores pessoais, tablets, consolas de jogos e smartphones. Sendo IP enable e apresentando as necessárias características de portabilidade, podem facilmente ser transportados daqui para ali e interligados a redes públicas, ou privadas, através de spots mais ou menos controlados e com mecanismos de segurança diversos. Nos próprios dispositivos podem ser configuradas diferentes plataformas de segurança, antivírus e firewall, mais ou menos robustas, de acordo com a sensibilidade e know-how do administrador da rede doméstica. Aumentando a vulnerabilidade, temos uma diversidade de sites de download de vídeo e música (de fiabilidade duvidosa) e jogos em comunidade que obrigam consolas e PC s a uma ligação permanente à rede pública de internet, levando a que a rede doméstica esteja aberta a tentativas de intrusão por longos períodos. Quando os mecanismos implementados pelo administrador doméstico conseguem identificar um dispositivo comprometido, eventualmente existirá capacidade e preocupação de tentativa de resolução do problema, localmente ou socorrendo-se dos helpdesk. Quando tal não acontece e se o Internet Service Provider (ISP) verificar que o dispositivo comprometido constitui uma ameaça à segurança da rede, poderá desenvolver um conjunto de ações com vista à eliminação da ameaça que, como medida extrema, passará pelo isolamento da rede doméstica da restante rede pública de internet. Os únicos constrangimentos sentidos pela família são a indisponibilidade do serviço de internet durante o período de eliminação da contaminação e os incómodos relacionados com a impossibilidade de aceder ao e outros e-services. Imaginemos agora esta família e o seu universo restrito num futuro próximo, espaçado no tempo o suficiente para que o desenvolvimento tecnológico permita, para além de uma infinidade de novos dispositivos IP enable, a implementação de uma rede inteligente de distribuição de energia elétrica e de água. Desta forma teremos uma miríade de novos dispositivos IP enable (só limitada pela imaginação) como por exemplo: Sistema de controlo de iluminação; Sistema de alarmes anti-intrusão e circuito de TV, interligados à Central de Segurança e com interface disponível através de smartphone; Sistema de cuidados geriátricos que, imprescindivelmente, deve estar ligado ao Centro Hospitalar para controlo dos sinais vitais do utente e alerta da equipa móvel de intervenção médica; Sistema de micro geração energética; Contador de consumo de eletricidade e sensores que, por se encontrarem interligados à rede inteligente de distribuição através do contador, permitem a gestão de consumos e eficiência energética do lar; Contador de consumo de água que, em tempo real, analisa a sua qualidade e caudal, enviando informação para a rede por forma a melhorar o serviço prestado ao cliente. Pág. 37

39 Um Ciberataque a um Universo Restrito e seu Impacto na Infraestrutura Crítica É fácil identificar a necessidade de alguns destes dispositivos IP enable estarem permanentemente interligados à web, constituindo desta forma um ponto de vulnerabilidade a ciberataques caso o administrador doméstico não esteja sensibilizado para a necessidade de garantir a sua proteção ou habilitado para o assegurar. Um ataque a um dispositivo aparentemente sem importância poderá propagar-se a dispositivos que, fazendo parte do universo restrito familiar, integram uma ICN. Os universos restritos de cada um deixam de estar isolados, integrando efetivamente uma organização global em que o impacto dum ciberataque a (ou comprometimento de) um dispositivo desse universo restrito poderá ter repercussões imediatas na sociedade ao afetar uma das suas infraestruturas críticas. A solução de isolar as redes domésticas deixa de ser viável, tornando-se necessário abordar as ameaças e a sua mitigação de uma forma centralizada, atribuindo as responsabilidades a uma estrutura competente ao invés de deixar a resolução nas mãos dum administrador doméstico, de duvidosa capacidade técnica e/ou sensibilidade. A existência de uma estrutura de Cibersegurança, dotada de meios e recursos para atuar ao nível da avaliação de vulnerabilidades e riscos bem como na prevenção e resposta a incidentes no ciberespaço 5, coordenando e cooperando com estruturas idênticas de outros países ou organizações, a par de uma rede nacional e internacional de CERT 6, assume assim vital importância, não só no futuro mas a partir de já, uma vez que de acordo com a Comissão Europeia (Bits, 2013), são detetados diariamente cerca de computadores infetados e sendo que as perspetivas para o futuro não são animadoras e apontam para um crescimento dos ataques às infraestruturas críticas dos países. 5 - Apesar da internet ser o principal ambiente do ciberespaço, ele é muito mais que isso. O ciberespaço também pode ocorrer na relação do homem com outras tecnologias e sistemas de informação: smartphones, dispositivos IP enable, sistemas de comunicações de radio frequência, etc. Sintetizando, podemos dizer que ciberespaço é o espaço virtual constituído por informação que circula nas redes de computadores e telecomunicações. 6 - Computer Emergency Response Team. Pág. 38

40 Equipamentos de FHz FM-200 MID-LIFE UPGRADE Capitão Tm (Engº) Rafael Aranha Capitão Tm (Engº) Vítor Custódio O apoio táctico em comunicações ao escalão Brigada, materializado pelo apoio prestado pelas Companhias de Transmissões (CTm), tem que garantir, entre outras características, elevados graus de mobilidade, robustez e adaptabilidade ao meio onde são instalados e explorados os SIC em apoio aos seus vários Postos de Comando (PC). A interligação destes PC, entre si 1, ao escalão superior da Brigada e aos PC de Batalhão é caracterizada por necessidades de troca de informação (voz e dados) para efeitos de Comando&Controlo que apenas é suprida pelas capacidades conferidas por ligações de Feixes Hertzianos (FHz) e/ou ligações por satélite com largura de banda suficiente - Figura 1. A Equipa de Projeto SIC-T da Direção de Comunicações e Sistemas de Informação (DCSI) tem vindo a implementar e a entregar ao Exército um conjunto de Módulos de Companhia, Batalhão e Brigada assim como de Rear-Link (ligações por satélite na banda Ku e X). No entanto, e devido aos, recorrentes, cortes na Lei de Programação Militar (LPM), as oportunidades e quantidades de Módulos entregues tem sido reduzidas. Devido ao fosso geracional que existe entre as tecnologias utilizadas pelos módulos SIC-T 2 e pelos módulos da geração anterior (década de 90) não existe, por um lado, interoperabilidade entre eles e por outro estes últimos não suportam a tecnologia designada por IP. Este artigo pretende apresentar um projeto, iniciado em 2007 pela Equipa de Projeto SIC-T, que tinha como objetivo realizar uma atualização aos equipamentos de FHz FM-200, instalados nos módulos da geração anterior, dotando estes de uma largura de banda mínima que assegure o suporte aceitável a trafego IP. 1 - Posto de Comando Principal, Táctico e Alternativo. 2 - Os equipamentos utilizados pelos módulos SIC-T para interligar os PCs de Brigada e os PCs de Batalhão são os Thales TRC Para interligar os Módulos de Batalhão aos de Companhia são utilizados os Radwin winlink Pág. 39

41 Equipamentos de FHz FM-200 MID-LIFE UPGRADE Figura 1 - Interligação por equipamentos de FHz das diferentes posições no exercício RAIO 12 apoiado em CSI pela CTm/BrigInt. FM-200 e atuais utilizações Os equipamentos de FHz FM-200 estabelecem ligações rádio ponto-a-ponto em linha de vista (LOS) destinadas a interligar unidades a longas distâncias, tipicamente 20 a 40 km. No Exército Português existem algumas dezenas destes equipamentos, conforme apresentado na Tabela 1, instalados em shelters Figura 2 e em operação pelas Companhias de Transmissões. Estes equipamentos são considerados robustos e de rápida instalação não estando a sua total substituição planeada para antes de Figura 2 - Viatura com 02 equipamentos FM-200 recolhidos e atrelado gerador da CTm/BrigMec. Pág. 40

42 Equipamentos de FHz FM-200 MID-LIFE UPGRADE Tabela 1 - Distribuição de equipamentos de FHz FM-200 em Unidade I: Unidade de Alimentação; Unidade II: Unidade de Sintonia; Unidade III: Unidade de Potência. O equipamento FM-200 dispõe de uma ligação física e lógica (camada 1 e 2 do modelo OSI) denominada EUROCOM D, em que recebe um sinal de 1024kbps em modulação NRZ. Esta ligação é constituída pelos seguintes terminais: RX DATA, RX DATA e o TX CLOCK. Este último tem como objetivo enviar um sinal de sincronismo ver Figura 3. À data de fabrico do equipamento FM-200 as redes IP eram praticamente inexistentes. Desta forma o FM-200 tinha como objetivo digitalizar canais analógicos de voz. Posteriormente, quando do surgimento da Central Telefónica de Campanha PCD-132, foi levantada a possibilidade de interligar duas destas centrais através de uma ligação de FHz utilizando só sistemas FM-200. Como a PCD-132 dispunha de interfaces ISDN a 2048kbps (G703/E1) e não os necessários interfaces a 1024kbps, para interligação com o FM-200, foi necessário desenvolver uma nova placa de interface e um conversor de códigos de linha (IRL-101). Assim foi desenvolvida a placa JD1M em que os 2Mbps da JD2M (interface E1) são convertidos em 1 Mbps por remoção dos canais ímpares e em seguida convertidos novamente em 2Mbps por codificação Manchester e enviados para o IRL A BrigMec é a UEC de Tm melhor equipada a nível de FHz, com equipamentos e viaturas Operacionais. As Shelters foram remodeladas em Pág. 41

43 Equipamentos de FHz FM-200 MID-LIFE UPGRADE Figura 3 - Ligações necessárias para fazer passar dados IP numa ligação entre equipamentos FM Atualmente, para realizar uma ligação de dados IP é utilizada uma ligação digital BRI da central PCD-132 ligada a um router. Os canais pertencentes à ligação BRI 5 são encaminhados para a JD1M realizando-se o mesmo no lado oposto da ligação de FHz. Esta solução implica que, não só na maior parte das vezes, se esteja limitado a ligações ponto-a-ponto de 128kbps como será sempre necessário utilizar uma PCD-132 para o fazer. Atualmente ligações de 128kbps não são minimamente suficientes para passar o tráfego gerado e recebido num PC de Brigada 6. De igual forma, as centrais PCD-132 apresentam limitações de capacidade nas suas configurações que não permitem incrementar ligações de dados acima dos 512kbps, devido ao necessário uso da JD1M. FM-200 e ligação a redes IP Apesar do pormenor técnico das implementações descritas sair fora do âmbito deste artigo pretendeu-se com a breve descrição anterior enquadrar a necessidade do desenvolvimento de um novo IRL que venha possibilitar a interligação entre o FM-200 e uma rede IP (router) conforme ilustrado na Figura 4. Conforme apresentado, constata-se que a atualização necessária não está diretamente ligada ao equipamento FM-200 em si mas à necessidade de desenvolver um interface lógico e físico entre um router IP e o FM-200. Desta forma, seria possível utilizar em pleno a largura de banda de 1024kbps disponibilizada pelo FM-200 e assim incrementar o seu tempo útil de vida por mais alguns anos. 4 - * Placa JD1M da PCD-132 com interface G As ligações/interface BRI do protocolo ISDN são compostas por 2 canais de voz a 64kbps e um de sinalização 2B+D. Tal interface, quando utilizado apenas para a transmissão de dados, poderá aglomerar os 2 canais de voz perfazendo uma ligação para dados a 128kbps. 6 - Apesar de sair fora do âmbito do estudo, foram realizados pelo SIC-T estudos de análise ao tráfego tipo e respetiva largura de banda necessário a um PC de Brigada. Pág. 42

44 Equipamentos de FHz FM-200 MID-LIFE UPGRADE Tal atualização permitiria também descontinuar por completo as centrais digitais PCD-132 passando a utilizar-se para voz a tecnologia VoIP já em utilização nos módulos SIC-T e com equipamentos que se encontram atualmente disponíveis. Figura 4 - Ligações que poderiam ser efetuadas caso fosse desenvolvido um novo IRL para interligar os FM-200 a um router 7. No âmbito do projeto TACOMS, em 2007, foi constatado que o exército Holandês já tinha implementado uma solução idêntica tendo, à data, ainda em operação equipamentos FM 200 com uma solução similar à aqui apresentada. Esta solução estava inclusivamente em uso no Teatro do Afeganistão. Esta implementação foi desenvolvida pela empresa TNO que disponibilizou à equipa de projeto SIC-T 02 equipamentos (TC-FEC modules) para efeitos de teste. Apesar de não ser possível apresentar aqui os dados analisados devido à solicitação de confidencialidade por parte da TNO, considera-se que os equipamentos desenvolvidos por esta satisfazem em pleno as necessidades do Exército e que potencialmente poderia ser desenvolvido um equipamento similar pela indústria nacional. Conclusões Na atual conjuntura não é viável que uma força militar não disponha de meios SIC que lhe confiram uma efetiva capacidade de C2. Tal capacidade, devido aos fluxos e volumes de informação necessários para o apoio à decisão, tem que ser suportados em sistemas de comunicação que permitam suportar grandes volumes de trafego (voz e dados IP) pelo que se exigem larguras de banda mínimas de pelo menos 1Mbps. Os atuais sistemas de FHz que equipam as CTm das Brigadas do Exército (FM-200) não possuem na atual configuração a capacidade de fornecer esta largura de banda. No entanto esta possibilidade existe, com implementações Pág. 43

45 Equipamentos de FHz FM-200 MID-LIFE UPGRADE práticas, testadas e validadas em situações operacionais concretas. Quando avaliados e comparados estes custos, mesmo na atual conjuntura económica, com aqueles que resultam da aquisição de novos sistemas, pode concluir-se que, atentos ao numero de sistemas FM-200 ainda funcionais e disponíveis, a opção de realizar um upgrade como o descrito poderá ainda ser uma boa solução. Certo é que tal opção resultará num aumento substancial da performance do sistema de comando e controlo das Brigadas que ainda utilizam os sistemas FM-200. Uma coisa parece ser certa, o custo de não ter meios que providenciem uma efetiva capacidade de C2 poderá tornar ineficaz uma força militar credível. Desta forma, o investimento no projeto aqui apresentado, apesar de não colmatar as atuais necessidades de apoio SIC, minimizará o impacto de não se conseguir levantar uma eficaz rede de equipamentos de FHz em apoio às Brigadas. Desta forma, tendo em vista o elevado número de equipamentos de FHz FM-200 no Exército, as viaturas onde estes se encontram instalados, o, ainda, know how disponível ao nível da manutenção 8 e formação e o baixo custo associado ao projeto comparativamente à aquisição de novos sistemas, considera-se que a atualização aqui apresentada concederia elevadas mais valias às CTm que ainda mantém os módulos SIC da geração anterior em apoio ao C2 das Brigadas do Exército. 7 - As viaturas com 02 sistemas de FHz permitirão uma ligação a 2Mbps load balancing utilizando 02 antenas. 8 - O Centro Militar de Eletrónica (CME) dispõe de uma bancada para manutenção de equipamentos FM-200. Pág. 44

46 60 Anos das Transmissões no Campo Militar de Santa Margarida CTM Ao abordarmos a presença das Transmissões Militares no Campo Militar de Santa Margarida (CMSM) ao longo da sua história, não se pode dissociar as designadas transmissões permanentes (de carater territorial) das de campanha. Estas duas áreas de apoio de comunicações encontramse intimamente ligadas entre si, disponibilizando os meios necessários ao Comandante para o exercício do Comando e Controlo da Brigada, enquanto aquartelada ou em situações operacionais. Ctm BrigMec Por forma a compreendermos melhor a evolução do apoio das Transmissões, há que enquadrá-lo na própria história das Transmissões - desde o Corpo Telegráfico em 1810, até às comunicações digitais de hoje - passando pela Companhia de Telegrafistas de 1884, o Batalhão de Telegrafistas de 1913, o Batalhão de Transmissões nº3 sedeado no Casal do Pote, a dependência das Transmissões da Arma de Engenharia e o Sistema Integrado de Telecomunicações do Exército Português (SITEP). 1. AS TRANSMISSÕES MILITARES De acordo com o Coronel Aniceto Afonso, a história das TRANSMISSÕES MILITARES começa em 1810, com a criação da primeira unidade com responsabilidades nesta área de atuação - o Corpo Telegráfico. É certo que a necessidade de comunicações para fins militares surge com as origens do próprio conflito, mas o Corpo Telegráfico foi de facto, em Portugal, a primeira tentativa de estruturar uma vertente de apoio que se tornava cada vez mais necessária e mais exigente. A criação de Corpo Telegráfico obedeceu às necessidades de um contexto de guerra, com as tropas invasoras presentes em território português, provavelmente a caminho de Lisboa. Assim, é facilmente compreensível que a sua primeira grande ação ocorresse nas Linhas de Torres Vedras, onde se conduzia a grande operação defensiva das forças anglo-portuguesas em torno da capital. Telégrafo de Bolas, Sistema Inglês Durante a terceira Invasão francesa, em 1810, assistira-se á introdução de um telégrafo ótico, o telégrafo de bolas, nas linhas de Torres Vedras. O telégrafo de bolas permitia transmitir números de quatro algarismos. Cada número correspondia a uma mensagem previamente estabelecida e incluída num código. O telégrafo compreendia dois braços e uma haste vertical. Os algarismos das dezenas e unidades são indicados pelo conjunto de bolas pendurado no braço maior. O algarismo das centenas pelo conjunto de bolas do braço menor e o dos milhares pela apresentação de bolas ou bandeiras na haste vertical. (Transmissões, 2008, pág 18). Pág. 45

47 60 Anos das Transmissões no Campo Militar de Santa Margarida A transmissão de mensagens fazia-se através de telégrafos óticos, cujos vários postos encontravam-se instalados em duas das linhas de fortes e fortins, entre o Tejo e o mar, e que retransmitiam a mensagem desde o originador até ao destinatário. Este sistema prestou serviços de elevada importância, sabendo-se hoje que nestes postos se usaram também telégrafos de origem portuguesa, inventados por Francisco Ciera, diretor do Corpo Telegráfico, guarnecidos por pessoal português do Corpo Telegráfico. Os telégrafos utilizados pelo Corpo Telegráfico foram o telégrafo de ponteiro, o de balões e o de postigos ou persianas, desenvolvidos por Francisco Ciera. O telégrafo de postigos representado na figura, era constituído por um conjunto de três persianas retangulares de madeira que podiam ser colocadas na posição horizontal ou vertical. Ao todo era possível fazer oito combinações diferentes em qualquer dos 3 tipos de telégrafos, o que permitia o uso das mesmas tábuas telegráficas. (Transmissões, 2008, pág 17). Depois da Guerra Peninsular, a rede de postos estendeu-se a quase todo o país constituindo desta forma a primeira rede de comunicações à distância, infraestrutura que possibilitou a tão importante aproximação das regiões mais distantes aos centros de poder. Miniatura do Telégrafo de Persianas ou Palhetas, Sistema Português O telégrafo elétrico chegou a Portugal em meados do século XIX, substituindo o telégrafo ótico e expandindo o sistema de comunicação a quase todo o território nacional. Nesta rede, inaugurada em 1855 utilizaram-se inicialmente os telégrafos Breguet e depois os telégrafos Morse, que acabaram por ser os dominantes. A nova rede foi inicialmente operada pelo Corpo Telegráfico mas, após assegurada a total transição da telegrafia ótica para a telegrafia elétrica, dá-se a extinção do Corpo Telegráfico, em 1864, assumindo o Ministério das Obras Públicas a responsabilidade sobre a rede telegráfica. Só em 1873, o Exército voltaria a ter uma rede telegráfica permanente, inaugurada no dia 17 de setembro, dia que hoje se mantém como o dia festivo do Regimento de Transmissões. No ano seguinte foi criada a Direção do Serviço Telegráfico Militar e publicadas pelo seu diretor, Francisco da Câmara Leme, as primeiras Instruções Provisórias para o Serviço das Estações Militares. Em 1880 foi desenvolvida a rede de pombais militares que vinha do anterior e reintroduziu-se a telegrafia ótica (através de semáforos, lanternas e heliógrafos), sendo desenvolvidas paralelamente as primeiras experiências para a utilização de telefones. Com a Reorganização Fontista do Exército, em 1884, foi criada a Companhia de Telegrafistas, primeira Unidade de Transmissões de Campanha, integrada no Regimento de Engenharia que ocupava as instalações do Quartel dos Quatro Caminhos, hoje Regimento de Transmissões. No início do século XX as Transmissões passaram a depender da Arma de Engenharia com a criação da Pág. 46

48 60 Anos das Transmissões no Campo Militar de Santa Margarida Inspeção dos Telégrafos Militares e da Companhia dos Telegrafistas de Praça. Foram continuados os trabalhos anteriores para a utilização de equipamentos telefónicos, resultando na montagem da primeira rede telefónica militar e na introdução da telegrafia sem fios (TSF) através de quatro estações TelefunKen adquiridas em A evolução das Transmissões do Exército na primeira metade do século XX foi marcada pela participação de Portugal na Primeira Guerra Mundial, verificando-se significativas mudanças antes, durante e depois da guerra. Antes da Primeira Guerra Mundial, as transmissões no Exército foram sobretudo permanentes, evoluindo relativamente pouco em relação ao sistema herdado do século XIX. Com a reorganização republicana do Exército, em 1911, surgiu a Inspeção dos Serviços Telegráficos Militares e foram criadas a Companhia TSF e a Companhia Aerosteiros. A organização é completada em 1913 com o Batalhão de Telegrafistas de Campanha, constituído essencialmente por uma Companhia de Telegrafia Por Fio (TPF) e uma Companhia de TSF, unidades que vieram a desempenhar um papel importante na participação portuguesa na Primeira Guerra Mundial. Durante a Guerra, o predomínio foi naturalmente das transmissões de campanha, com o seu emprego em três frentes: Angola, Moçambique e, em especial, a Flandres. A necessidade de pessoal e o esforço de mobilização para a componente de campanha afetaram as transmissões permanentes. Com o envio para Flandres do Corpo Expedicionário Português, o sistema de transmissões adotado foi naturalmente o sistema inglês, recaindo na utilização dos sistemas telefónico, telegráfico, rádio (sobretudo nos escalões mais elevados), pombos-correio, foguetes de sinais, e como sempre, os mensageiros. Depois da Primeira Guerra Mundial ocorreu uma progressiva desvalorização das transmissões de campanha, com o seu pessoal e material sistematicamente a ser direcionado para os sistemas permanentes, principalmente nas estações radiotelegrafistas. Lançamento de Pombos na I Guerra Mundial Lançamento de Pombos na I Guerra Mundial Pág. 47

49 60 Anos das Transmissões no Campo Militar de Santa Margarida 2. AS TRANSMISSÕES DE CAMPANHA EM SANTA MARGARIDA E TANCOS A primeira presença significativa das TRANSMISSÕES DE CAMPANHA em Santa Margarida/Tancos surge na sequência da entrada de Portugal na Organização do Tratado do Atlântico Norte (OTAN) e da constituição nos inícios da década de 50, da 3ª Divisão (Divisão SHAPE) designada de Divisão Nun Álvares. A motorização da Divisão com o auxílio americano deu lugar a uma dotação de material de transmissões em todas as Armas e Serviços, em especial na quantidade e qualidade dos equipamentos rádio, que se traduziu no aumento da eficácia das transmissões não só na Divisão mas em todo o Exército. Na orgânica Americana, a Divisão era apoiada por uma Companhia de Transmissões, que foi formada no Porto tendo, em 1953, atuado em manobras em Santa Margarida. Contudo, em 1956 surge a necessidade de alterar o escalão da Unidade de transmissões pela constatação das necessidades de apoio de comunicações que o exercício do Comando e Controlo numa Unidade de escalão divisionário realmente requeria. Uma vez que as transmissões constituíam um ramo especial dentro da Arma de Engenharia, a sua Escola Prática recebeu o encargo de mobilizar um Batalhão de Transmissões em substituição da Companhia que anteriormente mobilizava. Surge assim o BATALHÃO DE TRANSMISSÕES Nº 3 (BTm3) que ocupa um aquartelamento no Casal do Pote e que materializa as importantes mudanças nas transmissões de campanha ocorridas entre a entrada de Portugal na OTAN e o início da Guerra Colonial. Com o BTm3 apareceram novos meios de transmissões, em substituição dos rudimentares, pouco seguros e pouco eficientes para o exercício do Comando e Controlo, existentes até à data. Assim aparecem: - Os primeiros feixes hertzianos de campanha, os terminais AN/TRC 3, com terminais telefónicos e telegráficos TC 22, que permitiam quatro canais de voz simultâneos e constituíam um progresso indiscutível em relação ao lançamento de linhas; - Os primeiros teleimpressores de campanha que permitiam maior capacidade no escoamento de tráfego; - Os primeiros Rádios FM de campanha, que permitiam maior fiabilidade das comunicações em fonia a qualquer hora do dia, nomeadamente nas comunicações dos carros de combate, com os excelentes rádios SCR 508 e 528 e SCR 608 e 628, controlados a cristal. Enquanto a Divisão Nun Álvares e o CMSM orientavam esforços para o aprontamento dos contingentes para os Teatros Ultramarinos, é criada a Arma de Transmissões através do Decreto Nº364/70, publicado na Ordem do Exército Nº8 (1ª Serie) de 31 de Agosto de Posteriormente, com os ajustamentos que a Arma de Transmissões sofre e a criação da 1ª Brigada Mista Independente (1ª BMI) com a extinção da 3ª Divisão, é criada a COMPANHIA DE TRANSMISSÕES (CTm) da 1ª BMI, constituindo-se como parte integrante da sua estrutura orgânica. Em setembro de 1976 foram colocados os primeiros militares de Transmissões na Companhia: dois Oficiais que, por não haver ainda espaço físico destinado a esta, ficaram instalados no Quartel-General da 1ª BMI. No ano seguinte é colocado um segundo grupo de militares, constituído por 6 Sargentos, 12 Praças operadores de transmissões, 5 Praças condutores auto e respetivo equipamento, 4 viaturas pesadas Berliet com cabinas equipadas com rádios TR15 e TR28, assim como uma central telefónica manual BL10. Podemos considerar que este foi o primeiro núcleo de Transmissões com capacidade de operar como tal, ainda que essa capacidade fosse limitada. O primeiro apoio efetivo a exercícios da Brigada ocorreu logo nesse ano, com a participação no Exercício ORION 77. Foi a partir deste núcleo que a CTm foi crescendo até alcançar uma dimensão significativa e publicada a primeira Ordem de Serviço, datada de 02 de novembro de 1978, pelo então Comandante da Companhia de Transmissões, Major Tm (Eng.º) Pedro Rocha Pena Madeira, adotando-se este dia para celebração do aniversário da Unidade. Pág. 48

50 60 Anos das Transmissões no Campo Militar de Santa Margarida Em Agosto de 1979, a CTm foi instalada provisoriamente no aquartelamento do Batalhão de Apoio de Serviços da 1ªBMI e posteriormente na 4ª Bateria do Grupo de Artilharia de Campanha, passando a ocupar definitivamente as atuais instalações em Em 10MAR98 é aprovado o seu primeiro Quadro Orgânico (QO ). A CTm constitui assim uma das subunidades da Brigada Mecanizada (BrigMec), ocupando as suas instalações no Campo Militar de Santa Margarida e sendo responsável pelo funcionamento da infraestrutura de comunicações e sistemas de informação em apoio ao exercício do Comando e Controlo da Brigada, graças aos seus equipamentos rádio, telefone, teletipo e sistemas multicanal. A CTm apresenta como missão prepara-se para executar operações em todo o espectro das operações militares, no âmbito nacional ou internacional, de acordo com a sua natureza, tendo o seu atual Quadro Orgânico sido aprovado em 29FEV09. Encontra-se articulada funcionalmente por forma a garantir flexibilidade no apoio através do emprego de módulos específicos para cada tipologia de sistema a implementar em apoio aos diferentes Postos de Comando (PC). A CTm/BrigMec encontra-se assim organizada em 4 Pelotões, com possibilidades diversas e distintas, por razões relacionadas com a instrução e treino do seu pessoal e para efeitos de Comando e Controlo. O Destacamento de Guerra Eletrónica é a única componente que não se constitui à custa dos efetivos da Companhia, sendo responsabilidade da Escola Prática de Transmissões. Para implementar um Sistema de Comunicações de apoio ao Comando e Controlo das Operações da Brig- Mec, cada Pelotão articula-se nas suas Secções com a finalidade de constituírem um Centro de Comunicações (CCom) autónomo para apoio ao Posto de Comando da Grande Unidade (BrigMec), ou de uma Unidade de Escalão Batalhão. Para isso, cada CCom é constituído, normalmente, por uma secção de Feixes Hertzianos, uma Central Telefónica e uma RAPC (transmissão de dados por rádio utilizando o programa STM3). Deste modo, o CCom é constituído por diferentes meios cuja responsabilidade de implementação e operação se encontra distribuída pelos diferentes Pelotões. Módulo Feixes Hertzianos (Rádio multicanal FM 200) em apoio ao Posto Comando da BrigMec Módulo Feixes Hertzianos (Rádio multicanal FM 200) em apoio ao Posto Comando da BrigMec Pág. 49

51 60 Anos das Transmissões no Campo Militar de Santa Margarida Doutrinariamente, o Sistema de Comunicações da Brigada assenta, basicamente, na montagem de dois CCom de apoio aos PC Principal e Tático da BrigMec, e Núcleos de Comunicações de apoio aos PC das Unidades, permitindo o exercício do Comando e Controlo da BrigMec. São disponibilizados serviços de voz e de dados, embora esta última seja de alguma forma limitada uma vez que a transmissão de dados é efetuada através de centrais telefónicas PCD 132 (por chamada RDIS), tendo uma largura de banda máxima de 128 Kbps, nitidamente insuficiente para a tipologia de sistemas de informação que atualmente são fornecidos aos utilizadores (Sistema de Informação para o Comando e Controlo do Exército SICCE, portais web de partilha de informação, videoconferência, , etc). O Comando e Controlo à voz é exercido através das várias redes rádio e circuitos filares (telefónicos) identificadas como sendo necessários para determinada situação tática. A CTm/BrigMec é totalmente motorizada e os seus meios de comunicações estão instalados em Cabinas de Transmissões, conferindo condições de acondicionamento que permitem a sua operação e o transporte adequado, assim como um elevado grau de flexibilidade ao sistema que integram. Os grupos geradores existentes permitem que o apoio de comunicações seja garantido 24 sobre 24 horas. Por forma a garantir o apoio mencionado, a CTm/BrigMec dispõe de uma Estrutura Orgânica de Material que contempla uma grande variedade de equipamentos de comunicações, a maioria com anos consideráveis de utilização e características técnicas que os tornam desajustados face às exigências operacionais, táticas e de segurança dos atuais cenários. Destacam-se os seguintes: Equipamentos Rádio: AN/VRC 12 (VHF) (de origem Americana); E/R 425 (VHF) (de origem Portuguesa); P/VRC 301 (HF) (de origem Portuguesa). Pág. 50

52 60 Anos das Transmissões no Campo Militar de Santa Margarida P/PRC 501 (de origem Portuguesa); FM 200 Rádio Multicanal (de origem Alemã); P/CD 132 (de origem Portuguesa); Central Telefónica: Telefones de Campanha P/BLC 101 e P/BLC 101A (de origem Portuguesa). Pág. 51

53 60 Anos das Transmissões no Campo Militar de Santa Margarida Meios Criptográficos: P/IC 425 (de origem Portuguesa). Equipamentos de Dados: Routers Cisco e Switch D-Link. Viaturas táticas (onde estão montadas as cabines de comunicações) Mercedes Unimog 1750; Mercedes Unimog 1300; Toyota Land Cruise (instalados apenas meios rádio). A CTm/BrigMec espera que os novos módulos de comunicações destinados à implementação do Sistema de Informação e Comunicações Tático (SIC-T), capazes de disponibilizar maiores larguras de banda e desta forma satisfazer as necessidades de fluxo de informação associadas aos novos campos de batalha, sejam entregues de modo a possibilitar um apoio de comunicações mais eficiente à Brigada Mecanizada. Por forma a disponibilizar aos utilizadores do SIC-T os serviços existentes no Sistema de Informação e Comunicações Operacional (SIC-Op), nomeadamente o portal da intranet e , bem como explorar outros sistemas de informação simultaneamente em ambiente de treino operacional com forças no terreno e aquarteladas, a CTm/BrigMec efetua a interligação entre as duas redes socorrendo-se do sistema multicanal FM200 e do nodo existente no Destacamento de Comunicações e Sistemas de Informação Centro (DestCSI Centro). Módulo Repetidor Feixes Hertzianos (Rádio multicanal FM 200) Pág. 52

54 60 Anos das Transmissões no Campo Militar de Santa Margarida 3. AS TRANSMISSÕES PERMANENTES EM SANTA MARGARIDA O DestCSI Centro é efetivamente um órgão que, apesar de se encontrar nas instalações da BrigMec, depende do Regimento de Transmissões e tem atribuída a responsabilidade de garantir o apoio regional às TRANS- MISSÕES DE CARÁTER TERRITORIAL do Exército. A sua área de responsabilidade estende-se desde Coimbra até à Serra de São Mamede, passando por Tomar, Entroncamento, Tancos, Abrantes e Estremoz. Mas o apoio de comunicações de caráter territorial, ou Permanentes, no CMSM tem vindo a sofrer evoluções ao longo do tempo, paralelamente com o apoio de comunicações de campanha, sendo implementadas novas infraestruturas e tecnologias. Até ao início da década de 80 encontravam-se instaladas centrais PPC no Entroncamento, Tancos, Abrantes e Santa Margarida assim como implementadas ligações de feixes analógicos garantindo a interligação destas Unidades com um nodo de repetição no CHORAFOME (próximo de Tancos). Nos anos seguintes foram iniciados os trabalhos de instalação dos PPCA eletrónicos, em substituição dos PPC e CROSSBAR, de tal modo que, em 1987, o número de correspondentes da Rede Regional da Brigada ascendia a 384. As transmissões Permanentes em Santa Margarida nesse período eram as internas ao próprio Campo, acrescendo a existência de ligações com alguns canais telefónicos a Lisboa, de onde se ganhava acesso às outras Regiões Militares/Zonas Militares (RM/ZM) e um terminal de telex ligado à Central Telegráfica de Lisboa. Arquitetura do Nodo-tipo do SITEP durante o período de transição, mostrando os três níveis hierárquicos. Arquitetura do Nodo-tipo do SITEP durante o período de transição, mostrando os três níveis hierárquicos. Pág. 53

55 60 Anos das Transmissões no Campo Militar de Santa Margarida O tráfego entre o Comando da Brigada e as suas Unidades que se encontravam fora do CMSM tinha de passar forçosamente por Lisboa e daqui para o CHORAFOME, de onde radiava para Tomar, Entroncamento, Tancos e Abrantes, por quatro canais cedidos pela Força Aérea na ligação analógica Lisboa-Porto. Nestas condições, para estabelecer ligação entre o Comando e as Unidades ligadas ao CHORAFOME, tinha de ser efetuada uma chamada para Lisboa, de Lisboa para o CHORAFOME e daí para a Unidade respetiva. O primeiro passo na evolução do sistema dá-se com a libertação dos canais Lisboa-Porto e a instalação dos repetidores analógicos no CHORAFOME, por não existir linha de vista direta entre cada uma das Unidades e o CMSM. A partir daí, uma ligação entre o Comando da Brigada e cada uma das suas Unidades exteriores ao CMSM era repetida no CHORAFOME, fazendo o percurso CMSM CHORAFOME - Unidade e viceversa. Na segunda metade da década de 80 foi implementado o Sistema Integrado de Telecomunicações do Exército Português (SITEP) que introduzia a digitalização das transmissões, promovendo a comutação de mensagens por pacotes e introduzindo a fibra ótica e feixes hertzianos digitais como meio de transporte de informação. O SITEP é um sistema que obedece aos três critérios base: respeita o cenário tecnológico envolvente; tem em conta os requisitos operacionais do Exército; e incorpora tecnologias emergentes de valor provado. Considerou-se como cenário envolvente o teatro de operações estendido a todo o território nacional, os meios e estruturas militares de transmissões existentes, as infraestruturas de transmissões dos Ramos das Forças Armadas, das Forças de Segurança, da OTAN, infraestruturas civis (Marconi e CTT/TLP) e, interligado a estas, os meios de transmissões de campanha do Exército. Assim, o SITEP foi idealizado por forma a garantir um sistema de transmissões privativo do Exército, com cobertura nacional, constituído por uma estrutura que engloba os recursos humanos, meios de transmissão e infraestruturas de apoio, capazes de veicular de forma apropriada toda a informação de natureza eletrónica resultante da atividade do Exército e da sua relação com o exterior. Sendo um sistema destinado a servir o Exército, foi concebido em hierarquias ou patamares destinados a replicar uma imagem da própria estrutura do Comando, dispondo de uma hierarquia Primária (ou subsistema nacional), uma hierarquia Intermédia (ou subsistema regional) e uma hierarquia Básica ou de Pequena Unidade (PU). A hierarquia Primária espalha-se por todo o território nacional e é através dela que o Exército estabelece ralações com sistemas exteriores e com as RM/ZM. Constitui-se essencialmente por um sistema malhado de feixes digitais e centrais nodais, onde os feixes primários passam pelos Quarteis Generais (QG) das RM e se interligam ao respetivo nodo regional. Cada RM fica assim ligada por duas vias ao resto do sistema, garantindo a capacidade de estabelecimento de ligações alternativas em caso de falha da ligação principal. A hierarquia Intermédia compreende o subsistema regional e em alguns casos a rede de guarnição, como em Santa Margarida onde o subsistema regional inclui parte do nodo regional, torre de transmissão, e sistema de feixes para as unidades fora do Campo e a rede de guarnição inclui a central digital de comutação de serviços, as centrais digitais das unidades do Campo e a rede enterrada de cabos. A hierarquia Básica ou de PU corresponde ao nível básico do sistema privativo do Exército e é constituída pela rede interna da unidade, pela sua central eletrónica digital de comutação, pelos terminais de feixes hertzianos de acesso ao subsistema regional e pelo acesso à rede civil externa, garantindo que qualquer correspondente de qualquer Unidade tenha acesso a qualquer corresponde da rede do Exército, onde quer que este esteja. Pág. 54

56 60 Anos das Transmissões no Campo Militar de Santa Margarida Torre de Torre Comunicações de SITEP (CMSM, 2003) (CMSM, 2003) Para a implementação do SITEP, tornou-se necessário libertar o nodo em CHORAFOME para aí serem instalados os repetidores do anel da hierarquia Primária, colocando uma torre em Santa Margarida de onde fosse obtida linha de vista direta para as Unidades da então 1ª Brigada Mista Independente situadas fora do Campo e, simultaneamente garantisse o apoio ao SITEP e servisse o nodo de Santa Margarida. Nos estudos desenvolvidos, foi considerada como melhor solução a instalação de uma torre de 94 m no CMSM. No seu patamar intermédio, aos 45 m, seriam instalados os equipamentos de interligação à hierarquia Primária (o feixe primário liga para um lado a São Mamede e Évora e por outro ao CHORAFOME, onde abre para Lisboa e para norte para Coimbra) e no patamar superior seriam colocados os emissores/ recetores para as Unidades, uma vez que a infraestrutura de suporte dos equipamentos existentes no CHORAFOME iria ser ocupada pelos futuros repetidores dos feixes primários. Os trabalhos de transferência dos equipamentos e de implementação do Link Sul (São Mamede, Arraiolos, Évora, Mendro, Arrábida, Lisboa), que garantiria a existência de trajetos alternativos e a interligação a novas localidades, deveria decorrer sem que houvesse interrupção nos serviços disponibilizados. Por outro lado, tornava-se também necessário proceder a melhorias na infraestrutura de comunicações interna do CMSM e nas Unidades ali existentes. Encontrando-se assim definida a arquitetura da infraestrutura de comunicações com a implementação do Link Sul, servindo Santa Margarida através de um nodo no QG da Brigada, iniciaram-se os trabalhos de projeto e construção da torre de comunicações que iria suportar o equipamento de transmissão necessário à implementação do link da hierarquia Primária e ligação à hierarquia Intermédia que servia as Unidades fora do Campo Militar. Foram também conduzidos trabalhos de construção das instalações para acomodar a central nodal e lançada uma rede local em tecnologia digital. O SITEP foi estruturado por forma a permitir que, em locais como Santa Margarida, enquanto se implementavam projetos completamente digitais continuassem em serviço sistemas analógicos. Assim, o CMSM e a Brigada passaram a estar ligados ao SITEP através de tecnologia digital, suportada por dois links do sistema de hierarquia Primária, enquanto as restantes Unidades vizinhas passaram a estar ligadas por links individuais de tecnologia analógica, através do nodo em Santa Margarida. Pág. 55

57 60 Anos das Transmissões no Campo Militar de Santa Margarida Arquitetura do Nodo-de Santa Margarida, tecnologia digital, mostrando os três níveis hierárquicos. Com a evolução do SITEP, tecnologias emergentes de valor provado foram sendo introduzidas em substituição de tecnologias analógicas, únicas existentes até então no Serviço de Telecomunicações Militares (STM) e incapazes de responder às exigências modernas. Realçamos a introdução da comutação digital de serviços integrados por pacotes (essencial à linguagem entre computadores), a transmissão digital por feixes e por fibra ótica, a centralização do comando e o controlo remoto da infraestrutura de transmissão. Os utilizadores da infraestrutura de comunicações do CMSM passaram a ter acesso direto a todos os subscritores do Exército onde quer que estes se encontrem, beneficiando da implementação dum conjunto de tecnologias que permitem aceder aos vários serviços disponibilizados pelo SIC-Op através de terminais com características puramente comerciais, valências disponíveis num sistema integrado de comunicações onde diferentes equipamentos terminais falam entre si. Durante as duas últimas décadas os sistemas foram sendo melhorados, foram sendo implementadas novas tecnologias e ligações analógicas substituídas por digitais. As ligações com as unidades vizinhas de Entroncamento, Tomar, Tancos e Abrantes sofreram aumentos na largura de banda possibilitando um incremento na qualidade de serviço prestado. A infraestrutura filar foi sendo substituída por fibra ótica e aumentada a capacidade de processamento dos servidores que agora constituem o Centro de Dados Regional. Num futuro próximo, as velhinhas centrais telefónicas que ainda perduram vão ser substituídas por call manager, passando a disponibilizar serviço de voz sobre protocolo IP (VoIP). Foi um longo caminho percorrido desde os dias dos telégrafos óticos até à fibra ótica, até à tecnologia digital. Não se pode antever como estarão as TRANSMISSÕES NO CAMPO MILITAR DE SANTA MARGARIDA daqui a 60 anos, mas é certo que farão jus ao lema da Brigada Feitos farão tão dignos de memória e perpetuarão o grito das Transmissões Na vanguarda avançamos. Pág. 56

58 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS Alf TPO Frédéric Mota Resumo Neste trabalho, foi projetado um regulador linear de tensão (LDO) em tecnologia HV-CMOS, capaz de suportar uma tensão de entrada de 12V para a alimentação de blocos funcionais RF-CMOS com 3,3V e uma corrente de 100mA. Foi implementado através do processo CMOS de 0.35μm de 50V da Austria Micro Systems. A corrente de quiescente do regulador linear de tensão que determina a eficiência de corrente é de μa. Possui um eficiência de corrente de 99.88% e um rendimento de 82.46% quando a tensão mínima de entrada é utilizada. Detém uma tensão de dropout de 707mV sendo que o regulador continua a operar mesmo quando a variação da tensão de entrada é ligeiramente superior a 20V (tensão máxima permitida pelos transístores usados). A estabilidade do sistema é mantida mesmo com transições de carga de 10μA para 100mA. O regulador possui um tempo de estabelecimento inferior a 2.4 µs e uma variação da tensão de saída relativamente ao seu valor nominal inferior a 18mv (ambas para o pior caso). O regulador possui um undershoot e um overshoot de ± 1.85 V. Palavras-Chave Regulador linear de tensão, tensão de dropout, corrente de quiescente, estabilidade. I. INTRODUÇÃO A utilização massiva de equipamentos eletrónicos portáteis é uma realidade cada vez mais instalada na nossa sociedade. O crescimento na utilização destes equipamentos eletrónicos portáteis exigiu desenvolvimentos ao nível da gestão de potência, em busca do aumento de autonomia, desempenho e fiabilidade. De grande relevância para cativar a atenção comercial, essas características são particularmente relevantes quando falamos de aparelhos médicos, como por exemplo o pacemaker. Tendo em vista as atingir os objetivos acima referidas, torna-se essencial o bloco de gestão de potência num System-on-Chip (SoC). Um SoC é um circuito integrado onde são incluidos todos os componentes eletrónicos de um circuito num único chip. Nesse chip existem blocos funcionais diferentes, como por exemplo, blocos analógicos, blocos digitais e blocos de radiofrequência. A gestão de potência num SoC é responsável pela correta distribuição de corrente no circuito integrado de acordo com as necessidades de cada bloco. Representado de forma simples na Figura 1.1, a gestão de potência num SoC é constituída por um conjunto de blocos que permitem, individualmente, fornecer diferentes tensões de alimentação [1]. Fig Constituição simplificada de um bloco de gestão de potência. Pág. 57

59 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS Para esse prepósito, os reguladores de tensão podem dividir-se em duas categorias distintas: reguladores lineares de tensão e conversores de tensão DC-DC comutados, comportando cada um deles vantagens e desvantagens na sua aplicação [2]. Relativamente aos conversores de tensão DC-DC comutados apesar de terem elevado rendimento são de design e implementação mais complexa do que os reguladores lineares de tensão [2]. O uso de componentes externos, como bobinas e condensadores, comportam aumentos ao nível do custo e dimensão. Para além disso, são responsáveis pela elevada emissão de ruído na tensão de saída associada à frequência de comutação dos transístores do conversor. Por outro lado, os reguladores lineares de tensão apresentam um elevado fator de rejeição do ruído da fonte de alimentação (PSSR), menor custo, baixo nível de ruído na saída e ainda uma resposta rápida à variação de carga [2]. Como contrapartida, são de baixo rendimento, embora o seu rendimento aumente à medida que a diferença V_in-V_out diminui. No que concerne aos reguladores lineares de tensão, estes podem ser de baixa ou alta potência, compensados interna ou externamente e possuírem alta ou baixa tensão de dropout [2]. Designa-se por tensão de dropout, a tensão mínima necessária a acrescentar à tensão de entrada para que o regulador funcione corretamente. Um regulador linear de tensão tem como objetivo fornecer uma tensão de saída estável e constante independentemente de variações na tensão de entrada, na temperatura e na carga. Detentor destas características, este tipo de reguladores pode usar-se em diversos aparelhos portáteis eletrónicos como sejam computadores portáteis, telemóveis, leitores de músicas MP3, máquinas fotográficas e de filmar. [2][4]. II. Regulador Linear de Tensão Um regulador linear de tensão possui três regiões de operação: a região de corte (em que o transístor está off), a região de dropout e a região de regulação (ou linear) representado pela Fig.2.1 [4]. O regulador linear de tensão apenas cumpre o seu propósito quando se encontra na região de regulação, isto é, quando V_IN V_ OUT+V_DROP. Quando a tensão é inferior a V_OUT+V_DROP, encontra-se na região de dropout, podendo o regulador não fornecer a corrente máxima definida. Fig.2.1 Curva característica das regiões de funcionamento de um regulador. Pág. 58

60 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS No que concerne à sua composição, o regulador linear de tensão é, basicamente, constituído por um amplificador de erro, uma tensão de referência, um transístor de potência e uma malha de realimentação resistiva representada pela Figura 2.2 [19]. Fig Constituição simplificada de um regulador linear de tensão. A malha de realimentação (interno ao regulador) é, geralmente, um divisor resistivo, constituído pelas resistências R1 e R2. A tensão de entrada no amplificador de erro iguala a tensão de referência no momento em que a tensão de saída atinge o valor para o qual foi concebido. O amplificador de erro tem como função comparar e amplificar o valor da tensão entre a tensão de referência e a tensão proveniente da malha de realimentação. A tensão na saída do amplificador de erro varia em função da variabilidade da tensão na entrada e controla a corrente de saída do transístor de potência. Dessa forma, o transístor de potência pode ser considerado como uma fonte de corrente controlada por tensão. A resistência da carga é dada pela relação entre a tensão e a corrente de saída, V_OUT=I_(OUT ) R_L. O condensador externo é colocado à saída do regulador para obter estabilidade (caso necessário). A. Caracterização de um regulador linear de tensão Os aspetos mais importantes de um regulador podem resumir-se em quatro categorias: regime estático, regime dinâmico, especificações de alta frequência e rendimento [19]. Idealmente, o regulador de tensão LDO possui uma tensão de saída constante, independente de variações na carga ou na tensão de entrada. Da panóplia de características inerentes a um LDO podem enumerar-se, em forma de exemplo, a regulação da linha e da carga, a corrente quiescente, a tensão de dropout, o rendimento, a resposta em frequência e o PSRR. A regulação da linha é caracterizada pela variação da tensão de saída, V_out, em função da variação da tensão de entrada, V_in. Trata-se de representar a sensibilidade que a tensão de saída possui às variações na tensão de entrada. De modo ideal, a variação da tensão de saída dever-se-ia manter inalterada perante as variações da tensão de entrada. A regulação da linha, L_R, é dada pela equação (2.1). Pág. 59

61 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS O A representa o ganho do amplificador de erro, g_mp e r_op a transcondutância e a resistência de saída do transístor de potência, V_ref a variação da tensão de referência e β representa o divisor resistivo, β=r1/ (R1+R2). No que à regulação da carga diz respeito, esta traduz-se na variação da tensão na saída, V_OUT, em função da variação da carga, I_load. Quando o amplificador de erro deteta uma variação da tensão proveniente da malha de realimentação, compensa essa variação de modo a manter a mesma tensão de saída. O regime dinâmico determina a capacidade de regulação do regulador quando a corrente da carga é alterada instantaneamente ou quando ocorrem variações na tensão de entrada. O LDO deve responder rapidamente na tentativa de reduzir a variação da tensão na saída. O pior caso é quando a corrente de saída muda instantaneamente do zero para o seu valor máximo especificado. A capacidade de um LDO em regular a tensão de saída depende da largura de banda em malha aberta, da corrente máxima e do condensador de saída [5]. I_load_max corresponde a corrente máxima de saída, o t é a reposta temporal do LDO e o C_out corresponde ao condensador de saída. t é inversamente proporcional à largura de banda do regulador em malha fechada [5] [27]. Um aumento do tamanho do condensador e da largura de banda em malha fechada permite a redução de desvios na tensão de saída [19]. O regulador é caracterizado pelo PSRR, definido em função das capacidades parasitas do transístor de potência e proporcional ao ganho do circuito. Isto é, define a sua capacidade de rejeitar ruído presente na tensão de entrada. A alimentação num LDO é normalmente fornecida por uma bateria, o que confere importância ao rendimento, uma vez que influencia o seu tempo de vida útil. O rendimento é determinado por três parâmetros: a corrente quiescente, a tensão de dropout e a corrente de carga. A corrente quiescente é a diferença entre a corrente de entrada, I_dd, e a corrente de saída, I_out. A corrente quiescente, I_q, é dada pela equação (2.5). Pág. 60

62 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS A durabilidade da bateria aumenta com a redução da corrente quiescente. Portanto, a corrente quiescente deve ser tão diminuta quanto possível. A corrente quiescente é dependente do tipo dos transístores de potência utilizado (TJB ou MOSFET) [31]. Quando é utilizado um transístor MOS como transístor de potência, a corrente quiescente é pouco sensível à variação da corrente de carga. Porém, quando o transístor de potência é um transístor bipolar, a corrente quiescente deste aumenta proporcionalmente com o aumento da corrente de carga Outro parâmetro que influencia o rendimento de um regulador é a eficiência de corrente. Quando a corrente de carga é baixa, maior é a influência que a corrente quiescente exerce na eficiência de corrente, Ef_corrente, como é observado pela equação (2.6). À medida que a corrente de carga aumenta, o rendimento do regulador torna-se mais preponderante em relação à eficiência de corrente. O rendimento é definido pela relação entre a potência de saída, P_out, e a potência de entrada, P_in. Sempre com V_out<V_in. O rendimento do regulador aproxima-se de 100% à medida que a tensão de saída se aproxima da tensão de entrada. Contudo, para esse efeito, é necessário usar um grande transístor de potência, ainda que ao aumentar o rendimento, a velocidade do regulador LDO diminui [19]. Outra característica que deve ser considerada para obter um elevado rendimento num LDO é a tensão de dropout, que se define pela diferença mínima entre a tensão de saída e a tensão de entrada deixando o regulador de regular a tensão de saída. Ao projetar um regulador, este deve garantir uma determinada corrente de carga a partir de uma tensão de entrada mínima, de modo a que o transístor de potência MOS funcione na saturação. A tensão de dropout, V_drop, é dada pela equação (2.8). Onde V_(in_min ) é a tensão mínima necessária para o regulador regular a tensão de saída e V_(out_reg ) corresponde à tensão de saída para o qual o LDO foi projeta. R_(o-pass) é a resistência do transístor de potência. O transístor de potência é dimensionado de modo a obter a tensão de dropout pretendida à corrente máxima de carga, I_(load_max ). O valor de V_drop pode ir de 0,1V até 1,5V [27] quando o transístor de potência sai da região de saturação e entra na região de tríodo dependendo da topologia usada no transístor de potencia. Como referido anteriormente, o valor típico da tensão de dropout situa-se entre 200 e 300mV [2]. O valor da tensão de dropout deve ser tão baixo quanto possível para obter um melhor rendimento. Pág. 61

63 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS 2.1 Transístor de potência O transístor de potência deve ser escolhido logo no início do projeto de um regulador linear de tensão [5]. A escolha do transístor de potência depende, essencialmente, das especificações do LDO, do processo e da aplicação a ser utilizada. A corrente de saída, a tensão de entrada e de dropout altera as características do transístor de potência que, consequentemente, afetará a performance do LDO. Em forma de exemplo, se se aumentar a corrente de saída, aumenta o tamanho do transístor que, por sua vez, resulta no aumento das capacidades parasitas afetando a estabilidade do sistema. Existem cinco configurações possíveis para o transístor de potência, podendo ser utilizados TJB ou MOSFET, representadas na Figura 2.3 [6]. Fig.2.3 Topologia básica de um Transístor de potência [4]. Cada topologia tem as suas próprias características, tendo vantagens e desvantagens na sua utilização [7]. Pela tabela 2.1, o transístor de potência usado afetará duas características do regulador, sendo elas, a tensão de dropout e a corrente de quiescente. Pela equação (2.12), estas características influenciam o rendimento do regulador. Relacionando as diferentes configurações da Figura 2.1 [31], os TJB s fornecem uma grande corrente à saída, porém tem uma maior corrente quiescente o que diminui o seu rendimento. O PMOS e PNP são os que conseguem melhores rendimentos, por terem uma menor tensão de dropout situando-se entre 100 e 400mV, aproximadamente [9]. Enquanto os NPN, NMOS e o Darlington se situam entre 0,8 e 1,2V [9]. O PMOS e o NMOS são utilizados quando é privilegiada a eficiência de corrente, de modo a aumentar o tempo de vida das baterias, porque possuem baixa corrente quiescente. Quando é dado primazia à velocidade, os transístores usados são o NPN e o Darlington. Na Tabela 2.1, encontra-se as diferenças entre os diferentes transístores de potência. Pág. 62

64 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS Tab.2.1 Comparação entre as configurações do transístor de potência [4]. 2.2 Estabilidade Como referido anteriormente, um regulador linear de tensão deve regular a tensão de saída, independentemente de variações, tanto da tensão de entrada como na carga. Apesar destas variações, o regulador tem que continuar estável de modo a cumprir o objetivo para o qual foi projetado. Pela Fig.2.4, A análise da estabilidade de um regulador de tensão é efetuada com todos os elementos que constituem o sistema, nomeadamente, o transístor de potência, o amplificador de erro, a malha de realimentação e o condensador de saída (se utilizado) [3]. Fig.2.4 Topologia típica de um regulador [33]. Pág. 63

65 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS A localização dos polos e do zero pode ser aproximado pelas seguintes expressões (2.10), (2.11), (2.12) e (2.13), considerando-se três polos e um zero, sendo a sua localização típica representada na Figura Fig.2.12 Resposta em frequência típica de um regulador, localização dos polos e zeros. Pág. 64

66 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS A contribuição de cada polo e cada zero é de ±90 de deslocação de fase e de ±20dB/década no ganho [36]. Para o sistema ser estável, a margem de fase deve ser superior a 45 (ou a fase ser inferior a 135 ) quando o ganho, em malha aberta, é de 0dB. Em consonância com a Figura 2.13, devido à localização dos dois polos a baixas frequências, que contribui para um deslocamento de fase de 180, o regulador pode ser instável [12]. Contudo, para melhorar a margem de fase e, por consequência, a estabilidade do sistema deve ter-se em atenção que os polos parasitas devem estar localizados três vezes o valor de UGF e que o zero (f_z1) deve estar localizado antes do UGF [12]. O problema de estabilidade deve-se aos dois polos a baixas frequências localizados um na gate do PMOS e o outro à saída do regulador. Este problema vê-se habitualmente resolvido através da implementação de um condensador externo. O condensador externo possui internamente uma resistência, denominada de resistência equivalente em série (ESR), entre o 0,2 e 9Ω [8]. Ao acrescentar um condensador, cria-se um zero, em que este cancela a deslocação de fase de um dos dois polos, possibilitando o aumento da estabilidade representado na Figura O pior caso da margem de fase é para baixas correntes de carga, que corresponde a uma elevada R_(o-pass). Neste caso, o zero mantém a sua frequência enquanto que o pólo dominante a diminui, promovendo também a diminuição da UGF e afetando o desempenho do regulador no PSRR e na resposta dinâmica [13]. Para manter a estabilidade, existem múltiplas técnicas dependendo das especificações do sistema para a sua solução. A técnica aplicada em [14] [15], Damping factor Control Frequency Compensation (DFCFC), utiliza um amplificador de erro com três estágios em que o pólo dominante é independente da carga a baixas frequências. Dessa forma, permite o aumento da estabilidade, a regulação da carga e melhora o PSRR. Todavia como desvantagem, apresenta uma elevada corrente de quiescente o que afeta o rendimento do regulador. Outro método, usado em [16] é a utilização da compensação de Miller que usa uma malha RC para estabilizar o sistema. A vantagem desta técnica é de ter uma baixa corrente de quiescente e uma resposta rápida à variação da carga. O condensador de saída tem, portanto, um papel crucial na estabilidade de um regulador. Contudo, quando as especificações da corrente de saída não requerem um sistema totalmente integrado, o uso do condensador pode ser negligenciado [14] [2] [17] [18]. III. METODOLOGIA DE PROJETO Neste capítulo é realizado o dimensionamento do regulador linear de tensão considerando os seus blocos individualmente e, posteriormente, no seu todo. O objetivo é conceber um regulador com baixa tensão de dropout e baixa corrente de quiescente pois essas são as características exigidas nos dispositivos eletrónicos portáteis dos nossos dias. Este regulador é constituído, essencialmente, pelo transístor de potência, pelo amplificador de erro, pela fonte de corrente, pela tensão de referência e pelo seu funcionamento como um todo, como regulador linear de tensão representado na Figura 3.1. De referir, que a estabilidade do regulador é dependente da carga e do condensador (se necessário) o que leva a varias considerações no projeto do regulador linear de tensão. Pág. 65

67 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS Fig.3.1 Estrutura do Regulador linear de tensão proposto. 3.1 Transístor de potência A escolha do transístor de potência é muito importante pois influencia de maneira decisiva quando, por exemplo, um elevado rendimento e uma baixa tensão de dropout são requeridas. Essa escolha pode ser constituída por apenas um transístor ou constituído por vários, formando um array [15]. Quando se trata de apenas um transístor, tem a vantagem de aumentar a eficiência de corrente, pois a corrente quiescente diminui. Contudo, quando o transístor de potência é constituído por vários transístores em array, o PSRR melhora assim como a resposta à variação da carga, tornando-a mais rápida Pela tabela 2.1 e para este regulador, foi escolhido o PMOS pois é o que possui um melhor compromisso entre tensão de dropout, corrente de quiescente, velocidade e a corrente de saída apesar de ser mais difícil para manter o sistema estável. O transístor de potência, PMOS, está configurado em source-comum, como representado na Figura 3.2. Na figura, estão também representadas as capacidades parasitas do transístor de potência pois não podem ser desprezadas devido às dimensões do transístor. De referir também, que a impedância de saída do transístor é inversamente proporcional à corrente que nele circula, o que faz variar a posição do polo dominante. Desse modo, se a corrente de carga é baixa, a frequência do polo dominante será, também, baixa. Fig.3.2 Configuração do transístor de potência utilizado, transístor PMOS. Pág. 66

68 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS À medida que se aumenta a tensão de entrada, superior a V_out+V_drop, o transístor de potencia passa da região de tríodo para a região de saturação. Nessa região, a corrente entregue à carga é máxima sendo dado pela expressão (3.2). A expressão (3.3) representa a resistência do PMOS, R_(o-pass), dada em função da tensão source-drain e da corrente de saída, na região de saturação. Da equação (3.3) é possível calcular a tensão de dropout em função da corrente de carga e a resistência do transístor, expresso pela equação (3.4). Tratando-se de um projeto High-Voltage com uma tensão de entrada de 12V, a gate do transístor de potência tem de permitir tensões superiores a 5V para funcionar na região de saturação. Para esse efeito, restam apenas os seguintes transístores no processo em causa: o PMOS20H, PMOS20HS, PMOS50H e o PMOS50HS [44]. O PMOS escolhido foi o PMOS20H pois é o que tem a resistência do transístor, R_(o-pass), mais baixa pelo que a sua tensão de dropout será menor em relação aos outros transístores. Outro fator a ter em consideração é a tensão de threshold. Entende-se por tensão de threshold, V_th, a tensão mínima necessária para o transístor estar à condução. Desse modo, o PMOS20H e o PMOS20HS são os que possuem menor V_th, em relação aos outros dois transístores. Outro parâmetro que permite justificar que o PMOS20H é o melhor, para este projeto, é porque possui um menor TC_(R_on ). O TC_(R_on ), consiste na alteração do valor da sua resistência em função da variação da temperatura, em que o PMOS20H possui a menor variação. Não é usado o comprimento mínimo do transístor (L_min=1.1 µm) de modo a aumentar a sua impedância de saída [33]. O PSSR também é afetado em altas frequências quando o comprimento mínimo é utilizado. O tamanho do transístor será de W= µm e L=1.2 µm dando uma margem em relação ao comprimento mínimo. A razão do transístor de potência ser tão grande prende-se com o facto de assegurar que o regulador consiga fornecer uma quantidade suficiente de corrente [23].. Como se pode observar pela equação (3.4), o tamanho do transístor de potência influencia a tensão de dropout. Para uma determinada corrente de carga, o aumento do tamanho do transístor faz diminuir a tensão de dropout. Á medida que se aumenta as especificações da corrente de carga, é necessário aumentar o tamanho do transístor. Contudo, o elevado tamanho resulta em grandes capacidades parasitas, C_gs e C_gd, impondo um aumento do slew rate e tornando mais difícil a estabilidade [24]. Pág. 67

69 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS 3.2 Amplificador de erro A metodologia usada para o projeto do amplificador de erro tem de ser efetuado com muita atenção de modo a satisfazer as especificações impostas ao regulador de tensão. Nomeadamente, um elevado ganho DC, para assegurar precisão; deve ter baixa corrente de quiescente, para aumentar o tempo de vida da bateria; a regulação da linha e da carga e ainda, deve ser rail-to-rail na tensão de saída. Não esquecer o PSRR do regulador que está diretamente relacionado com o desempenho do amplificador de erro. Um amplificador de erro deve ter um ganho superior a 70 db [25] o que se torna difícil de concretizar usando apenas um estágio sendo necessário o uso de um amplificador de erro com dois estágios. Todavia, o uso de dois estágios é desfavorável pois o transístor de potência não funciona como estágio de alto ganho na condição de dropout. Assim, o amplificador de erro terá apenas um estágio e o transístor de potência será considerado como o segundo estágio. Os amplificadores de erro mais utilizados para a realização de um LDO são as topologias cascode porque, para além de permitirem melhorar o ganho DC, melhoram também o PSRR. Como referido anteriormente, uma das principais preocupações num amplificador de erro é o seu consumo de corrente, devendo ter baixa complexidade de modo a baixar a corrente quiescente. Para isso, existem várias topologias e neste projeto, o amplificador de erro usado tem como base um operational transconductance amplifier (OTA). Este OTA é definido como um amplificador de erro em que todos os nós são de baixa impedância exceto os nós de entrada e saída [23]. Fig.3.3 Esquema elétrico base usado de um OTA [45]. Pág. 68

70 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS Como referido no capítulo 2, a finalidade de um amplificador de erro é amplificar a diferença entre a tensão de referência e a tensão proveniente da malha de realimentação. Na Figura 3.4, é representado o amplificador de erro utilizado para o regulador linear de tensão. Fig.3.4 Esquema elétrico do amplificador de erro. A principal diferença entre a Figura 3.3 e o esquema elétrico utilizado (Figura 3.4) deve-se ao facto de existir duas tensões de alimentação no mesmo amplificador de erro, o Vdd_low e o Vdd_high. Este método utilizado deve-se à tensão na gate do transístor de potência necessitar de uma alta tensão (8,7V) para funcionar na região de saturação, sendo necessário a saída do amplificador de erro ser de alta tensão. O Vdd_low é alimentado por 3,3V e o Vdd_high por 12V. Os transístores alimentados pelo Vdd_low são de baixa tensão, enquanto que a saída do amplificador de erro é de alta tensão, alimentado pelo Vdd_high. Foram também acrescentados dois transístores, M1 e M2, de low voltage que funcionam como divisores de tensão. A corrente de polarização, pertencente ao transístor MN0, deve ser a mínima possível para que o circuito funcione mas principalmente de modo a aumentar a eficiência de corrente, da equação (2.6). A tensão de offset do amplificador do erro deve ser a mínima possível para reduzir os desvios na tensão de saída já que, por exemplo, a temperatura introduz erros adicionais nessa tensão. O valor da tensão de offset para este o amplificador de erro é de 11mV. Com o esquema da Figura 3.5, é determinado o ganho e a fase do amplificador de erro representado pela Figura 3.8. O ganho do amplificador de erro é cerca de 57dB com uma margem de fase, a 0dB, de 57,9 sendo dessa maneira estável. Pág. 69

71 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS Fig.3.4 Caracterização do ganho e da fase do amplificador de erro. IV. SIMULAÇÃO DA TOPOLOGIA PROPOSTA Neste capítulo será realizada a validação do regulador linear de tensão sendo apresentadas as suas simulações. Serão efetuadas, tendo como base, as quatro categorias de um regulador referido no capítulo 2, visando as seguintes características: estabilidade (ganho e fase), regulação da linha e da carga, tensão de dropout, tempo de estabelecimento e PSRR. Os esquemas e as simulações foram realizados utilizando a ferramenta de simulação Cadence Custom IC Design tools e o processo CMOS de 0.35µm 50V da Austria Micro Systems. Na caracterização do regulador linear de tensão serão utilizados corners. Os corners são parâmetros que fazem variar os valores típicos dos componentes de um circuito. É uma ferramenta útil para ter uma análise mais realista do projeto apesar de não fornecer um valor real do pior caso, fornece uma boa indicação do que poderá acontecer. Nos corners existe a possibilidade de variação de alguns parâmetros tais como: a temperatura, a fonte de alimentação, a fonte de corrente, as resistências e os parâmetros dos transístores. Neste projeto, serão efetuadas variações aos transístores e à temperatura representadas na Tabela 4.1. Fig.4.1 Parâmetros de velocidade dos transístores pertencente aos corners do processo utilizado. Pág. 70

72 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS A combinação das variações deu um total de 8 corners diferentes. Nalgumas das simulações também existe variação da corrente de carga aumentando as combinações para um total de 50 corners diferentes. 4.1 Análise de estabilidade Uma maneira de determinar a estabilidade do regulador é através do esquema de simulação da Figura 4.2, sendo o seu circuito elétrico apresentado nos anexos. A malha de realimentação é interrompida usando, para isso, uma bobina de valor elevado cuja função é cortar a contribuição da componente AC. O sistema é simulado em malha aberta e serve para concluir se o sistema é estável, como efectuado no amplificador de erro. Fig.4.2 Esquema de simulação para resposta em frequência. Na Figura 4.3 é representado o ganho DC e a respetiva fase, de acordo com o esquema da Figura 4.2, para correntes de carga de 10µA, 100µA, 1mA, 10mA e 100mA com os respetivos corners. À medida que a corrente de carga diminui, diminui também o ganho do regulador. Para todas as condições, verifica-se que o regulador é estável. Pág. 71 Fig.4.3 Caracterização do ganho e da fase, considerando todas as hipóteses.

73 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS 4.2. Tensão de dropout Na Figura 4.4, está representada a curva característica do regulador linear de tensão. Nesta figura, é possível identificar as três zonas de funcionamento do regulador, referidas no capítulo 2. Para tensões inferiores a 1,65V encontra-se na zona de corte; para valores entre 1,65 e 4,037V encontra-se na zona de dropout e para valores superiores a 4,037V está na zona linear. Assim sendo, a tensão de dropout, V_drop, deste regulador é de 707mV. Fig.4.4 Curva característica do regulador de tensão projetado (para I_carga= 100mA). Na Figura 4.5, é representada a tensão de saída em relação à variação da tensão de alimentação. A tensão de alimentação é de 12V variando sinusoidalmente ±8,5V, desse modo, o regulador linear de tensão deixa de regular quando a tensão é inferior a 4,037V, ou seja, V_out+V_drop. De referir, que apesar da tensão de entrada superar ligeiramente a tensão máxima permitida pelos transístores de alta tensão, o regulador continua a funcionar normalmente. Pág. 72

74 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS Fig Tensão de saída perante variação sinusoidal da tensão de alimentação. Quando utilizado os corners, no pior caso, a tensão de dropout pode atingir 1,222V, no entanto, para o melhor caso é de 385mV. Existe uma diferença de 837mV entre o melhor e o pior caso Regulação da linha A Figura 4.6 representa a característica da regulação da linha em função da tensão de entrada pela equação (2.2), existindo um desvio de 18mV provocado na tensão de saída. Em termos percentuais, corresponde a um desvio de 0,54%. Pág. 73 Fig.4.6 Simulação da regulação da linha.

75 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS Na Figura 4.7, é representada a variação da tensão de saída em função da variação da corrente de carga. O desvio obtido pela variação da corrente na regulação da linha é de 9mV. Fig.4.7 Simulação da regulação da linha na ausência de carga. A variação foi realizada com os corners, em que para o pior caso, existe um desvio de 16,5mV e para o melhor caso, um desvio de 5,5mV. Estes desvios devem-se, pela equação (2.3), ao facto do ganho DC variar com a resistência de saída do transístor de potência, que por sua vez, varia em função da corrente de carga. Como referido no capítulo 2, uma forma de diminuir os desvios apresentados pela regulação da linha e da carga seria aumentar o ganho do amplificador de erro, tendo em atenção a possibilidade do regulador se tornar instável Regime transitório Neste regulador linear de tensão será também analisado a regulação da linha e da carga em regime transiente. Para esse efeito a tensão de entrada e a corrente de cara serão estimuladas com um pulso. Será analisado o tempo de estabelecimento segundo parâmetros já referidos. Na Fig. 4.9, foi efetuado uma variação (step) na tensão de entrada de 0 a 12V, verificando-se uma demora de 2,4µs no pior caso quando a corrente é máxima (para 100mA, que corresponde a uma resistência de 33Ω). Quando a corrente é mínima, o tempo de estabilização é menor, cerca de 0,4µs, mas verifica-se um maior pico da tensão de saída (pode chegar até aos 10,9V). Pág. 74

76 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS Fig.4.9 Tempo de estabelecimento, perante um step de 0 a 12V. Pág. 75

77 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS Na Figura 4.10, foi efetuado variações na corrente da carga, mais precisamente, um step entre 10µA e 100mA, entre 100µA e 100mA, entre 1mA e 100mA e entre 10mA e 100mA. Fig.4.10 Tensão de saída perante variações na corrente de carga. O pior caso é quando há uma maior variação entre correntes na carga, isto é, entre 10µA e 100mA resultando num pico de tensão de ±1,85V Eficiência Nesta última secção será efetuada a análise da corrente quiescente de forma a calcular a eficiência de corrente (equação (2.8)). Característica muito importante, pois influencia decisivamente a autonomia dos dispositivos eletrónicos portáteis, sendo que, quanto mais baixa for a corrente quiescente, maior será a autonomia. Pela expressão (2.7) é possível calcular o rendimento do regulador linear de tensão relacionando a corrente quiescente e as tensões de entrada e saída. a corrente quiescente do regulador projetado é de 119,91µA sendo que a variação entre diferentes valores de carga é praticamente inexistente. Pela Figura 4.19, já com corners, o pior Pág. 76

78 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS caso de corrente quiescente é de 260µA e o melhor caso é de 40µA. A partir da equação (2.8), é calculada a eficiência de corrente do regulador projetado. Pela equação (2.7), é calculado o rendimento do regulador projetado. De referir, que o rendimento do regulador é baixo pois a tensão de entrada é muito superior à tensão de saída. Se fosse usada a tensão mínima necessária para o funcionamento do regulador, a tensão seria cerca de três vezes maior. Pág. 77

79 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS Tab. 5.1 e 5.2 Comparação entre diferentes reguladores lineares de tensão. Pág. 78

80 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS V. CONCLUSÕES Ao longo desta dissertação foi projetado um regulador linear de tensão tendo como objetivo melhorar a autonomia e o desempenho dos atuais dispositivos eletrónicos. Este melhoramento tem sempre como base o estado da arte, face aos circuitos ou topologias existentes, de modo a usar o conhecimento existente. È possível comparar as simulações efetuadas com resultados obtidos por outros autores presentes na Tabela 5.1. Nesta tabela estão representadas variadas características que foram referidas ao longo desta dissertação. É possível afirmar que o regulador projetado apresenta melhor eficiência de corrente que o regulador proposto em [5] [26] [27] [28] [29] [30] [31]. Dessa forma, o tempo de vida da bateria aumenta permitindo uma maior autonomia em relação a outros reguladores. O rendimento deste regulador é pior que os reguladores propostos porque, como explicado anteriormente, quanto maior a diferença entre a tensão de entrada e saída, pior será o rendimento. Nesse sentido, a comparação torna-se dificultada devido à significativa diferença de valores na tensão de alimentação. Contudo, se fosse considerada a tensão mínima necessária para a regulação, o regulador linear de tensão projetado consegue melhor rendimento que o regulador proposto em [26] [32] [28] [29] [33]. As figuras de mérito (FOM) são, assim, usadas para caracterizar o desempenho de um componente, sistema e/ou método. Para comparar um regulador linear de tensão, são usadas as seguintes figuras de mérito dadas pelas equações (1.1) e (1.2). Onde T_R e ΔV_OUT, é o tempo de resposta e variação da tensão de saída quando é efetuada uma variação da carga, respectivamente. I_Q corresponde à corrente quiescente, I_MAX é a corrente máxima que atravessa a carga, C_OUT é o valor do condensador à saída do regulador, ΔV_OUT corresponde à variação da tensão de saída quando é efetuada uma variação da carga. T_G é o tempo de atraso do processo utilizado. No regulador projetado, não é possível calcular as figuras de mérito, FOM_1 e FOM_2, devido à ausência de um condensador à saída. Assim como este regulador, existem outros, em que o condensador de saída é negligenciado por o seu uso ser desnecessário ou por ser necessário um regulador totalmente integrado [14] [27] [30] [34] [33] [2] [17] [35]. Neste regulador, a tensão de dropout é de 707mV, um valor elevado tendo em conta o estado da arte existente, em que o seu valor situa-se nos 200mV. Contudo, essa diferença deve-se, sobretudo, ao facto de ser usadas baixas tensões de entrada (no estado da arte). Como a tensão que passa pela gate do transístor de potência é de alta tensão, é necessário um transístor de High Voltage. Estes possuem uma resistência superior aos de Low Voltage, assim, pela equação (2.12), a tensão de dropout será, forçosamente, maior. O seu uso encaixa na Pág. 79

81 Regulador Linear de Tensão em Tecnologia HV-CMOS perfeição nas aplicações referidas no capítulo 1. Como exemplo, em aplicações automóvel em que, por vezes, a bateria deste desce para os 6V, em condições de muito frio, uma baixa tensão de dropout é requerida [27]. Neste caso, este regulador apenas precisaria de 4,037V. O regulador linear de tensão proposto representa uma abordagem inovadora aos diversos métodos propostos e existentes no estado da arte. Consiste num amplificador de erro com duas tensões de alimentação (uma de baixa tensão e outra de alta tensão). Contudo, o elevado tamanho dos transístores poderia ser reduzido pela utilização de outro processo CMOS. A metodologia de projeto usada para este regulador teve influência nos resultados obtidos, sendo necessário fazer algumas considerações de modo a melhorá-lo. Em primeiro, poderia ser melhorado a tensão de dropout para valores mais consonantes com o estado da arte apresentado na Tabela 5.1. Esse facto, por consequência, melhoraria o rendimento quando usada a tensão mínima necessária para normal funcionamento do regulador. Assim, poderia abranger um maior leque de aplicações, não estando somente focalizado em aplicações industriais ou em equipamentos médicos. Neste projeto existe um grande undershoot e overshoot, ±1,85V, que poderia ser diminuído através do uso de um condensador. Contudo, este caso merece melhor atenção porque existe vantagens e desvantagens, em que um dos pontos a debater seria a total ou não integração do circuito, como referido no capítulo 1. O regulador linear de tensão projetado possui um baixo ganho, que poderia ser melhorado. Todavia, existe um fator de compromisso entre o ganho do regulador e sua estabilidade, em que ao melhorar o ganho deve ter-se em atenção que o regulador não passe para a região de instabilidade. Pág. 80

82 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 Alf TPO Ruben Rodrigues Resumo Os desafios colocados às comunicações rádio nos modernos teatros de Operações, nomeadamente no que diz respeito a segurança, comunicações de dados e interoperabilidade, incrementaram o desenvolvimento de rádio definidos por software. As Forças Armadas Portuguesas e mais especificamente o Exército acompanharam esta evolução e estão equipadas com um equipamento rádio de nova geração, designado por P/PRC-525. Devido à natureza das operações militares é importante que as baterias dos rádios tenham a maior longevidade possível, pelo que uma boa adaptação entre o rádio e a antena, apenas é possível através do conhecimento da sua impedância de entrada. Este artigo é a base para a implementação de circuitos com parâmetros concentrados que apresentem a mesma impedância de entrada que a antena laminar do rádio P/PRC-525. Este artigo tem dois objetivos principais: efetuar a comparação da impedância obtida teoricamente, por simulação e experimentalmente da antena do rádio P/PRC-525, em espaço livre e nas três posições mais comummente utilizadas pelo operador no campo de batalha, na gama de frequências entre os MHz, e efetuar a caraterização eletromagnética da antena. Para a determinação da impedância teórica da antena serão descritos alguns métodos e as respetivas aproximações, nomeadamente o Método da Equação Integral de King-Middleton, o Finite Integration Technique (CST Microwave Studio) e o Eletromotive Force Induced (EMF). Para a caraterização eletromagnética da antena (diagrama de radiação, impedância de entrada e ganho na direção do máximo), foi construída uma antena à escala e testada na câmara anecoica, sendo de seguida comparados os resultados de simulação, usando o CST Microwave Studio. Como será demonstrado neste artigo, os resultados teóricos e experimentais revelaram-se bastante próximos. Palavras-chave Rádio P/PRC-525, impedância de entrada, diagrama de radiação, simulação. I. INTRODUÇÃO Na atualidade, as telecomunicações desempenham um papel fundamental na vida humana e é quase impossível considerar qualquer sociedade globalizada, sem a existência de uma rede de telecomunicações moderna, eficiente e sustentável. Este artigo surge numa perspetiva de âmbito militar. No passado existiam problemas de interoperabilidade entre equipamentos rádio dos diferentes ramos das Forças Armadas. Estes problemas estavam muito ligados ao facto de os diferentes ramos necessitarem de equipamentos que tivessem requisitos operacionais diferenciados, o que implicava para se obter interoperabilidade, uma duplicação de meios. Uma das formas de mitigar este problema foi o desenvolvimento de rádios definidos por software, que obedecem a uma série de requisitos, nomeadamente no que diz respeito a segurança e interoperabilidade. Um dos pontos fortes destes equipamentos é o facto de poder operar em múltiplas configurações sem necessidade de duplicar os meios. A escolha do tema para este artigo surge numa perspetiva de interesse não só pessoal mas também profissional: o estudo de um equipamento militar em parceria com a EID (Empresa de Investigação e Desenvolvimento de Pág. 81

83 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 Electrónica, S.A.). O assunto proposto foi o estudo, simulação e medida da antena laminar de VHF do rádio P/PRC-525, testado em diferentes ambientes, incluindo o campo aberto e a câmara anecoica (antena reduzida à escala), o que permite a interconexão de diversos assuntos abordados ao longo do curso. Esta multidisciplinaridade irá permitir ao leitor efetuar a comparação do comportamento da antena com os resultados obtidos tanto por simulação usando o software CST Microwave Studio, como com as medidas realizadas em espaço livre e da camara anecoica. Tipicamente as antenas militares são de banda larga (largura de banda com algumas dezenas de MHz), sendo que é essencial conhecer a impedância de entrada da antena para ser possível a construção de um adaptador/sintonizador de impedâncias interno para o rádio de modo a ser possível conectar-se a antena ao rádio pois este normalmente apresenta uma impedância de saída de 50Ω (sem ser necessário o filtro de impedâncias já existente). O módulo da impedância de entrada de uma antena de banda larga pode alcançar as centenas de Ω, valor muito distante dos 50Ω que corresponde à impedância de saída do rádio. Em resumo, o objetivo principal deste artigo é a caraterização eletromagnética da antena laminar de VHF do rádio militar P/PRC-525, simulação e consequente comparação da impedância de entrada da antena na banda MHz, nas posições que o utilizador adota na execução das suas funções, incluindo operador de pé, operador deitado e rádio no solo. II. PROBLEMA DA IMPEDANCIA DA ANTENA A. Antena VHF do rádio P/PRC-525 A antena de VHF do rádio P/PRC-525 é feita de uma dupla camada de aço (revestida com uma camada de cobre), na qual as camadas deslizam entre si e dão rigidez e flexibilidade à antena. A coesão entre as duas camadas é feita por uma proteção de borracha que protege a antena dos efeitos corrosivos. A antena tem um comprimento físico de 1.32m, uma espessura de 2.7mm e uma altura de 16.3mm. A antena opera numa banda relativamente larga (25-88 MHz) e está otimizada para trabalhar como um monopolo de λ / 4 (f = 56.8MHz). Fig. 1 Antena VHF do rádio P/PRC-525. Pág. 82

84 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 B. Impedância teórica da antena A solução geral para a determinação da impedância de uma antena é complexa e impossível de alcançar na maior parte dos casos. O problema fundamental reside no cálculo da distribuição espacial da corrente na antena. A assunção teórica da distribuição da corrente depende essencialmente dos parâmetros geométricos da antena, tais como o seu comprimento elétrico e o seu diâmetro. Existem vários métodos para o cálculo da impedância de uma antena; estes consideram-se divididos em duas categorias: os métodos analíticos e os métodos numéricos. No primeiro caso, o Método Iterativo da Equação Integral de King-Middleton e o método EMF foram os métodos mais apropriados e precisos, pois estes não assumem à priori o conhecimento da distribuição de corrente da antena. No segundo caso, o método utilizado foi o Finite Integration Technique, com recurso ao CST Microwave Studio. C. Método da antena cilíndrica O método da antena cilíndrica ou método da equação integral [1] é formulado por uma equação integral a partir da condição fronteira do campo elétrico tangencial através de um método de aproximações sucessivas. A hipótese do método é a satisfação da condição da continuidade da componente tangencial do campo elétrico na fronteira entre a superfície cilíndrica da antena e a sua vizinhança. A corrente terá uma distribuição desconhecida, que será calculada por uma equação integral. D. Integral Equation of King-Middleton Um dos métodos mais precisos é o método iterativo proposto por R. King (1937) desenvolvido por Erik Hallén, o método de King-Middleton. King formulou uma equação integral sob a forma de uma série e escolheu uma função de distribuição que reproduzisse tão próximo quanto possível a atual distribuição de corrente da antena. Para aplicar a aproximação descrita pelo modelo matemático, é necessário satisfazer certas premissas, nomeadamente (1) cilindro terminado por hemisférios de raio a, (2) l>>a, (3) l < λ, (4) βa << 1. É necessário determinar se a antena em estudo pode ser modelada pelo método da Equação Integral: o comprimento físico da antena é muito maior que o seu raio (l=1.32m, a=0.815cm) e o comprimento físico da antena é menor que o menor comprimento de onda (l = 1.32m, λmin = 3.41m), e para o menor comprimento de onda βa = << 1, pelo que os valores estão dentro da gama de validade do modelo. Todos estes valores foram calculados para a banda de frequências de interesse (33-88 MHz). De acordo com King [2], a antena considerada para o cálculo da impedância própria é uma antena cilíndrica com comprimento l e raio a, imersa no vácuo. A referência é escolhida de tal modo que o eixo axial (eixo zz) coincida com a antena, estando esta na sua base. A expressão da corrente que percorre a antena, I(z), é descrita por King [3]: Pág. 83

85 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 Onde V_T é a tensão aplicada aos terminais da antena, ψ_km é um parâmetro real (parâmetro de expansão de King-Middleton), M_1KM (z) e M_2KM (z) são integrais de iteração em função de z, A_1KM (l) e A_2KM (l) são integrais de iteração em função de l. O parâmetro de expansão de King-Middleton, dependente da razão l / λ toma duas expressões de acordo com o domínio de validade: Considerando uma tensão unitária em fase com t=0, o desenvolvimento de segunda ordem da impedância da antena leva a : Pág. 84

86 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 E. Simulação no CST Microwave Studio O CST Microwave Studio é a combinação das propriedades do PBA (Perfect Boundary Approximation) com o método FIT [4]. Assim, o ambiente de simulação escolhido foi o método de simulação Frequency Domain Solver: este método usa algoritmos que podem mapear o objeto físico numa malha de células mais eficiente e que leva a um menor tempo de simulação para a mesma precisão de cálculo. Assim tornou-se necessário colocar um PEC (plano elétrico perfeitamente condutor) perpendicular à antena, aproximando a simulação da realidade ao demonstrar que o rádio P/PRC-525 é equivalente ao PEC. Este plano condutor teria de ter um raio teoricamente infinito, contudo após algumas simulações no CST Microwave Studio para diferentes raios do plano condutor, verificou-se que para um raio do plano condutor equivalente a 110% do comprimento físico da antena, o erro de cálculo era inferior a 1%, ou seja, como o comprimento físico da antena é de 1.32m, um PEC cilíndrico sem espessura com um raio de 1.5m é suficiente para a simulação. Além disso a zona de campo distante (r>λ/2π), para o maior comprimento de onda (f = 33MHz, λ = 9.09m) começa para uma distância de r=1.44m, sendo razoável assumir um PEC com 1.5m de raio. Para a caraterização eletromagnética da antena, é possível obter-se o diagrama de radiação e a diretividade recorrendo ao programa CST Microwave Studio (Fig.2). Pág. 85

87 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 Fig. 2 Diagrama de radiação da antena, diretividade e ganho em db (CST Microwave Studio). IMPEDÂNCIA DE ENTRADA TEÓRICA DA ANTENA NAS POSIÇÕES PRETENDIDAS Introdução O problema da impedância de entrada de uma antena na proximidade de outros objetos ou obstáculos (outras antenas, estruturas artificiais ou naturais) é bastante difícil de tratar devido à multiplicidade de fatores tais como o tamanho dos objetos comparáveis ao comprimento de onda, potência de saída, dispersão e reflexão a partir do solo. Esta proximidade pode levar eventualmente à indução de correntes e tensões nos objetos ou obstáculos próximos, os quais teriam um efeito recíproco na antena que está a emitir. No caso particular da proximidade entre duas antenas (em relação ao comprimento de onda), o campo radiado da antena excitada (gerado pela corrente da antena) induz uma tensão na antena recetora, pelo que as características elétricas de ambas as antenas são alteradas. Numa situação real, o rádio irá ser operado a uma distância do solo que poderá variar em relação à posição do operador. O modelo aqui estudado será válido, apenas se a razão entre a distância ao solo e o comprimento de onda for grande. Quando esta condição é satisfeita, deverá ser aplicado um fator de correção de modo a ter em conta a influência do solo. Assim, as posições mais comummente utilizadas pelo militar no campo de batalha são operador de pé, operador deitado e rádio no chão. Impedância de entrada tomando em conta a posição do operador No método EMF [5] a integração tem lugar na superfície da antena (zona próxima), e o fluxo do vetor de Poynting é calculado pela integração do produto da força eletromotriz induzida num ponto da sua superfície pela intensidade de um elemento de corrente. A parte reativa da impedância de entrada está relacionada com a desfasagem entre a corrente e força eletromotriz induzida. Pág. 86

88 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 Schelkunoff [6] calculou a impedância mútua entre os topos de duas antenas infinitamente finas, paralelas e simétricas a uma distância ζ (uma das antenas induz uma força eletromotriz na outra). A impedância mútua (Z_12) entre as duas antenas a uma distância ρ é a seguinte A equação completa pode ser encontrada em [7]. 1) Operador de pé e rádio no solo Nestas posições a antena está colocada numa posição vertical e perpendicular ao solo. Fig. 3 Modelo usado para o cálculo da impedância mútua para a posição rádio no solo (antena vertical localizada a 0.30m acima do solo). Pág. 87

89 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 Fig. 4 Modelo usado para o cálculo da impedância mútua para a posição operador de pé (antena vertical localizada a 1.59m acima do solo). A impedância de entrada é dada por: onde Z_11 é a impedância da antena em espaço livre. Pág. 88

90 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 2) Operador deitado Nesta posição, a antena está numa posição horizontal e paralela ao solo perfeitamente condutor. A impedância de entrada é dada por: Fig. 5 Modelo usado para o cálculo da impedância mútua para a posição operador deitado (antena horizontal localizada a 0.39m acima do solo). C. Impedância de entrada teórica nas posições no CST Microwave Studio Para simular a impedância da antena tomando em conta as posições adotadas pelo militar no campo de batalha no CST Microwave Studio, é necessário ter presente que no caso de uma antena monopolo, é usado um PEC com 1.5m de raio para simular o rádio (que neste caso particular é simulado pelo aparelho de medida), cujo tamanho é equivalente à distância que separa a antena do início do campo distante. O efeito do solo será representado por um PEC circular com 10m de raio. A distância entre estes dois planos elétricos condutores e a orientação espacial da antena serão as únicas diferenças entre as três posições simuladas. Pág. 89

91 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 IV. RESULTADOS EXPERIMENTAIS Convém referir que, em situações reais o rádio irá operar com um solo não perfeitamente condutor e cuja distância ao mesmo possa variar. Assim, para validar os resultados teóricos foram efetuadas medidas experimentais, tanto na câmara anecoica com uma antena à escala, como no campo de futebol com uma antena real. A. Resultados experimentais no campo de futebol O local escolhido para o teste da antena real foi o campo de futebol da Academia Militar em Lisboa, com dimensões de 80m de comprimento por 40m de largura, onde os obstáculos mais próximos (árvores) estão localizados a uma distância de 30m e a antena está localizada no centro do campo de futebol. Por outro lado pode ser verificado nos estudos de Costa [8] e Silva [9] que o rádio P/PRC-525 pode ser convenientemente substituído pelo Network Analyzer, visto ambos serem bons planos de massa. O corpo humano pode ser representado pela mão do operador porque quando Silva [9] mediu a impedância com a mão no rádio, a curva da impedância da antena aproximou-se do centro da Carta de Smith (50Ω), exatamente o mesmo comportamento obtido por Costa [8] quando ele colocou o rádio às costas. Para o estudo da antena isolada foi construído um adaptador em latão de modo a poder ser possível ligar diretamente a antena ao Network Analyzer. Realizaram-se para todas as posições duas medidas com a antena: a primeira com a antena colocada à frente do Network Analyzer, e a segunda com a antena em cima do último. 1) Antena em espaço livre O teste da antena em espaço livre consistiu em colocar o Network Analyzer assente numa mesa a 1.20m do solo com três fios de cobre (radiais) equi-espaçados de 120º de modo a poder simular-se um plano refletor. Idealmente um plano refletor consiste num grande número de radiais e existem estudos [10]-[11] que demonstram que uma melhor eficiência de radiação é alcançada quando o número de radiais aumenta. Contudo um pequeno número de radiais (entre 3 e 4) [12] é suficiente para uma boa simulação de um plano refletor. Convém referir que o objetivo dos radiais é absorver as correntes superficiais devido à radiação da antena. Fig. 6 Medida experimental da antena real com radiais em espaço livre. Pág. 90

92 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 2) Operador de pé Esta posição é similar à posição da antena em espaço livre com a diferença de que os radiais foram removidos e o operador colocou a sua mão sobre o kit de impedâncias do Network Analyzer de modo a poder simular o corpo humano. A base da antena encontra-se a 1.59m do solo e o operador que realizou a medida encontravase em posição de agachamento de modo a não interferir com a medida experimental. Fig. 7 Medida experimental da posição operador de pé (antena colocada em cima do Network Analyzer). Pág. 91

93 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 3) Rádio no solo Esta posição é similar à posição do operador de pé, com a diferença de que o dispositivo de medida foi colocado no solo (de modo a simular o rádio). O corpo humano foi substituído pela mão do operador. Fig. 8 Medida experimental da posição rádio no solo (antena colocada em cima do Network Analyzer). 4) Operador deitado Para a posição operador deitado, a mão foi colocada sobre o kit de impedâncias e a distância entre a antena e o solo era de 0.39m. As medidas foram feitas como demonstrado na Fig.9. Como o comprimento da antena é relativamente elevado, verificou-se que esta não se mantinha perfeitamente horizontal e sofria uma inclinação em direção ao solo. (a) Pág. 92

94 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 Fig. 9 Medida experimental para a posição operador deitado: antena à frente do Network Analyzer (a), antena em cima do Network Analyzer (b). (b) B. Medidas na câmara anecoica Nesta secção será feita a caraterização eletromagnética da antena através da construção e teste de uma antena com redução à escala, na câmara anecoica. A intenção desta medida tem como objetivo a determinação dos diagramas de polarização, do diagrama de radiação e do ganho real máximo da antena. A medida do diagrama de radiação das antenas VHF, no caso geral, e da antena de VHF do rádio P/PRC- 525, no caso particular, é difícil de obter devido ao elevado comprimento da antena. Nestes casos é possível construir uma antena modelo à escala, aumentando as frequências de trabalho, o que corresponde a diminuir proporcionalmente o comprimento da antena [13]. Seja p o fator de escala do modelo, assim qualquer comprimento com dimensão Lm relaciona-se com correspondente dimensão da antena original L, através da seguinte fórmula A frequência fm do modelo à escala relaciona-se com a frequência original f através da expressão Pág. 93

95 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 O modelo da antena à escala consiste num fio de cobre (Lm=2.55cm e 0.25mm de raio) e um plano metálico representativo de um plano condutor perfeito (forma circular com 9.145cm de raio). A Fig. 10 ilustra a antena à escala, que neste caso apresenta um valor de p = 51.76, f= 1.708GHz e f=4.555ghz, a menor e a maior frequência da banda, respetivamente. (a) (b) Fig. 10 Antena à escala com um fator de escala p=51.76: sem plano condutor (a), sobre plano condutor (b). Esta antena à escala foi colocada na câmara anecoica como ilustrado na Fig.11. Fig. 11 Antena à escala na camara anecoica. Pág. 94

96 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 Com recurso ao Network Analyzer da câmara anecoica foi possível obter o diagrama de polarização normal da antena e o diagrama de polarização cruzada como ilustrado na Fig.12: o diagrama de polarização cruzada encontrava-se 30 db abaixo do diagrama de polarização normal (a curva a vermelho representa o diagrama de polarização normal e a curva a azul representa o diagrama de polarização cruzada), com a exceção da origem dos diagramas. Fig. 12 Diagrama de polarização da antena á escala em função do azimute: diagrama de polarização normal (vermelho) e diagrama de polarização cruzada (azul). O ganho real da antena na direção do máximo e o diagrama de radiação serão apresentados na próxima secção. V. ANÁLISE COMPARATIVA DOS RESULTADOS TEÓRICOS E EXPERIMENTAIS Nesta secção serão comparados os gráficos da impedância de entrada da antena do rádio P/PRC-525 nas posições adotadas pelo utilizador no campo de batalha. Por outro lado também será feita a caraterização eletromagnética da antena em espaço livre (impedância de entrada, ganho na direção do máximo e diagrama de radiação). A. Impedância de entrada da antena nas posições adotadas pelo utilizador no campo de batalha Nesta secção serão comparados os resultados obtidos por simulação e por medições diretas da impedância de entrada (módulo, fase, resistência e reatância) da antena real nas posições adotadas pelo operador na banda de frequências MHz. Em cada gráfico serão apresentadas quatro diferentes curvas: método EMF (curva a vermelho), CST Microwave Studio (curva a preto), antena colocada em cima do Network Analyzer (curva a verde) e antena colocada à frente do Network Analyzer (curva a azul). Pág. 95

97 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 1) Operador de pé (a) (b) Pág. 96

98 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 (c) (d) Fig. 13 Impedância de entrada da antena para a posição operador de pé (33-88 MHz): módulo (a), fase (b), resistência (c) e reatância (d). Pág. 97

99 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 No caso da posição operador de pé existe uma semelhança entre as curvas teóricas e experimentais. O método EMF fornece valores aproximados até aos 80 MHz, divergindo na parte final da banda. As curvas do CST Microwave Studio e as curvas da antena à frente do Network Analyzer são quase coincidentes tendo a mesma tendência evolutiva, com uma pequena diferença na fase da impedância de entrada. É notório que, em todos os casos, a resistência e a reactância aumentam com a frequência, contudo a antena apresenta uma antirressonância nos 84 MHz (exceto no método EMF). Os resultados teóricos e experimentais encontram-se assim bastante aproximados. 2) Rádio no solo (a) (b) Pág. 98

100 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 (c) (d) Fig. 14 Impedância de entrada da antena para a posição rádio no solo (33-88 MHz): módulo (a), fase (b), resistência (c) e reatância (d). Pág. 99

101 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 O comportamento das curvas da impedância de entrada para a posição rádio no solo é similar ao comportamento para a posição operador de pé, sendo neste caso evidente a antirressonância para o método EMF. Além disso, a resistência da antena com o método EMF tem um aumento mais acentuado na parte final da banda. Para esta posição é também evidente a semelhança entre as curvas do CST Microwave Studio e da antena à frente do Network Analyzer. Uma vez mais, os resultados experimentais estão bastante próximos dos resultados teóricos. 3) Operador deitado (a) (b) Pág. 100

102 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 (c) (d) Fig. 15 Impedância de entrada da antena para a posição operador deitado (33-88 MHz): módulo (a), fase (b), resistência (c) e reatância (d). Pág. 101

103 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 Para esta posição não existe uma concordância direta entre os resultados teóricos e os resultados experimentais. Embora os resultados (teóricos) do método EMF e do CST Microwave Studio estejam bastante próximos, é notório que os resultados experimentais são muito semelhantes aos resultados experimentais obtidos para as outras duas posições com a diferença de que a ressonância e a antirressonância ocorrem para valores de frequência inferiores. No entanto, esta diferença nos resultados poderá ser devida a fatores externos incluindo o fato de que aquando da medida, a antena inclinou-se em direção ao solo, sendo que a sua extremidade se encontrava ao nível do solo (curto circuito). B. Caraterização eletromagnética da antena do rádio P/PRC-525 em espaço livre Um dos aspetos mais importantes em propagação e radiação é a caraterização eletromagnética das antenas. A antena em estudo é uma antena de banda larga que deve cobrir uma banda relativamente larga (33-88MHz). Existem três parâmetros que foram estudados e analisados: impedância de entrada, ganho na direção do máximo e diagrama de radiação. 1) Impedância de entrada em espaço livre Um dos parâmetros fundamentais de uma antena é a impedância de entrada (impedância própria), sendo que este parâmetro é calculado quando a antena se encontra isolada. As curvas teóricas, experimentais e de simulação da impedância de entrada (módulo, fase, resistência e reatância) em espaço livre da antena do rádio P/PRC-525 usando o Método da Equação Integral de King-Middleton (curva a vermelho), CST Microwave Studio (curva a preto), antena colocada em cima do Network Analyzer (curva a verde) e antena colocada à frente do Network Analyzer (curva a azul), são apresentadas a seguir: (a) Pág. 102

104 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 (b) (c) Pág. 103

105 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 (d) Fig. 16 Impedância de entrada da antena em espaço livre (33-88 MHz): módulo (a), fase (b), resistência (c) e reatância (d). Neste caso particular é notório que os resultados teóricos e experimentais são muito semelhantes: esta semelhança é mais evidente nos resultados do CST Microwave Studio e da antena à frente do Network Analyzer, embora o método EMF esteja bastante próximo dos dois últimos. A resistência e a reatância aumentam com a frequência, decrescendo na parte final da banda. Os resultados teóricos e experimentais estão assim bastante próximos. 2) Ganho na direção do máximo Este parâmetro fundamental de uma antena foi medido com a antena à escala (curva a azul) e em comparação com o ganho alcançado na simulação no CST Microwave Studio (curva a vermelho) permite apresentar o ganho real da antena do rádio P/PRC-525 (Fig.17). A figura apresentada abaixo inclui o ganho da antena simulada no CST Microwave Studio (curva a vermelho) e o ganho da antena com redução à escala (curva a azul), antena esta que foi testada na câmara anecoica. Os ganhos na direção do máximo são de 3.32 dbi e 3.21 dbi, respetivamente para as curvas azul e verde. Pág. 104

106 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 Fig. 17 Comparação do ganho da antena em função do azimute: antena à escala (curva a azul) e antena simulada no CST Microwave Studio (curva a vermelho). Da Fig.17 pode verificar-se que as curvas para o ganho da antena estão bastante próximas e a diferença no ganho máximo é de 0.11 dbi. Consequentemente, usando o ganho da antena à escala, pode concluir-se que o ganho na direção do máximo para a antena do rádio P/PRC-525 é de 3.21 dbi. 3) Diagrama de radiação A Fig. 18 ilustra o diagrama de radiação da antena simulada no CST Microwave Studio (curva a azul) e da antena com redução à escala medida na câmara anecoica (curva a vermelho). Pág. 105

107 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 Fig. 18 Comparação do diagrama de radiação da antena: antena à escala (curva a vermelho) e antena no CST Microwave (curva a azul). Analisando o diagrama de radiação em coordenadas polares, é visível a influencia do plano condutor no diagrama de radiação da antena à escala medida na câmara anecoica (curva a vermelho). Contudo, existe uma boa aproximação entre os dois diagramas de radiação. VI. CONCLUSÕES Este artigo apresenta um dos possíveis métodos para a medição da impedância de entrada da antena de VHF do rádio P/PRC-525, nas posições que o militar adota no campo de batalha (operador de pé, rádio no solo e operador deitado) e a caraterização eletromagnética da antena em espaço livre (diagrama de radiação, ganho e impedância de entrada). Uma boa adaptação entre a antena e o rádio militar permite uma maior transferência de potência do emissor para a antena, o que permite atingir maiores distâncias. Pág. 106

108 Caraterização eletromagnética da antena laminar do rádio P/PRC-525 Para alcançar os dois objetivos desta tese de mestrado, foi seguida uma estratégia em três passos: estudo teórico, simulação e teste da antena. Para a análise teórica foi escolhido o método da Equação Integral de King-Middleton e o método da Força Eletromotriz Induzida (EMF), sendo que para a simulação da antena foi utilizado o CST Microwave Studio. Na apresentação dos resultados experimentais (impedância de entrada), a antena real foi testada em espaço livre (campo de futebol) e para determinar a caraterização eletromagnética da antena, foi construída uma antena à escala que foi posteriormente medida na câmara anecoica. Embora a banda de frequências fosse relativamente larga (33-88 MHz), os resultados teóricos encontram-se bastante próximos dos resultados experimentais. Ficou demonstrado que quanto maior a distância da antena ao solo, menor será a impedância mútua, levando a que as curvas da impedância de entrada se aproximem das curvas da antena em espaço livre. O ganho da antena do rádio militar é de 3.21 dbi de acordo com os resultados obtidos na câmara anecoica e em comparação com os resultados obtidos pelo software de simulação. Os diagramas de radiação teórico e experimental encontram-se bastante próximos e semelhantes ao diagrama de radiação de um monopolo, o que leva a concluir que esta antena é de fato um monopolo na sua frequência de ressonância. Pode considerar-se que os objetivos propostos foram alcançados, podendo fornecer-se à EID a caraterização eletromagnética da antena e o conhecimento da sua impedância de entrada nas posições utilizadas pelo operador no campo de batalha. No futuro, algumas melhorias poderão ser feitas: para melhorar e aperfeiçoar o rádio P/PRC-525, poderá ser construído um ATU (unidade de adaptação e sintonia entre a antena e o rádio) perfeitamente sintonizável para todas as frequências e uma ferramenta que possa controlar o nível de emissão de potência, pois quanto mais próximo a frequência de operação se encontrar da frequência de ressonância, menor o nível de potência requerido para as mesmas condições. Pág. 107

109 Projeto de uma antena para utilização junto ao corpo humano Alf TPO Jorge Roças Resumo Este trabalho apresenta uma antena coplanar para operar junto ao corpo na banda ISM (Industrial Scientific Medical) dos 2.45 GHz. A adaptação da antena é estudada em espaço livre e tendo em conta a proximidade do corpo humano. Dois modelos do braço humano foram utilizados na simulação sendo as medições realizadas com um utilizador humano. Além disso, a eficiência da antena no espaço livre foi simulada e medida usando uma abordagem baseada em cavidades. Os padrões de radiação foram simulados assim como a taxa de absorção específica, SAR. Foi confirmado que a antena proposta dessintonia perto do corpo, tendo ainda uma boa cobertura, considerando o critério dos -6 db. Os dois modelos mostram um comportamento semelhante. Verificou-se que o modelo mais simplificado do braço é suficientemente preciso para utilização em simulações do coeficiente de reflexão de entrada. Os resultados das medidas, na proximidade do corpo mostram um comportamento já observado nas simulações. Os valores simulados de SAR (Specific Absorption Rate) estão abaixo das recomendações para os dois modelos do corpo humano utilizados. I. NTRODUÇÃO Cada vez mais as redes BAN (Body Area Network) têm suscitado interesse em diversas áreas, sejam elas no âmbito da saúde [1] ou de puro entretenimento [2]. Estas redes operando na proximidade (off-body), sobre (on-body) ou mesmo dentro do corpo humano (in-body) provocam mudanças nos parâmetros das antenas, afetando o seu desempenho. Tipicamente a proximidade do corpo dessintonia a antena, modifica o diagrama de radiação e diretividade e diminui a eficiência. Muitos estudos mostram esses efeitos [3, 4, 5, 6], quer as antenas operem na banda ISM (Industrial Scientific Medical) 2.45 GHz, na banda UWB (Ultra-Wideband) ou na banda MICS (Medical Implant Communication Service). Neste trabalho apresentamos uma antena coplanar a trabalhar na banda ISM 2.45 GHz. Foi estudado o seu comportamento em espaço livre e na presença do corpo humano. Por forma a obter uma boa concordância entre os resultados simulados e medidos foram desenvolvidos dois modelos de um braço humano, caracterizados com as respetivas características físicas na banda de interesse. As simulações mostraram que o modelo mais simples é suficientemente preciso para utilização em simulações do coeficiente de reflexão de entrada. Os dois modelos apresentaram valores de SAR (Specific Absorption Rate) abaixo das recomendações [7], 4 W kg-1, para uma massa média de 10g. Este trabalho está dividido em três secções: na secção II é descrito o estudo e projeto da antena, sendo apresentados os resultados em espaço livre, obtidos através de simulação e em laboratório. Nesta secção também é apresentado um estudo, simulado, da sensibilidade da antena na alteração de alguns dos seus parâmetros. Na secção III é feito o estudo na presença do corpo humano, sendo também apresentados os modelos do braço utilizados nas simulações. Os resultados das simulações são comparados com os das medidas, realizadas num voluntário em laboratório. Nesta secção é também feito um estudo do SAR para cada um dos modelos. Por último na secção IV são apresentadas as conclusões finais. Pág. 108

110 Projeto de uma antena para utilização junto ao corpo humano II. ESTUDO E PROJETO DA ANTENA Com base num trabalho publicado [8], é apresentada uma nova estrutura de uma antena coplanar a funcionar na banda ISM 2.45 GHz. A geometria proposta tem uma dimensão global de 41.40mm 46.00mm, sendo o elemento central o prolongamento da linha coplanar de 50 Ω. Rodeando o elemento central existem dois planos de terra contendo os elementos responsáveis pela radiação. Na Fig. 1 pode ser visualizado o protótipo construído e a geometria da antena, estando os seus parâmetros dimensionais indicados na mesma. A antena proposta é impressa em RO3003TM com um substrato de 0.75mm de espessura. Este material tem uma constante dielétrica relativa de 2.45 GHz e uma tangente do ângulo de perdas de 2.45 GHz. Fig. 1. Geometria da antena e protótipo construído. Para aumentar a estabilidade mecânica da antena o substrato prolonga-se 1 mm para além da metalização, excetuo na parte da alimentação. De forma a reduzir possíveis correntes de retorno ao cabo, aquando da medição, os planos de terra têm um comprimento aproximadamente de λ/4 no guia ( GHz), prevendose assim uma diminuição dos efeitos resultantes da medição de antenas eletricamente pequenas [9, 10]. Com recurso ao software CSTTM Microwave Studio, as simulações mostram que a antena tem um comportamento semelhante a um agregado de dois dipolos, Fig. 2. Aqui é possível identificar duas zonas onde a concentração de corrente de superfície para a frequência 2.45 GHz é maior, sendo estes os elementos responsáveis pela radiação ( dipolos ). Pág. 109

111 Projeto de uma antena para utilização junto ao corpo humano Fig. 2. Análise da distribuição de corrente de superfície, em simulação, da antena nos 2.45 GHz (CST). O módulo do coeficiente de reflexão de entrada, S1.1 db, simulado e medido (com recurso ao analisador vetorial Agilent E8361A (VNA)), mostra uma ressonância muito bem pronunciada nos 2.45 GHz, Fig. 3. Com base neste parâmetro foi definido a banda de funcionamento da antena, usando o critério dos -10 db. Assim obteve-se uma banda de funcionamento de simulação de 2.29 a 2.73 GHz, traduzindo-se numa largura de banda segundo a Equação (1) [11] de 17.53% e uma banda de funcionamento experimental de 2.32 a 2.73 GHz, traduzindo-se numa largura de banda segundo a Equação (1) de 16.24%. Pág. 110

112 Projeto de uma antena para utilização junto ao corpo humano Fig. 3. Comparação entre a simulação e a medição do S1.1 db da antena em espaço livre. Os diagramas de radiação e diretividade de simulação, nos 2.45 GHz, Fig. 4, mostram nos planos verticais, yz e xy respetivamente um comportamento praticamente simétrico em relação ao eixo dos yy. No plano yz a antena apresenta máximos segundo o eixo dos zz. No plano xy a antena apresenta máximos segundo o eixo dos xx, embora seja muito pouco evidenciado (na ordem dos dbi). No plano horizontal, xz, a antena tem também um comportamento simétrico em relação ao eixo dos yy, sendo neste eixo onde predominam os mínimos dos três planos (xz, yz e xy). Neste plano os máximos estão orientados segundo o eixo dos zz. Este tipo de diagramas é típico de um agregado de dipolos, onde se tem uma maior diretividade na frente e nas costas (eixo zz) do agregado. Em laboratório os diagramas de radiação e diretividade não foram estudados, por um lado devido às dificuldades em faze-lo para antenas pequenas [12], pelo que para estas a eficiência de radiação é um parâmetro mais interessante [13, 14], por outro lado por não estar entre os objetivos do trabalho. Pág. 111

113 Projeto de uma antena para utilização junto ao corpo humano Fig. 4. Diagramas de radiação da antena simulada em espaço livre nos 2.45 GHz (CST). Da esquerda para a direita: Plano xz; plano yz; plano xy. Em simulação a eficiência de radiação e total da antena nos 2.45 GHz apresentaram valores de 99.77% e 98.13% respetivamente. Em laboratório usando um método sugerido em [15, 16, 17], obteve-se uma eficiência de radiação e uma eficiência total de 95.00%. Também foi feito um estudo do comportamento da antena na alteração de alguns dos seus parâmetros. Aqui estudou-se a variação da largura da linha CPW em ± 5% (apenas se alterou a largura da linha (parâmetro com a dimensão de 7.80mm da Fig. 1), alterações da constante dielétrica relativa do RO3003TM (dentro da gama de valores referentes ao processo de fabrico, ±0.04) e alteração da largura dos elementos responsáveis pela radiação (parâmetro com a dimensão de 2.05mm da Fig. 1), também estes em ± 5%. Os resultados mostraram que a antena é muito sensível na alteração da largura da linha CPW, podendo até comprometer a cobertura da banda em questão. A mudança nas dimensões dos elementos radiadores e a alteração da constante dielétrica relativa do substrato apenas provocam pequenas mudanças, não influenciando o funcionamento da antena na banda ISM 2.45 GHz. III. ESTUDO NA PRESENÇA DO CORPO HUMANO Depois do estudo da antena em espaço livre, nesta secção efetua-se um estudo do seu comportamento junto ao corpo humano. Para o estudo em simulação foram usados dois modelos do braço humano sugeridos em [5], Fig. 5. O modelo mais semelhante a um braço real apresenta uma forma elíptica para a pele exterior, com 57 e 45 mm de raio, maior e menor respetivamente. O modelo apresenta uma camada de pele com 2 mm de espessura; uma camada de gordura com 4 mm de espessura; um osso com 17.5 mm de raio, desfasado 4 mm do centro da elipse e o músculo que preenche o espaço entre o osso e a gordura. A secção do braço modelado tem 140 mm de comprimento. De forma a diminuir o tempo de simulação, no cálculo do módulo do coeficiente de reflexão de entrada, diagramas de radiação e diretividade e eficiência de radiação e total é proposto um modelo mais simples, modelo plano. Este modelo é composto por quatro camadas. Uma camada superior com 2 mm de espessura, reproduzindo a pele, seguida da gordura, do músculo e do osso com 4 mm, 17.5 mm e 17.5 mm de espessura respetivamente. Este modelo do braço humano tem 140 mm de comprimento por 114 mm de largura. Pág. 112

114 Projeto de uma antena para utilização junto ao corpo humano Fig. 5. Modelos usados na simulação (CST). Em cima, modelo elíptico, em baixo, modelo plano. Sendo o ser humano uma estrutura biológica complexa, com vários órgãos e tecidos, dotados de propriedades dielétricas diferentes, é importante uma boa caracterização dos tecidos que constituem o modelo. Desta forma é utilizada uma ferramenta online [18] para caracterizar as propriedades dielétricas da pele, gordura, músculo e osso. Também foi definido a densidade de cada um dos tecidos, necessária para o cálculo do SAR. Aqui foram considerados valores médios sendo eles os seguintes: pele ρ=1100 kg m-3; gordura ρ=919.6 kg m-3; músculo ρ=1060 kg m-3; osso ρ=1500 kg m-3. Para a realização das simulações junto ao corpo, a antena é colocada na proximidade dos modelos. Aqui, a antena é centrada com a estrutura de cada um dos modelos, deixando-se um espaço de 6 mm entre a parte de trás da antena e o modelo. Os resultados de simulação do S1.1 db, Fig. 6, mostram claramente uma ligeira modificação da sintonia da antena, no sentido das frequências mais baixas. Temos também uma diminuição da magnitude do parâmetro S1.1 db, devido à desadaptação da antena, provocada pela absorção de energia por parte dos modelos (corpo humano). Pág. 113

115 Projeto de uma antena para utilização junto ao corpo humano Fig. 6. Simulação do módulo do coeficiente de reflexão de entrada da antena em espaço livre e na presença do modelo elíptico e plano do braço. Com o critério do S1.1 db -6 db a banda de funcionamento de simulação, da antena, na presença do modelo do braço elíptico, vai desde os 2.04 aos 2.80 GHz, correspondendo a uma largura de banda de 31.40%. Já no caso do modelo do braço plano, a banda de funcionamento vai desde os 2.05 aos 2.81 GHz, tendo desta forma uma largura de banda de 31.69%. Em comparação com a banda de funcionamento de simulação a -6 db, da antena em espaço livre ( GHz; LB%=37.07), temos uma largura de banda menor na proximidade dos modelos. Observando a Fig. 6 pode-se verificar que mesmo usando o critério dos -6 db, na determinação da banda de funcionamento de simulação, da antena projetada, na presença dos modelos do braço humano, a banda ISM (2.45 GHz) encontra-se totalmente coberta. Na Fig. 7 pode-se observar os diagramas de radiação nos planos xz, yz e xy, da antena na presença dos dois modelos do braço humano, para a frequência 2.45 GHz. As curvas a verde e a azul descrevem o comportamento da antena na presença dos dois modelos, elíptico e plano respetivamente. Nos planos xz e yz, verifica-se que praticamente todo o lobo de radiação que se propaga na direção dos modelos é absorvido. Esta absorção é consequência das elevadas constantes dielétricas relativas, εr, características dos tecidos que compõem os modelos do braço humano. Observa-se também uma amplificação, na ordem dos 4 db, do lobo de radiação orientado no sentido oposto aos modelos, comparativamente à simulação em espaço livre. Esta amplificação é resultado de os modelos funcionarem com refletores, na presença da antena. Em relação ao plano vertical xy, verifica-se um comportamento simétrico em relação ao eixo dos yy. De notar que neste plano a magnitude da radiação é muito pequena (ver escala). Pág. 114

116 Projeto de uma antena para utilização junto ao corpo humano Fig. 7. Diagramas de radiação da antena simulada, na presença dos modelos do braço humano, para a frequência 2.45 GHz (CST). A verde o modelo elíptico, a azul o modelo plano. Da esquerda para a direita: Plano xz; plano yz; plano xy. Os valores da eficiência de radiação e da eficiência total, da antena na presença dos dois modelos do braço humano foram de 18.05% e 16.06% para o modelo elíptico e 15.65% e 13.47% para o modelo plano. Em relação aos valores obtidos da eficiência de radiação e da eficiência total, da antena em espaço livre, 99.77% e 98.13% respetivamente, os modelos do braço humano provocam uma redução na eficiência na ordem dos 80%. Após as simulações da antena junto ao corpo humano, o protótipo construído é sujeito a testes em laboratório. Aqui é estudado o efeito do corpo humano, em três condições adjacentes, no S1.1 db e na banda de funcionamento da antena projetada. Todos os testes realizados são efetuados com recurso ao analisador vetorial Agilent E8361A (VNA). Nas medições da antena junto ao corpo, foram criadas três situações. Na primeira situação, condição I, a antena é colocada junto do braço de um voluntário, recreando o melhor possível o cenário de simulação. Aqui é usada uma pequena tira de polietileno (εr 1) com 6 mm de espessura, de modo a evitar o contato com o braço. Para a fixação da antena junto do braço é usada uma banda em latex. A Fig. 8 mostra a primeira situação de medida (condição I). Na segunda situação, condição II, é testada a antena exatamente como na condição I, mas com o voluntário vestindo um casaco militar. Este casaco faz parte do fardamento do Exército Português, sendo usado em locais onde prevaleçam condições atmosféricas, tais como frio, chuva e neve. Na Fig. 9 pode-se observar o casaco envergado pelo voluntário, com os respetivos pormenores aquando da medição. Pág. 115

117 Projeto de uma antena para utilização junto ao corpo humano Fig. 8. Primeira situação de medida (Condição I), da antena junto ao corpo humano. Pág. 116

118 Projeto de uma antena para utilização junto ao corpo humano Fig. 9. Segunda situação de medida (Condição II), da antena junto ao corpo humano. De cima para baixo: Casaco utilizado (frente e costas); pormenor da antena dentro da manga; pormenor do cabo de medição na manga do Pág. 117

119 Projeto de uma antena para utilização junto ao corpo humano Após o segundo teste (condição II) surge a ideia de observar o comportamento da antena sob determinadas condições atmosféricas, nomeadamente a chuva. Aqui são aproveitadas as condições de medidas da condição II, pulverizando com água a manga do casaco onde está colocada a antena. Embora seja um teste simples, longe de recrear a abundância de água durante um dia de chuva, permite mostrar a sua possível influência no desempenho da antena. A Fig. 10 mostra a condição III, das medidas realizadas em laboratório, nomeadamente o casaco após a pulverização com água. Fig. 10. Terceira situação de medida (Condição III), da antena junto ao corpo humano. As medições do parâmetro S1.1 db, nas três condições (condição I,II e III), encontram-se representadas na Fig. 11, podendo ser comparadas com as simulações junto ao corpo humano. Pág. 118

120 Projeto de uma antena para utilização junto ao corpo humano Fig. 11. Medição do módulo do coeficiente de reflexão de entrada da antena nas três condições (Condição I, II e III) e simulação na presença do modelo elíptico e plano do braço. Pode-se observar uma razoável concordância entre as curvas de simulação e medição até 2.75 GHz, havendo uma ligeira diferença para as frequências mais altas. Também se nota diferenças na magnitude do S1.1 db, observando-se um decréscimo do valor do seu módulo, nas curvas das medidas comparativamente às simuladas. Apesar de unicamente a curva da condição I recriar o cenário de simulação, junto ao corpo humano, as curvas das condições II e III pouco diferem em relação à primeira condição. Isto revela que mesmo com cenários de medida adicionais (condição II e III) a resposta da antena, no que diz respeito ao parâmetro S1.1 db, não sofre mudanças significativas. Como se pode constatar através da observação do gráfico da Fig. 11, se se determinar a largura de banda, das medidas usando o critério do S1.1 db -10 db, a banda ISM (2.45 GHz) não é totalmente coberta. Em contrapartida se o critério for o S1.1 db -6 db, não é possível definir a banda de funcionamento, devido ao comportamento das curvas (não cruzam a referência dos -6 db). Desta forma podemos afirmar que mesmo não definindo uma banda de funcionamento, a banda ISM (2.45 GHz) é completamente coberta, para um intervalo entre -8 S1.1 db -6 db. Pág. 119

121 Projeto de uma antena para utilização junto ao corpo humano Umas das grandes preocupações por parte da sociedade, em relação às novas tecnologias a operarem na proximidade do corpo humano, está na radiação eletromagnética emitida pelas antenas. Como as WA (Wearable Antennas) estão próximas ou mesmo sobre o corpo humano, é importante que o nível de radiação eletromagnético não ultrapasse as recomendações, permitindo assim uma boa aceitação por parte das pessoas. O estudo do SAR é obtido por simulação com o software CSTTM Microwave Studio, para os modelos da Fig. 5, para a frequência 2.45 GHz. Estes resultados foram calculados para o valor de massa média de tecido de 10g. Os modelos apresentam um volume de simulação de 1.13 dm3 e 0.65 dm3, elíptico e plano respetivamente. Com base na densidade dos tecidos que constituem os modelos, o software acima mencionado também calcula a sua massa, sendo neste caso de 1.24 kg para o modelo elíptico e 0.81 kg para o modelo plano. O valor da potência na entrada, para o cálculo do SAR, é calculada tendo como condicionante o EIRP máximo permitido por [19] (20 dbm) e o ganho da antena (2.985 dbi), em espaço livre, nos 2.45 GHz. Assim e recorrendo à Equação (2), obtemos a máxima potência aplicável na entrada da antena Comparando com as recomendações da ICNIRP (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection), os valores para uma massa média de 10g para ambos os modelos encontram-se abaixo das recomendações sugeridas. As recomendações propõem um SAR máximo de 4 W kg-3, onde para o modelo elíptico e plano se obtém W kg-3 e W kg-3 respetivamente. IV. CONCLUSÕES Este artigo apresentou uma nova estrutura de um antena coplanar, para aplicações no âmbito das BAN, na banda ISM 2.45 GHz. As medições e as simulações em espaço livre dos parâmetros: S1.1 db, eficiência de radiação e eficiência total mostraram uma boa concordância, resultante de uma boa caracterização do modelo computacional no software CSTTM Microwave Studio. Em simulação os diagramas de radiação e diretividade mostraram um comportamento idêntico a um agregado de dois dipolos. Para estudar o desempenho da antena junto do corpo humano foram modelados duas versões de um braço humano. Estes modelos incluíram as características dielétricas dos tecidos para a gama de frequências de 1 a 4 GHz, assim como as respetivas densidades. O modelo plano mostrou ser suficiente preciso para cálculo do parâmetro S1.1 db. Os diagramas de radiação e diretividade, na presença dos modelos mostram uma diminuição do lóbulo orientado no sentido dos modelos e uma amplificação do lóbulo orientado no sentido contrário aos modelos. Este comportamento era o pretendido, reforçando a ideia da antena ser indicada para ligações off-body. Em laboratório foram criadas três condições de medida, recreando na primeira o melhor possível o cenário de simulação. Os resultados do parâmetro S1.1 db das três condições foram muitos semelhantes. Tanto em espaço livre como na presença do corpo humano, em simulação e em laboratório, conseguiu-se sempre uma cobertura de toda a banda ISM 2.45 GHz usando o critério do S1.1 db -6 db. O cálculo do SAR para os modelos, para uma massa média de 10g com uma potência de entrada de 0.05 Watt demostrou estar abaixo das recomendações, 4 W kg-3, obtendo-se W kg-3 para o modelo elíptico e W kg-3 para o modelo plano. Pág. 120

122 Correcção de Erros em Redes de Sensores Sem Fio Alf TPO José Cordeiro Resumo O objetivo deste trabalho prende-se com o estudo e comparação de diferentes soluções de correção de erros, a fim de analisar e escolher aquela que melhor se ajusta ao módulo de transmissão sem fio RFM12B. Para o efeito, postulou-se a utilização do algoritmo FEC (Forward Error Correction) Matriz de Paridade sendo que a análise dos resultados obtidos permitiu aferir a sua adequabilidade como modelo de correção de erros no que ao RFM12B diz respeito. O modelo de correção de erros em desenvolvimento permite aumentar o desempenho das redes baseadas neste tipo de módulo. O aumento da eficiência permitirá, assim, a expansão de futuros nós de redes de sensores sem fio (RSSF) e o aumento das taxas de envio e receção de dados. A contribuição deste trabalho é a criação de uma ferramenta que permite implementar uma solução para os erros de canal existentes em determinados cenários, com mais obstáculos à transmissão, diminuindo significativamente os erros no módulo de transmissão sem fio, aumentando a eficiência de futuras redes baseadas em módulos de transmissão deste tipo. Palavras chave Transmissão Sem Fio, Redes de Sensores, Módulo RFM12B, Correcção de Erros, FEC Matriz Paridade, Taxa de Eficiência, Desempenho. I. INTRODUÇÃO Com os importantes desenvolvimentos na comunicação sem fio e da tecnologia de sistemas micro-electromecânicos e electrónicos, juntamente com as muitas e diversificadas necessidades da sociedade, começaram a ser desenvolvidas soluções de redes de sensores sem fio. Estas soluções crescem de dia para dia, existindo muitas áreas de aplicação promissoras para o futuro [1]. O processo de obtenção de informação do mundo real é fundamental para muitos sistemas de automação industriais, de construção, de serviços públicos, casa e transportes. Os ambientes inteligentes representam a próxima etapa evolutiva de desenvolvimento sobre essas áreas [2]. RSSFs são também importantes na implementação de contramedidas contra guerra de guerrilha e contra acções terroristas, podendo ser implementadas usando aeronaves e outros veículos, visto que, em cenários reais, fios e cabos não são uma solução viável [2]. A complexidade das redes de sensores sem fio pode ser visualizada a na Fig. 1. Pág. 121

123 Correcção de Erros em Redes de Sensores Sem Fio Fig.1. Redes de sensores sem fio [2]. Este trabalho foca-se nas redes de sensores sem fio e na necessidade de correção de erros na transmissão, tendo sido testado com dois dispositivos Arduino, cada um equipado com um transceptor RFM12B. De acordo com os seguintes autores: "Um dos principais desafios em redes de sensores sem fio é proporcionar a extração de dados confiáveis com baixo custo e baixo consumo de energia", "Um dos objetivos das redes de sensores sem fio é permitir a extracção de dados confiável para atender a objetivos das aplicações. Proporcionar confiabilidade é uma questão importante a atingir, porque a maioria das redes de sensores são operadas remotamente com muito pouca intervenção humana, uma vez implementadas a sua manutenção / reparação é por vezes inviável. Além disso, as redes de sensores são inerentemente expostas a várias fontes de interferência que geram erros, tais como, erros de ruído de hardware, erros de comunicação, erros em sensores, etc, implicando a necessidade de implementar mecanismos de confiabilidade"[3], "As redes sem fio móveis tendem a perder uma grande parte dos pacotes devido a erros de propagação. Para melhorar a confiabilidade de canais sem fio ruidosos, as redes sem fio podem utilizars técnicas de correcção antecipada de erros (FEC)". [4]. A confiabilidade é um dos grandes problemas das redes de sensores sem fio. Pág. 122

124 Correcção de Erros em Redes de Sensores Sem Fio II. CORREÇÃO DE ERROS A. Visão Geral Os erros de bit numa transmissão digital ocorrem devido a ruído, interferências, distorção ou sincronização. Quando um conjunto de bits de dados recebidos através de um canal de comunicação é alterado devido a estes efeitos, esse conjunto de bits corresponde ao número de bits errados existente na mensagem recebida. Comparado com a transmissão em fibra, as taxas de erro em comunicação sem fio são muito mais elevadas [5]. Assim, na transmissão sem fio, devido à alta taxa de erro, deverá ser colocada a questão de como obter os pacotes sem erros? E só há duas soluções para essa questão, ou os erros são detectados e retransmitidos, com um código ARQ(Automatic Repeat-Request) ou os erros são detectados e corrigidos sem retransmissão, com um código FEC. Como pode ser escolhida a solução adequada? A resposta encontra-se na avaliação do canal, que é feita no capítulo seguinte. Dependendo do BER(Bit Error Ratio) / PER(Packet Error Ratio), rendimento e do tipo de erros, um dos dois métodos tem de ser escolhido. Para detectar ou corrigir erros têm de ser adicionados bytes redundantes (dados extra) à mensagem, que os receptores utilizam para verificar a consistência da mensagem entregue, e recuperar dados errados. Como mostrado na Fig. 2, o remetente adiciona bits de detecção e correcção de erros (EDC), bits redundantes que variam dependendo de cada caso específico, conforme a mensagem de dados D, de modo a permitir ao receptor detectar erros no bloco da mensagem de dados, e corrigi-los. Fig. 2. Cenário de detecção e correção de erros [6]. Pág. 123

125 Correcção de Erros em Redes de Sensores Sem Fio De acordo com [5], as técnicas ARQ e FEC ocupam um papel de aplicação diferente. Em canais de transmissão de fibra e noutros canais altamente confiáveis, é melhor apenas retransmitir o bloco ocasional que contém erros, utilizando um código de detecção de erro, de modo a que o rendimento seja melhor, porque ele simplesmente evita colocar os bytes extra (redundância) necessários para a correção de os dados em cada pacote. Por outro lado, em canais sem fios o BER e PER é muito pior, devido às características dos canais em que, podem estar presentes, diversos efeitos dinâmicos e aleatórios como desvanecimento interferência e atenuação multi-caminho. Neste caso, tem que se adicionar redundância suficiente para cada pacote de modo a que o receptor possa identificar os erros e corrigi-los por forma a receber a mensagem original, em vez de depender de retransmissão, que pode mesmo assim estar errada. Neste caso, o rendimento será provavelmente melhor deste modo do que com retransmissão. O estudo da correcção antecipada de erros em redes de sensores sem fio está presente em muitos estudos [7], [8], [9], [10], [11], [12], com objetivos, abordagens e soluções diferentes. B. Códigos de Correção de Erros Avançada Nesta secção serão explicados os códigos de correcção de erros avançada estudados, com o objectivo de resolver os erros de transmissão do módulo. FEC Matriz de Paridade O primeiro método de FEC que foi estudado, apropriado para o caso de erros isolados, mas com a capacidade de corrigir um certo nível de erros em rajada, é o FEC Matriz paridade. O nível de manipulação neste trabalho é o byte, sendo que todas as operações são feitas com bytes. Com o FEC Matriz de Paridade uma mensagem de dados com d bytes é dividida em n blocos de dados de m bytes, resultando numa matriz de dados de n linhas e m colunas. Para cada linha e coluna, é calculado um byte de paridade, e um byte de paridade último é adicionado, que é uma segunda ordem de redundância, resultando do XOR da paridade das linhas ou colunas. Na fig. 3 é mostrado um exemplo de uma palavra de código com 36 bytes, 25 bytes de dados da mensagem e 11 bytes de redundância, onde 5 bytes de paridade para as linhas e 5 bytes de paridade para as colunas e um byte de dupla paridade (redundância dupla) são calculados, que consiste na paridade a partir de outros 5 bytes de paridade da linha/coluna. Resultando numa palavra de código bytes 36, pronta para ser enviada. Pág. 124

126 Correcção de Erros em Redes de Sensores Sem Fio Fig. 3. Exemplo do FEC Matriz Paridade. O esquema do FEC Matriz de Paridade é um modelo híbrido que pode corrigir erros isolados e erros em bloco (bytes em erro) com algumas limitações (apenas corrige erros em bloco isolados em uma linha ou coluna com o respectivo tamanho máximo de n ou m). Ele permite corrigir todos os casos de erros com dois bytes, e também pode corrigir certos casos de erro até n ou m erros, dependendo do lado maior, que é o número máximo de erros que podem ser corrigidos. Entre três a m ou n erros, este método só pode corrigi-los se eles estiverem isolados por linhas e colunas ou se eles estiverem em blocos isoladas de tamanho máximo m na linha ou n na coluna. Mas as limitações além de três erros consistem em alguns padrões de erro apresentados nas próximas figuras. Para três erros, todos os casos do tipo de erro apresentado a seguir (Fig. 4.). Pág. 125 Fig. 4. Exemplo de erro vértice.

127 Correcção de Erros em Redes de Sensores Sem Fio Quando existem pelo menos três erros com este arranjo (vértice), o algoritmo não consegue corrigi-los, porque apesar de se saber que pode haver quatro combinações destes erros, não pode ser determinado qual delas ocorreu. E o mesmo acontece com o aumento dos erros até m ou n (que é a correcção de erros máxima), contendo este tipo de erro. Com o aumento dos erros existem também outros padrões que o algoritmo pode não corrigir também. Para comparar a taxa de transmissão dos FECs, a probabilidade destes casos a partir de 3 erros até m ou n erros teve de ser conhecida. A probabilidade resultante para o caso de três erros que o algoritmo não pode corrigir é: Para alcançar esta expressão foram consideradas as combinações possíveis dos erros em vértice numa matriz n por n. Para os casos de até quatro m ou n os erros que não podem ser corrigidos a determinação da expressão para a probabilidade de erro é muito mais complicada, devido ao número de casos aumentar dramaticamente. Para resolver este problema foi encontrada uma forma experimental, de modo a ter uma probabilidade aproximada para estes casos. Ao verificar as possibilidades de erro foi determinada uma condição para a qual todos os erros que a cumprissem não podem ser corrigidos. Em seguida, para um certo número de ensaios de erros aleatórios, foram estimadas as probabilidades com esta condição. A condição encontrada foi que, para todos os tipos de n ou m erros se houvesse pelo menos uma coluna e uma linha com dois ou mais erros ou se houver duas ou mais colunas, ou duas ou mais linhas, com dois ou mais erros o algoritmo não poderia corrigir. Portanto, a fim de obter as probabilidades necessários foi feito um código em Matlab para uma matriz n*n em são gerados um certo número de erros, e é feita a soma destes erros por linhas e colunas, o que permite, em seguida, verificar a condição obtida. Em seguida, este código foi executado tendo sido feitas 5 amostras de tentativas cada, para cada número de erros, a fim de determinar uma probabilidade aproximada. Código de Hamming De acordo com [13], de modo a calcular o número de bytes redundantes necessários para permitir a correcção antecipada de erros, em [14], é estabelecida uma relação entre os bytes de paridade de r e os bytes dados m, que são combinados na palavra de código de tamanho m + r. Então r pode identificar m + r + 1 estados diferentes, que podem identificar 2r estados diferentes: 2r >= m + r + 1 (2) Pág. 126

128 Correcção de Erros em Redes de Sensores Sem Fio Inicialmente, o transmissor calcula o número aproximado de bytes redundantes necessários por meio do cálculo: r log2(m) + 1 (3) Onde m é o número de bytes de dados. Com o valor aproximado de r (redundância), vai-se verificar se a primeira condição é verdadeira: (m + r + 1) 2r (4) Se esta condição não for verificada, o valor de r tem de ser incrementado. Depois disso, as posições dos bytes redundantes (bytes de paridade), que são sempre potências de dois [5], são calculados (Tabela I). TABELA I POSIÇÕES DOS BYTES REDUNDANTES Estas posições são adicionados à mensagem nas posições correspondentes: Pág. 127 T - P1 P2 X3 P4 X5 Em que os valores de P são os bytes de paridade e os valores de X são os bytes de dados. Para calcular os valores dos bytes de paridade pode ser feita uma tabela com as posições dos bytes de dados em binário. Por exemplo X5 está na posição 5 (decimal) da mensagem a ser transmitida, que em binário é 101 (P4: 1, P2: 0, P1: 1). Para calcular a paridade de cada byte, em cada coluna correspondente ao bit é feito o XOR com os valores de X das posições de linha onde há 1 na matriz (Fig. 5.).

129 Correcção de Erros em Redes de Sensores Sem Fio Fig. 5. Calculo dos bits de paridade. Tendo os valores dos bits de paridade, estes podem ser substituídos na mensagem, juntamente com os bits de dados de acordo com a respectiva posição. Para verificar se há erros, o receptor irá calcular os valores dos bits de verificação, como nos exemplos seguintes: Ex.: C1 = P1 X3 X5 Ex.: C2 = P2 X3 Se o conjunto de bits de verificação é igual a zero, significa que não há erros detectáveis, se for diferente de zero, o receptor faz uma correcção para a posição,... C4 C2 C1 (posição em binário). Esta técnica vai sempre corrigir tal como acima referido, mas apenas corrige adequadamente, se houver apenas um erro. A distância mínima de Hamming é de três (d = 3), de modo a que o receptor possa corrigir um erro e detectar mais de dois erros. Fig. 6. Número de erros que podem ser detectados ou corrigidos. Embora esta técnica possa conseguir detectar mais do que dois erros, a probabilidade de o fazer é muito baixa, o número de bits que é considerado é o número de bits de erro em que há a garantia de que é sempre detectado. Pág. 128

130 Correcção de Erros em Redes de Sensores Sem Fio III. AVALIAÇÃO DO CANAL A Avaliação Canal é um assunto de grande importância. É feita a fim de conhecer as características do canal e as necessidades correspondentes para a correcção de erros. Para conhecer as características e as necessidades do canal, uma variedade de testes e avaliações correspondentes tem de ser feito, de modo que o melhor esquema de correção de erros possa ser implementado para obter o máximo desempenho do canal. Antes de começar a falar sobre os testes será mostrado o equipamento utilizado e as suas características. A. Equipamento usado Foram utilizadas neste trabalho duas placas Arduino Uno R2 [15], cada uma equipada com um receptor sem fios RFM12B [16]. O módulo sem fio (Arduino Uno R2 com RFM12B) pode ser visualizado na fig 7. B. Avaliação dos Erros Fig. 7. Modulo Sem Fios usado. Os cenários de avaliação foram feitos no edifício do INESC-ID (Fig. 8). Os dois cenários iniciais (Fig. 8) foram os seguintes: 1. Na sala 533, com 5 m de distância entre o emissor (S) e o receptor (R). 2. Entre salas 533 e 431, o emissor e o receptor em diferentes andares e com uma distância horizontal de 15 metros. Pág. 129

131 Correcção de Erros em Redes de Sensores Sem Fio Algumas notas importantes: Fig. 8. Planta do INESC-ID. Nos diferentes cenários não havia controlo sobre a circulação de pessoas; As duas salas têm uma alta concentração de metais; As duas salas têm uma janela, e cada uma está de frente para a mesma rua. Para cada cenário foram feitos os testes com dois períodos diferentes, T1 = 100 ms e T2 = 200 ms. O cenário de pior caso foi, como esperado, o cenário 2 com T = 100 ms, em que os resultados foram os seguintes. O número de pacotes recebidos pode ser visto na Fig. 9, em que cada uma das amostras representa um período de 10 s (idealmente deviam ser recebidos 100 pacotes ao longo de cada amostra). No total foram enviados pacotes, mas apenas (81,7%) foram recebidos. Fig. 9. Cenário 2, T= 100 ms, pacotes recebidos. Pág. 130

132 Correcção de Erros em Redes de Sensores Sem Fio Na Tabela II é caracterizado o número de erros encontrados por pacote. TABELA II CENÁRIO 2, T= 100 MS, CARACTERIZAÇÃO DO NUMERO DE ERROS C. Análise do FEC Os dados do cenário apresentado acima foram analisados, e foi determinada a necessidade de se aplicar um método de FEC. Para fazer os cálculos para o FEC Matriz Paridade foi calculada a probabilidade de (1) e os restantes resultados experimentais foram obtidos. Os débitos da Matriz Paridade, Hamming, e retransmissão simples foram calculados e comparados. Os resultados foram os seguintes: Taxa de eficiência: Retransmissão ~ 63.8 % Hamming ~ % Matrix de Paridade ~ % Então, com base nessa análise, foi determinado que para o cenário 2, com T = 100 ms (o pior cenário), o FEC Matriz de Paridade apresenta o melhor, decidindo-se pois implementá-lo no modulo sem fios. implementação do FEC Matriz de Paridade A figura a seguir mostra a máquina de estados do dispositivo, que é a base para a aplicação e estudo da implementação do FEC apresentado. Pág. 131

133 Correcção de Erros em Redes de Sensores Sem Fio Fig. 10. Máquina de estados usada. No dispositivo emissor, para uma mensagem de dados, como a cadeia de caracteres de teste seguinte: é feito o XOR dos dados, em ciclos consecutivos, o que dá o byte de paridade para cada sete bytes consecutivos, coluna e linha respectivamente. Depois disso, dois outros XOR destes bytes de paridade são feitos, um dos bytes de paridade de coluna e outro dos bytes de paridade das linhas, que dão um segundo nível de redundância. Estes dois bytes são iguais uma vez que cada um deles é o XOR de toda a matriz, mas o segundo é uma cópia de segurança de modo a que se um deles estiver errado, seja na mesma possível saber qual é a mensagem correcta por comparação com os outros bytes de paridade. A partir de agora, com todas as redundâncias a palavra de código completa a enviar é: " " O que resulta na seguinte matriz de paridade: Fig. 11. Matriz Resultante de palavra de código. Pág. 132

134 Correcção de Erros em Redes de Sensores Sem Fio Após a palavra de código ser gerada o remetente envia e se existirem erros, o receptor detecta e corrige-os. Para cada pacote recebido processado pelo algoritmo, a informação que é enviada pelo dispositivo para o computador através da porta serie é um byte indicando se o pacote foi recebido, o número de erros de pacote inicial, o número de erros de pacote final, e um booleano, indicando se o pacote foi corrigido. No ambiente do Visual Studio foi criado um programa para receber as informações da porta serie enviadas pelo dispositivo, processar essas informações e escrevê-las para o Excel. Em primeiro lugar, é apresentado ao utilizador uma interface gráfica, fig. 12, na qual são mostrados os parâmetros do programa que serão utilizados no ensaio, a velocidade de transmissão, a taxa de pacotes, o número de pacotes e a porta serie usada. Fig. 12. Interface Gráfica. Durante o desenvolvimento do algoritmo, foram registadas algumas situações específicas em que o algoritmo não funcionou como esperado. Estas situações podem alterar os resultados esperados, como será apresentado a seguir. V. TESTES DE AVALIAÇÃO E RESULTADOS Para os testes de avaliação foram escolhidos três novos cenários que foram considerados de interesse para verificar os resultados com o FEC. No primeiro cenário, há uma distância horizontal de 29 metros entre os dois dispositivos, e uma zona com uma concentração elevada de metal. O segundo cenário foi feito com os dois dispositivos a dois andares um do outro, com uma distância vertical de 8 m e horizontal de 20 m. Na última situação o receptor está no exterior, neste caso, de uma distância de 96 m. Os resultados foram os seguintes, para o cenário 1, 2 e 3, respectivamente. Para a análise de desempenho foram enviados 2000 pacotes para cada cenário. Os resultados para o primeiro cenário são apresentados na tabela III, que contém o número de pacotes Pág. 133

135 Correcção de Erros em Redes de Sensores Sem Fio recebidos por cada número de erros antes da correcção, e após correcção, com as percentagens correspondentes, o que permite analisar o desempenho do algoritmo, comparando os dados recebidos iniciais e os dados finais, que resultam da sua aplicação. TABELA III RESULTADOS DO PRIMEIRO CENÁRIO DE AVALIAÇÃO Aqui é apresentado o gráfico correspondente numa escala logarítmica de base 10, a fim de uma melhor percepção dos resultados. Fig. 13. Resultados do primeiro cenário de avaliação. Pág. 134

136 Correcção de Erros em Redes de Sensores Sem Fio Para o segundo cenário de avaliação, os resultados são apresentados na tabela IV e na fig. 14. TABELA IV RESULTADOS DO SEGUNDO CENÁRIO DE AVALIAÇÃO Fig. 14. Resultados do segundo cenário de avaliação. Pág. 135

137 Correcção de Erros em Redes de Sensores Sem Fio Para o terceiro cenário de avaliação, os resultados são apresentados a seguir. TABELA V RESULTADOS DO TERCEIRO CENÁRIO DE AVALIAÇÃO Fig. 15. Resultados do terceiro cenário de avaliação. Pág. 136

138 Correcção de Erros em Redes de Sensores Sem Fio Observando os resultados dos diferentes cenários pode-se afirmar que o algoritmo teve um bom desempenho de correção, pois conseguiu corrigir totalmente uma grande percentagem dos casos de pacotes com erros, embora as percentagens de correção não sejam exatamente as mesmas que foram previstos teoricamente. Para o primeiro cenário que, inicialmente, tinha apenas 29,01% dos pacotes sem erros o algoritmo conseguiu corrigir aumentando essa percentagem para 88,76%, o que é um bom resultado, e o mesmo acontece para os outros dois cenários, o segundo de 40,94% para 89,14%, e o terceiro de 22,10% para 82,97% VI. CONCLUSÕES Na primeira parte deste trabalho, depois de feito um estudo e análise acerca de um método adequado para implementar ao módulo, determinou-se qual o melhor. Foram estudados os métodos de Hamming e FEC Matriz de Paridade, tendo o estudo sido seguido da análise de modelos teóricos e efetuadas comparações como modelos experimentais. por forma a determinar os valores mais exatos possíveis, para que fosse possível escolher corretamente o método para aplicar. Em seguida, com base no estudo teórico feito anteriormente os dados foram aplicados a alguns cenários iniciais, a fim de determinar o método que apresentasse os melhores resultados para a transmissão nos módulos, e determinou-se que o método FEC matriz de paridade era a melhor opção para a transmissão nestes módulos. Passando para a parte de implementação, ainda que se fosse objetivo desenvolver e implementar um modelo funcional final, isto não foi possível devido a limitações de tempo. Em vez disso, foi desenvolvido um modelo de teste que permitiu verificar os resultados do algoritmo. Embora esta aplicação não fosse um modelo final seria apenas necessário adicionar a mensagens de confirmação, a fim de alcançar esse objectivo. Relativamente aos resultados obtidos e no que diz respeito aos desvios verificados entre as percentagens de correção esperadas, referidos no capítulo anterior, pode-se dizer que os resultados globais do algoritmo foram bons. No pior cenário foram corrigidos muitos pacotes o que conduziu a um aumento relevante do número final de pacotes sem erros. Pode-se pois afirmar que quase todos os objetivos foram cumpridos. O trabalho aponta soluções a seguir para uma futura implementação final deste método FEC sobre estes módulos, permitindo o desenvolvimento de redes sem fios com melhor desempenho baseadas em módulos deste tipo. O aumento da taxa de transferência também vai permitir expandir a distância entre os nós, como pode ser verificado nos testes de avaliação que foram feitos. Pág. 137

139 Simulador de Antena Programável Alf TPO Francisco Jorge Resumo Este trabalho tem como objetivo a implementação de circuitos com parâmetros concentrados que apresentem a mesma impedância de entrada que a antena do rádio P/PRC-525, versão man-pack, na banda de frequências entre 33 MHz a 88 MHz, para as três posições mais utilizadas pelos militares em combate. Estas posições são: posição de operador de pé, posição de operador deitado e posição de rádio no chão. Sendo que nas duas primeiras posições, o rádio encontra-se às costas do operador. Este equipamento rádio é bastante utilizado pelo Exército Português no desempenho das suas missões, em qualquer Teatro de Operações. Tendo como foco a medição e simulação da antena em causa, este trabalho centra-se numa fase inicial no estudo das características da antena, e dos métodos passíveis de descrever teoricamente o seu funcionamento na respetiva banda de interesse (33-88 MHz). Para tal utilizou-se o programa de simulação MATLAB, de forma a facilitar a análise do método escolhido. Como validação dos resultados teóricos obtidos no MATLAB, utilizou-se o simulador de antenas, CST MI- CROWAVE STUDIO 2011, que constitui um contributo teórico relevante neste tipo de matérias. Após todo o estudo teórico realizado, efetuaram-se medições com a antena cobrindo a banda de 33 a 88 MHz, para cada uma das três posições de interesse adotadas pelos militares, tendo sido utilizado o aparelho de medida Network Analyser. Das medidas obtidas, tomou-se como referência as mais próximas dos resultados teóricos pretendidos, e projetaram-se os três circuitos que simulam a impedância de entrada da antena nas três posições de interesse adotadas pelos militares. Palavras-chave: Antena, impedância de entrada, simulação, circuitos. I. INTRODUÇÃO As comunicações desempenham um papel essencial nas organizações militares, quer na execução das atividades diárias em aquartelamento, quer no desenvolvimento de operações em campanha. As necessidades de informação no moderno campo de batalha são cada vez maiores, o que levou à disponibilização dos meios necessários que possibilitem a sua troca de forma rápida, segura e confiável. Estes meios levam ao encurtamento dos ciclos de tomada de decisão e simultaneamente permitem a integração de sistemas como por exemplo os sistemas de armas. Dadas as características do atual Campo de Batalha, os Sistemas de Comando e Controlo incorporam as últimas inovações tecnológicas. O P/PRC-525 representa uma revolução no campo de batalha digital, permitindo uma grande flexibilidade nomeadamente em termos de bandas de frequência de funcionamento, formas de onda e funções [1]. A escolha deste tema deveu-se ao fato de incidir numa temática de vasto interesse, não só a nível pessoal, como também a nível profissional, visto recair sobre um projeto de benéfico para o Exército Português. Este projeto surgiu já há alguns anos através da empresa EID, no seguimento dum plano que permitisse testar todos os rádios em laboratório, poupando-lhes tempo, dinheiro, e possíveis doenças devido ao constante contato com as radiações emitidas pelas antenas dos rádios. O estudo da impedância de entrada da antena, é essencial no desenh o e desenvolvimento de emissores e da linha de transmissão que a estes estão associados. Pág. 138

140 Simulador de Antena Programável II. IMPEDÂNCIA DE ENTRADA DA ANTENA A. Antena de VHF A antena é um elemento fundamental em qualquer sistema de comunicação por ondas eletromagnéticas, funcionando como a interface entre os elementos do sistema que guiam a onda e o meio no qual esta se propaga. Este é o componente elétrico responsável pela transmissão e receção das ondas eletromagnéticas [2]. Figura 1 Antena de VHF Na figura 1 está ilustrada a antena de VHF, que é utilizada pelo rádio P/PRC-525 versão Manpack, na banda de frequências de 33MHz a 88MHz. É uma antena laminar com 1.32m de comprimento [3]. Os seus lados L1 e L2, que são ilustrados na figura 1, medem respetivamente 14mm e 3mm. Esta antena é feita de aço e revestida com uma camada de cobre de forma a ter melhor condutividade. É ainda coberta por um plástico maleável por forma a proteger dos efeitos corrosivos [4]. Tendo em conta a gama de frequências de funcionamento da antena, e o seu comprimento, é possível verificar que esta antena está otimizada para a frequência de 56.8MHz (frequência de ressonância), que equivale a um comprimento de onda de 5.28m (monopolo de λ/4). Geralmente a impedância de entrada da antena é uma grandeza complexa, da forma: Pág. 139

141 Simulador de Antena Programável Na equação acima, Ra representa a resistência de entrada. A reactância Xa representa a parte imaginária da impedância, associada à energia eletromagnética armazenada nas proximidades da antena. B. Impedância de Entrada Valor Teórico Esta impedância teórica é a impedância que seria de esperar se a antena estivesse isolada e em condições ideais, e entenda-se por condições ideais a existência de uma antena radiante em espaço livre, e como tal, na ausência de objetos refletores que possam interferir no seu funcionamento. A determinação do valor teórico da impedância de entrada da antena não é tarefa fácil. O seu cálculo requer o uso de formulações baseadas em modelos que em geral são difíceis de implementar, e de onde resultam valores incertos da impedância de entrada da antena. Contudo existem determinadas soluções que permitem chegar a resultados cada vez mais aproximados. Existe a necessidade de ser recorrer a formulações baseadas em modelos simplificados ou em modelos numéricos, para a determinação destes parâmetros. Entre os métodos numéricos, o método dos momentos é certamente o mais utilizado. Neste caso, o modelo matemático da antena é realizado através das equações dos potenciais eletromagnéticos no domínio da frequência. Entretanto, possui a desvantagem de ser difícil de implementar. Ao nível dos métodos simplificados, é muito difícil obter resultados certos sobre o valor da impedância da antena, contudo existem soluções para chegar a resultados com alguma aproximação. Um destes métodos é o Método da antena cilíndrica, também denominado método da equação integral, vai resolver uma equação integral por um método de aproximações sucessivas, partindo da necessidade de satisfazer a condição da continuidade da componente tangencial do campo elétrico, na fronteira entre o meio exterior e a superfície cilíndrica da antena. Para se obter uma boa aproximação das soluções matemáticas, este método da antena cilíndrica assume as seguintes condições: Antena cilíndrica de material bom condutor e imersa no vácuo Comprimento L, em que L=2 l Cilindro terminado por hemisférios de raio a l >> a l < λ βa << 1 Zis = 0 (considerando condutor perfeito) δ 0 Em que l e a representam o comprimento e o raio da antena, e β corresponde à constante de propagação. Solução formal de King & Middleton A Solução formal de King e Middleton é um dos métodos mais credíveis para a resolução do método da equação integral, pois apresenta resultados muito mais precisos, sendo por isso o mais utilizado para o cálculo da impedância teórica da antena. Este assume as condições consideradas no método da antena cilíndrica. Pág. 140

142 Simulador de Antena Programável Pode-se descrever a intensidade de corrente que percorre e mesma, pela seguinte expressão: Conhecida a corrente, pode-se calcular a impedância de entrada pela seguinte razão: Em que VT é a tensão aplicada aos terminais da antena e KM é o parâmetro de expansão de King-Middleton. Segundo Phyllis A. Kennedy e Ronold King, considerando uma tensão unitária (VT=1) para a excitação da antena, tem-se a expressão de King-Middleton obtida para um desenvolvimento de segunda ordem da impedância da antena isolada, que pode ser calculada através da equação: Em que, Pág. 141

143 Simulador de Antena Programável Em que Ómega é o parâmetro de Hallén, e as funções α1, β1, α2 e β2, são tabeladas [5]. É importante referir que, visto o modelo anterior equiparar a antena a um cilindro terminado por hemisférios de raio a, a antena de VHF utilizada neste trabalho é aproximada a um monopolo com um raio de 8.5mm (situação intermédia entre os lados da antena L1 e L2). De seguida, para confirmar a utilização do modelo, há que verificar previamente se há concordância entre os requisitos de aplicação do método de King-Middleton e os parâmetros da antena em causa. Para um comprimento da antena =1.32m e raio a = 8.15mm, obtém-se 3.41 < λ < 9.09, e < βl < 2.432, para a banda de frequências de interesse (33 e 88 MHz). É possível verificar que >> a, < λ, e βa << 1. O estudo de todos os métodos analisados, e em particular da solução formal de King-Middleton, teve como base principal o livro de António Fernandes [5] e o livro de John Kraus [6]. Este estudo teórico baseado na solução formal de King e Middleton, e realizado mediante a utilização do programa MATLAB, será comparado com uma análise realizada através do programa CST, que por sua vez baseia-se em métodos numéricos para obter os seus resultados. O programa de simulação CST baseia-se num método de elementos finitos (FIT). Uma abordagem muito geral, consiste na decomposição das equações de Maxwell em elementos discretos, tendo como resultado final uma matriz de equações algébricas. Este pode ser descrito no domínio do tempo e na frequência. No caso da utilização deste programa, para obtenção dos resultados da antena isolada em condições ideais, podemos observar na figura em baixo, a antena (amarelo) ligada a um porto de 50 Ohm (vermelho) que representa a fonte de alimentação (rádio), e um plano com 3m de diâmetro que simula um plano condutor perfeito. No caso da utilização do plano condutor perfeito, quanto maior a sua dimensão melhor. Os 3m de diâmetro vêm duma relação com a zona distante ( de raio), sendo este o valor a partir do qual a onda se encontra numa situação de campo distante, deixando de depender da fonte primária. Figura 2 - Antena isolada em condições ideais - CST Há que ter em conta que a solução formal de King Middleton (MATLAB) é um método de desenvolvimento em série, em que é utilizada uma aproximação de 2ª ordem. Este método considera ainda que esta é a impedância que seria de esperar se a antena estivesse isolada e em condições ideais. Por outro lado, o fato do CST apenas simular a antena ligada a um plano condutor perfeito, em vez de se encontrar isolada, acaba por introduzir alguma desfasagem dos resultados do MATLAB, acabando teoricamente por se aproximar mais da realidade. Pág. 142

144 Simulador de Antena Programável C. Determinação da impedância teórica da antena nas posições pretendidas Na tropa apeada, os militares usam o rádio P/PRC-525 na sua versão manpack. Normalmente para a realização de comunicações, o militar adota certas posições, podendo-se evidenciar como posições mais usuais e de maior interesse as seguintes: posição de operador de pé com o rádio às costas, posição de operador deitado com o rádio às costas, e a posição em que o rádio está colocado no chão. Figura 3 - a) posição operador de pé; b) posição operador deitado; c) posição rádio no chão. No caso de a antena se encontrar perto de objetos, como por exemplo outras antenas, a impedância de entrada é determinada não só pela impedância própria, mas também pela impedância mútua entre esta e as outras antenas e as correntes que nelas fluem. Cálculo da impedância mútua utilizando o método da Força Eletromotriz Induzida (EMF) - MATLAB Para o cálculo da impedância mútua, Schelkunoff desenvolveu um método do qual é possível extrair o conceito de impedância mútua, considerando duas antenas cilíndricas, de raios a1 e a2, com comprimentos 1 e 2, à distância ρ uma da outra, excitadas simetricamente no ponto central [5]. Sendo que neste caso, a antena 1 é a antena de VHF em causa, e a antena 2 é a sua imagem, simulada pelo plano de terra. Deste modo, l 1 = l 2 = l, em que é o comprimento do monopolo, ou seja, 1.32m. Pode-se então descrever a impedância mútua entre as duas antenas pela seguinte expressão: Pág. 143

145 Simulador de Antena Programável Sendo que neste caso, Em que Zom é a impedância caraterística média da antena cilíndrica. Figura 4 - a) Posição operador deitado; b) Posição operador de pé; c) Rádio no chão. Pág. 144

146 Simulador de Antena Programável No caso das situações do operador na posição de pé ou de rádio no chão, a antena está situada a uma distância h do chão, que é uma superfície refletora plana, suposta condutora perfeita. Estes dois casos podem ser tratados por uma situação análoga, que é um agregado de duas antenas paralelas separadas por uma distância ρ (em que ρ=2h), em que uma antena é a antena real e outra é a sua imagem. Tendo em conta os princípios das condições fronteiras no plano de terra [7] (considerado condutor perfeito), pode-se afirmar que em ambos os casos, Desta forma, a impedância de entrada é dada por: Na figura em cima é descrita a situação de rádio operador deitado, em que se considera o valor de h=0.39m, tendo em conta a altura do corpo do operador deitado com o rádio às costas. Nesta situação tem-se, E a impedância de entrada da antena é dada por: Cálculo da impedância mutua utilizando CST Microwave Studio A utilização do programa CST para obter os resultados da impedância de entrada da antena, tendo em conta a impedância mútua, pressupõe a utilização de mais um plano condutor perfeito para simular um plano terra em condições ideais, comparativamente ao caso da antena isolada. O que varia entre as três posições em estudo é a altura da separação entre os dois planos condutores, e posição da antena. Este novo plano condutor possui um diâmetro de 10m. Este plano e a respetiva dimensão não são muito importantes, visto que o primeiro plano condutor com 3m de diâmetro já ocupa toda a zona próxima da antena. Pág. 145

147 Simulador de Antena Programável Figura 5 Rádio operador de pé A posição rádio operador deitado, foi onde se obteve os piores resultados, comparando com a situação de antena isolada. Contudo é possível observar que existe uma melhor cumplicidade entre os resultados obtidos tanto no MATLAB como no CST. Em suma, comparando com situação ideal de antena isolada, as curvas obtidas pelo CST aproximam-se mais da situação ideal (antena isolada), do que as curvas obtidas pelo MATLAB usando o método de Schelkunoff. A justificação da desfasagem existente entre os resultados obtidos pelo CST e pelo MATLAB, reside no facto de enquanto o primeiro efetua as simulações em condições muito próximas das reais, o segundo considera que a antena se encontra isolada e em condições ideais, e tem em conta a interferência de uma segunda antena, neste caso representada pela sua imagem. Há que ter em conta, que o método de Schelkunoff retratado no programa MATLAB data da década de 50, sendo o método que melhor retrata a situação pretendida, relativamente aos outros métodos estudados, contudo acaba por não ser muito fiável. Deste modo, daqui para a frente serão tidos como referência as curvas obtidas pelo CST para as três posições de interesse. Os resultados do valor teórico da impedância de entrada da antena obtidos nesta seção são apresentados em anexo. III. MEDIÇÃO E SIMULAÇÃO DA ANTENA DE VHF Na maioria das aplicações, qualquer tipo de medições são normalmente de natureza prática, e fundamentais para a investigação de eventos científicos. Foram efetuadas medições com o aparelho Network Analyzer, para diferentes condições, por forma a obter-se um conjunto de medidas que exprimam com a maior precisão possível o comportamento da curva da impedância de entrada da antena. As medidas à antena de VHF do rádio P/PRC-525, foram realizadas num local ao ar livre em condições equivalentes às condições ideais. O local escolhido para o efeito foi o campo de futebol da Academia Militar, visto que este reúne minimamente as condições necessárias à realização do objetivo, e é de fácil acesso neste caso. As suas dimensões são: 100m x 50m (C x L). Visto que o maior comprimento de onda que se irá utilizar é de 9.09m, para o local ser considerado ideal era suposto ter em todas as direções mais de 90m de espaço livre, sem qualquer tipo de obstáculos, o que não se verifica. Pág. 146

148 Simulador de Antena Programável Figura 6 - Representação das medidas: a) Antena em cima do Network Analyser; b) Antena à frente do Network Analyser; c) Network Analyser + Rádio + Antena. O relvado do campo de futebol da Academia Militar, é regado frequentemente, logo o solo representa um bom plano de massa. Em ambas as situações, colocou-se a mão no rádio por forma a simular o contato com o corpo humano, que acontece na realidade quando um combatente faz uso do rádio. Constatou-se que sempre que se tinha a mão no rádio, ou quando existia maior interferência humana, a curva de impedâncias da antena se aproximava mais da situação ideal (correspondente aos 50 Ohm). Este fato pode ser esclarecido tendo em consideração que o corpo humano é condutor, o que de certa forma vai possibilitar obter um melhor referencial de massa. Pág. 147

149 Simulador de Antena Programável Realizaram-se estas três medidas para as três posições de interesse (operador de pé, operador deitado e rádio no chão). Dos três tipos de medidas referidos acima, eliminou-se desde logo a primeira situação, em que se liga a antena à caixa do rádio P/PRC-525. Desvalorizou-se este caso, porque apesar de se efetuar a calibração do aparelho, notou-se a existência de perdas superiores aos outros dois casos. É possível que esta situação se deva ao cabo que liga a caixa do rádio ao Network Analyser, visto que era um pouco longo, logo existe maior possibilidade de perdas. Em suma, apesar da semelhança entre as medidas realizadas com a antena colocada em cima e à frente do Network Analyser, verifica-se que as curvas de impedância obtidas com a antena situada à frente do aparelho de medida, aproximam-se mais dos valores teóricos nas três posições. Desta forma, estes serão os resultados tidos como referência. Os resultados da medidas realizadas no campo de futebol da academia militar são apresentados em anexo. É possível notar nos resultados obtidos, o grau de fiabilidade do Network Analyser, devido à aproximação entre as medidas realizadas e os resultados teóricos. Contudo, alguns dos erros existentes, possivelmente estão relacionados com os seguintes fatos: o solo é apenas uma aproximação a um condutor perfeito, as dimensões do campo de futebol não são as ideais, nas frequências em questão, um fio condutor acabar por resistivo e indutivo, apesar de ser o mais curto possível, e o fato de a antena na realidade não ser um cilindro com 8.5mm de raio como se considerou no modelo teórico. No caso da posição de operador deitado, apesar de não existirem essas semelhanças com os resultados teóricos, é possível observar uma analogia entre as medições em que a antena se encontra em cima e à frente do Network Analyser. Esta disparidade observada na posição de operador deitado, entre as medidas efetuadas e os resultados teóricos, pode dever-se ao fato de a antena ir descaindo até praticamente tocar no solo, fazendo um arco. Este caso pode ser aproximado a um curto-circuito na ponta da antena, o que pode justificar tal desigualdade. IV. CIRCUITOS DE SIMULAÇÃO DA ANTENA DE VHF A. Introdução Esta seção tem como objetivo sintetizar e construir fisicamente três circuitos utilizando apenas componentes passivos. Cada um dos circuitos, corresponde a cada uma das posições estudadas nos capítulos anteriores. Estes devem simular as curvas de impedância de entrada da antena obtidas no campo de futebol da Academia Militar, com a antena colocada à frente do aparelho de medida. O circuito de simulação da antena deve ser realizado com parâmetros concentrados, visto este ser um requisito desta Tese de Mestrado. O cálculo de um circuito com parâmetros concentrados apresenta algumas dificuldades, tanto pela vasta gama de frequências, como pela diferença existente entre os valores máximo e mínimo do módulo da impedância de entrada da antena. Na síntese de redes são conhecidos os requisitos da resposta em frequência a uma dada excitação também conhecida, e é necessário encontrar um circuito que satisfaça essas exigências. Deste estudo algumas vezes podemos não obter nenhuma solução, e normalmente pode resultar diferentes soluções, ou seja, vários circuitos que cumpram as mesmas condições [8]. Pág. 148

150 Simulador de Antena Programável Segundo Khilari, a síntese de redes pode ser efetuada utilizando circuitos passivos, circuitos ativos ou técnicas digitais. A utilização de técnicas digitais não é considerada nem realista, nem económica. Entre a utilização de circuitos com componentes passivos ou ativos, é dada preferência aos circuitos passivos visto estes não necessitarem de fontes de excitação incorporadas [9]. Os únicos elementos permitidos em circuitos passivos são: resistências, bobines e condensadores. Neste tipo de circuito todo o efeito indutivo encontra-se concentrado nas bobinas, todo o efeito capacitivo encontra-se concentrado nos condensadores e todo o efeito resistivo provém das resistências. Atualmente existe algumas aplicações para síntese de circuitos, contudo, todas estas aplicações sintetizam apenas funções transferência padrão, sendo difícil encontrar alguma que possa ser usada na síntese de uma função transferência arbitrária. B. Síntese dos Circuitos de Simulação da Antena Tal como já referi, o objetivo da síntese de circuitos é obter um circuito a partir de uma função transferência. Quando é dada uma excitação B(s) a um sistema, e este tem uma resposta A(s), a função transferência H(s) do sistema é: Antes de sintetizar H(s), é necessário verificar se a função transferência é realizável ou não, utilizando elementos passivos. Para isto, existem duas condições importantes para realizar a rede, que são: causalidade e estabilidade. Para uma rede ser considerada causal, não pode haver resposta ( output ) sem excitação ( input ), e não pode haver corrente sem alguma tensão. Ou seja, existe uma relação de causa e efeito entre a entrada e a saída de uma rede [8]. Por outro lado, a rede é considerada estável se não existirem fontes de energia, e por consequência não existirem oscilações. Esta restrição indica que os polos e zeros da função transferência têm de estar situados no lado esquerdo do plano complexo. Uma rede com um número finito de elementos (R,L,C), tem uma impedância de entrada da forma: Em que todos os coeficientes ai e bi são reais [10]. Desta forma, a primeira abordagem ao problema da síntese de circuitos de simulação da antena em cada uma das três posições pretendidas, foi transformar as curvas de impedância de entrada da antena nas respetivas funções Z(s), que fossem realizáveis com circuitos passivos. Para realizar tal tarefa, usou-se a função invfreqs do MATLAB, que encontra uma função transferência Z(s), correspondente a uma dada resposta complexa na frequência. Esta resposta complexa, corresponde à curva de impedâncias que se pretende transformar em função transferência [11]. Depois de obter a função transferência pretendida, foi necessário escolher um modelo entre os inúmeros existentes, que permitisse transformar a função Z(s) num circuito de elementos passivos. Contudo esta foi uma Pág. 149

151 Simulador de Antena Programável tarefa muito complicada e demorada. O único modelo em que foi possível obter uma resposta mais aproximada foi o modelo de Foster, que é um dos mais conhecidos e mais utilizados. Este modelo baseia-se na expansão de frações parciais, que no caso de uma função transferência de impedâncias como Z(s), a rede resultante é a ligação em série dos elementos existentes, como se pode ver na figura seguinte [10]: Para obter estes elementos, ou seja, as frações parciais da função Z(s), utilizou-se outra ferramenta do MAT- LAB: a função residue [11]. A equação Z(s) fica então da seguinte forma: O que é equivalente a: Contudo, após obter as frações parciais da função transferência de cada uma das posições pretendidas surgiu um problema, que foi a existência de pares de pólos complexos. A presença destes pólos, tornava sempre essa equação impossível. É possível implementar um par de frações com polos conjugados RLC, como está ilustrado na figura 7 [12]. a + jb a jb + s ( σ + jω) s ( σ jω), como um circuito Figura 7- Realização de um par de polos complexos Pág. 150

152 Simulador de Antena Programável Em que, De seguida, serão objeto de estudo as três posições pretendidas (operador de pé, rádio no chão, operador deitado), onde irão ser focados os passos necessários desde a obtenção da função transferência respetiva a cada posição, até ao projeto e conceção do circuito de simulação da antena. C. Fase de Projeto dos Circuitos de Simulação da Antena Nesta fase serão apresentados os projetos dos três circuitos de simulação da antena, correspondentes a cada uma das três posições de interesse. Nos esquemáticos dos circuitos de simulação apresentados para cada posição, serão exibidos os valores dos componentes utilizados, que correspondem aos valores obtidos mediante o modelo analisado no subcapítulo anterior. Operador de pé Pág. 151

153 Simulador de Antena Programável Figura 8 - Circuito de simulação Rádio no chão Figura 9 - Circuito de simulação Pág. 152

154 Simulador de Antena Programável Operador deitado Figura 10 - Circuito de simulação D. Fase de Conceção dos Circuitos de Simulação da Antena Esta seção tem por objetivo apresentar todo o processo de construção e desenvolvimento dos três circuitos de simulação da antena de VHF do rádio P/PRC-525. Serão construídos três circuitos de simulação da antena de VHF para as três posições de interesse. Como é sabido, existe sempre uma pequena diferença entre a teoria e a realidade. Desta forma, é esperado que mesmo construindo os circuitos com componentes muito próximos dos teóricos, exista sempre uma pequena desfasagem. Por forma a corrigir esta diferença, em vez de procurar condensadores e bobines com valores certos, procurouse condensadores ajustáveis (trimmers), tendo em conta a gama de frequências de interesse, e construiu-se as bobines com fio condutor. Deste modo, após a construção dos circuitos, é possível ajustar as curvas características da impedância de entrada, apertando e desapertando tanto o parafuso do condensador, como o espaço entre as espiras da bobine. Pág. 153

155 Simulador de Antena Programável Tabela 1 - Componentes utilizados (valores nominais). Na figura seguinte é possível observar o resultado final dos circuitos de simulação da antena para cada uma das três posições de interesse. Figura 11- a) caixa de suporte; b) circuitos de simulação da antena. O fato da construção dos circuitos ser realizada no ar, permite a realizar um circuito com dimensões que dificilmente se obteriam se fosse realizado numa placa. Relativamente ao estudo da potência que é possível transmitir a cada circuito sem danificar os respetivos componentes, existe a necessidade de deixar uma nota. Há que ter em conta que a potência fornecida pelo rádio à antena varia entre W. Era ótimo que todos os componentes conseguissem dissipar a potência respetiva, quando é fornecido ao circuito o máximo de potência. Contudo, tendo em conta os recursos disponíveis e possíveis de adquirir, é pos- Pág. 154

156 Simulador de Antena Programável sível que alguns componentes não suportem um certo nível de tensão, e haja a necessidade de estabelecer um limite da potência transmitida pelo rádio. As resistências utilizadas são de precisão, e serão estudadas neste subcapítulo, de forma a analisar o seu comportamento ao longo da frequência. Os condensadores são de cerâmica, e possuem uma tensão limite de 100Vdc. As bobines foram construídas com fio condutor como já foi referido, logo não existe grande problema relativamente à potência que é colocada no circuito de simulação para o seu correto funcionamento. Desta forma, os únicos componentes passíveis de gerar problemas no caso de ser fornecida ao circuito de simulação uma potência superior à esperada, são as resistências. Na realidade uma resistência tem sempre uma parte indutiva ou capacitiva, que é maior ou menor, consoante o nível de precisão. Neste ponto, utilizou-se o programa de simulação Pspice, de forma a determinar a tensão máxima que se pode fornecer ao circuito, bem como as potências que nos diversos componentes, e que as resistências terão que dissipar no seu caso, de acordo com as suas capacidades, tendo sempre como referencia o pior caso. Deste modo, os valores de potência para as posições de operador de pé, rádio no chão e operador deitado, são respetivamente, 0.74 W, 0.3 W e 0.37 W. V. CONCLUSÕES Tendo em conta a crescente importância das comunicações, a nível comercial e militar, cada vez mais surge a necessidade de estudar o equipamento criado para o efeito, de modo a obter um melhor desempenho global. De forma a minimizar os problemas inerentes a este estudo, como por exemplo exposição à radiação durante estudos realizados a antenas, a presente dissertação teve como objetivo a criação e desenvolvimento de um simulador da antena de VHF do equipamento de rádio P/PRC-525, que tornasse possível a simulação da impedância de entrada da antena na gama de frequências de interesse (33-88 MHz), para as três posições mais utilizadas pelos militares no exercício das suas funções, que são: posição de operador de pé, posição de operador deitado e posição de rádio no chão. Este trabalho pode ser benéfico no desenvolvimento de elementos adaptadores de antenas (ATU), facilitando de certa forma o seu projeto. Da realização deste simulador, é possível concluir que apesar da grande gama de frequências de trabalho do rádio, o que permite grandes variações da impedância da antena, e da dificuldade de encontrar componentes reais com valores exatamente iguais aos valores teóricos, este constitui uma representação ideal das medidas pretendidas. Apenas tem uma limitação que é a potência é fornecida ao circuito pelo rádio. Este trabalho pode servir de base para trabalhos futuros nesta área tão promissora. O presente simulador poderia ainda ser aperfeiçoado, num desenvolvimento futuro. Seria interessante e produtivo, desenvolver o simulador de forma a completar a única limitação existente. Para tal, entre os componentes usados, apenas seria necessário substituir as resistências usadas por resistências com capacidade de dissipar potências mais elevadas e com o mesmo nível de precisão. Dada a crescente importância das comunicações no mundo atual, é imprescindível a existência deste tipo de simuladores, uma vez que aceleram o progresso desta área científica na educação, investigação e desenvolvimento. Pág. 155

157 Simulador de Antena Programável ANEXO A No anexo são apresentados os resultados tomados como referência do estudo teórico realizado, das medidas realizadas no campo de futebol, e da análise dos circuitos de simulação da antena. Operador de pé Figura 12 Amplitude da impedância de entrada medidas com antena em frente ao Network Analyser (azul); circuito de simulação (vermelho); resultados teóricos CST (preto). Figura 13 - Fase da impedância de entrada medidas com antena em frente ao Network Analyser (azul); circuito de simulação (vermelho); resultados teóricos CST (preto). Pág. 156

158 Simulador de Antena Programável Rádio no chão Figura 14 - Amplitude da impedância de entrada medidas com antena em frente ao Network Analyser (azul); circuito de simulação (vermelho); resultados teóricos CST (preto). Figura 15 - Fase da impedância de entrada medidas com antena em frente ao Network Analyser (azul); circuito de simulação (vermelho); resultados teóricos CST (preto). Pág. 157

159 Simulador de Antena Programável Operador deitado Figura 16 - Amplitude da impedância de entrada medidas com antena em frente ao Network Analyser (azul); circuito de simulação (vermelho); resultados teóricos CST (preto). Figura 17 - Fase da impedância de entrada medidas com antena em frente ao Network Analyser (azul); circuito de simulação (vermelho); resultados teóricos CST (preto). Pág. 158

160 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos Alf TPO Luís Regada Resumo O objetivo deste trabalho é o projeto, construção e teste de um sistema que permita a medida de viscosidade de líquidos utilizando o método do fio vibrante em regime livre. A principal contribuição original deste trabalho é o modo de controlo do estímulo e aquisição de sinal no contexto da medição de viscosidade, utilizando uma interface gráfica onde o utilizador pode controlar o estímulo e a taxa de aquisição do sensor. A Field Programmable Gate Array (FPGA) é utilizada para controlar e sincronizar todo o sistema e fazer a ligação entre a interface gráfica e o hardware desenvolvido para condicionar o sinal de estímulo do fio vibrante e de resposta do fio vibrante. A amplitude eficaz máxima de corrente a estimular o fio vibrante (IRMS=0.825A) permite utilizar fios vibrantes com um diâmetro maior e efetuar medições em líquidos mais viscosos. Utilizando o protótipo desenvolvido para adquirir a resposta do fio vibrante fez-se o ajuste dos pontos experimentais à equação que descreve o comportamento teórico da resposta do fio vibrante, obtendo-se valores de frequência e amortecimento da resposta do fio vibrante com um desvio padrão de 0.1Hz e 5x10-5 respetivamente, permitindo assim calcular a viscosidade do líquido em estudo. Palavras-chave Condicionamento de Sinal, Fio Vibrante, FPGA, Interface Gráfica, Regime Livre, Viscosidade. I. INTRODUÇÃO O conhecimento da viscosidade de líquidos é necessário para o controlo de qualidade em várias indústrias como a indústria farmacêutica, alimentar, análises clinicas, construção, óleos, etc. Definir líquidos com viscosidade padrão como a água, o tolueno ou o diisodecyl phthalate (DIDP) para calibrar outros viscosímetros é outro objetivo do estudo da viscosidade dos líquidos [1] [2] [3]. Existem diferentes tipos de viscosímetros, baseados nos diferentes métodos de medida de viscosidade de líquidos. Os viscosímetros podem ser divididos em duas categorias: primárias (viscosímetros rotacionais e viscosímetros de fio vibrante) e secundários (viscosímetros capilares e viscosímetros de corpo em queda) [4] [5] [6]. Neste trabalho fez-se uso do método de fio vibrante. A célula de fio vibrante foi desenvolvida e validada em [7]. O sensor de fio vibrante é um fio metálico de tungsténio, sujeito a uma tensão axial, sob um campo magnético e imerso no líquido em estudo, como na Fig. 1. Pode-se utilizar o método do fio vibrante em regime livre ou em regime forçado. Este trabalho centrase unicamente no regime livre. Pág. 159

161 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos Fig. 1. Célula de fio vibrante [4]. Externamente à cápsula estão uns ímanes permanentes que vão criar um campo magnético perpendicular ao fio. Fazendo passar uma corrente alternada através do fio obtém-se uma força que vai provocar o movimento de oscilação transversal do fio. O movimento do fio sob a influência do campo magnético induz uma diferença de potencial aos terminais do fio. O movimento do fio depende do seu raio, da sua densidade e do seu fator de amortecimento, assim como da densidade, temperatura e viscosidade do líquido em estudo [4] [7]. Para qualquer tipo ou método de medida utilizado é indispensável ter um modelo teórico que relacione as características do movimento com a viscosidade do líquido em estudo [4]. O modelo teórico que representa a resposta temporal do fio vibrante em regime livre é descrito por: onde V(t) representa a tensão induzida aos terminais do fio vibrante; A a amplitude inicial da tensão induzida; a taxa de decaimento; ω a frequência de oscilação; t o instante temporal; φ a fase e V1 a componente contínua. A tensão induzida aos terminais do fio V(t) e o instante temporal t são obtidos pelo método experimental. A amplitude A, a taxa de decaimento, a frequência de oscilação ω, a fase φ e a componente contínua V1 são obtidos através de um ajuste não linear dos dados experimentais [1] [7]. Pág. 160

162 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos O objetivo principal deste trabalho é o projeto, construção e teste de um sistema portátil de estímulo e aquisição de dados para um sensor que permita determinar os parâmetros que definem a equação (1). II. ESPECIFICAÇÕES E VISÃO GLOBAL A.Especificações As especificações do sistema são impostas pelo método do fio vibrante em regime livre. Assim, o sistema deve: --Produzir um impulso de corrente simétrico que estimule o fio vibrante. --Permitir que o utilizador controle a duração e amplitude desse impulso através de uma interface gráfica. --Adquirir a resposta do fio vibrante que é um sinal com amplitude máxima de ordem das dezenas/ centenas de microvolts com a forma de uma sinusoide amortecida. --Amplificar o sinal de resposta do fio vibrante para o poder adquirir, minimizando o ruido. A inter face gráfica deverá permitir escolher o ganho de amplificação. --Adquirir 1000 amostras com frequência de amostragem de 100kHz, ou seja, período de amostragem de 10 microssegundos (µs) que corresponde a 10 milissegundos (ms) de sinal. No entanto, deve-se proporcionar ao utilizador decidir o tempo de sinal que pretende amostrar, controlando a frequência de amostragem. Essa escolha deve ser feita através da interface gráfica. --Após adquirir o sinal é necessário enviá-lo para um computador. Esse computador deverá ter uma interface gráfica onde deverá receber as amostras da resposta do fio vibrante e fazer o tratamento desses dados, permitindo fazer um gráfico ilustrativo do amortecimento do sinal e guardar esse grá fico, assim como os pontos do gráfico. O resultado esperado é um protótipo funcional do sistema. B. Visão Global Optou-se por se dividir o trabalho em três grandes blocos, Fig. 2. O primeiro bloco consiste em produzir uma interface gráfica que defina as características do impulso de corrente a estimular o fio vibrante, nomeadamente a duração e amplitude. Deve ainda permitir que o utilizador escolha quanto tempo pretende amostrar a resposta do fio vibrante e quantas vezes se pretende amplificar a resposta do fio vibrante. Esta interface gráfica deve ainda permitir receber os pontos da resposta do fio vibrante, gravá-los num ficheiro externo e construir um gráfico através desses pontos que possa ser gravado no local e formato desejado. O segundo bloco consiste em fazer uma interface entre a interface gráfica com o utilizador, a produção do impulso de corrente e a aquisição da resposta do fio vibrante. Esta interface deve então controlar um DAC para produção do impulso a estimular o fio vibrante de acordo com as opções do utilizador e controlar um ADC para adquirir a resposta de acordo com as opções do utilizador. Esta interface deve ainda guardar todas as amostras da resposta do fio vibrante e só depois de adquirir todas as amostras é que as deve enviar para o computador. Pág. 161

163 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos Para tal, é necessário definir a comunicação entre esta interface e o computador. Além destas funcionalidades, esta interface deve permitir controlar um conjunto de relés para selecionar o ganho da amplificação em função das opções do utilizador e outro conjunto de relés para sincronizar o estímulo do fio vibrante e a aquisição da resposta do mesmo, garantindo que não há corrente a percorrer o fio vibrante quando não for desejado. O terceiro bloco consiste em produzir e condicionar o impulso de corrente a estimular o fio vibrante. Deve-se ainda amplificar a resposta do fio vibrante, efetuar a blindagem necessária e adquirir a resposta do fio. Fig. 2. Sistema global. III. INTERFACE GRÁFICA Para desenvolver a interface gráfica foi utilizado o programa Microsoft Visual Studio 2010 e o Windows Forms Application com a linguagem de programação Visual C#. Quando a aplicação é iniciada tem o aspeto da Fig. 3: Pág. 162

164 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos Fig. 3. Aplicação iniciada. A aplicação desenvolvida começa por definir as características da comunicação USB, atualizar as portas USB disponíveis para se poder efetuar a comunicação com a FPGA e definir as características por defeito para a comunicação USB com a FPGA, sendo estas as da Fig. 4: Fig. 4. Características por defeito da comunicação USB FPGA. O utilizador pode alterar as características da comunicação. Para iniciar a comunicação basta clicar no botão Abrir Porta e a aplicação altera o seu aspeto para o da Fig. 5: Pág. 163

165 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos Fig. 5. Comunicação estabelecida. Nesta fase, o utilizador pode introduzir as características do impulso desejado, como na Fig. 6: --Duração do impulso de corrente entre 0.01ms e 9.00ms. --Amplitude do impulso entre 0.01V e 1.65V. --Tempo de sinal a amostrar. --Optar se o impulso passa por uma resistência de 10Ω ou 100Ω. --Optar se o impulso passa por uma resistência de 0.1Ω (para trabalhos futuros). --Escolher o ganho de amplificação. Pág. 164

166 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos Fig. 6. Inserir parâmetros de condicionamento do impulso a estimular o fio vibrante. A resistência de 0.1Ω é para uso futuro. O utilizador pode introduzir diferentes ganhos de amplificação para permitir testar líquidos com deferentes viscosidades. Quando o utilizador pressionar o botão Iniciar a interface gráfica calcula a frequência do impulso de acordo com a sua duração e calcula a corrente do impulso de acordo com a amplitude (em Volt) e a resistência escolhidas. De seguida, a aplicação faz a validação dos parâmetros introduzidos. Após todos os parâmetros terem sido enviados para a FPGA e esta ter feito o seu processamento (explicado no próximo tópico) e ter enviado os resultados de volta para a interface gráfica, a aplicação constrói o gráfico com Pág. 165

167 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos as amostras da resposta do fio vibrante e permite gravar o gráfico e as amostras para posterior processamento. IV. PROJETO, SIMULAÇÃO E IMPLEMENTAÇÃO NA FPGA Foi utilizado o kit de desenvolvimento Spartan-3 Starter Kit Board [8] com a FPGA XC3S1000 [9]. A linguagem de descrição de hardware utilizada foi o VHDL. A ferramenta utilizada para descrever o circuito utilizando o VHDL, fazer a implementação, simulação e configuração da FPGA foi a Xilinx ISE Design Suite A FPGA recebe os parâmetros inseridos pelo utilizador (Fig. 6) através do cabo USB ligado ao computador onde corre a interface gráfica e grava-os numa memória, na FPGA. Posteriormente, a FPGA controla um DAC que produz um impulso analógico com as características definidas pelo utilizador e que correspondente às características gravadas na memória. A FPGA controla também uns relés que pertencem ao bloco do condicionamento de sinal e esse controlo é feito em função das opções do utilizador, que também estão gravados na memória. De seguida, a FPGA controla um ADC para adquirir amostras da resposta do fio vibrante e guarda essas amostras noutra memória. Por fim, a FPGA envia as amostras que estão na memória de saída de volta para a interface gráfica (no computador) através do cabo USB. Todo este processo deve ser síncrono, como se pode ver na Fig. 7. Fig. 7. Interligação da FPGA no sistema. Na FPGA foram implementados circuitos com as seguintes funções (ver Fig. 8): --Interface_serie: circuito responsável pela comunicação com o computador. --UARTcomponent: circuito responsável por receber os dados da porta série bit a bit e agrupá-los em bytes a enviar para a Decode_hexa_chars. Circuito responsável por receber as amostras agrupadas por bytes do Encode_hexa_chars e enviá-los para a porta série bit a bit. --Decode_hexa_chars: circuito responsável por converter os caracteres ASCII (8 bits) provenientes da UART para a respetiva representação hexa Pág. 166

168 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos decimal (4 bits). Quando receber o caractere L gera um sinal que indica que já recebeu tudo. - -Memoria_entrada_na_FPGA: 18432bit (18kbit) dual port RAM para gravar parâmetros da interface gráfica. --Circuito3: recebe os valores da Memória_entrada_na_FPGA, processa-os e envia-os para o DA2_ controller e para as saídas digitais. Recebe as amostras do AD1_controller e envia-as para a Memória_saida_da_FPGA. --DA2_controller: controla o PmodDA2 [10] para produzir o impulso de tensão. --AD1_controller: controla o PmodAD1 [11] para amostrar a resposta do fio vibrante. --Memoria_saida_da_FPGA: 18432bit (18kbit) dual port RAM para armazenar as amostras. --Encode_hexa_chars: circuito responsável por converter as amostras da sua representação em hexa decimal para caracteres ASCII. --Interface_placa: circuito responsável por permitir fazer debug. Fig. 8. Sistema global implementado na FPGA. Pág. 167

169 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos V. CONDICIONAMENTO DOS SINAIS ANALÓGICOS Depois de o utilizador definir na interface gráfica a duração e amplitude do impulso de corrente a estimular o fio vibrante e de esses parâmetros serem recebidos pela FPGA para controlar o PmodDA2 na produção do impulso, é necessário condicionar esse impulso por forma a excitar o fio vibrante no modo desejado. O impulso de corrente a estimular o fio vibrante deve ter o formato de uma onda quadrada simétrica com a primeira metade do período positiva e a segunda metade do período negativa [1]. Os pinos de E/S da FPGA e do PmodDA2 apenas fornecem tensões entre 0V e 3.3V. Deste modo apenas é possível produzir um impulso com o formato de uma onda quadrada simétrica, centrado em 1.65V com a primeira metade do período com amplitude superior a 1.65V (mas inferior a 3.3V) e a outra metade do período com amplitude inferior a 1.65V (mas superior a 0V). Como se pretende que este impulso seja centrado em torno de 0V (e não de 1.65V) teve que se conceber um bloco responsável por fazer o deslocamento de nível deste impulso sem o distorcer. Esse bloco está representado na Fig. 9 por A. Como o fio vibrante é estimulado por corrente, é necessário utilizar um amplificador de potência que permita obter um impulso com amplitude eficaz na ordem das centenas de miliamperes. Este amplificador de potência está representado na Fig. 9 por B. Tal como em [1] [4] [10] é necessário usar uma resistência em série, colocada entre o impulso produzido e a célula de medida para limitar a corrente que atravessa a célula de medida. Tendo em conta que se podem utilizar fios vibrantes com diferentes raios, dependendo da viscosidade do líquido em estudo, optou-se por se colocar duas resistências R9 e R10 diferentes em paralelo e dois relés S1 e S2 que permitem selecionar qual das resistências é percorrida pelo impulso, condicionando assim a corrente que atravessa o fio vibrante. Durante a aplicação do impulso no fio vibrante FV é necessário sincronizar dois relés de modo a que o relé S3 esteja a conduzir durante a duração do impulso e o relé duplo S4 esteja aberto de modo a evitar a influência de correntes que levem a falsas leituras ou erros de medida. Após o final da duração do impulso o relé S3 deixa de conduzir e o relé duplo S4 conduz a resposta do fio vibrante para um andar de amplificação C com ganho de mil. Quando não se está a fazer nenhum ensaio experimental todos os relés estão abertos de modo a evitar a passagem de corrente para o fio vibrante sem que seja desejado. De seguida, a resposta do fio vibrante é novamente amplificada com ganho D selecionado pelo utilizador de modo a ter uma amplitude máxima de 3.3Vpico a pico para ser convertida para digital pelo PmodAD1, enviada para a FPGA e por fim para o computador, para a interface gráfica o reconstruir. Para isso é necessário deslocar o sinal à saída de D de modo a que fique centrado em 1.65V, ou seja, todo positivo (E). O amplificador de potência B e o bloco de amplificação C estão ligados ao exterior através dos isoladores óticos IO que impedem o fluxo de correntes de ruído e permitem que o nó de terra não esteja a flutuar e seja ligado à blindagem eletrostática que envolve todo o circuito e que está ligado à parede externa da célula de medição, proporcionando uma proteção contra o ruído externo. Pág. 168

170 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos Fig. 9. Sistema global. Como se pode observar, o circuito pode dividir-se numa parte mais sensível ao ruido e em outra parte menos sensível ao ruido. Como tal, optou-se por se conceber duas placas separadas fisicamente. A placa responsável pela zona menos sensível ao ruido opera com sinais com amplitude máxima na ordem das dezenas/centenas de milivolts e contém o DAC PmodDA2, o deslocador de nível A, o bloco de amplificação com ganho selecionável D, o deslocador de nível E e o ADC PmodAD1 que está ligado à FPGA. Esta placa está ligada à FPGA e à placa mais sensível ao ruido. A placa responsável pela zona mais sensível ao ruido opera com sinais (resposta do fio vibrante) com amplitude máxima na ordem das dezenas/centenas de microvolts e contém os isoladores óticos IO de entrada e de saída dos sinais na placa, o amplificador de potência B, as resistências colocadas antes do fio vibrante e dois amplificadores com um ganho total de 1000 vezes que amplificam a resposta do fio vibrante C. Esta placa está ligada à placa menos sensível ao ruido, ao fio vibrante e às saídas digitais da FPGA que controlam os relés. Esta placa está envolvida por uma blindagem eletrostática. O bloco de amplificação D controlado pelo utilizador é implementado com três andares de amplificação, onde o primeiro andar de amplificação pode amplificar 1 ou 10 vezes, o segundo andar de amplificação pode amplificar 1, 2, 5 ou 10 vezes e o terceiro andar de amplificação pode amplificar 1 ou 10 vezes. Com este esquema de amplificação é possível permitir as amplificações apresentadas na Tabela I: TABELA I ESQUEMA DE AMPLIFICAÇÃO Pág. 169

171 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos Para testar e validar a aquisição e a produção do impulso, optou-se por se ligar o DAC diretamente ao ADC. O utilizador introduz na interface gráfica a amplitude e duração do impulso a estimular o fio vibrante (ver Fig. 6) e o impulso produzido é semelhante ao da Fig. 10: Fig. 10. Construção do gráfico com as amostras do impulso produzido. Deste modo, testa-se a interface gráfica no controlo da produção do impulso e na receção dos dados da FPGA. Testa-se também o correto funcionamento da FPGA no controlo dos ADC e DAC, a guardar as amostras digitalizadas e na comunicação com o computador. Após produzir o impulso é necessário sincronizar os relés S3 e S4. Para testar e validar que isto se verifica, substitui-se o fio vibrante por um circuito RLC que provoca uma oscilação depois de o impulso ser aplicado. Nesta fase ainda não se introduz amplificação da resposta ao impulso, pelo que o circuito RLC está ligado diretamente ao ADC. Quando os dois relés estão sempre a conduzir e não existe este sincronismo, o resultado é o da Fig. 11: Pág. 170

172 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos Fig. 11. Relés sempre a conduzir. Não há sincronismo. Quando o relé S3 conduz até ao final da duração do impulso e deixa de conduzir no final da duração do impulso, enquanto o relé S4 está sempre a conduzir, o resultado é o da Fig. 12: Fig. 12. Relé S3 a conduzir só durante a duração do impulse e S4 sempre a conduzir. Pág. 171

173 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos Após o sincronismo dos relés S3 e S4, ou seja, durante a duração do impulso o relé S3 está a conduzir e o relé S4 não está a conduzir e após o final da duração do impulso o relé S3 deixa de conduzir e o relé S4 começa a conduzir, o resultado é o da Fig. 13: Fig. 13. Relés S3 e S4 sincronizados. Como se pode observar na Fig. 13 o relé S4 está ao corte durante a duração do impulso (4ms) pois o ADC satura quando não tem um sinal ligado à sua entrada. Depois dos relés estarem sincronizados, dá-se a ordem para se iniciar a aquisição do sinal, ou seja, após o final da duração do impulso, quando o relé S4 começar a conduzir. Para testar o funcionamento do deslocador de nível, efetuou-se uma simulação com recurso ao programa PSpice. Como se pode ver na Fig. 14 a linha a verde representa o impulso quadrado centrado em 1.65V, com duração de 2ms e amplitude máxima de 1.65V à saída do DAC. A vermelho pode-se observar a saída do deslocador de nível que desloca o impulso 1.65V para o centrar em torno de 0V. A azul pode-se observar a saída do deslocador de nível que desloca o sinal de resposta do fio vibrante (mas nesta simulação desloca o impulso) novamente 1.65V para centrar o sinal em torno de 1.65V. Valida-se assim o correto funcionamento dos Pág. 172

174 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos Fig. 10. Construção do gráfico com as amostras do impulso produzido. Deste modo, testa-se a interface gráfica no controlo da produção do impulso e na receção dos dados da FPGA. Testa-se também o correto funcionamento da FPGA no controlo dos ADC e DAC, a guardar as amostras digitalizadas e na comunicação com o computador. Após produzir o impulso é necessário sincronizar os relés S3 e S4. Para testar e validar que isto se verifica, substitui-se o fio vibrante por um circuito RLC que provoca uma oscilação depois de o impulso ser aplicado. Nesta fase ainda não se introduz amplificação da resposta ao impulso, pelo que o circuito RLC está ligado diretamente ao ADC. Quando os dois relés estão sempre a conduzir e não existe este sincronismo, o resultado é o da Fig. 11: Pág. 173

175 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos Fig. 11. Relés sempre a conduzir. Não há sincronismo. Quando o relé S3 conduz até ao final da duração do impulso e deixa de conduzir no final da duração do impulso, enquanto o relé S4 está sempre a conduzir, o resultado é o da Fig. 12: Fig. 12. Relé S3 a conduzir só durante a duração do impulse e S4 sempre a conduzir. Pág. 173

176 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos Após o sincronismo dos relés S3 e S4, ou seja, durante a duração do impulso o relé S3 está a conduzir e o relé S4 não está a conduzir e após o final da duração do impulso o relé S3 deixa de conduzir e o relé S4 começa a conduzir, o resultado é o da Fig. 13: Fig. 13. Relés S3 e S4 sincronizados. Como se pode observar na Fig. 13 o relé S4 está ao corte durante a duração do impulso (4ms) pois o ADC satura quando não tem um sinal ligado à sua entrada. Depois dos relés estarem sincronizados, dá-se a ordem para se iniciar a aquisição do sinal, ou seja, após o final da duração do impulso, quando o relé S4 começar a conduzir. Para testar o funcionamento do deslocador de nível, efetuou-se uma simulação com recurso ao programa PSpice. Como se pode ver na Fig. 14 a linha a verde representa o impulso quadrado centrado em 1.65V, com duração de 2ms e amplitude máxima de 1.65V à saída do DAC. A vermelho pode-se observar a saída do deslocador de nível que desloca o impulso 1.65V para o centrar em torno de 0V. A azul pode-se observar a saída do deslocador de nível que desloca o sinal de resposta do fio vibrante (mas nesta simulação desloca o impulso) novamente 1.65V para centrar o sinal em torno de 1.65V. Valida-se assim o correto funcionamento dos deslocadores de nível. Pág. 174

177 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos Fig. 14. Simulação em PSpice do comportamento do deslocador de nível. Para se testar todo o sistema é substituído um circuito RLC pelo fio vibrante e toda a amplificação apresentada na Fig. 9. Depois do sistema fazer a aquisição da força eletromotriz induzida aos terminais do fio vibrante em ordem ao tempo recorreu-se ao programa Table Curve 2D para fazer o ajuste dos pontos experimentais t e V(t). Antes de introduzir a blindagem eletrostática, o sistema adquire a resposta do fio vibrante apresentada na Fig. 15: Fig. 15. Resposta do fio vibrante antes da blindagem eletrostática. Pág. 175

178 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos Como se pode observar na Fig. 15, a distribuição do ruido apresenta uma amplitude de cerca de 0.9Vpico a pico. Depois de se introduzir a placa mais sensível ao ruido numa caixa metálica que funciona como uma blindagem eletrostática, a distribuição do ruido apresenta uma amplitude de cerca de 0.1Vpico a pico, ou seja, cerca de 8 vezes menor, como se pode observar na Fig. 16: Fig. 16. Resposta do fio vibrante utilizando a blindagem eletrostática. Os parâmetros relevantes para o cálculo da viscosidade do líquido em estudo são a frequência e o decaimento da resposta do fio vibrante. Utilizando o sistema desenvolvido, obteve-se uma frequência média fmédia= hz e do decaimento médio médio= com desvio padrão σf=0.118hz e σ = A resposta do fio vibrante tem amplitude eficaz de SRMS=0.319V e o ruido tem uma amplitude eficaz de RRMS=0.023V. A relação sinal/ruido é SNR=22.9dB. Uma vez que a resposta do fio vibrante é codificada com 12 bits e o ruido tem uma amplitude de 0.13Vpico a pico que corresponde a 8 bits de ruido, o sinal puro corresponde a 4 bits. A Tabela II resume alguns resultados obtidos. TABELA II RESULTADOS Pág. 176

179 Célula de Medida de Viscosidade de Líquidos VII. CONCLUSÕES O âmbito multidisciplinar deste projeto integra software e hardware num contexto de medição de viscosidade. O hardware foi projetado, implementado, testado e controlado em função do software também projetado, implementado e testado. Foi ainda necessário ter em conta conceitos de ruido e condicionamento de sinal. A corrente máxima (IRMS=0.825A) para estimular o fio vibrante também é uma contribuição original na medida em que permite efetuar medidas em líquidos mais viscosos e utilizar fios com um diâmetro maior. Foi implementada uma solução que permite cumprir as especificações e adquirir a resposta do fio vibrante com uma relação sinal/ruido SNR=22.9dB. Para calcular a viscosidade do líquido em estudo é necessário conhecer a frequência de ressonância do líquido e a taxa de decaimento da resposta do fio vibrante em regime livre. A frequência obtida para o líquido em estudo foi f= hz e o decaimento foi = Os desvios padrão são σf=0.118hz e σ = Pode-se assim concluir que os resultados obtidos são viáveis e o sistema desenvolvido pode ser utilizado para calcular a viscosidade de líquidos. Observa-se que quando a placa mais sensível ao ruido é colocada numa blindagem eletrostática o ruido reduz-se cerca de 8 vezes. Uma maneira de diminuir o nível de ruido do sistema seria implementar uma montagem com todo o sistema inserido numa blindagem eletrostática e melhorar a blindagem da placa mais sensível ao ruido. Seria ainda interessante avaliar a possibilidade de introduzir novas capacidades na interface gráfica como a possibilidade de agendar medidas singulares ou mesmo medidas sucessivas. Pág. 177

180 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot Alf TPO Gonçalo Soeiro Resumo - A comunicação e transmissão de informação sem fios é cada vez mais utilizada pelas sociedades contemporâneas. Uma das aplicações é o controlo à distância de robots de reconhecimento e vigilância. Estes robots podem ter um duplo uso, quer a nível militar, quer no âmbito da proteção civil. O Exército português adquiriu um robot (ROVIM), que pode executar ações de reconhecimento e vigilância. No âmbito desta aquisição surgiu a necessidade de dimensionar e construir uma antena para controlo Wireless do robot. Neste artigo estão apresentadas duas antenas, a primeira é uma antena Yagi Uda convencional, e a segunda é uma antena com um novo design, possuindo na sua estrutura díodos. A presença dos díodos terá como função controlar as caraterísticas de radiação da antena, nomeadamente a amplitude do ganho e a largura de feixe a meia potência. Ambas as antenas foram dimensionadas e simuladas no programa de simulação Computer Simulation Technology Microwave Studio (CST MWS) de forma a operarem na banda dos 2,4 GHz. O diagrama de radiação, assim como, o coeficiente de onda estacionária das antenas construídas foram medidos recorrendo a uma câmara anecoica. Palavras - Chave - Simulador (CST MWS), Diagrama de radiação, largura de feixe a meia potência, coeficiente de onda estacionária (S11), câmara anecoica, díodo pin I. INTRODUÇÃO À medida que se evolui na tecnologia, novas necessidades vão aparecendo. Na sociedade contemporânea há a necessidade por parte das forças de segurança internas ou externas, assim como do Exército, de controlar e monitorizar pequenos robôs à distância, de modo a serem empregues em determinadas situações de perigo, de inacessibilidade e de segurança. O Exército português adquiriu um robot designado de ROVIM, cuja função é efetuar a vigilância terrestre militar, de forma a efetuar a aquisição de dados de forma rápida, segura e prática conferindo vantagem em termos de conhecimento às nossas forças. Com o robot pretende-se evitar a ocorrência de ataques surpresa, ou pelo menos reduzir a sua ocorrência, com uma exposição mínima dos militares envolvidos. Deste modo torna-se essencial construir uma antena que permita o controlo do robot à distância. Pág. 178

181 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot Fig. 1. Robot ROVIM Para que estabelecer a comunicação wireless com o robot é necessário que este possua uma antena e o operador possua outra. A antena do operador militar a dimensionar para comunicar com o ROVIM deverá possuir as seguintes especificações: Permitir a regulação da largura de feixe de radiação a meia potência (> 40º e <90º); Emitir um valor de radiação baixo, idealmente próximo de zero, na direção oposta ao deslocamento do robot (180º); Possuir uma estrutura diferente das antenas Yagi Uda convencionais; Ser leve pequena; Possuir ganho superior a 6 db. Ter polarização horizontal Pág. 179

182 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot Antena Yagi-Uda e agregados de antenas Agregados de antenas Um agregado de antenas é um conjunto de elementos radiantes, no qual se pretende que, a interação de campos dos vários elementos seja construtiva nas direções desejadas e destrutiva nas restantes [1]. O campo total radiado por um agregado é calculado como o somatório vetorial dos campos radiados por cada um dos dipolos que o constitui. Para controlar as características de radiação de um agregado de antenas formado por elementos idênticos, podemos atuar em cinco pontos [2]: A configuração geométrica do agregado (linear, retangular, circular); A disposição relativa entre os elementos; A amplitude de excitação da corrente de cada elemento; A fase de excitação da corrente de cada elemento; O diagrama de radiação relativo de cada elemento Após vários estudos terem sido efetuados, Kraus afirmou que o campo total de um agregado é dado por [3]: O número de elementos, a disposição geométrica deles, assim como a distância que os separa são parâmetros que influenciam o valor do fator do agregado e por conseguinte influenciam o valor final do campo elétrico da antena [1] [6]. Antena Yagi-Uda A antena Yagi Uda é um agregado de antenas, que pode possuir diferentes tipos de estruturas. Na Fig. 2, está o esquema de uma antena Yagi Uda com elementos lineares. (1) Pág. 180

183 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot Fig. 2. Antena Yagi Uda linear [4] A antena é composta por um ou mais refletores, um elemento ativo e elementos diretores. Neste tipo de antenas apenas um elemento é ativo, geralmente o segundo elemento, quando a antena apresenta apenas um refletor. Todos os outros elementos, diretores e refletor, são passivos e atuam por indução mútua. Na Fig. 3 visualiza-se uma antena Yagi Uda de três elementos. Pág. 181

184 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot Fig. 3. Antena Yagi - Uda de três elementos [4] Na antena Yagi Uda apenas um elemento possui tensão diferente de zero, que é o elemento ativo. Assim, as equações de tensão vêm apresentadas como um sistema de equações [5]. Pág. 182

185 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot O parâmetro Ie representa a corrente no elemento ativo, Ir representa a corrente no elemento refletor e o parâmetro Id corresponde a corrente no diretor. O campo total resulta da sobreposição dos campos radiados pelos três elementos da antena [11]. O campo Er representa o campo radiado pelo refletor, Ee é o campo radiado pelo elemento ativo e Ed é o campo radiado pelo elemento diretor da antena. III. ANTENA YAGI UDA CONVENCIONAL A Design inicial Para dimensionar uma antena pode-se recorrer a vários métodos [7] [8] [9] [10]. Segundo Balanis [9] existem elementos da antena Yagi-Uda que possuem mais influência nas características de radiação da antenas, afirmando que o comprimento do elemento ativo para a antena estar em ressonância deve estar compreendido entre 0.45λ e 0.49λ, o comprimento dos diretores entre 0.4λ e 0.45λ e as distâncias entre diretores ( ) λ. Tendo em consideração estes pressupostos, dimensionou-se a antena. O dimensionamento inicial da antena Yagi Uda está apresentado na Tabela I. TABELA I DESIGN INICIAL DA ANTENA YAGI-UDA DE SEIS ELEMENTOS Pág. 183

186 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot O diagrama de radiação da antena com o dimensionamento anterior pode ser visualizado na Fig. 4 e o coeficiente de onda estacionária na Fig. 5. Fig. 4. Diagrama de radiação (a) Plano E (b) Plano H Fig. 5. Coeficiente de onda estacionária (S11) Verifica-se que a antena possui um lóbulo traseiro e um nível de lóbulos secundários (NLS) elevados, em ambos os planos. Apesar de a antena possuir um ganho de 9.7 db e uma largura de feixe a -3 db (HPBW) no plano E de 44.8º, possui um lóbulo traseiro muito elevado, o que leva à obtenção de uma relação frente-trás baixa. Para melhorar a adaptação da antena e reduzir a amplitude do lóbulo traseiro foram introduzidas modificações nos diferentes elementos da antena até se obter o dimensionamento final. As simulações obtidas após a alteração dos diferentes componentes da antena foram visualizadas recorrendo ao programa de simulação CST Pág. 184

187 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot MWS. Iniciou-se por alterar a distância entre os elementos, passou-se para a variação do comprimento do elemento refletor, seguiu-se a alteração do comprimento do elemento ativo, e finalizou-se com a verificação da influência do comprimento dos diretores. Após a análise das alterações, substituiu-se o fio de cobre que se estava a utilizar como refletor por um plano refletor para uma melhoria na relação frente-trás. B Design Final Após simulação e verificação da influência da variação dos diferentes elementos da antena nas características de radiação da antena, obteve-se o dimensionamento final da antena (Tabela II) TABELA II DESIGN FINAL DA ANTENA YAGI-UDA CONVENCIONAL Simulação no programa CST MWS Os diagramas de radiação da antena, dimensionamento da Tabela II, podem ser visualizados na Fig. 6. Pág. 185

188 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot Fig. 6. Diagrama de radiação da antena Yagi Uda convencional final (a) Plano H (b) Plano E O nível de adaptação da antena pode ser visualizado na Fig.7. Fig. 7. Coeficiente de onda estacionária da antena Yagi Uda convencional final Comparando as simulações da antena com o dimensionamento da antena Yagi-Uda inicial e final, verifica-se que o NLS é melhor na simulação da antena com o dimensionamento final, pois apresenta lóbulos secundários menores, o lóbulo traseiro também diminui, levando assim ao aumento da relação frente-trás. Analisando a adaptação das antenas verifica-se que a antena com o dimensionamento final está melhor adaptada do que a antena inicial, pois apresenta um valor de S11 menor. Na Tabela III encontra-se um resumo dos resultados obtidos nas simulações das antenas dimensionadas. O parâmetro HPBW representa a largura de feixe a meia potência. Pág. 186

189 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot TABELA III RESUMO DAS CARATERÍSTICAS DE RADIAÇÃO DAS DUAS ANTENAS YAGI-UDA CONVENCIO- NAIS DIMENSIONADAS (INICIAL E FINAL Resultados experimentais Após o dimensionamento final e simulação da antena Yagi-Uda convencional, efetuaram-se medidas na câmara anecoica. Na Fig. 8 visualiza-se a antena na câmara anecoica. Fig. 8. Antena Yagi Uda convencional Pág. 187

190 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot Todos os elementos da antena exceto o plano refletor da antena são fios de cobre com diâmetro de 2 mm. Para suporte destes elementos utilizou-se esferovite, devido a possuir pouca influência no diagrama de radiação da antena, visto que, a sua constante dielétrica relativa tem um valor próximo de um e não apresenta perdas significativas nesta banda de frequências.. As medidas obtidas na câmara anecoica podem ser visualizadas na Fig. 9, Fig. 10 e Fig. 11. Fig. 9. S11 medido na antena Yagi-Uda convencional Perante a figura anterior verifica-se que para a frequência de trabalho, 2.4 GHz, a antena encontra-se com um nível de adaptação aceitável (S11 < - 15 db), pois S11= db. Fig. 10. Diagrama de radiação da antena no Plano E Pág. 188

191 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot Fig. 11. Diagrama de radiação da antena no Plano H A curva verde permite visualizar o ganho máximo da antena e a curva vermelha a amplitude dos lóbulos secundários, que por sua vez permitirá chegar ao valor do nível de lóbulos secundários da antena. Observando os diagramas de radiação nos dois planos, verifica-se que o ganho do plano E (8.9 db) é praticamente igual ao ganho do plano H (9.08 db) e que a largura de feixe a -3 db (HPBW) no plano H é ligeiramente superior, passando de 45º para 46º. Com base na curva vermelha verifica-se que o NLS é superior no plano E (16.91 db) face ao plano H (11.66 db). Comparação entre resultados simulados e medidos Fig. 12. Comparação dos valores de S11 obtidos experimentalmente na câmara anecoica e simulados no programa de simulação CST MWS Analisando a Fig. 12, verifica-se que existe uma grande semelhança entre os resultados simulados (curva vermelha) e os medidos na câmara anecoica (curva azul). Para a frequência de trabalho, 2.4 GHz, as curvas são praticamente coincidentes, no entanto, o valor medido ( db) é melhor que o simulado ( db). O que indica que a antena possui uma boa adaptação Pág. 189

192 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot Quanto aos diagramas de radiação verifica-se que a curva vermelha representa os resultados da simulação no programa CST MWS e a azul as medidas efetuadas na câmara anecoica. Fig. 13. Comparação do diagrama de radiação da antena no plano E O ganho máximo da antena ocorre em θ=90 e possui aproximadamente a mesma amplitude nos resultados medidos e simulados. Observa-se que o diagrama de radiação da antena apresenta uma boa simetria. Pág. 190

193 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot Fig. 14. Comparação do diagrama de radiação da antena no plano H Tanto no plano H como no plano E, os valores medidos e simulados apresentam uma grande semelhança. A diferença entre o ganho máximo medido e simulado é inferior a 0,2 db. A Tabela IV apresenta um resumo dos resultados obtidos. A antena possui praticamente o mesmo ganho em ambos os planos e a adaptação da antena é ligeiramente melhor na antena construída. Na tabela a largura de feixe a meia potência é representada por HPBW (Half Power Beamwidth). TABELA IV RESUMO DOS RESULTADOS EXPERIMENTAIS E SIMULADOS Pág. 191

194 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot IV. ANTENA COM GANHO AJUSTÁVEL A. Realização do curto-circuito e do circuito aberto dos diretores Para a regulação das caraterísticas de radiação da antena realizou-se o curto-circuito e o circuito aberto dos diretores da antena. Para a simulação do curto-circuito e circuito aberto dos diretores da antena no programa CST MWS, inicialmente procedeu-se a uma divisão dos diretores da antena Yagi-Uda convencional em duas partes de igual comprimento. Deste modo, o diretor possuía dois braços que quando unidos, isto é, sem afastamento representariam o curto-circuito do diretor e quando afastados a uma determinada distância representariam o circuito-aberto. Na Fig. 15 visualiza-se a construção da antena no programa de simulação CST MWS com os dois primeiros diretores em curto-circuito e os últimos dois em circuito aberto com um afastamento entre os braços dos diretores de 2 mm. Fig. 15.Antena Yagi-Uda com os dois primeiros diretores em curto-circuito e os últimos em circuito-aberto Na Tabela V encontram-se os resultados obtidos no programa de simulação CST MWS de algumas configurações possíveis da antena, com afastamento dos braços dos diretores de 1 mm e 2 mm. O objetivo é verificar a influência do afastamento entre os braços dos diretores na obtenção do circuito aberto. Pág. 192

195 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot TABELA V RESUMO DO GANHO NO PLANO E (Θ=90º) E DO S11 OBTIDOS NAS VÁRIAS SIMULAÇÕES DA ANTENA COM OS DIRETORES EM CURTO-CIRCUITO E EM CIRCUITO ABERTO Como se pode observar através da Tabela V, a distância entre os braços dos diretores tem influência nas caraterísticas de radiação da antena, nomeadamente no diagrama de radiação e no coeficiente de onda estacionária. De forma a evitar que o afastamento dos braços dos diretores fosse manual, introduziram-se díodos entre os braços dos diretores. B. Antena com díodos O problema do afastamento dos braços dos diretores foi resolvido com a introdução de díodos na estrutura da antena. Deste modo, os díodos têm como função efetuar o curto-circuito ou o circuito aberto dos diretores. Quando os díodos são polarizados diretamente, conduzem e assim estabelecem o curto-circuito, quando os díodos são polarizados inversamente, ficam ao corte (não conduzem) estabelecendo-se o circuito aberto. Para a introdução dos díodos houve a necessidade de alterar a estrutura da antena, de modo a que a sua con- Pág. 193

196 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot strução fosse exequível. Introduziu-se uma placa de circuito impresso, constituída por uma fina pelicula de cobre impressa num material isolante (epoxy). Esta placa serviu de suporte para soldar os braços dos diretores, díodo e fios de polarização do díodo. Os fios de polarização estão ligados ao circuito de polarização dos díodos, que é constituído por uma resistência (2.3KΩ), um inversor unipolar, um inversor bipolar e uma fonte de alimentação (3V) que permitirá polarizar o díodo. Através das Fig. 16 pode visualizar-se a antena construída e na Fig.17 visualizam-se os inversores que permitirão polarizar os díodos. O inversor superior permitirá colocar o diretor em curto-circuito quando se encontrar na posição cc (esquerda) e em circuito aberto quando se encontrar na posição ca (direita). O inversor inferior tem a função de ligar ou desligar o circuito de polarização de modo a aumentar o tempo de vida útil da fonte de polarização. Ao primeiro diretor estão associados os inversores mais à direita e ao último diretor (4º diretor) os inversores mais à esquerda. Fig. 16 Antena com díodos Fig. 17 Inversores da antena Pág. 194

197 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot Medidas Experimentais Para a realização das medidas experimentais recorreu-se á câmara anecoica. Os resultados experimentais do coeficiente de onda estacionária (S11) obtidos para as diferentes configurações da antena com apenas um diretor em curto-circuito encontram-se representados nas Fig. 18, Fig. 19 e Fig. 20. O parâmetro cc apresentado nas figuras deste artigo indica que esses elementos estão em curto-circuito. Fig. 18. S11 experimental da antena com um diretor em curto-circuito Após a visualização da figura anterior, verifica-se que apenas a curva que representa o primeiro diretor em curto-circuito não apresenta um pico de adaptação. O valor mais baixo de S11 ocorre quando o quarto diretor está em curto-circuito. (S11= -23,1 db em f=2,554 GHz). Pág. 195

198 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot Fig. 19. S11 experimental da antena com dois diretores em curto-circuito Na Fig. 19 é possível visualizar os resultados experimentais obtidos do S11 quando a antena apresenta dois diretores em curto-circuito. Verifica-se que as melhores adaptações da antena ocorrem sempre que o primeiro diretor está em circuito- aberto. Os melhores valores de S11 obtidos ocorrem quando a antena possui o terceiro e quarto diretor em curto-circuito e o segundo e quarto diretor em curto-circuito. Fig. 20. S11 experimental da antena com três diretores em curto-circuito Pág. 196

199 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot Através da Fig. 20 verifica-se que o primeiro diretor da antena desempenha um papel determinante no valor de S11 obtido. Quando está em curto-circuito, verifica-se que as curvas de S11 ficam praticamente coincidentes. Quando o primeiro diretor não se encontra em curto-circuito, verifica-se um pico de adaptação bem delineado (S11= db) na frequência GHz. Quanto o ganho da antena, apenas se mediu o diagrama de radiação da antena segundo o plano E, quando a antena apresenta o segundo e o quarto diretor em curto circuito e o terceiro e quarto diretor em curto circuito, devido a serem essas as configurações da antena que apresentam o pico de adaptação mais próximo da frequência de trabalho da antena e possuírem o valor de S11 mais baixo. No caso da antena que apresenta o segundo e o quarto diretor em curto-circuito, o diagrama de radiação foi obtido para a frequência de 2,523 GHz e para a antena com o terceiro e o quarto diretor em curto-circuito, o diagrama de radiação foi obtido para f=2,35 GHz. A razão dos diagramas de radiação serem obtidos para frequências diferentes de 2,4 GHz, deve-se ao fato de ser nessas frequências que se apresentam os picos de adaptação da antena, ou seja, serem essas as frequências de ressonância da antena. Fig. 21. Diagrama de radiação da antena com o 2º e 4º diretor em curto circuito para a frequência GHz (Plano E) A antena com o segundo e quarto diretor em curto-circuito apresenta um ganho máximo de 5.83 db, uma largura de feixe a -3 db (HPBW) de 44º e uma amplitude do lóbulo secundário de db, o que equivale a dizer que o NLS é de db. Visualiza-se que o ganho máximo da antena não se encontra para θ=90º, que seria o ângulo desejado. Para a antena com o terceiro e quarto diretor em curto-circuito, Fig. 22, a antena possui um ganho máximo de 3,32 db, uma largura de feixe a -3 db (HPBW) de 37º e uma amplitude do lóbulo secundário de db, o que leva a um nível de lóbulos secundários (NLS) de 4.51 db. Pág. 197

200 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot Fig. 22. Diagrama de radiação da antena com o 3º e 4º diretor em curto circuito para a frequência 2,35 GHz (Plano E) A análise das figuras anteriores permite verificar que através do uso de díodos e inversores é possível estabelecer o curto-circuito e o circuito aberto dos diretores da antena, possibilitando assim alcançar diferentes valores de ganho e largura de feixe a meia potência. V. CONCLUSÕES O grande objetivo deste trabalho foi dimensionar, construir e analisar uma antena que permitisse a regulação da amplitude do ganho e da sua largura de feixe a meia potência, tendo em vista o controlo wireless do robot. Tendo em vista esse objetivo começou-se pelo dimensionamento de uma antena Yagi - Uda convencional. Após comparação entre os resultados medidos e simulados, verificou-se uma grande semelhança, sendo que a diferença entre os ganhos segundo o plano elétrico (Plano E) é nulo e segundo o plano magnético (Plano H) é de apenas 0,18 db. Quanto á adaptação da antena verifica-se que a diferença entre o valor simulado (S11= db) e medido (S11= db) é menor que 2.5 db. A antena Yagi-Uda convencional dimensionada foi o ponto de partida para o dimensionamento da nova antena. Para controlar as caraterísticas de radiação da antena, modificou-se a estrutura da antena e introduziram-se díodos pin. Os díodos pin tinham a função de estabelecer o curto-circuito entre os braços dos diretores quando polarizados diretamente e o circuito aberto quando polarizados inversamente. Pág. 198

201 Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot As medidas na câmara anecoica permitiram concluir que quando a antena possui o segundo e o quarto diretor em curto- circuito possui um ganho de 5.83 db e largura de feixe a meia potência de 44º, e no caso de possuir o terceiro e quarto diretor em curto-circuito possui um ganho de 3,32 db e uma largura de feixe a meia potência de 37º. Verificou-se que a modificação do curto-circuito de um diretor por outro, influencia o diagrama de radiação da antena de forma considerável. Após a visualização das medidas experimentais da antena, pode-se afirmar que o protótipo da antena construída permite a regulação das caraterísticas de radiação, permitindo assim controlar o robot com diferentes amplitudes de ganho e largura de feixe. Pág. 199

202 SOFTWARE DEFINED RADIO PERSPETIVA EUROPEIA 1. Introdução O ritmo vertiginoso a que o desenvolvimento da tecnologia ocorre nos nossos dias, faz com que os sistemas eletrónicos, onde se incluem os equipamentos rádio, atinjam rapidamente a obsolescência. Tendo em vista a rentabilização dos investimentos efetuados pelas organizações, é desejável que os sistemas rádio sejam projetados de forma a possibilitar a inserção transparente de novas TCor Tm (Eng) Emanuel Oliveira tecnologias ao longo do seu ciclo de vida, mantendo a retro compatibilidade com os sistemas das famílias mais antigas (legacy systems). Foi precisamente para tentar resolver este problema que foi desenvolvido, nos anos 90, o conceito de Software Defined Radio (SDR). Um grande número de definições pode ser encontrado para descrever o que é um Software Defined Radio. De entre todas, aquela que parece ser mais simples e que dá uma visão clara da tecnologia e dos benefícios associados, é a do Wireless Innovation Forum (WInnF): "Radio in which some or all of the physical layer functions are software defined". A tecnologia SDR traz a flexibilidade, a eficiência de custos e a capacidade evolutiva das funcionalidades aos sistemas de comunicações, com grandes benefícios desde logo para os fabricantes e prestadores de serviços, como também para os utilizadores finais. Por esta razão, a tecnologia SDR é alvo de grande interesse, quer a nível da investigação académica, quer a nível da implementação de soluções concretas no terreno por parte das empresas de telecomunicações. 2. Conceito de SDR Um rádio é qualquer tipo de dispositivo sem fios que transmite ou recebe sinais de rádio frequência (RF), com vista à transferência de informações. Os dispositivos tradicionais de rádio são baseados essencialmente em hardware, o que limita a evolução das suas funcionalidades uma vez que só podem ser modificados através de uma intervenção física. Daqui resultam custos de produção elevados e uma flexibilidade muito reduzida em suportar diferentes standards de formas de onda. Em contraste, a tecnologia SDR proporciona uma solução eficaz e comparativamente mais barata para o problema, permitindo que dispositivos que requerem capacidades como multimodo, multi-banda ou multi-funcão sejam melhorados através do upgrade do seu software. Pág. 200

203 SOFTWARE DEFINED RADIO PERSPETIVA EUROPEIA Conforme se mostra na figura acima, o SDR define um conjunto de tecnologias de hardware e de software, onde algumas ou todas as funções operacionais do rádio (também conhecido como o processamento da camada física) são implementados através de software ou firmware que pode ser alterado. Esta capacidade evolutiva só é possível de implementar através do uso de dispositivos programáveis tais como: Field Programmable Gate Arrays (FPGA); Digital Signal Processors (DSP); General Purpose Processors (GPP); Programmable System on Chip (SoC) e outros. O uso destas tecnologias permite que novas funções sejam acrescentadas aos sistemas rádio existentes sem a necessidade da adição de um novo hardware. Os benefícios do SDR são convincentes. Para os fabricantes de equipamentos rádio, o SDR permite: Uma família de produtos que podem ser implementados usando uma arquitetura comum, permitindo que novos produtos sejam mais rapidamente introduzidos no mercado. O software pode ser reutilizado noutros produtos, reduzindo os custos de desenvolvimento. A reprogramação remota, permitindo que sejam efetuadas correções com o rádio em serviço, reduzindo-se assim o tempo e os custos associados com as operações de manutenção. Pág. 201

204 SOFTWARE DEFINED RADIO PERSPETIVA EUROPEIA Para os utilizadores finais, a tecnologia SDR permite estabelecer comunicações com quem eles precisam, sempre que precisam e da forma mais apropriada. A fim de se garantir a interoperabilidade, os sistemas rádio baseados no conceito SDR devem ser construídos tendo por base uma arquitetura aberta, bem definida e normalizada. Atualmente, a única arquitetura que cumpre estes requisitos é a denominada Software Communications Architecture (SCA), de origem Americana. A SCA é uma iniciativa do Joint Program Executive Office/Joint Tactical Radio System (JPEO/JTRS), e visa dotar as Forças Armadas dos EUA de sistemas rádio programáveis, com possibilidade de carregamento de novas formas de onda e suporte a operações centradas em rede, de forma integrada numa arquitetura comum. A SCA v2.2.2 é a atual baseline mas o governo americano já iniciou um novo projeto denominado SCA next com o objetivo de evoluir essa baseline. A versão atual da SCA é uma norma essencialmente destinada ao domínio militar o que, do ponto de vista europeu, se constitui como uma limitação face ao objectivo mais ambicioso da Europa: Desenvolver um padrão que cubra os domínios militar, civil e de segurança pública. 3. Tecnologias associadas A tecnologia SDR tem servido de alavanca para uma variedade de outros conceitos de sistemas rádio reconfiguráveis, tais como: Rádio adaptativo O rádio adaptativo é um rádio em que o sistema de comunicações tem meios para monitorar o seu próprio desempenho e modificar os seus parâmetros de funcionamento para o melhorar. O uso da tecnologia SDR num sistema de rádio adaptativo permite maiores graus de liberdade na adaptação, e assim níveis mais elevados de desempenho e a obtenção de melhor qualidade de serviço num link de comunicações. Rádio cognitivo O rádio cognitivo é um rádio em que o sistema de comunicações tem forma de monitorizar o seu estado interno e o ambiente envolvente, como sejam a sua localização e a utilização do espectro eletromagnético naquele local. Podem ser tomadas decisões sobre o seu funcionamento e comportamento através do mapeamento de informações em relação aos objetivos pré-definidos. Outra forma de definir um rádio cognitivo é de um sistema que ajusta automaticamente o seu comportamento ou funcionamento para alcançar os objetivos desejados. A utilização destes elementos é fundamental para permitir que os utilizadores finais façam o melhor uso do espectro de frequências disponível e das redes sem fio com um conjunto de hardware comum. Rádio inteligente O rádio inteligente é um rádio cognitivo que é capaz de implementar a chamada aprendizagem de máquina. Isto permite que o rádio cognitivo melhore a forma como se adapta às mudanças de desempenho e de ambiente, para melhor servir as necessidades do utilizador final. Pág. 202

205 SOFTWARE DEFINED RADIO PERSPETIVA EUROPEIA Estes tipos de rádio (adaptativo, cognitivo e inteligente), representados no diagrama de Venn acima ilustrado, não definem necessariamente uma única peça de equipamento mas, em vez disso, podem incorporar componentes discretos que estão espalhados ao longo da rede de comunicações. 4. A atividade SDR no âmbito europeu A Agência Europeia de Defesa (EDA) tem servido de chapéu para as diversas iniciativas europeias na área do SDR. A Agência tem promovido uma série de estudos com vista à definição dos requisitos e da arquitetura modular de SDR, com recurso à tecnologia e à indústria europeia. A EDA tem também procurado desempenhar um papel agregador dos diversos programas nacionais de SDR, para que se atinja um padrão europeu e, consequentemente, a desejada portabilidade e interoperabilidade das diferentes formas de onda. Por outro lado, tem servido de ponte com o programa americano de SDR, liderado pelo JPEO/JTRS, uma vez que é de todo o interesse que a arquitetura europeia seja SCA based, embora com um âmbito mais alargado, como vimos anteriormente. Os aspetos relacionados com a normalização e a certificação também têm merecido a atenção da EDA, que tem procurado, junto dos principais intervenientes internacionais, que a escolha da organização responsável por garantir a evolução de um standard aberto seja um organismo europeu. Tem ainda pugnado pela criação de laboratórios de teste na Europa, como futuros centros de certificação. Um dos principais programas colaborativos que atualmente decorre sob a égide da EDA, e que maiores expetativas está a gerar quanto aos seus resultados (arquitetura e forma de onda), é o programa ESSOR. Pág. 203

206 SOFTWARE DEFINED RADIO PERSPETIVA EUROPEIA a. O Programa ESSOR O Programa ESSOR (European Secure SOftware-defined Radio) foi lançado em 2008 por cinco nações (Finlândia, França, Itália, Espanha e Suécia), tendo por base o documento LoI Common Staff Target for the Tactical Communications Software Defined Radio (SDR CST VI). Mais tarde a Polónia passou também a fazer parte do programa. Este programa, no valor de 100 M, foi adjudicado a um consórcio de empresas formado por Elecktrobit (FI), THALES (FR), Selex ES (IT), Indra (ES), RADMOR (PO) e SAAB (SE). O programa ESSOR é supervisionado pelo organismo europeu OCCAR (Organisation for Joint Armament Co-operation), responsável pela gestão de diversos programas colaborativos de equipamentos de defesa. O objetivo do ES- SOR é o de fornecer as bases para o desenvolvimento e produção de produtos SDR na Europa, no período de (dependente dos roadmaps dos programas nacionais de SDR). O programa ESSOR irá assim fornecer uma arquitetura comum, partilhada pelos estados participantes, que define o quadro de desenvolvimento para uma plataforma rádio e os aspetos de segurança associados. Esta arquitetura é a chave para a interoperabilidade e portabilidade desejadas para os equipamentos SDR produzidos na Europa. Essas funcionalidades serão testadas através do desenvolvimento de uma forma de onda com características avançadas de comunicações, a HDR WF (High Data Rate Wave Form). Trata-se de uma forma de onda para redes móveis ad-hoc na banda de UHF (225 a 450MHz), com elevados ritmos de transmissão de dados (1Mbps/512Mbps/256Mbps) e uma largura de banda de 1,25 MHz, com possibilidade de salto de frequência e constituição de até 200 nós, entre outras características. b. O Programa alemão SVFuA A Alemanha decidiu desenvolver o seu próprio programa de SDR denominado Streitkräftegemeinsame Verbundfähige Funkgeräte- Ausstattung (SVFuA), sob a égide do Instituto Fraunhofer e com a participação da empresa Rhode&Schwarz. O programa tem em conta a baseline v2.2.2 da SCA e pretende desenvolver 3 módulos de rádio: HF (1,5 a 30 MHz), V/UHF (30 a 600 MHz) e banda larga (600 MHz a 3 GHz). c. Standarização e Certificação Uma das áreas mais sensíveis no processo de desenvolvimento e i1mplementação de um produto SDR é a que diz respeito ao estabelecimento da normalização da arquitetura e à certificação dos equipamentos. Um produto SDR normalizado constitui um importante desafio tecnológico e industrial, que os países europeus enfrentam, a fim de permitir a emergência de padrões abertos. A esse respeito, a EDA está a desempenhar um papel fundamental Pág. 204

207 SOFTWARE DEFINED RADIO PERSPETIVA EUROPEIA para alavancar um programa de cooperação frutuoso entre a Europa e os Estados Unidos. Um standard internacional para uma aplicação militar SDR é sem dúvida o objetivo final a atingir, mas no curto prazo a EDA acredita que seja necessário, em primeiro lugar, criar uma dimensão europeia forte na área SDR. Isto porque o programa SDR dos EUA está muito mais avançado do que o dos europeus e portanto a convergência e a harmonização dos programas só poderá vir a acontecer no médio prazo. Nesse sentido, a EDA foi mandatada pela Comissão Europeia para estabelecer um plano de standarização, que está dividido em 2 fases: - Fase 1, com os seguintes objectivos: Consolidação dos programas ESSOR e SVFuA; Coordenação preliminar com o programa americano; - Fase 2, com os seguintes objectivos: Desenvolver uma arquitetura SCA-based por forma a permitir a portabilidade das formas de onda e suportar a interoperabilidade intra-fronteiras ao nível nacional, a interoperabilidade transfronteiriça a nível europeu, bem como para operações conjuntas civil-militar; Criar as condições para atingir a interoperabilidade fora das fronteiras europeias, através da coordenação com outras iniciativas semelhantes, como o programa americano JTRS; Definir procedimentos/ferramentas de validação, que possam apoiar as actividades de certificação. É também consensual que a área da certificação só pode avançar quando houver um standard. Outra estratégia da EDA é a de convencer os diversos atores internacionais no sentido de se estabelecer um órgão de coordenação em matéria de normas internacionais. Com base na sua posição independente na comunidade internacional SDR, a EDA considera ser o European Telecommunications Standards Institute (ETSI) o órgão ideal para a normalização da SCA. O ETSI já desempenha um papel importante na definição de normas SDR para os produtos que são adquiridos para a segurança pública nos termos da regulamentação da UE. O ETSI é também o principal órgão de normalização dos produtos de telecomunicações na Europa e é oficialmente reconhecido tanto pela Comissão Europeia como pelos Estados Unidos. Pág. 205

208 SOFTWARE DEFINED RADIO PERSPETIVA EUROPEIA 5. A atividade SDR em Portugal Em Novembro de 2008, no âmbito do desenvolvimento da Base Tecnológica e Industrial de Defesa, a Direcção Geral de Armamento e Infraestruturas de Defesa (DGAIED) assinou um Memorando de Entendimento com as empresas EID, CRITICAL SOFTWARE e TEKEVER, com vista à criação do Grupo Português de SDR. Esse memorando tinha como objetivo o estabelecimento de sinergias entre os interesses da Defesa e as capacidades da Industria Portuguesa de Defesa, em todos os aspetos relevantes relacionados com a tecnologia SDR, tanto ao nível nacional como ao nível europeu ou da NATO. Uma das iniciativas no âmbito deste grupo foi a realização, em Abril de 2011, de um workshop sobre SDR, que teve a participação de elementos dos Ramos das Forças Armadas, do MDN, da EDA e da indústria nacional. Por outro lado, a DGAIED tem promovido a participação de um representante nacional no Project Team (PT) SDR da EDA. Apesar dos esforços acima referidos o que se constata é que Portugal, tanto ao nível governamental como ao nível da sua indústria de defesa, não se encontra atualmente representado em nenhum dos principais programas europeus de SDR. 6. Conclusões O conceito de Software Defined Radio (SDR) é visto como uma solução para muitos dos problemas associados ao desenvolvimento de novas plataformas rádio. É consensual que o SDR oferece resposta para as necessidades de flexibilidade, interoperabilidade e portabilidade nas redes sem fios. Permite, também, ultrapassar os problemas de implementação de múltiplos standards num só rádio e suporta a execução de diversos serviços em simultâneo numa mesma plataforma de comunicações. Os conceitos e as tecnologias associadas ao SDR são um desafio tanto para os reguladores como para os fabricantes e prestadores de serviços. No âmbito CSI, o SDR tornou-se numa questão chave para a Agência Europeia de Defesa uma vez que é visto como um meio para maximizar a interoperabilidade entre forças conjuntas. Face aos diferentes programas SDR que estão atualmente a decorrer, a EDA está focada em conseguir congregar esforços e promover o diálogo entre os principais intervenientes no sentido de se alcançar um standard internacional e aberto, e como forma de evitar uma multiplicação de custos/meios com a consequente perda da tão desejada interoperabilidade, tanto ao nível europeu como transatlântico. O desafio que a EDA enfrenta é ainda maior sabendo-se da sua ambição em conciliar os domínios militar, civil e de segurança pública. Os resultados do programa ESSOR e sua implementação prática nas diferentes plataformas nacionais, assim como a concretização do processo de normalização da arquitetura e certificação dos equipamentos, serão fatores chave para aferir o sucesso ou fracasso da estratégia colaborativa que a Europa, desde sempre, tem procurado alcançar, nomeadamente, na área dos sistemas de comunicações. Pág. 206

209 Atividades desenvolvidas no âmbito do Protocolo de Cooperação entre o Exército Português e a CRITICAL SOFTWARE, S.A. Tcor Tm Rui Bettencourt Elaboração e Assinatura do Protocolo de Cooperação No âmbito do objetivo de desenvolvimento da Superioridade da Informação do Exército, a Direcção de Comunicações e Sistemas de Informação (DCSI) tem procurado dotar o Exército de uma solução baseada num Sistema de Informação de Comando e Controlo para os baixos escalões. Pelas suas funcionalidades, tem-se vindo a verificar que o Sistema de Informação para o Comando e Controlo do Exército (SICCE) é adequado para os escalões Comando das Forças Terrestres (CFT) Brigada Batalhão, havendo a necessidade de encontrar, à semelhança do que já acontece noutros exércitos, um sistema equivalente, com funcionalidades adequadas aos escalões Companhia Pelotão Secção, o designado Battlefield Management System (BMS). Este sistema destina-se a ser empregue por todas as forças do Exército, devendo ser interoperável com o SICCE. Constitui-se como um requisito essencial para as forças em plataforma PANDUR e LEOPARD. A criação da capacidade BMS no Exército Português é uma das linhas de desenvolvimento que se encontra identificada, como subprojeto concorrente no âmbito do plano de implementação do Sistema de Informação e Comunicações Táctico (SIC-T) e constitui um pressuposto no desenho das mais recentes arquiteturas de comunicações, desenvolvidas no apoio a projectos como são os da aquisição dos carros de combate (CC) LEOPARD 2 A6 e viaturas blindadas de rodas (VBR) PANDUR II. A CRITICAL SOFTWARE, S.A. (CRITICAL) foi uma das firmas que, neste âmbito, manteve contactos com a DCSI, tendo tomado a iniciativa de manifestar o interesse em desenvolver um BMS para, e com, o Exército. Neste sentido, e sem qualquer compromisso formal estabelecido, a DCSI facilitou à CRITICAL documentação e providenciou contactos e visitas aos vários sistemas de armas passíveis de receber um BMS, com a finalidade de: Enquadrar as necessidades do Exército; Realizar um levantamento prévio dos requisitos operacionais com o utilizador final; Identificar os requisitos técnicos do sistema a desenvolver, de forma a permitir avaliar a complexidade, dimensão e os custos estimados dos trabalhos a realizar. Dando seguimento aos contactos anteriormente referidos, o Administrador Executivo (CEO - Chief Executive Officer) da CRITICAL, à data, o Doutor Gonçalo Quadros, formaliza através da carta CSW/11/0214 de 24OUT2012 a intenção de estabelecer um protocolo de cooperação com o Exército Português, apresentando uma proposta, sem custos para o Exército, recorrendo prioritariamente a fundos próprios da sua empresa, a financiamento decorrente de contrapartidas ou outras fontes de financiamento. A CRITICAL, na carta que endereça à DCSI, indicou ser sua intenção o desenvolvimento de tecnologia e capacidades aplicáveis no sector militar, salientando o lançamento de iniciativas, inicialmente baseadas em investimentos próprios, mas que pudessem ver o seu financiamento futuro enquadrado no âmbito dos programas de contrapartidas, nomeadamente os enquadrados no programa PANDUR. A CRITICAL elegeu o Exército como um parceiro essencial no desenvolvimento de produtos, específicos, para o apoio a forças militares terrestres. Baseou a sua escolha no conhecimento que este ramo possui: na utilização táctica dos sistemas de armas ao seu dispor; dos requisitos operacionais cuja satisfação é requerida para cada um deles; e dos requisitos de troca de informação que devem ser assegurados na sua utilização. Pág. 207

210 Atividades desenvolvidas no âmbito do Protocolo de Cooperação entre o Exército Português e a CRITICAL SOFTWARE, S.A. A DCSI considerou haver interesse relevante no desenvolvimento de uma solução BMS para o Exército Português e, em particular, atendendo ao facto de não existir financiamento previsto, no âmbito da Lei de Programação Militar (LPM), para a referida capacidade, identificou esta proposta como uma oportunidade para estabelecer um novo formato de financiamento de I&D para satisfação das suas necessidades, sem custos para o Exército. Propôs-se superiormente a avaliação da oportunidade e interesse para o Exército da assinatura com a CRITICAL de um protocolo alicerçado nos pressupostos apresentados na carta enviada. Em carta 1 enviada à CRITICAL, foi comunicada a intenção do Exército em iniciar a elaboração de um projeto de protocolo que objetivasse a cooperação proposta pela empresa. Lançaram-se assim as fundações de uma colaboração entre a CRITICAL e o EXÉRCITO, sob a égide da DCSI. Produzidas as minutas do protocolo de cooperação, foram elaborados competentes pareceres jurídicos 2 que mereceram a homologação de S. Exª o General CEME 3 tendo decorrido, a 29 de Maio de 2012, nas instalações da DCSI, o acto formal de assinatura do protocolo de Cooperação entre o Exército Português e a empresa CRITICAL SOFTWARE. O protocolo teve como signatários o Exmo MGen DCSI, Rui Manuel Xavier Fernandes Matias, em representação do S. Exª o General CEME e o Doutor Manuel Gonçalo L. de Almeida Quadros, presidente do Conselho de Administração da CRITICAL. O Protocolo de Colaboração assinado constitui um primeiro passo de um processo de colaboração que visa, fundamentalmente, ações ou projectos de conceção, desenvolvimento e experimentação de novos sistemas de informação relacionados com a capacidade de comando e controlo, em geral, e com as vertentes de conhecimento situacional terrestre, em particular. São ainda objecto do protocolo os projectos futuros, que possam vir a ser considerados relevantes por ambas as partes, inseridos no contexto da partilha de informação com exércitos de outros estados, bem como com outras agências ou organismos, nacionais e internacionais, públicos ou privados. 1 - Nota nº de 14NOV2011 enviada pelo Exmo. Chefe de Gabinete de S. Exª o General Chefe do Estado-Maior do Exército (CEME). 2 - Pareceres jurídicos 28/2012 (29FEV2012) e 35/2012 (15MAR2012). 3 - Despachos de S. Exª o General CEME de 05MAR2012 e 21MAR2012. Pág. 208

211 Atividades desenvolvidas no âmbito do Protocolo de Cooperação entre o Exército Português e a CRITICAL SOFTWARE, S.A. O Exército obriga-se no âmbito do protocolo a disponibilizar à CRITICAL a informação necessária para levar a cabo o desenvolvimento dos projectos comuns, de forma enquadrada pela legislação e doutrina em vigor, comprometendo-se a utilizar os sistemas desenvolvidos em parceria com a CRITICAL para efeitos de obtenção dos financiamentos necessários para a execução dos trabalhos em causa e a autorizar a divulgação dessa utilização, para efeitos comerciais. A CRITICAL obriga-se a coordenar administrativa e tecnicamente os projectos específicos de colaboração que venham a ser estabelecidos, bem como cumprir todas as normas ou orientações relativas à segurança das instalações e equipamentos que lhe sejam transmitidas pelo Exército Português. Todos os produtos e serviços desenvolvidos no âmbito do protocolo de cooperação podem ser utilizados pelo Exército, sem custos ou encargos, desde que resultem do desenvolvimento da CRITICAL. Os futuros projectos específicos de cooperação, a lançar no âmbito deste protocolo, são definidos pelas partes em Programas de Cooperação Técnica (PCT), fazendo parte integrante do mesmo, na forma de aditamentos celebrados para o efeito. O Exército poderá, quando for aplicável, incluir na execução dos PCT atividades de ID&I, envolver o Centro de Investigação, Desenvolvimento e Inovação da Academia Militar (CINAMIL). No âmbito do protocolo de cooperação efetuou-se uma visita conjunta à Exposição Eurosatory, feira internacional sobre Defesa e Segurança, com 1432 expositores de 53 países. A visita permitiu analisar o estado-da-arte sobre produtos semelhantes aos que se pretende desenvolver, materializado através de um primeiro PCT específico, BMS Battlefield Management System. Este PCT tem por objectivo o desenvolvimento conjunto de um protótipo com vista à execução de uma análise de viabilidade ao desenvolvimento de um sistema de gestão de batalha, comummente designado por BMS, a ser explorado pelo Exército Português nas suas viaturas tácticas LEOPARD e PANDUR, incluindo igualmente a identificação de requisitos técnicos e operacionais resultantes para os futuros rádios que devem equipar os baixos escalões. Programa de Cooperação Técnica (PCT) BMS Battlefield Management System Conforme preconizado para o PCT BMS, o Exército disponibilizou à CRITICAL acesso a uma sala de trabalho nas instalações afetas à equipa de projeto SIC-T, no Centro Militar de Eletrónica (CME) em Paço de Arcos, equipando a referida sala com três rádios P/GRC-525 e dois computadores tácticos, iguais aos que equipam as viaturas LEOPARD e PANDUR, tendo igualmente nomeado militares com competências técnicas adequadas para participar no desenvolvimento deste PCT, ainda que não em exclusividade. A CRITICAL SOFTWARE apresentou, com sucesso e com apoio do Exército, uma candidatura a financiamento, junto do QREN, para um projecto de I&D denominado EMM Emergency Mobile Mesh com o objetivo de desenvolver dois protocolos, o CRAN (Cognitive Routeable Ad-hoc Network) e o CDEM (Cognitive Data Exchange Mechanism). A tecnologia a desenvolver encontra aplicabilidade, entre outras, em cenários que resultem da inexistência de infraestruturas de suporte de comunicações, Pág. 209

212 Atividades desenvolvidas no âmbito do Protocolo de Cooperação entre o Exército Português e a CRITICAL SOFTWARE, S.A. em situações de resposta a crise, com colapso destas infraestruturas ou em qualquer cenário de emprego de forças militares: O apoio do Exército a esta candidatura materializou-se na elaboração de uma carta de apoio do Exército Português que se disponibilizou a disponibilizar o acesso a meios para a realização de testes de verificação e validação. Este projecto Emergency Mobile Mesh trará contributos importantes para o desenvolvimento do BMS, pois prevê-se a incorporação deste tipo de tecnologia, nas suas diferentes componentes. O trabalho já desenvolvido envolveu visitas e reuniões técnicas com o Grupo de Carros de Combate (GCC) da BrigMec, onde se procedeu à realização de testes com vista a identificar requisitos, em particular no que respeita à definição do design de interação, tendo o Exército proporcionado aos técnicos da CRITICAL, Pág. 210

213 Atividades desenvolvidas no âmbito do Protocolo de Cooperação entre o Exército Português e a CRITICAL SOFTWARE, S.A. responsáveis por esta área, a possibilidade de viver a experiência dos elementos da guarnição que terão de interagir com o software, paralelamente foram realizados testes por elementos do GCC sobre software criado para este efeito. O Comando da Brigada Mecanizada disponibilizou todo o apoio a esta iniciativa, tendo a equipa de desenvolvimento sido convidada a participar, como observadores, no exercício Lince 123 (1º BIMec) com o objetivo de observar, em particular, os procedimentos referentes aos pedidos de apoio de fogos. Foi igualmente possível visitar uma ação de formação do GAC, envolvendo os meios de comunicações associados à transmissão de dados para as Baterias em posição. Foi ainda observada a atuação da Secção de Vigilância do Campo de Batalha do ERec com o objetivo de identificar as interfaces possíveis de implementar com o BMS, nomeadamente as referentes aos operadores de radar. No decorrer das reuniões com a Equipa de Projeto SIC-T foi possível visitar as viaturas PANDUR que se encontram em trabalhos de integração de sistemas, a cargo das oficinas do CME. No âmbito do protocolo de cooperação, a CRITICAL acompanhou, também, o Exército a reuniões do Multilateral Interoperability Program (MIP-PMG44/PMG45), permitindo deste modo assegurar uma mais assídua presença Nacional em reuniões deste grupo, sempre sob orientações do seu representante no Programa, o Exército Português. Ao longo de diversas reuniões com a DCSI e CTm/BrigMec, foi sendo desenhada a definição preliminar dos requisitos dos protocolos de comunicação CRAN e CDEM, a serem desenvolvidos, na próxima fase deste projecto, em parceria com o IT Aveiro, entidade parceira da Critical neste projeto que tem o seu início previsto para Março de 2013 (conforme a candidatura ao QREN). Na figura junta apresenta-se o esquema mais utilizado no auxílio ao levantamento de cenários radio-elétricos a que os referidos protocolos terão de dar resposta. A figura foca-se na situação em que uma viatura D se move para uma posição D2, via D1, sendo que na posição D1 não consegue comunicar diretamente com a viatura C, neste caso os protocolos de rede terão de identificar a situação de falta de ligação e, através de algoritmos adequados assegurar a comunicação com C,, neste caso recorrendo à viatura B, em particular através da retransmissão da informação em falta em D (quando em D1) relativamente a C (que, por sua vez, já retransmitia informação de A). Na posição D2, D e Pág. 211

214 Atividades desenvolvidas no âmbito do Protocolo de Cooperação entre o Exército Português e a CRITICAL SOFTWARE, S.A. B encontram-se na mesma situação, havendo a necessidade ajustar novamente a rede e identificar quem se encontra em melhor situação para assumir o papel de repetidor de informação para A. Do ponto de vista de engenharia e da arquitetura C4I, foi efetuado o levantamento dos diferentes elementos (Configuration Items) que irão compor o BMS, computer software (CSCI) e hardware (HWCI), com enfase nesta fase no recurso a software Open Source. Na imagem junta pode visualizar-se a sua representação genérica, num esquema de blocos, procurando identificar-se com cor verde as áreas já desenvolvidas. Estão nesta situação, nomeadamente, a interação entre componentes e ligação ao GRC 525 e GPS, estas últimas representam áreas cujo conhecimento residia já no Exército, através de trabalhos efetuados pelos oficiais de Transmissões que foram nomeados para apoiar o desenvolvimento deste PCT, em colaboração com a equipa de projeto da CRITICAL SOFTWARE. Estes elementos disponibilizaram fontes de programação, bem como soluções e conhecimento na interação com o rádio GRC 525. Na situação atual o projeto apresenta já um interface de utilizador testado e implementado, imagem junta, e o levantamento dos requisitos/funcionalidades para os três níveis de desenvolvimento do BMS, correspondentes às versões previstas Light, Core e Advanced. Está a decorrer a 2ª fase de desenvolvimento do protótipo, através da parceria com o IT de Aveiro para a criação dos protocolos de comunicação CRAN e CDEM que deverão posteriormente ser integrados no BMS. Pág. 212

215 Atividades desenvolvidas no âmbito do Protocolo de Cooperação entre o Exército Português e a CRITICAL SOFTWARE, S.A. Pág. 213

216 Projecto 1.6 CIS E-Learning Training Centres Network e as inicitivas Smart Defence e Connected Forces Initiative INTRODUÇÃO TCor Tm (Eng) Marques Da Silva O Pacote de Defesa, apresentado na Cimeira NATO de Chicago em 2012, foi orientado para o desenvolvimento de um plano que visa adquirir e manter as capacidades necessárias para a Aliança satisfazer o seu nível de ambição em 2020 e anos posteriores. Esta ambição, materializada através de capacidades, será construída com base em duas iniciativas principais: A Smart Defence (SD) e a Connected Forces Initiative (CFI). A SD, ainda que tenha começado a ser edificada após a Cimeira de Lisboa, foi na Cimeira de Chicago que a Aliança anunciou que a SD e a CFI são os dois principais meios para alcançar o objetivo NATO Forces Perspetiva-se também, que após 2014 (retirada da força principal do Afeganistão), a NATO comece a preparar as forças aliadas para uma postura de contingência, prontas para lidar com todo o espectro de conflitos, de baixa a alta intensidade, num ambiente de segurança internacional incerto. Nos próximos anos, é neste cenário, que as iniciativas SD e CFI devem contribuir para assegurar a transformação da NATO, de forma a melhorar a sua prontidão, através da motivação dos aliados para desenvolverem e manterem capacidades conjuntas, o que conduzirá a um trabalho colaborativo e a uma consequente maior eficácia no cumprimento da missão. SMART DEFENCE Após a Cimeira de Lisboa, o Allied Command Transformation (ACT) criou uma Task Force multidisciplinar, designada por Multinational and Innovative Solutions, com o objetivo de desenvolver programas/projetos multinacionais que auxiliem as nações a criar as capacidades necessárias à Aliança. Como elemento chave desta Task Force, foi criada a iniciativa - NATO Building Capability Through Multinational and Innovative Approaches (Smart Defence) - a qual mereceu a concordância e o reconhecimento dos Ministros de Defesa, pela importância na disponibilização de uma gama de projetos multinacionais, com a potencialidade de aumentar as capacidades existentes nos países aliados e garantir a sua disponibilidade para a NATO. Os projetos multinacionais que têm vindo a ser propostos e criados no âmbito desta iniciativa, foram divididos em três níveis (Tier 1, 2 e 3), em função do seu grau de interesse e potencialidades de execução a curto prazo.. Existem atualmente 25 projetos Tier 1, 58 Tier 2 e 67 Tier 3. Para acompanhar estes projetos, o ACT criou uma equipa específica, responsável pela supervisão do estado de desenvolvimento e funcionamento de cada projeto. No âmbito do processo de transformação da Aliança, prevê-se uma integração progressiva destes projetos no NATO Defence Planning Process (NDPP). As nações têm oportunidade para aderir aos diferentes projetos de Smart Defence, na qualidade de nação líder ou de participante. Portugal assumiu a liderança de dois projetos ( 1.6 CIS E-Learning Training Centres Network, e 1.28 Naval Harbour Protection Capability Development ), cuja gestão pertence ao Exército e à Marinha respetivamente, sendo a sua direção assegurada pela DIPLAEM/EMGFA. Pág. 214

217 Projecto 1.6 CIS E-Learning Training Centres Network e as inicitivas Smart Defence e Connected Forces Initiative Em termos gerais, a nação líder responsável por um determinado projeto, deve trabalhar em estreita coordenação com os restantes participantes com o intuito de: i. Analisar as potencialidades do projeto, desenvolver modalidades de ação (business cases) e fazer recomendações; ii. Cativar o interesse de outras nações no projeto; iii. Se apropriado, criar ou propor Memoranda of Understanding (MoU) e Letters of Interest / Intent (LoI); iv.envolver as agências, os estados-maiores e eventualmente empresas civis no projeto; v.determinar o grau de envolvimento das partner nations no projeto 1 ; vi. Elaborar relatórios de progresso e propor a orientação do projeto. CONNECTED FORCES INITIATIVE Como referimos anteriormente, a CFI decorre da Cimeira Chicago, onde o CNAD (Conference of National Armaments Directors) e o C3B (Consultation, Command and Control Board) foram encarregues de apresentar ao NAC (North Atlantic Council), antes do início da primeira reunião de Ministros de Defesa de 2013, as linhas orientadoras para os aspetos tecnológicos desta iniciativa. Neste âmbito e após análise do trabalho inicial realizado pelo CNAD e pelo C3B, o NAC determinou a estes dois órgãos que concentrassem os seus esforços nas ações direcionadas para a realização das seguintes atividades: i.aproveitar a iniciativa CFI para promover a interoperabilidade dos projetos NATO e multinacionais, com o principal foco nas Informações, Vigilância e Reconhecimento (ISR) e nos projetos de Smart Defence; ii.otimizar os processo de apoio à iniciativa CFI, em particular, no que respeita à melhoria dos testes para validação das capacidades de interoperabilidade, fazendo uso dos exercícios NATO e dos ensaios para desenvolvimento de sistemas federados, conducentes ao aumento da interligação das forças aliadas em missões operacionais. iii.fazer melhor uso da tecnologia no apoio aos exercícios, à educação e à formação, garantindo a otimização e a interligação das infraestruturas de educação e de formação da NATO e nacionais. iv.reforçar o apoio tecnológico para garantir a interligação e a interoperabilidade das forças, através da melhoria de processos e melhores práticas na partilha da informação. 1 - Podem ser efetuadas propostas apropriadas às partner nations, numa base caso-a-caso em linha com os princípios e procedimentos estabelecidos pela Aliança. Pág. 215

218 Projecto 1.6 CIS E-Learning Training Centres Network e as inicitivas Smart Defence e Connected Forces Initiative Resumidamente, a iniciativa CFI tem o objetivo de manter e consolidar a interoperabilidade no seio da Aliança, através da expansão da educação e formação, do aumento do número de exercícios e da melhoria do uso da tecnologia. Estes três elementos destinam-se a garantir que os aliados possam comunicar, realizar exercícios e certificar as suas capacidades. No domínio C3, a sua inter-relação permitiu definir duas áreas fundamentais de trabalho: i. A tecnologia no apoio aos exercícios, educação e formação; ii. A tecnologia no apoio à interligação e interoperabilidade das forças. Para cada uma destas áreas, foram definidos um conjunto de objetivos. A segunda área, por se concentrar em aspetos exclusivamente tecnológicos, não será abordada neste artigo. A primeira área - a tecnologia no apoio aos exercícios, educação e formação - foi dividida em 15 objetivos, dos quais destacamos aqueles que, face às atividades futuras ou em curso no Exército, nos parece ter mais interesse o seu acompanhamento: i.estabelecer um inventário de módulos de educação e formação parece-nos importante ter o conhecimento geral dos módulos de formação disponíveis na NATO e nos países aliados, para podermos adaptar, se necessário, a nossa formação à oferta disponível, evitando duplicação e redundância. ii. Fazer melhor uso do princípio live and train as you fight - Este princípio é especialmente importante nesta era de grandes e rápidos avanços tecnológicos, onde são constantemente disponibilizados novos serviços para uso diário no apoio ao comando e controlo, de forma a permitir a sua fácil utilização em operações. iii. Estabelecer uma aproximação comum na implementação da tecnologia na educação e na formação - Seria desejável que este assunto fosse estudado e acompanhado, com o intuito de colher ensinamentos para a nova Escola das Armas. As recomendações resultantes da materialização deste objetivo poderiam aí ser implementadas no médio prazo. iv. Desenvolver e melhorar o E-Learning - Uma modalidade de ensino a distância utilizando as tecnologias de comunicação e informação e que permite uma mudança no paradigma de ensino e aprendizagem. O e- learning permite aos alunos/formandos expandir as oportunidades de aprendizagem e a própria natureza dos processo de aprendizagem, possibilitando diferentes percursos e ritmos de aprendizagem em qualquer lugar e a qualquer altura (anytime, anywhere). Os princípios fundamentais para a utilização do e-iearning são a flexibilidade, pluralidade racionalização, colaboração e acessibilidade. v. Treinar processos Colaborativos - Nos níveis operacionais e tático, os comandantes, estados-maiores e as forças, precisam ser treinados no trabalho colaborativo, em áreas como a análise, o planeamento e a avaliação. Processos colaborativos conduzem a decisões mais rápidas e assertivas, porque, contrariamente aos processos sequenciais, são geralmente conduzidos paralelamente, incorporando diferentes perspetivas e fontes de informação (obriga a orientar o esforço para a partilha da informação). vi. Aumentar o uso da simulação e de simuladores - A simulação pode apoiar os vários processos de formação em diferentes níveis. No nível inferior temos a formação das competências básicas. No nível superior temos a cooperação e a coordenação das várias Pág. 216

219 Projecto 1.6 CIS E-Learning Training Centres Network e as inicitivas Smart Defence e Connected Forces Initiative competências e capacidades, materializadas em exercícios e operações conjuntas. A simulação é a imitação de uma operação, de um processo do mundo real ou de um sistema, ao longo do tempo. Os custos são relativamente baixos, porque a utilização de simuladores pode ocorrer repetidamente, com escassa utilização de recursos humanos e materiais, quando comparado com o treino real. vii. Ligar os centros de formação NATO e Nacionais - Existe uma tendência crescente para a utilização dos melhores centros de formação e simuladores da NATO e nacionais. Os centros de simulação de sistemas de armas, na sua maioria multinacionais, devem ser rentabilizados e utilizados por diferentes países. Fig.1 As Tecnologias no apoio à Educação e Formação Pág. 217

220 Projecto 1.6 CIS E-Learning Training Centres Network e as inicitivas Smart Defence e Connected Forces Initiative PROJETO 1.6 CIS E-LEARNING TRAINING CENTRES NETWORK Na sequência das atividades desenvolvidas no âmbito da iniciativa NATO Smart Defence, a capacidade de e-learning, residente na Academia Regional Cisco da Escola Pratica de Transmissões (EPT), permitiu ao Exército declarar oficialmente o seu interesse no projeto 1.6 CIS E-Learning Training Centres Network (1.6 CIS E-LTCN). Esta declaração facilitou a participação no workshop realizado no HQ da NATO em Bruxelas, onde houve a oportunidade de apresentar as capacidades CIS E- Learning residentes no Exército. A divulgação internacional da capacidade instalada na EPT, proporcionou um convite/desafio da NATO a Portugal, para assumir a liderança deste projeto, o que veio a acontecer por Despacho de Sua Excelência o Ministro da Defesa Nacional, de 23 de Março de 2012, tendo Portugal assumido a posição de Lead Nation do projeto. Fig.2 Atividades da Academia Cisco na EPT Ao nível político nacional, a DGPDN/MDN é a entidade responsável pela coordenação dos projetos de SD, enquanto ao nível militar, a supervisão dos projetos considerados com interesse para as Forças Armadas, reside na DIPLAEM/EMGFA. Para a condução do projeto 1.6 CIS E-LTCN foi criada a seguinte estrutura: Pág. 218

221 Projecto 1.6 CIS E-Learning Training Centres Network e as inicitivas Smart Defence e Connected Forces Initiative i. Sponsor- CEMGFA (patrocinador) Entidade promotora da atividade/projeto, aprova o programa geral de atividades e metodologia de condução propostos; ii. Diretor do Projeto - Chefe da DIPLAEM - Submete a metodologia de condução do projeto à consideração de Sua Excelência o General CEMGFA; - Supervisiona a implementação das atividades planeadas, propondo as alterações consideradas perti nentes; - Autoriza a execução, em detalhe, das atividades propostas, solicitando a intervenção e/ou parecer das entidades que considere necessárias (i.e. DICSI/EMGFA); - Sanciona a utilização da verba atribuída para o projeto; iii. Gestor do Projeto TCOR Marques da Silva da DivCSI/EME - Desenvolve as atividades necessárias para garantir a dinamização do projeto; - Propõe o plano geral de atividades a atingir no âmbito do projeto; - Propõe qualquer alteração e/ou nova iniciativa que considerem importante; - Mantem informada a DIPLAEM sobre o nível de execução do projeto; iv. Coordenador de Formação MAJ Antunes da Silva da EPT - Coordena a equipa de formação; - Coordena as atividades orientadas especificamente para a formação; - Executa o programa de atividades aprovado; - Apresenta atempadamente as Manifestações de Necessidades e Especificações Técnicas do material necessário à execução do projeto. O projeto foi estruturado em três fases. A primeira fase, preparação do projeto, visa identificar as ações e os custos a suportar pela Lead Nation, através de uma análise a nível nacional e internacional da realidade vivida em outras academias e da coordenação das necessidades de formação previstas. A segunda fase, implantação do projeto, tem como finalidade desenvolver a atividade de formação da "Academia Regional Cisco" até alcançar os padrões de Lead Nation, bem como coordenar e elaborar com as nações aliadas e interessadas, os MoU adequados à sustentabilidade do projeto. A terceira fase, operação, inicia-se após a completa implantação dos requisitos entretanto identificados e consubstancia-se no desenvolvimento da formação nos moldes acordados no âmbito do projeto. Para a execução das duas primeiras fases, foi atribuída uma verba concordante com os objetivos e atividades a desenvolver. Para a terceira fase, considerou-se como pressuposto, que a formação ministrada na Academia Cisco terá de ser autossustentável, pelo que, será necessário prever a cobrança de inscrição (fee), aos alunos estrangeiros, que permita suportar os custos adicionais com o funcionamento da Academia CISCO, em apoio a este projeto. O projeto 1.6 CIS E-LTCN foi criado para colmatar as dificuldades que algumas nações enfrentam, relativas à escassez de pessoal técnico militar, habilitado a planear, instalar, gerir e manter redes de computadores e de comunicações em ambiente seguro. Atualmente, as atividades militares, nos diferentes cenários operacionais, são apoiados por uma crescente malha de redes. Contudo os países não dispõem dos recursos humanos qualificados em número suficiente para instalar e manter essas redes a funcionar corretamente. Numa altura em que os orçamentos de defesa estão sob pressão, este projeto oferece uma experiência educativa a baixos custos, para ajudar o pessoal da componente CIS, a desenvolver as suas capacidades nos domínios das Tecnologias de Informação e Comunicações (TIC), com recurso a modernas soluções de formação, mediante a frequência de Pág. 219

222 Projecto 1.6 CIS E-Learning Training Centres Network e as inicitivas Smart Defence e Connected Forces Initiative cursos de elevada qualidade com certificação internacional. Os estudantes desenvolvem os conhecimentos práticos fundamentais e obtêm educação e treino complementar para manter e implementar estruturas de redes militares. A oferta atualmente disponível, consiste na disponibilização de quatro cursos de e-learning, os quais apresentam as seguintes finalidades: i. IT Essentials Este curso aborda os conceitos fundamentais e avançados relativos ao hardware e software do computador. É um curso projetado para estudantes que queiram iniciar a carreira na área das TIC; Fig. 3 Aula Prática do Curso IT Essentials ii. CCNA Discovery É um curso que habilita os alunos com os conceitos teóricos e práticos da instalação de redes em pequenas organizações ou em modelos de redes complexas. iii. CCNA Exploration - É um curso que utiliza uma abordagem top-down no ensino da construção de redes e abrange a aprendizagem das aplicações, dos protocolos e dos serviços de rede; iv. CCNA Security - Proporciona aos estudantes os conhecimentos básicos, teóricos e práticos, necessários a um especialista de segurança de redes. O curso prepara os estudantes com as competências para o desenvolvimento de uma infra-estrutura de segurança de rede (reconhecer e atenuar as ameaças e vulnerabilidades da rede). Pág. 220

223 Projecto 1.6 CIS E-Learning Training Centres Network e as inicitivas Smart Defence e Connected Forces Initiative Fig. 4 Interface para o Curso CCNA Security Até final de Fevereiro de 2013, Albânia, Letónia, Croácia, Inglaterra, Luxemburgo, Polónia e Roménia confirmaram o interesse neste projeto. O primeiro workshop internacional do projeto está previsto realizar-se na EPT, em 22 e 23 de Maio de CONCLUSÕES O facto de o Exército mostrar interesse e disponibilidade para, no âmbito do projeto 1.6 CIS E-LTCN, ministrar um conjunto de cursos relacionados com as tecnologias de informação, constitui uma janela de oportunidade para as Forças Armadas em geral e para o Exército em particular, no sentido de vincar o seu contributo nacional, no âmbito desta iniciativa. A EPT dispõe de formadores altamente qualificados e certificados pela CISCO, habilitados a ministrar e a gerir os cursos no formato de e-learning. O seu envolvimento no desenvolvimento da plataforma de e-learning do Exército e na utilização da plataforma e-learning Cisco, põe em evidência o elevado Know-how técnico que o Exército pode disponibilizar a países terceiros, conferindo-lhe bastante visibilidade e protagonismo internacional, em particular no seio da Aliança Atlântica. É ainda de realçar, o facto do projeto 1.6 CIS E-Learning Training Centres Network, se integrar no âmbito das duas principais iniciativas em curso da NATO, para a construção do objetivo NATO Forces 2020 (SD e CFI). Com base nas vertentes da tecnologia, da interoperabilidade no domínio CIS e na harmonização dos exercícios e treino nesta área, espera-se que o resultado final destas iniciativas, permita às forças NATO responder aos desafios do comando e controlo, normalização, linguagem, doutrina, procedimentos e entendimento, de forma comum e interoperável. Pág. 221

224 SISTEMA DE GESTÃO DOCUMENTAL DO EXÉRCITO VETOR DE MUDANÇA TCor Infª Mário Pereira 1. Introdução A evolução vivida pela humanidade a partir da segunda metade do século XX foi caracterizada por uma velocidade sem precedentes. Nunca antes, um tal avanço foi alcançado em tão pouco tempo e em tantas áreas da ciência. Hoje, somos testemunhas e parte de uma nova era, a Era da Informação, que encerra em si mesma uma revolução social, comparável às maiores revoluções que o Homem já viveu. Como não poderia deixar de ser, esse notável conjunto de modificações exerceu uma indelével influência nas instituições militares e na própria natureza da guerra, com significativa alteração no emprego e forma de combater das Forças Militares. Estimulados pela visão da Terceira Vaga 1, no início dos anos 80, os EUA começaram a estudar a forma de utilizar as mesmas forças que começavam a transformar a economia e a sociedade norte-americana o grande desenvolvimento da tecnologia informática e a generalização do uso da internet com o objetivo de criar um poder militar revolucionário que permitisse, no futuro próximo, fazer face às novas ameaças que se desenhavam. Nascia assim a Revolução dos Assuntos Militares (RMA) Revolução dos Assuntos Militares (RAM) A América não está preparada, nem defensiva nem ofensivamente, para os conflitos do século XXI. Somos a potência militar mais forte do mundo, mas no século errado. Os conflitos opõem agora civis contra civis. Os perpetradores não pertencem a um Estado, não usam farda e a guerra, para eles, não tem regras (...) Outros ataques se seguirão. Neste texto publicado na revista Time, algumas semanas depois dos acontecimentos de 11 de Setembro de , Gary Hart 4, sintetizou a nova e brutal realidade com que a potência hegemónica do Sistema Politico Internacional, os EUA, se viu confrontada. Apesar do extraordinário desequilíbrio de poder militar que lhe era favorável, não foi possível evitarem o que consideraram ser o primeiro ataque externo direto ao seu território nacional em toda a história do País. A concretização da RMA assumiu então caráter prioritário, acentuando-se a vocação estratégica das novas capacidades militares a desenvolver de forma a possibilitar novas formas de emprego e configuração das Forças Armadas mais pequenas (e consequentemente mais fáceis de projetar), mais rápidas mais precisas, mais flexíveis e letais. 1 - A Terceira Vaga Obra escrita pelo escritor futurologista norte-americano Alvin Tofler em Descreve uma nova ordem mundial: a sociedade pós-industrial, a que Tofler chamou a "Terceira Vaga" símbolo da sociedade da informação e do conhecimento, a qual emerge após a sociedade industrial (a "Segunda Vaga"), que tinha sido precedida pela sociedade agrícola (a "Primeira Vaga"). 2 - RMA - Revolution of Military Affairs 3 - Os ataques terroristas de 11 de setembro de 2001, consistiram numa série de ataques suicidas coordenados pela Al-Qaeda aos Estados Unidos da América. Na manhã daquele dia, 19 terroristas da Al-Qaeda sequestraram quatro aviões comerciais e intencionalmente fizeram embater dois deles contra as Torres Gêmeas do World Trade Center em Nova Iorque. 4 - Gary Hart, é americano nascido do Colorado em Graduou-se em Direito e foi comentador, escritor e político. Senador eleito pelo par- Pág. 222

225 SISTEMA DE GESTÃO DOCUMENTAL DO EXÉRCITO VETOR DE MUDANÇA Consequência de desenvolvimentos da sociedade inerentes à Era da Informação, a RMA foi, e é suportada, por um muito rápido e profundo desenvolvimento tecnológico aplicado às armas, aos sensores, às informações e às comunicações, com o objetivo de transformar o caráter e a forma de emprego das Forças Militares 5. Paralelamente, é também lançado o conceito de Revolução nos Assuntos Empresariais (RBA), que se destina a complementar, contribuir, e apoiar a RMA. A RBA transforma a indústria, o apoio logístico e a própria força militar, numa Organização Centrada em Rede, transformando a sincronização num conceito chave potenciador dos níveis de eficiência e da capacidade de resposta da força militar. Surgem novos conceitos como o Just intime 6 com a finalidade de reduzir inventários e a pegada no Teatro de Operações, tornando as forças militares mais ágeis e consequentemente mais rápidas. Ambas as revoluções dependem do objetivo de se atingir a Superioridade de Informação que, basicamente, consiste num estado relativo onde a vantagem competitiva deriva da capacidade de se explorar e usar a informação de uma posição superior à do oponente. O resultado é um aumento na capacidade e qualidade do processo de decisão, com consequente aumento do ritmo e da precisão das operações. Desta forma, forças de menor dimensão podem alcançar superioridade militar sobre forças muito superiores em número, mas menos capazes em termos de Comando e Controlo, Comunicações, Computadores e Informações (C4I). Tal multiplicador de força constitui o objetivo da Revolução dos Assuntos Militares. O alcance das suas implicações estende-se praticamente a todo o espectro do poder militar. 1.2 Superioridade de Informação A exemplo de muitas outras organizações que assentam em estruturas fortemente hierarquizadas, no Exército, a utilização da informação é equacionada de forma vertical (top-down), como um conjunto de processos sequenciais orientados para a tomada de decisão numa determinada área funcional, escalão ou Unidade. Neste tipo de abordagem, no caso de as aplicações (ou sistemas funcionais) que cada uma das funcionais) que cada uma das comunidades de utilizadores/áreas funcionais utiliza, serem diferentes ou não interoperáveis, e no caso de não serem contemplados mecanismos que assegurem a sua coordenação e sincronização, verifica-se a existência de uma inevitável segmentação e compartimentação no ambiente de informação (Ilhas de Automatização) As Forças Militares passam a ser empregues essencialmente em ações relacionadas com a projeção de poder, e não com a defesa do território nacional. 6 - O conceito de Just-in-time foi desenvolvido pelos japoneses e desafia a teoria das fundações clássicas dos stocks, no que diz respeito à produção de bens. Este conceito defende a produção das unidades necessárias nas quantidades necessárias e no tempo necessário, com o objetivo de alcançar um desempenho muito aproximado ao que foi programado. Isto significa que produzir uma peça a mais é considerado tão grave como produzir uma peça a menos, e o que for produzido acima das quantidades mínimas requeridas é tido como desperdício devido ao esforço e material despendido que ainda não precisa de ser utilizado. Neste ponto de vista, desperdício é qualquer recurso utilizado além do que foi requerido para adicionar valor ao produto, e pode estar relacionado com materiais, máquinas ou mão-de-obra. É adicionado valor a um produto quando se realiza trabalho sobre o mesmo, em atividades tais como a maquinação, montagem, pintura, e embalagem de um produto. Outras atividades tais como a movimentação, armazenagem, contagem, triagem e agendamento acrescentam custo a um produto mas não acrescentam valor, e custo sem valor é desperdício. Assim, qualquer ação que não adicione valor diretamente ao produto é desperdício e deve ser minimizada, ou até mesmo eliminada. 7 - Pretende-se simbolizar com o uso desta expressão, uma organização que no que refere a gestão de sistemas de informação, assenta em mecanismos de gestão descentralizados, direitos de decisão locais, com infraestruturas redundantes e não ligadas, assentes em bases de dados separadas. Pág. 223

226 SISTEMA DE GESTÃO DOCUMENTAL DO EXÉRCITO VETOR DE MUDANÇA Ao longo da última década, têm sido desenvolvidas diversas iniciativas, tanto ao nível nacional como da NATO e UE, no sentido de incentivar o desenvolvimento de políticas, doutrinas e procedimentos destinados a gerir e a integrar as capacidades militares em rede, procurando explorar com maior eficácia o ambiente de informação. Os resultados obtidos neste contexto, apontam para o facto de que só perspetivando o Exército como uma Força Centrada em Rede, será possível sincronizar a sua resposta organizacional e atingir a eficácia operacional das Forças Terrestres, em todo o espectro de operações e atividades a desenvolver. Importa assim, reduzir as diferenças estruturais e funcionais das Redes de Comunicações e dos Sistemas de Informação no Exército, privilegiando uma visão matricial do apoio em Comunicações e Sistemas de Informação (CSI), que permita fundir as atividades de sustentação permanente da Força, com a sua atividade operacional, garantindo a consistência do seu Comando e Controlo (C2) e a integridade e segurança da informação que circula nas suas redes de comunicações. Desta forma, será possível alcançar duas metas fundamentais para uma correta exploração do ambiente da informação do Exército - garantir a coerência dos processos e estimular sinergias, evitando a pulverização de esforços devido à existência de sistemas redundantes e concorrentes, em termos de recursos humanos e materiais, assumindo-se desta forma um rumo claro de mudança. Aprovada pelo Comando do Exército em 2011, a visão para a Superioridade de Informação do Exército, materializou uma alteração de paradigma, procurando contrariar uma visão segmentada e uma utilização não coordenada das capacidades existentes neste domínio. Esta visão assenta em três pilares estratégicos estruturantes: Explorar e potenciar a utilização da informação através da consolidação e integração do apoio CSI procurando colmatar as dificuldades do Exército em garantir, ao nível operacional, uma gestão eficaz de diferentes Redes de Comunicações (SIC-O e SIC-T). Assegurar a gestão do ambiente de informação, estabelecendo mecanismos que permitam a coordenação do planeamento e a sincronização de todas as atividades (CSI e de Guerra de Informação) a desenvolver pelo Exército neste ambiente, permitindo explorar sinergias e maximizar a utilização dos recursos disponíveis através da federação de Sistemas de Informação (Ex - SIG,SICCE, SGD-E). Defender e proteger o ambiente de informação, através do levantamento de uma Capacidade de Guerra de Informação que permita garantir quer a disponibilidade e integridade (Information Assurance) 8, como a possibilidade de intervir no domínio da informação de forma concertada (Operações de Informação) no sentido da obtenção da Superioridade de Informação. Desta forma, procura-se assegurar uma utilização cada vez mais coerente, robusta, integrada e segura do ambiente de informação e dispor de uma visão consistente e equidistante, entre a componente operacional e a componente de gestão do Sistema de Forças do Exército. 8 - Information Assurance - Garantia da Informação, conjunto de medidas que visam o atingir de um determinado nível de confiança na proteção das comunicações, dos sistemas de informação e de outros sistemas eletrónicos e não-eletrónicos, bem como da informação que é armazenada, processada ou transmitida por estes sistemas, no que diz respeito à confidencialidade, integridade, disponibilidade, não-repúdio e autenticação. Pág. 224

227 SISTEMA DE GESTÃO DOCUMENTAL DO EXÉRCITO VETOR DE MUDANÇA Fig. 1 Visão do Exército para a Superioridade de Informação 2. Gestão de Informação no Exército A informação é a corrente sanguínea de qualquer organização. Reconhecer esta realidade, e por em prática mecanismos que possibilitem uma gestão efetiva e eficiente de todo o seu ciclo de vida, incrementa significativamente as possibilidades de sucesso de uma organização, comparativamente a outras menos estruturadas neste domínio. A necessidade de gerir a informação de forma eficaz, é transversal a todas as atividades e processos que decorrem nesse domínio. Para uma eficiente gestão da informação, o Exército identificou três vetores estruturantes: Implementação de uma cultura de trabalho Colaborativo 9 ; Implementação de um sistema de Gestão Documental; Implementação de um sistema de Gestão de Tarefas. 9 - A promoção de métodos de trabalho colaborativo no Exército tem sido realizada, entre outras medidas, através da adoção de Portais Colaborativos como ambientes de trabalho integrados, sustentados por TIC, e que procuram proporcionar um ponto único de integração e navegação pela informação e conhecimento, de forma a tornarem-se o local de trabalho de todos os elementos da U/E/O, permitindo a colaboração, partilha e acesso integrado a toda e qualquer informação que ajude os colaboradores a melhor desempenharem as suas funções. Pág. 225

228 SISTEMA DE GESTÃO DOCUMENTAL DO EXÉRCITO VETOR DE MUDANÇA Com a implementação efetiva destes três vetores estruturantes ficarão asseguradas as condições necessárias para uma eficiente gestão da informação no Exército, passando o ramo a dispor de informação sintética e agregada que facilitará, numa fase posterior, a gestão estratégica da Organização. Desta forma, assegura-se uma maior flexibilidade no sentido de tornar possível o desenvolvimento de uma arquitetura de informação integrada, facilitadora do levantamento de mecanismos que assegurem a sua proteção e segurança de forma global desde o campo de batalha à Estrutura Superior do Exército. Aumenta-se assim a perceção, em todos os níveis de decisão, por áreas ou comunidades de interesse, sobre os diversos processos onde o Exército é interveniente direto ou indireto. Para materializar esta intenção, é necessário que se promova uma mudança de paradigma a lógica de guarda da informação terá que ser substituída pela responsabilidade de partilhar devidamente complementada com o princípio de segurança da necessidade de conhecer, condição essencial para o estabelecimento das bases necessárias para que o Exército se afirme no médio/longo prazo como uma organização em rede, sincronizada, com mecanismos de trabalho colaborativo efetivos, ou seja, em última análise, numa organização centrada no conhecimento. Fig. 2 Arquitetura para a Exploração do Ambiente da Informação do Exército Pág. 226

229 SISTEMA DE GESTÃO DOCUMENTAL DO EXÉRCITO VETOR DE MUDANÇA 2.1 Porque será que a tecnologia não é suficiente para o sucesso na Era da Informação? Esta questão permanece em aberto, na medida em que apesar do grande avanço registado ao nível das tecnologias da informação, as Organizações continuam a debater-se com os mesmos problemas: dificuldade em lidar com os crescentes volumes de informação disponível e dificuldade em implementar novas ferramentas tecnológicas desenhadas para os auxiliar nessa tarefa. O problema, de uma forma geral, situa-se ao nível da ausência da necessária adequação/transformação da cultura organizacional, de forma a tornar possível extrair o valor acrescentado que as novas ferramentas tecnológicas promovem. As limitações decorrentes da manutenção de antigas formas e hábitos de trabalho, desenvolvidos para outras realidades, da inadequação das estruturas orgânicas, da falta de desenvolvimento de novas competências internas necessárias, ou do deficiente aproveitamento das existentes, constituem um obstáculo ao sucesso na implementação de processos e ferramentas ligados à gestão da informação de uma organização. Sem uma intervenção estudada e sustentada nestas áreas, não será possível promover boas práticas estabelecidas, nem garantir que, no mínimo, sejam mantidos os mesmos padrões de eficácia, aumentando-se os níveis de eficiência, no que diz respeito ao desenvolvimento e concretização dos processos organizacionais. Pelo contrário, a implementação de novas ferramentas tecnológicas, mantendo velhos hábitos, estruturas e formas de trabalho, otimizadas para outras realidades, é susceptivél de causar disrupções, ineficiências e quebras de produtividade, resultantes de simplificações desajustadas e não sustentadas das necessárias garantias de fidegnidade e autenticidade inerentes às atividades do Exército. O que muitas vezes acontece, é que antes de se definir a política, são adquiridas aplicações informáticas que não seguem as boas práticas estabelecidas para os processos que se pretende implementar. No início do século passado, Albert Einstein reconhecia que a tecnologia excedeu a nossa humanidade, fazendo referência à capacidade da tecnologia rapidamente desenvolver ferramentas para responder às nossas necessidades e à dificuldade da humanidade em as incorporar no seu dia-a-dia ou efetuar o seu correto aproveitamento. Ciente desta realidade o Comando do Exército está em vias de aprovar a Politica de Gestão de Informação do Exército, onde, além de definir a visão, estabelece os principais objetivos e princípios a alcançar, no âmbito da gestão da informação e, na mesma linha da capacidade enquadrante, promove a alteração de paradigma anteriormente identificado. Paralelamente, será lançado um plano de ação para implementação da política onde através de uma nova articulação de processos, estruturas e meios, se procura maximizar os recursos existentes de forma a se atingirem os objetivos estabelecidos na política. As responsabilidades no campo da gestão da informação são delineadas numa perspetiva de abordagem top-down e reconhece-se que para ser efetiva, a gestão da informação exige uma estrutura organizacional nela focada Albert Einstein foi um físico alemão radicado nos Estados Unidos da América mais conhecido por desenvolver a teoria da relatividade A informação certa, disponível para a pessoa certa, no momento certo e no formato adequados, de modo a permitir a tomada de decisão informada no Exército Superioridade de Informação. Pág. 227

230 SISTEMA DE GESTÃO DOCUMENTAL DO EXÉRCITO VETOR DE MUDANÇA Desta forma estabelece-se uma arquitetura onde a responsabilidade última sobre este assunto, reside no Chefe de Estado-Maior do Exército (CEME), assessorado por um Oficial General (nível Diretor ou equivalente), por sua vez apoiado por duas estruturas focadas 13 na gestão da informação: Uma estrutura de comando com a missão de garantir o cumprimento da política de gestão de informação, bem como, das diretivas e planos a montante, que será transversal a toda a estrutura do Exército; Uma estrutura de apoio, vocacionada para o apoio aos processos 14, constituída maioritariamente pelos serviços cujas funções orgânicas estão ligadas ao ambiente de informação, que passam a ser denominados de Serviços de Gestão da Informação (SGI) Gestão Documental Conforme expresso na visão para a Superioridade de Informação, o Exército reconhece a importância da gestão documental, elegendo-a como um dos vetores base para garantir uma correta gestão da sua informação, ciente de que uma ferramenta deste tipo é essencial para competir ou, porque não dizê-lo, sobreviver na sociedade da informação. A forma como se organiza, classifica e recupera os documentos faz toda a diferença, por forma a tornar mais simples o seu acesso e agilizar a gestão do conhecimento sobre todas as atividades da organização. O Exército dispunha para este efeito de uma ferramenta, desenvolvida internamente e que foi descontinuada em meados de 2010, por não cumprir os objetivos pretendidos, tendo decidido avançar para a aquisição de uma nova ferramenta de gestão documental, que respondesse aos requisitos considerados essenciais, e que se elencam de seguida: Registo e classificação de entradas e saídas de documentos por vários utilizadores; Gestão de encaminhamentos de documentos para outras unidades orgânicas; Assinatura eletrónica de despachos de documentos com recurso a Certificados (Exemplo - Cartão do Ci dadão); Acompanhamento de um documento no seu circuito através de workflows e encaminhamentos ad hoc; 13 - A formalização destas estruturas, não implica a criação de recursos (em pessoal ou material) adicionais. Estabelece-se apenas uma rearticulação dos recursos existentes no Exército, no sentido de procurar maximizar a sua exploração, orientando-os para a gestão daa informação Referidos a todas as atividades que suportam ou fazem parte de processos ligados à informação, nomeadamente, atividades ligadas à segurança, aos arquivos, ao registo e processamento da informação, à gestão documental, às bibliotecas, ao treino e aos serviços de tecnologias de informação e comunicações Os SGI, englobam todos os serviços existentes cujas funções principais são a utilização e manipulação de informação, designadamente as funções de obtenção, registo, arquivo, biblioteca, segurança e os serviços de comunicações e sistemas de informação. Pág. 228

231 SISTEMA DE GESTÃO DOCUMENTAL DO EXÉRCITO VETOR DE MUDANÇA Organização da informação em processos, agrupando registos de entradas, saídas e documentos internos em conjuntos coerentes de informação; Digitalização de documentos; Geração de documentos no sistema, nomeadamente através da utilização de templates; Pesquisa de documentos por critérios múltiplos, como: palavras-chave, remetente/destinatário, data, tipo de documento, origem, entre outros; Produção de listagens de histórico ou estatísticas; Gestão de ausências dos utilizadores; Gestão da informação em rede, definindo quem pode aceder a determinado tipo de informação; Acesso à informação em simultâneo por várias U/E/O, de acordo com níveis de acesso e sem necessidade de aquisição de licenças, caso se concretize a comunicação entre diferentes Bases de Dados localizadas em servidores de dados diferentes. A aplicação escolhida, foi o módulo de gestão documental do Sistema Integrado para a Nova Administração Pública (SINGAP), comercializado pela empresa QUIDGEST e que recebeu o nome de Sistema de Gestão Documental Exército (SGD-E). Realça-se dois aspetos a reter relativos ao SGD-E; que este não foi criado de raiz para responder às necessidades do Exército nesta área tendo, no entanto, fruto de uma muito boa colaboração com a empresa, vindo a ser otimizados e adequados os diferentes processos e capacidades do módulo, à forma de operar do Exército; e o facto de fazer parte de um sistema integrado o que comprova a capacidade em se relacionar e interagir com outros módulos e sistemas, deixando em aberto a possibilidade de, num futuro que se espera não muito distante, contribuir para a concretização do objetivo estabelecido como essencial para um Exército em rede a federação dos diversos sistemas de gestão (SGD, SICCE, SIG, etc.). Passados sensivelmente três anos desde a sua aquisição, podemos afirmar que a aplicação cumpre todos os requisitos levantados pelo Exército na altura da sua aquisição, com exceção do acesso à informação em simultâneo por várias U/E/O. Este último quesito, ainda não concretizado por questões orçamentais, irá permitir a inter-relação das diferentes bases de dados das U/E/O do Exército, permitindo efetuar um salto qualitativo na gestão da informação o atual sistema por nós caracterizado como ilhas de automatização, dará lugar ao estabelecimento de uma federação de diferentes bases de dados de gestão documental, promovendo e facilitando o estabelecimento de uma autoridade única, o alinhamento e o estabelecimento de processos normalizados e, por último, a redução drástica dos custos relacionados com processos de expedição/receção de documentos no seio do Exército, uma vez que as U/E/O passam a relacionar-se por despacho dentro do próprio sistema. Pág. 229

232 SISTEMA DE GESTÃO DOCUMENTAL DO EXÉRCITO VETOR DE MUDANÇA Fig. 3 Visão para a Exploração do Domínio da Informação do Exército 3.1 Sistema de Gestão Documental do Exército Vetor de Mudança A tecnologia por si só, não é suficiente para o sucesso das organizações, precisamente, porque este só é possível de atingir mobilizando o seu principal ativo - as pessoas. Se estas não comunicarem o conhecimento tácito 16 adquirido através do desempenho diário das suas funções nunca as tecnologias serão capazes de os aprender. A experiência acumulada ao longo dos últimos três anos, na adequação e implementação do SGD-E, permitiunos validar a conclusão acima referida e identifica-la como um desafio a ultrapassar de forma a rentabilizar os investimentos do Exército na área das tecnologias de informação. O SGD-E, é encarado pelo Comando do Exército, como um instrumento privilegiado para promover a mudança de paradigma inerente à visão estabelecida para a exploração do ambiente da informação, ciente de que esta mudança estratégica possui o potencial necessário para apoiar e melhorar o desempenho operacional do Exército, facilitando a coordenação entre as diversas áreas funcionais e componentes do Sistema de Forças. Um sistema de gestão, executa uma quantidade de tarefas complexas e necessita de se ajustar e moldar, dentro dos parâmetros de boa gestão, de forma a garantir a manutenção das boas práticas de uma determinada U/E/O Conhecimento tácito De uma forma simplista, traduz o conhecimento incorporado na mente das pessoas e que, devido à sua natureza complexa, não-articulada e não-documentada, não pode ser gerido e controlado. As organizações devem procurar transformar o conhecimento tácito dos seus colaboradores em conhecimento explícito que não é mais que o conhecimento documentado, observado e descrito de forma simples e que pode ser ensinado ou passado. Pág. 230

233 SISTEMA DE GESTÃO DOCUMENTAL DO EXÉRCITO VETOR DE MUDANÇA Com esta afirmação pretende-mos realçar que, neste tipo de sistemas, não existe uma solução universal mas antes um sistema que se molda e adapta às necessidades de cada um. Tendo esta premissa em conta, recomenda-se a elaboração de um Plano de Implementação especifico para cada U/E/O onde se pretende instalar o SGD-E, que cumpra as seguintes etapas: Levantamento prévio dos processos e formas de trabalho da U/E/O por uma comissão estabelecida para o efeito - Esta comissão deverá englobar elementos externos e internos à U/E/O e deverá ser constituída por representantes das diversas áreas necessárias ao sucesso do projeto (Direção do Projeto de Implementação do SGD-E no Exército, Comando da U/E/O, Área Administrativa, Serviços Informáticos, Serviços relacionados com a Segurança, etc.) Simplificação e adequação das estruturas, processos e circuitos administrativos de acordo com as capacidades do SGD-E - Desta forma garante-se a adequação da estrutura funcional da U/E/O aos princípios pelos quais o SGD-E se rege e vice-versa, uma vez que a estrutura funcional das U/E/O do Exército se tem revelado, na sua grande maioria, desajustada relativamente aos modelos de trabalho que se pretende implementar. Adoção de um Plano de Classificação Documental de base funcional que facilite, não só a gestão do ciclo de vida dos documentos, mas também estabeleça um plano de agregações para relacionamento dos mesmos em processos coerentes - O Regulamento de Conservação Arquivística do Exército 17 (RCAE) leva já cerca de 12 anos desde a sua aprovação e está estratificado em dois níveis: um 1º nível onde constam as funções que decorrem da missão e principais áreas funcionais do Exército, e um 2º nível que descreve as sub funções onde se identificam os processos principais de negócio ligados à cadeia de valor (processos gerais). No SGD-E foi estabelecido um 3º nível (dossier) que descreve os processos de trabalho (atividades) que resumem a forma como as tarefas são executadas. Isto porque, atualmente, no Exército, já não são apenas os administrativos, escriturários ou amanuenses os únicos responsáveis pelos processos de elaboração, registo e expedição de correspondência, sendo essas tarefas executadas por cada um de nós, utilizadores comuns, fazendo uso direto de um processador de texto ou de outras ferramentas disponíveis. No entanto, o registo desses documentos no SGD-E, implica a necessidade de preenchimento de um conjunto de metadados obrigatórios, com particular relevo para a classe do documento, o que obriga ao conhecimento dos códigos aplicáveis. Isto implica que o plano de classificação tem de ser simples, sem deixar de ser rigoroso 18, aproximando-se o mais possível da realidade das atividades realizadas por cada colaborador, de forma a permitir que este selecione da forma mais fácil e correta possível, o respetivo código de classificação Portaria n.º 272/2000 de 22 de Maio, Regulamento de Conservação Arquivística do Exército Não sendo possível dotar cada unidade descentralizada com um técnico dedicado à verificação da aplicação dos códigos de classificação, tem de ser alcançado um equilíbrio entre o desejável e o possível pois se queremos racionalizar os procedimentos de eliminação de documentos teremos que garantir que no momento da sua produção estes ficam com um atributo imprescindível a classificação para que passados alguns anos se possam aplicar rotinas automáticas de seleção e eliminação. Pág. 231

234 SISTEMA DE GESTÃO DOCUMENTAL DO EXÉRCITO VETOR DE MUDANÇA Estabelecer uma estrutura funcional vocacionada para a gestão da informação A informação constitui um recurso vital e decisivo para o cumprimento da missão e, como tal, a sua gestão exige liderança e comprometimento das chefias, bem como uma estrutura organizacional especializada nela focada. Existe a tendência de relegar os assuntos ligados com a informação e a sua gestão para os elementos ligados às tecnologias informáticas, o que constitui um erro, pois estes embora parte da estrutura funcional da gestão da informação, devem ser responsabilizados pelo funcionamento da infraestrutura tecnológica e não pelo estabelecimento ou manutenção dos fluxos de trabalho por onde irá fluir a informação. Na política de gestão de informação em aprovação, são criadas as seguintes funções; - Oficial Responsável pela Informação (ORI) - responsável perante o Comandante, Diretor ou Chefe, por assegurar a implementação, manutenção e execução de todas as tarefas relativas à gestão da informação na respetiva U/E/O; - Gestor da Informação (GInfo) - responsável perante o ORI pela execução do plano de gestão da informação e por todos os assuntos e tarefas com ela relacionados na respetiva U/E/O; - Serviços de Gestão da Informação (SGI) - que detém a responsabilidade de apoiar toda a estrutura de gestão da informação no cumprimento das suas funções e responsabilidades, e que devem incluir todos os serviços existentes na U/E/O cujas funções principais estejam relacionadas com a utilização e manipulação de informação, designadamente as funções ligadas à obtenção, registo, arquivo, biblioteca, segurança e os serviços de comunicações e sistemas de informação, entre outras. Pág. 232

235 SISTEMA DE GESTÃO DOCUMENTAL DO EXÉRCITO VETOR DE MUDANÇA Fig. 4 Estrutura de Gestão da Informação do Exército A noção de gestão do risco inerente à partilha da informação de uma forma alargada, é central à aplicação do princípio da responsabilidade de partilhar De uma forma geral, a gestão do risco é parte integrante de estruturas de gestão de projetos e programas complexos. No domínio da gestão documental, com o objetivo de estabelecer os processos necessários para identificação e mitigação dos riscos associados à partilha de informação, o conceito de Gestão do Risco de Partilha de Informação, terá sempre que ser acutelado, devendo ser parte integrante do processo de implementação do SGD-E. Por último, refere-se a necessidade de implementação nas U/E/O de uma cultura que, além de reconhecer a necessidade imperiosa de partilhar a informação, reconheça de igual forma, que esta não poderá ser promovida a menos que seja criada uma mentalidade de segurança e postos em prática programas de formação e treino adequados, procurando-se desta forma garantir que os utilizadores estarão dispostos a acolher a visão estabelecida, que dispõem do conhecimento e capacidade próprias para explorarem convenientemente a tecnologia posta ao seu dispor e, por ultimo, através do exemplo das chefias, que estarão dispostos e vocacionados para a adoção de novas práticas e formas de trabalho. Pág. 233

236 Adoção do MS EPM na Gestão de projetos TCor Tm (Eng) Francisco Veiga Maj Tm (Eng) Pedro Madeira Definição de Projeto Todas as Organizações, no mundo, executam trabalho e este envolve serviços continuados e/ou projetos. Muitas vezes, estes tipos de trabalhos são confundidos pois ambos são planeados, executados por pessoas, controlados e restringidos por recursos limitados. A grande diferença entre os serviços continuados e os projetos é que os primeiros são contínuos e repetitivos, enquanto os segundos são temporários e únicos. Assim, um projeto pode ser definido em termos das suas características distintas: Temporário significa que cada projeto tem um começo e um fim bem definidos; Único significa que o produto, o serviço ou o resultado produzido é de alguma forma diferente de todos os outros produtos, serviços ou resultados semelhantes; Elaborado progressivamente significa que é elaborado, por fases, ao longo do tempo. Um projeto é um empreendimento elaborado progressivamente e temporário, com o objetivo de criar um produto ou um serviço único. Como saber então se estamos perante um projeto e não um serviço continuado? Quando o esforço do trabalho é temporário; Quando o objetivo é um produto, um serviço ou um resultado único; Quando o trabalho a desenvolver, envolve um determinado risco. Num projeto, a sequência de todas as atividades no tempo, devem estar muito bem definidas de forma a conhecerem-se todas as datas previstas de início e de fim, pois do seu conhecimento depende a alocação de uma certa quantidade de recursos, desde pessoal, máquinas, materiais, empresas e técnicos subcontratados. Por todas estas razões, compreende-se que o planeamento e o controlo do progresso de um projeto sejam fatores extremamente importantes. Podemos, então, definir projeto de uma forma mais detalhada como sendo: Um conjunto de atividades que se realizam ao longo do tempo de acordo com uma determinada sequência definida por restrições tecnológicas e disponibilidades de recursos (humanos, materiais e financeiros), com o objetivo de conseguir um determinado produto ou serviço, numa determinada data, por um custo igual ou inferior a um limite predeterminado. Pág. 234

237 Adoção do MS EPM na Gestão de projetos Ciclo de vida do projeto As Organizações que desenvolvem projetos dividem-nos, usualmente, em várias fases, visando um melhor controlo da gestão e uma ligação mais adequada de cada projeto aos seus processos operacionais. O conjunto de fases ao longo do tempo de um projeto forma o seu ciclo de vida. Segundo Nicholas (1990), a estrutura genérica do ciclo de vida de um projeto é a seguinte: Concepção (focalizada no problema); Definição (focalizada na solução); Aquisição (focalizada no desenvolvimento e na instalação) Operação (focalizada no funcionamento). A conclusão de uma destas fases é geralmente marcada por uma revisão do âmbito do projeto e por uma avaliação do desempenho do projeto, tendo em vista determinar se o projeto deve passar à próxima fase e/ou detetar e corrigir erros, a um custo aceitável. Deve-se tomar cuidado para distinguir ciclo de vida de projeto de ciclo de vida do produto. Gestão de Projetos o Universo Defesa, utilizando o MS EPM 1 Um Projeto surge como resposta a uma necessidade concreta a um problema. É um processo único que consiste num conjunto de atividades inter-relacionadas e coordenadas, para alcançar um objetivo em conformidade com requisitos específicos, incluindo limitações de tempo, custo e recursos. Este objetivo pode materializar-se num bem material, numa ideia ou num serviço. A Gestão de Projetos é a aplicação de conhecimentos, técnicas, ferramentas e habilidades para garantir que um projeto tenha sucesso. É um modelo integrado que pretende acompanhar os projetos, desde a seleção dos investimentos até ao reporte de progresso. É um modelo dinâmico, de gestão flexível e adaptável à evolução natural, e às especificidades das diversas entidades. A edificação das capacidades militares, seja na componente material, atualmente financiada pela Lei de Programação Militar (LPM), seja noutras componentes, é concretizada por via da execução de projetos. Estes, ao contrário dos processos administrativos, têm características e objetivos únicos, que exigem modelos de controlo de gestão próprios que permitam determinar o estado de execução realizado e/ou o remanescente dos projetos. Todavia, a abordagem da gestão de projetos suportada em disciplinas e normas de referência, por falta de uma visão integrada e sistemática entre as operações, os procedimentos do código administrativo e a gestão financeira, só muito recentemente viu reconhecida a sua importância na ocupação do lugar de destaque que merece nas organizações. Este facto indicia a necessidade da adoção de metodologias próprias, a par de um suporte informático adequado, que permita colmatar os problemas identificados. No âmbito deste processo foi possível identificar que, a solução de gestão a ser implementada deveria ser suportada na plataforma Microsoft Enterprise Project Management (MS EPM), adquirida no âmbito da Defesa Nacional para supervisionar todos os projetos afetos à LPM e acessível a todas as entidades com responsabi- 1 - Microsoft Enterprise Project Management Pág. 235

238 Adoção do MS EPM na Gestão de projetos lidade no planeamento, execução, acompanhamento e controlo de projetos. O MS EPM, em termos gerais, é uma ferramenta informática que apoia as organizações na gestão integral, adaptando-se às mudanças de uma transformação, permitindo em permanência uma visão global dos esforços coletivos da organização. Com a adoção geral das Tecnologias de Informação na gestão de projetos, o MS EPM permite a coexistência entre vários projetos, podendo ser parte de um ou mais programas, estando assim em regime de complementaridade com o Sistema Integrado de Gestão da Defesa Nacional (SIG/DN) 2. Consegue-se, desta forma e numa só solução, congregar o que de melhor se pode retirar das duas plataformas informáticas, colocando-as ao serviço da gestão de topo da Defesa Nacional e dos seus gestores de projeto. Identificaram-se igualmente, como fatores críticos de sucesso, a utilidade e a simplicidade no emprego das ferramentas disponíveis para os gestores de projeto, que devem servir de apoio ao planeamento e validação do reporte das equipas de trabalho, permitindo ainda, gerir todas as dimensões do projeto, nomeadamente o risco, a equipa, a comunicação, entre outros e evitando, sempre que possível, a duplicação de ações e de introdução de dados. O MS EPM começou a ser implementado em Abril de 2009, na então Direcção-Geral de Armamento e Equipamentos de Defesa (DGAED), tendo funcionado como suporte informático durante os trabalhos de revisão da LPM em 2009 e Na sequência desta instalação, foi iniciado o projeto de expansão desta ferramenta informática ao MDN, ao EMGFA e aos Ramos, projeto esse, que não chegou a ser concluído em virtude das restrições orçamentais então ocorridas. Em Outubro de 2010, reconhecendo a pertinência e a importância desta ferramenta para todas as entidades envolvidas no planeamento e controlo de execução dos projetos inscritos na LPM, o Ministro da Defesa Nacional determinou que a sua expansão fosse retomada assim que oportuno. O projeto de expansão do MS EPM ao Ministério da Defesa, ao EMGFA e aos Ramos, iniciou-se formalmente em 23 de maio de Este projeto visa constituir-se como uma ferramenta de apoio à decisão no planeamento e controlo de projetos financiados pela LPM, e desde essa data tem vindo a definir-se como um objetivo para o Modelo Global de Gestão. A componente financeira do sistema de planeamento e controlo da LPM tem por objetivo definir um enquadramento favorável para os projetos cuja fonte de financiamento é a LPM, sem se limitar, no entanto, a esta fonte de financiamento, bem como identificar desvios entre os valores orçamentados e os planeados. Permite ainda projetar os fluxos de pagamentos no tempo, de modo a perspetivar a execução orçamental e os momentos atualizados das necessidades de verbas. Estas funcionalidades são conseguidas em EPM através da associação destas necessidades aos momentos do plano de execução física e a respetiva atualização destes. É com o objetivo de dar uma resposta adequada e permitir a aplicação do modelo financeiro na perspetiva do planeamento futuro, que surge o modelo de integração entre o EPM e o SIG/DN. Este projeto tem por base a solução de Gestão de Projetos existente na Direcção-Geral de Armamento e In- 2 - SIG/DN é uma plataforma transversal de gestão do MDN, constituindo-se como uma ferramenta tecnológica e um instrumento da gestão integrada da Defesa que vem dotar o MDN e as Forças Armadas com um sistema de informação que impõe procedimentos normalizados e permite o exercício das competências de gestão de recursos humanos, logísticos, financeiros e operacionais, de forma a obter ganhos de eficiência e de eficácia, assegurando uma melhor racionalização dos mesmos. Pág. 236

239 Adoção do MS EPM na Gestão de projetos fraestruturas de Defesa (DGAIED), explora o interface agora desenvolvido com o SIG/DN, e ainda as alterações e melhorias que decorrem da experiência entretanto desenvolvida. Modelo global de gestão Para a definição do Modelo Global de Gestão, as entidades responsáveis pelas diversas áreas, designadamente pelo planeamento, pela execução, pelos sistemas de informação e pela organização, procuraram criar ferramentas, úteis e fáceis de utilizar, para a gestão dos projetos, com objetivo de obter a integração entre as vertentes orçamentais, financeira e a execução física assim como o estabelecimento de um interface entre o SIG/DN e o MS EPM. Isto permitiu associar a informação financeira à execução dos projetos e evitar uma duplicação de esforços por parte dos gestores dos mesmos. A opção, por uma abordagem parcial ao modelo global de gestão de projetos, permitiu desenvolver, em paralelo, vários modelos, nomeadamente: Gestão de Projetos - Este modelo identifica os vários processos de gestão necessários ao suporte dos objetivos do modelo de planeamento e controlo dos projetos LPM, definindo as respetivas competências e responsabilidades. Work Breakdown Structure (WBS) - O modelo WBS define a estrutura e a forma como os projetos se organizam. A WBS consiste num agrupamento de elementos do projeto orientados para a estruturação do template que permite organizar e definir o âmbito total do projeto. Financeiro - No modelo financeiro, pretende-se definir a componente financeira de suporte ao modelo de gestão de projetos preconizado para o planeamento e controlo da LPM. Governance Este modelo define os processos de suporte a cada portfolio (conjunto de projetos em análise), bem como os respetivos requisitos informacionais, e identifica os intervenientes e as suas responsabilidades no processo. Portfolio Este modelo suporta a formulação de cenários de investimento disponíveis para os diferentes níveis de decisão e para cada exercício orçamental ou numa respetiva plurianual. Gestão de Entregas - O modelo de gestão de entregas permite acompanhar o preenchimento das lacunas que estão na origem dos projetos inscritos em sede da LPM. Tem como objetivo, entre outros, proporcionar visibilidade sobre o registo da realização material dos projetos e a sua correspondência com a edificação das capacidades. Permite a ligação inequívoca da capacidade militar e a entrega material do projeto, facilitando uma visão integrada, em cada momento, quer da edificação das Capacidades Militares na vertente material, quer de outras igualmente registadas. Sistema de Informação e Tecnologias da Informação (SI/TI) - O modelo SI/TI estabelece a arquitetura do Pág. 237

240 Adoção do MS EPM na Gestão de projetos Figura 1 Hardware necessário e Arquitetura Física O acesso à aplicação, para a maioria dos utilizadores, será efetuado via Web, utilizando o MS Project Web Access (PWA), funcionalidade existente no MS EPM que, além de não limitar geograficamente os acessos à aplicação, também facilita a sua disponibilização. Numa primeira fase, e sob a responsabilidade da DGAIED, foi aproveitado o ambiente de qualidade ali existente para o desenvolvimento do projeto. Desta forma foram reduzidos os custos globais de aquisição de hardware e software. Salienta-se, no entanto, que o Exército já está a trabalhar no seu ambiente de produção próprio, e exclusivo. Sustentabilidade Este modelo tem como objetivo, definir e constituir uma estrutura de governance da solução, composta por elementos das várias partes interessadas, responsável por gerir a sua evolução e, desta forma garantir a sua constante atualidade. A implementação de métodos e ferramentas inovadores na administração pública, que têm em vista a seleção, o planeamento, a execução e o controlo de projetos de investimento, dotará o Ministério da Defesa Nacional com uma capacidade de gestão e de apoio à decisão, mais eficaz, abrangente, participada e transparente, permitindo o seu posicionamento na Administração Pública Central como uma referência, primando, assim, pelo rigor e pela racionalização dos recursos ao seu dispor. Pretende-se que este projeto seja suficientemente flexível e abrangente para permitir o planeamento, a execução, o acompanhamento e o controlo de projetos não só no âmbito da execução da LPM, mas também de projetos relativos a outros vetores das capacidades militares, englobando componentes da doutrina, organização, treino, material, liderança, pessoal, infraestruturas e interoperabilidade. Pág. 238

241 Adoção do MS EPM na Gestão de projetos Modelo sustentabilidade O modelo de sustentabilidade da solução de gestão global de projetos preconizada assenta em cinco dimensões: (1) Comité de Governance; com responsabilidades gerais de gestão do Modelo. O Comité de Governance é o dono da Solução de Gestão de Projetos, sendo consequentemente o responsável primário pela respetiva sustentabilidade. Este Comité é um órgão colegial constituído pela Secretaria-Geral (que preside), EMGFA, Ramos e DGAIED, reunindo-se sempre que necessário, com uma frequência mínima semestral. Este comité é apoiado por uma Equipa de Suporte. (2) Project Management Offices (PMOs); Os PMOs do universo da Defesa Nacional, pontos focais na gestão de projetos, programas e portfolios, atuam como pedras basilares na implementação do modelo global de gestão de projetos e também na sua evolução. São ainda fundamentais na evolução da maturidade organizacional em gestão de projetos. (3) Suporte Tecnológico; O Suporte Tecnológico garante a manutenção e a evolução tecnológica da Solução de Gestão de Projetos. Este abrange o help-desk, a administração de sistemas, a administração e desenvolvimento aplicacional e a infraestrutura de comunicações, providenciados pelas estruturas técnicas existentes, a saber: Centro de Dados da Defesa (CDD), equipas técnicas nos Ramos e, onde se necessário, também por serviços externos contratados. (4) Conhecimento; esta dimensão compete à equipa de suporte, e compreende três áreas: Identificação das competências necessárias à utilização, manutenção e evolução da Solução de Gestão; elaboração dos planos de formação necessários (na metodologia de Gestão de Projetos e na vertente aplicacional), a criação de bolsas de formadores internos e a realização de ações de formação; A edificação do suporte documental necessário (modelos de gestão, manuais da aplicação, metodologias, boas práticas, etc.), garantindo a sua atualidade, disponibilidade e uniformidade. (5) Financiamento; O Financiamento da Solução de Gestão será garantido pelas verbas da Lei de Programação Militar (LPM) atribuídas aos Serviços Centrais de Suporte, e compreende a aquisição de Software, Hardware e Formação. Implementação no Exército O Exército vem participando no acompanhamento do desenvolvimento do MS EPM, e na sua expansão ao Ramo. Através do despacho de S. Exª o General CEME, de 21 de outubro de 2011, foi validado o Modelo Global da Solução de Planeamento e Gestão da LPM apresentado pela DGAIED. Os testes realizados, em ambiente de qualidade, provaram a utilidade desta solução como uma ferramenta de apoio à decisão no planeamento e controlo de projetos, financiados pela LPM, permitindo uma gestão dos projetos de acordo com as prioridades estabelecidas, e acompanhar de forma permanente e objetiva a sua execução de acordo com um planeamento previamente estabelecido, tanto ao nível dos recursos humanos alocados, como dos recursos financeiros atribuídos. Trata-se de um Modelo Integrado, desde a seleção dos investimentos até ao reporte de progresso. Pág. 239

242 Adoção do MS EPM na Gestão de projetos O plano orçamental e a questão financeira deverão ser obtidos a partir do SIG/DN. Assim, tudo o que se refere a alocação, gestão e controlo financeiro será dali importado. Para a realização deste desiderato foi envolvido o CDD, com o objetivo de desenvolver o interface entre o MS EPM e o SIG/DN. Numa primeira fase a comunicação com o SIG/DN é feita apenas num sentido, ou seja o MS EPM recebe os recursos financeiros alocados aos projetos financiados no âmbito da LPM gerindo-os de forma autónoma. Numa segunda fase desenvolverse-á o interface no sentido de permitir a comunicação nos dois sentidos de forma transparente. Decorreu no EME, em 20 e 21NOV12, uma ação de formação sobre o MS EPM, orientada pela empresa Bright Partners, responsável pelo desenvolvimento técnico da ferramenta, no Universo Defesa, com a finalidade de dar inicio à sua implementação no apoio à Gestão de Projetos no Exército. Em coordenação com a Divisão de Planeamento de Forças do EME, foram selecionados cinco 3 projetos para esta fase inicial da implementação do MS EPM no Exército. Os elementos que participaram nesta ação de formação representam o núcleo inicial 4 que irá materializar a implementação do MS EPM no Exército. Os utilizadores formados constituíram-se como Project Managment Office (PMO) e Gestores de Projetos (GP), em concordância com os conceitos de Gestão de Projetos do Exército, a Matriz de responsabilidades do MS EPM (figura 2) e a Matriz de Perfis e Utilizadores do MS EPM na Gestão de Projetos. Figura 2 Matriz de responsabilidades relativa ao MS EPM 3 - Viaturas Táticas Ligeiras Blindadas (VTLB), SIC-T, AgrSan, Munições e Explosivos, Sist. Def. NBQR 4 - De um total de 141 elementos que fazem parte da rede atual da Gestão de Projetos Pág. 240

243 Adoção do MS EPM na Gestão de projetos Para a implementação do MS EPM, o Exército organiza-se, de forma global, de acordo com o quadro 1. Conclusões Quadro 1 Organização do Exército para a implementação do MS EPM No caso da Defesa e, em particular no âmbito da LPM, nos moldes que hoje são comummente aceites, pode afirmar-se que um projeto é uma realização ou iniciativa única, com constrangimentos de custos, tempo e especificações, tendo em vista colmatar ou preencher lacunas de requisitos qualitativos e quantitativos de Capacidades. Constata-se que para uma determinada lacuna devem ser elaboradas propostas de forças as quais, após aprovação, farão parte de Planos de Implementação, sendo que a sua decorrência financeira é vertida num diploma legal e em quadros financeiros, ou seja, na Lei de Programação Militar. Face aos objetivos da Organização e tendo em conta os constrangimentos em termos de financiamento, torna-se necessário tomar decisões sobre a seleção de projetos para execução. É neste contexto que se afigura necessário dotar o processo de seleção de projetos com critérios e regras transparentes, percetíveis aos vários níveis da organização, fáceis de utilizar, coerentes, mas, de igual modo, flexíveis e de grande utilidade para quem tem de preparar os elementos de decisão e para quem tem de decidir. O apoio à tomada de decisão é efetuado com recurso ao MS EPM, que mediante uma classificação dos projetos, contra os critérios de seleção, constitui uma solução de investimento (cenário de investimento), ou seja, indica o conjunto de projetos que, face aos critérios de análise e perante os constrangimentos financeiros, maximizam os objetivos, sendo, no caso da LPM, aqueles que maximizam a edificação de Capacidades de Defesa. A utilização do MS EPM vem alterar de sobremaneira as condições existentes, por via da introdução de melhorias significativas em termos de controlo, visibilidade e transparência no acompanhamento dos projetos, atualmente, financiados pela LPM. As potencialidades deste software, se aproveitadas pelo Exército, poderão constituir-se como uma mais-valia, não só no acompanhamento dos projetos financiados pela LPM, mas também como uma ferramenta de apoio à gestão estratégica do Exército. Pág. 241

244 ARMA DE TRANSSMISSÕES ALGUMA ESTATÍSTICA DO ANO DE 2012 O presente artigo reúne dados relativos a Oficiais e Sargentos do Quadro Permanente da Arma de Transmissões, que no ano de 2012 viram alterada a sua situação, nomeadamente: - Ingresso no Quadro Permanente; - Promoção; - Passagem à situação de Reserva; TCor Tm (Eng) Fernando Matos - Óbitos. 1. Ingresso no Quadro Permanente - Oficiais 2. Ingresso no Quadro Permanente - Sargentos Pág. 242

245 ARMA DE TRANSSMISSÕES ALGUMA ESTATÍSTICA DO ANO DE Promoções Oficiais 4. Promoções - Sargentos Pág. 243

246 ARMA DE TRANSSMISSÕES ALGUMA ESTATÍSTICA DO ANO DE Passagem à situação de Reserva Oficiais Pág. 244

247 ARMA DE TRANSSMISSÕES ALGUMA ESTATÍSTICA DO ANO DE Passagem à situação de Reserva Sargentos Pág. 245

248 ARMA DE TRANSSMISSÕES ALGUMA ESTATÍSTICA DO ANO DE Óbitos Oficiais e Sargentos Pág. 246

249 A Central Asterisk no SIC-T Ten Texp Tm Joaquim Ramalho Em 2012 a Companhia de Transmissões de Apoio (CTmAp) foi dotada com novos módulos de comunicações: um Centro de Comunicações de Batalhão (CCB) e quatro Centros de Comunicações de Companhia (CCC). Estes novos módulos de comunicações dispõem de servidores Tyan, constituídos por um Processador Intel Xeon 5000 Sequence (Socket 771) / 4MB L2 Cache de 64 Bits a 2,33 GHz com 4 Cores X 2 sockets o que perfaz 8 processadores lógicos, dois discos de 500 Gb e 6 Gb de RAM. Dada a necessidade de disponibilizar uma enorme quantidade de serviços de rede, disponíveis no Sistema de Informação e Comunicações Tático (SIC-T), nas redes Unclassified e Mission Secret, recorreu-se à virtualização do sistema. Em cada uma das redes existe um domínio onde estão disponíveis serviços como serviços de diretório (Active Directory), VoIP (Voice over Internet Protocol), videoconferência, , Portal de Informação (Sharepoint), Instant Messaging (IM), Servidor de atualizações - WSUS, servidor de antivírus (Symantec), servidor de FTP (File Transfer Protocol). Os servidores têm instalado o ESXi 5.1 da VMWARE que permite a instalação de vários Sistemas Operativos (SO), na mesma máquina física. Fig 1 - Arquitetura do VMWARE ESXi Ao nível de rede, estes módulos, vêm equipados com ativos da Cisco. Na rede Unclassified existe um router 2821 e na rede Mission Secret um switch Pág. 247

250 A Central Asterisk no SIC-T O Serviço de telefonia no SIC-T O serviço de telefonia no SIC-T, é assegurado pelos gateways e gatekeepers configurados no Call Manager Express disponível nos routers da Cisco, utilizando como protocolo de sinalização o H.323. Salientase, também, que todos os módulos centro de comunicações, dispõem de um router na rede Unclassified. No entanto, o mesmo não se verifica na rede Mission Secret (MS). Uma possível solução, para resolver esta situação e disponibilizar o serviço de telefonia na rede MS, seria a colocação de um router. Contudo, esta solução não seria a mais assertiva visto que este equipamento na rede MS, constituir-se-ia como um ponto central de falhas, por centralizar o serviço e a utilização do router seria confinada unicamente ao serviço de telefonia. Por essa razão, a solução adotada passou pela instalação e configuração do IPABX Asterisk na rede Mission Secret dos novos módulos de comunicações. Fig Fig Mark Spencer O que é o Asterisk? O Asterisk começou por ser desenvolvido em 1999 por Mark Spencer. Este software é um PABX (Private Automatic Branch Exchange) livre (GPL - General Public License), criado pela Digium e desenvolvido por muitos utilizadores de todo o planeta. A Digium investe no desenvolvimento do código fonte e em hardware de telefonia de baixo custo para funcionar com o Asterisk. Esta central telefónica IP pode ser executada em diversas plataformas: Linux, BSD, MacOS, Windows sendo mais habitual a sua utilização em ambiente Linux ou sistemas UNIX com ou sem hardware. O Asterisk permite a ligação à rede pública de telefonia PSTN (Public service Telephony Network) e a conectividade, em tempo real, entre as redes PSTN e redes VOIP. Esta central telefónica IP permite, além da telefonia tradicional, fornecer serviço de voic integrado com a web e o correio electrónico, construir aplicações de resposta automática por voz que podem ligar os utilizadores a um sistema de pedidos, etc. Tem ainda outros recursos, como a música em espera, para os utilizadores que aguardam a ligação, filas de chamadas, integração para sintetização da fala (text-to-speech), registo detalhado de chamadas e outras funcionalidades. Pág. 248

251 A Central Asterisk no SIC-T Codificação/Descodificação e Transcodificação O objetivo de qualquer central telefónica IP é colocar o máximo de chamadas possível numa rede de dados. Isto consegue-se codificando estas chamadas numa forma que utilize a menor largura de banda possível com recurso a um CODEC (COder/DECoder). Alguns CODECs, como o g729 permitem codificar a 8 Kilobits por segundo (Kbps) com uma taxa de compressão de 8 para 1. O Asterisk suporta os seguintes codecs: G711 ulaw (usado nos EUA) (64Kbps); G711 alaw (usado na Europa) (64Kbps); G723.1 (precisa de licença) (5.3-6Kbps); G726 (32Kbps); G729 (8Kbps); GSM (12-13Kbps); ilbc (15Kbps); LPC10 (2,5 Kbps); Speex (2,5-44,2 Kbps); MELP (2,4 Kbps). Protocolos Enviar dados de um telefone para outro seria fácil se os dados encontrassem o seu próprio caminho. Infelizmente isto não acontece, sendo necessário, para além do encaminhamento dos dados, recorrer a um protocolo de sinalização para estabelecer as ligações e determinar o ponto de destino. Atualmente é comum o uso de SIP (Session Initiated Protocol), do H.323, do MGCP (Media Gateway Control Protocol) e mais recentemente do IAX (Inter Asterisk exchange), que é um protocolo excecional quando se trata da criação de troncas entre centrais telefónicas Asterisk e a utilização do NAT (Network Address Translation) pelo facto de utilizar somente um porto UDP (4569) para a sinalização e para a média (voz). Pág. 249

252 A Central Asterisk no SIC-T Fig 3 Protocolos Fig 3 Protocolos O Asterisk suporta, entre outros, os seguintes protocolos: SIP H323 IAX v1 e v2 MGCP SCCP (Cisco Skinny); Aplicações Para ligar as chamadas de entrada com as chamadas de saída ou com outros utilizadores do Asterisk, são usadas diversas aplicações, nomeadamente a aplicação Dial. A maior parte das funcionalidades do Asterisk são criadas na forma de aplicações. Destacam-se principais funcionalidades: Pág. 250

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