Os telefones à prova de explosão usados em plantas petroquímicas, refinarias, instalações de petróleo e gás, minas, parques de tanques, usinas de energia e outros ambientes industriais perigosos estão comumente disponíveis com interfaces analógicas ou SIP. Externamente, as duas versões podem usar o mesmo invólucro, gancho, teclado, prensa-cabos e estrutura de montagem, mas se conectam ao sistema de comunicação de maneiras muito diferentes.

Um telefone analógico à prova de explosão funciona como um terminal de assinante convencional conectado a uma PBX, PABX ou interface FXS através de um par telefônico. A maior parte do controle de chamadas é tratada pelo equipamento de comutação. Um telefone SIP à prova de explosão funciona como um ponto de extremidade IP: ele se conecta à Ethernet, tem seus próprios parâmetros de rede e se registra em uma PBX IP ou servidor SIP.

A diferença afeta mais do que o cabo que entra no telefone. Ela altera como os pontos de campo são alimentados, como as ramais são atribuídos, como a rede é planejada, como novos pontos de extremidade são adicionados e como várias áreas de produção ou locais remotos são gerenciados.

Para projetos industriais, o SIP não deve ser tratado simplesmente como um substituto para o analógico. O cabeamento existente, a cobertura de rede da planta, a energia disponível, a escala do projeto, a expansão futura e o custo de modificar as áreas operacionais influenciam qual interface é mais apropriada.

1. Principais diferenças arquitetônicas

As duas arquiteturas diferem principalmente na forma como o controle da comunicação é dividido entre o telefone de campo e o sistema central.

Um telefone analógico é relativamente simples no ponto de extremidade. A numeração dos ramais, o toque, o roteamento de chamadas e a maioria dos serviços telefônicos são tratados pelo equipamento PBX ou FXS. O telefone de campo está intimamente associado ao par de cabos físico e à porta de assinante que atende essa linha.

Um telefone SIP carrega mais configuração no ponto de extremidade. Ele tem uma identidade de rede, conta SIP, informações do servidor, configurações de codec e outros parâmetros necessários para operar na rede IP. Em vez de usar um circuito de voz analógico dedicado de volta à PBX, a voz e a sinalização compartilham a infraestrutura IP da planta.

SIP e analógico descrevem a interface de comunicação, não a capacidade de proteção contra explosão do telefone. Um modelo SIP não é inerentemente mais adequado para uma área perigosa do que um modelo analógico. O tipo de proteção contra explosão, grupo de equipamentos, classe de temperatura, proteção ambiental, certificação e requisitos de instalação ainda precisam corresponder às condições especificadas para o local de campo.

2. Controle de chamadas e tratamento de voz

Para o operador, ambas as versões podem fornecer a mesma experiência básica: levantar o gancho, discar um ramal, falar com a sala de controle e desligar. O processo de comunicação por trás desse gancho é bastante diferente.

Controle de chamadas analógico

Um telefone analógico normalmente se conecta a uma interface de assinante FXS fornecida por uma PBX, central telefônica ou gateway analógico. O lado FXS fornece a interface telefônica e detecta mudanças na linha quando o gancho é levantado ou recolocado.

Os dígitos discados são enviados pelo mesmo par telefônico e interpretados pelo equipamento de comutação. A PBX determina o destino, gera o toque necessário, aplica as permissões de chamada configuradas e estabelece a conexão de voz.

A maior parte dessa lógica permanece na sala de equipamentos, em vez de no terminal de campo. O telefone em si normalmente não precisa de um endereço IP, conta de usuário, senha SIP ou configuração de codec.

O loop de assinante físico é, portanto, uma parte importante do projeto analógico. O tamanho do condutor do cabo, a resistência do loop, a qualidade da conexão, a distância, as características da porta FXS e os requisitos do telefone selecionado precisam ser considerados ao projetar circuitos telefônicos industriais longos.

Controle de chamadas SIP

Um telefone SIP à prova de explosão é ao mesmo tempo um telefone e um ponto de extremidade de rede IP. Uma vez conectado e energizado, ele normalmente registra um ramal ou conta SIP em uma PBX IP ou servidor SIP.

O SIP lida com a sinalização de sessão. O registro informa à plataforma onde o ponto de extremidade está disponível, enquanto o estabelecimento de chamada usa mensagens SIP como INVITE e as respostas correspondentes. Uma vez estabelecida a chamada, a mídia de voz é normalmente transportada separadamente via RTP.

Essa separação dá mais flexibilidade aos sistemas SIP, mas também significa que o telefone e a plataforma precisam de configurações compatíveis. Dependendo do projeto, os engenheiros podem precisar confirmar o servidor SIP, a conta do ramal, o método de autenticação, a lista de codecs, o método DTMF, o comportamento de registro e as configurações de transporte.

Considerações sobre codec e DTMF

A seleção do codec de voz é importante quando equipamentos SIP de diferentes fabricantes compartilham o mesmo sistema. O G.711 é amplamente usado em LANs industriais devido à sua ampla compatibilidade e tratamento direto de voz, enquanto outros codecs podem ser selecionados quando a largura de banda ou os requisitos do projeto os tornam úteis.

O codec final deve ser suportado em ambas as extremidades da chamada. O fato de dois dispositivos suportarem SIP não significa automaticamente que todas as configurações de voz serão interoperáveis.

DTMF é outro detalhe pequeno, mas importante. Aplicações de linha direta, sistemas IVR, controle de acesso ou outros serviços podem depender de tons de teclado. Dependendo do equipamento, o DTMF pode ser tratado via RFC 4733, SIP INFO ou outros métodos suportados. Esses parâmetros são normalmente confirmados durante a integração do sistema, em vez de serem tratados como parte da classificação da área perigosa.

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3. Cabeamento, distância e alimentação

Em grandes locais industriais, a infraestrutura de campo pode ter um impacto maior no custo do projeto do que a diferença de preço entre os modelos de telefone analógicos e SIP. Os pontos telefônicos podem estar distribuídos por unidades de processo, salas de bombas, subestações, oficinas, áreas de tanques, túneis e edifícios operacionais remotos.

Cabeamento de campo analógico

Os telefones analógicos normalmente usam pares telefônicos de cobre. Muitas plantas industriais estabelecidas já possuem quadros de distribuição telefônica, cabos multicore, caixas de junção, rotas subterrâneas e pares sobressalentes que se estendem pelas áreas de produção.

Quando essas rotas de cabo permanecem adequadas, elas podem continuar a atender pontos telefônicos fixos sem exigir uma conexão Ethernet separada em cada local. Essa é uma das razões pelas quais os telefones analógicos permanecem relevantes em projetos industriais de modernização (brownfield).

Longos trechos analógicos ainda exigem verificações de engenharia. A distância máxima utilizável não é um valor universal único; depende do tamanho do condutor, da resistência total do loop, da interface FXS, das características elétricas do telefone, das conexões intermediárias e dos requisitos definidos pelo fabricante do equipamento.

Infraestrutura de rede SIP

Os terminais SIP usam Ethernet, portanto, grandes plantas normalmente precisam de uma topologia de campo diferente. A Ethernet de cobre atende conexões locais, enquanto a fibra é frequentemente usada para links de backbone entre edifícios, áreas de processo ou armários de comunicação remotos.

Os switches industriais podem ser instalados mais próximos a grupos de pontos de extremidade de comunicação, permitindo que os telefones SIP compartilhem a infraestrutura de rede mais ampla do site, em vez de exigir pares telefônicos individuais de volta à sala central da PBX.

Isso faz com que a colocação de switches, rotas de fibra, armários de rede, redundância de uplink e alimentação de backup façam parte do projeto do sistema telefônico. Portanto, um telefone SIP deve ser considerado juntamente com a rede industrial, em vez de ser especificado como um dispositivo de campo isolado.

Arquitetura de alimentação

Os sistemas analógicos e SIP também podem colocar dependências de alimentação em locais diferentes.

Dependendo do projeto do telefone e da PBX, uma interface de assinante analógica pode fornecer as condições de linha necessárias a partir de equipamentos alimentados centralmente. Quando o sistema PBX ou FXS é suportado por energia UPS, a disponibilidade do telefone de campo pode ser mantida sem instalar uma fonte de alimentação de rede individual ao lado de cada ponto de extremidade.

Os modelos SIP podem usar PoE, CC ou outra disposição de alimentação aprovada, dependendo do produto. Quando o PoE é usado, o switch Ethernet passa a fazer parte do caminho de alimentação do telefone. Portanto, locais críticos precisam considerar a alimentação de backup para switches, servidores SIP, gateways e outros equipamentos de rede ativos.

O tipo de interface por si só não determina a disponibilidade do sistema. O que importa é se todos os componentes necessários no caminho de comunicação foram projetados com o nível apropriado de resiliência de energia e rede.

4. Configuração e projeto de rede

Os sistemas analógicos e os sistemas SIP também criam diferentes cargas de trabalho de comissionamento e gerenciamento.

Com um sistema analógico convencional, os engenheiros realizam a maior parte da configuração na PBX. Os números de ramais, permissões de chamada, acesso a troncos, regras de discagem e outros serviços telefônicos estão associados a portas de assinante e ao sistema de distribuição física.

O terminal de campo em si permanece relativamente simples. Isso pode ser conveniente em instalações onde as equipes de manutenção já trabalham com quadros de distribuição telefônica, pares de cobre e sistemas de comutação convencionais.

Um telefone SIP requer configuração de rede e telefônica. Dependendo do terminal e da plataforma, as configurações comuns podem incluir:

• IP estático ou DHCP;

• Máscara de sub-rede e gateway padrão;

• Endereços do servidor SIP primário e secundário;

• Ramal SIP e credenciais de autenticação;

• Prioridades de codec;

• Método DTMF;

• Configurações de VLAN;

• NTP ou sincronização de horário;

• Regras de discagem;

• Configurações de linha direta ou atendimento automático;

• Parâmetros de provisionamento, quando suportados.

Quando um projeto cresce de alguns telefones de campo para dezenas ou centenas de pontos de extremidade, a consistência da configuração torna-se importante. Quando suportado pelos dispositivos e pela plataforma selecionados, o provisionamento centralizado, os modelos de configuração, os inventários de pontos de extremidade e o gerenciamento controlado de firmware podem reduzir o trabalho repetitivo de comissionamento.

VLAN e QoS

A Ethernet industrial raramente transporta apenas tráfego telefônico. Fluxos de CCTV, estações de trabalho de engenharia, aplicações de negócios, controle de acesso, infraestrutura sem fio e outros serviços podem usar partes da mesma rede.

Uma VLAN de voz dedicada pode facilitar o gerenciamento dos dispositivos de comunicação e separá-los do tráfego não relacionado. As políticas de QoS também podem dar à voz em tempo real a prioridade adequada quando os links compartilhados podem sofrer maior utilização.

Por exemplo, uma rede de planta que transporta vários fluxos de câmeras e grandes transferências de dados de engenharia ainda pode ter largura de banda média suficiente, mas a congestão temporária pode afetar a voz em tempo real de forma mais perceptível do que as transferências de arquivos comuns. A segmentação da rede e a priorização do tráfego ajudam a manter o desempenho do telefone previsível sob cargas de rede variáveis.

Segurança da rede

Uma vez que um telefone se torna um ponto de extremidade IP, ele também passa a fazer parte da arquitetura de segurança de rede do site.

As contas SIP devem usar credenciais controladas, o acesso de gerenciamento deve ser restrito aos segmentos de rede necessários e os serviços não utilizados devem ser desabilitados quando o produto o permitir. As redes de voz também podem ser separadas de outros serviços da planta por VLANs, políticas de roteamento, firewalls ou regras de controle de acesso.

O gerenciamento de firmware e configuração também faz parte do ciclo de vida do equipamento. As funções de segurança exatas variam entre os produtos, portanto, requisitos como acesso de gerenciamento seguro, controle de contas, manutenção de firmware e segmentação de rede devem ser revisados durante a seleção do produto.

5. Expansão e uso em vários locais

A diferença entre analógico e SIP torna-se especialmente perceptível quando uma planta adiciona novos edifícios, unidades de processo, subestações, armazéns ou áreas operacionais remotas.

Um ramal analógico adicional requer um par de cabos disponível entre o ponto de campo e uma interface FXS. Quando pares sobressalentes e portas de assinante não utilizadas foram reservados durante o projeto original, a expansão pode ser direta. Caso contrário, pode ser necessário novo cabeamento ou equipamento de interface analógica adicional.

Um ponto de extremidade SIP é menos dependente de um cabo de voz dedicado de volta à sala de comunicação principal. Quando já existem uma rede industrial e alimentação adequada no novo local, a expansão envolve principalmente uma conexão de switch disponível, configuração de rede e capacidade na plataforma SIP.

Comunicação em vários locais

Essa diferença se torna mais útil quando a comunicação se estende além de uma única planta.

Uma organização pode operar uma refinaria, um terminal de armazenamento, uma estação de compressores, um armazém remoto e um centro de operações central em locais diferentes. Se esses locais já estiverem interligados por uma rede IP privada, os ramais SIP podem operar dentro de um ambiente de numeração e comunicação comum, sem a necessidade de construir um circuito telefônico físico separado entre cada local.

Os telefones de campo analógicos ainda podem participar. Suas linhas de assinante terminam localmente em equipamentos PBX ou FXS, enquanto a rede IP transporta a comunicação entre os locais além desse ponto.

Numeração e localização do ponto de extremidade

O SIP também altera a relação entre um número de ramal e sua localização física.

Em muitos sistemas SIP, um ramal está associado a uma conta, em vez de estar permanentemente vinculado a um par de assinante físico. Se um ponto de extremidade for movido para outro local de rede permitido, o mesmo ramal pode ser mantido sem alterar a distribuição de cobre central.

Os sistemas analógicos normalmente estão mais ligados a portas físicas e pares de cabos. Para pontos telefônicos industriais fixos, isso pode ser perfeitamente aceitável, mas o SIP oferece flexibilidade adicional quando oficinas, centros operacionais temporários ou locais remotos mudam com o tempo.

6. Modernização de plantas existentes

As atualizações de comunicação industrial nem sempre exigem uma substituição completa de campo. Antes de selecionar uma estratégia de migração, é útil separar três perguntas: se os telefones existentes permanecem adequados, se o cabeamento de campo ainda é utilizável e se a PBX existente atende aos requisitos futuros do sistema.

Manter o sistema analógico existente

Quando a PBX, o cabeamento telefônico e os terminais de campo à prova de explosão continuam atendendo aos requisitos operacionais, pode haver pouco benefício em substituí-los apenas para mudar o protocolo de comunicação.

Pontos fixos com numeração estável e requisitos de expansão limitados geralmente são adequados a essa abordagem.

Atualizar o núcleo mantendo o campo

Outra opção é manter os telefones de campo analógicos enquanto se move a plataforma de comunicação central para IP.

Os gateways FXS fornecem as interfaces de assinante exigidas pelos telefones analógicos padrão e convertem chamadas para SIP no lado da rede. Isso permite que a sala de equipamentos adote uma PBX IP ou plataforma baseada em SIP sem exigir a substituição imediata de cada ponto de extremidade de campo.

A distinção entre FXS e FXO é importante nesta aplicação. Um telefone analógico padrão normalmente se conecta a uma porta FXS porque essa interface fornece o serviço telefônico do lado do assinante. Uma porta FXO é destinada a uma função diferente, como conectar equipamentos a uma central analógica ou linha troncal.

Para projetos de modernização (brownfield), essa abordagem pode reduzir as alterações em áreas de produção perigosas, onde a instalação de novos cabos, caixas de junção adicionais, permissões de acesso e coordenação de desligamentos podem adicionar consideravelmente mais trabalho do que as alterações feitas dentro da sala de comunicação.

Migração híbrida

Muitas plantas são expandidas em fases, em vez de reconstruídas de uma só vez. Unidades mais antigas podem continuar usando telefones analógicos, enquanto novas áreas de produção são equipadas com terminais SIP desde o início.

Uma PBX IP combinada com gateways analógicos adequados pode colocar ambos os tipos de ponto de extremidade sob o mesmo plano geral de numeração. Novos pontos SIP podem então ser introduzidos à medida que a rede industrial se expande, enquanto os terminais analógicos existentes são substituídos apenas quando a condição do equipamento ou os requisitos do projeto tornam a substituição vantajosa.

Esse modelo por fases também permite que as atualizações de comunicação sigam as janelas planejadas de construção e manutenção da planta, em vez de exigir uma única grande migração.

7. Escolhendo a interface certa

A escolha prática geralmente fica mais clara quando a equipe do projeto avalia primeiro a infraestrutura e depois a interface telefônica.

Projetos greenfield geralmente favorecem o SIP quando o sistema de comunicação é projetado juntamente com fibra, Ethernet industrial, armários de rede e serviços IP centralizados. Projetos brownfield exigem um cálculo diferente, pois as rotas de cabo existentes, as janelas de desligamento, os equipamentos instalados, a construção de campo e a disponibilidade de energia podem ter um impacto maior no custo total do projeto.

Por esse motivo, a seleção deve ser baseada na infraestrutura de comunicação completa e nos requisitos do ciclo de vida, em vez do preço de compra ou da idade de qualquer uma das tecnologias telefônicas.

Perguntas frequentes

Um telefone SIP à prova de explosão precisa de acesso à Internet?

Não. Um telefone SIP pode operar inteiramente dentro de uma LAN de planta, rede Ethernet industrial, WAN privada ou outro ambiente IP isolado. Ele só precisa de acesso de rede à PBX IP ou ao servidor SIP usado pelo sistema de comunicação.

Um telefone analógico à prova de explosão pode ser usado com uma PBX IP?

Sim. Um gateway FXS pode fornecer a interface de assinante analógica exigida pelo telefone e conectar o ramal a uma PBX IP por meio de SIP. Esta é uma opção comum quando o equipamento de campo permanece utilizável, mas a plataforma de comunicação central está sendo modernizada.

Qual é a diferença entre um gateway FXS e FXO?

FXS e FXO atendem a lados diferentes de uma interface telefônica analógica. Uma porta FXS normalmente se conecta a um telefone analógico padrão e fornece serviço do lado do assinante. Uma porta FXO normalmente se conecta a uma central analógica ou linha telefônica. Portanto, os telefones analógicos à prova de explosão geralmente exigem interfaces FXS.

Todo telefone SIP à prova de explosão suporta PoE?

Não. O SIP define o método de comunicação, não o método de alimentação. Alguns modelos suportam PoE, enquanto outros usam CC ou outra fonte aprovada. A disposição de alimentação necessária deve ser verificada em relação ao terminal específico e às suas condições de instalação certificadas.

O SIP é mais à prova de explosão do que o analógico?

Não. A interface de comunicação e a proteção contra explosão são características de projeto separadas. A adequação à área perigosa depende do conceito de proteção certificado, grupo de equipamentos, classe de temperatura, invólucro, requisitos de instalação e outros parâmetros especificados para o telefone.

Os telefones à prova de explosão SIP e analógicos podem compartilhar o mesmo sistema de numeração?

Sim. Uma PBX IP pode gerenciar pontos de extremidade SIP diretamente, enquanto os telefones analógicos se conectam por meio de gateways FXS compatíveis. Ambos podem então usar ramais dentro do mesmo plano geral de numeração.

O cabo telefônico analógico existente pode ser reutilizado para um telefone SIP?

Não automaticamente. Um telefone SIP padrão requer uma conexão de rede IP adequada. Se o cabeamento existente pode ser reutilizado depende do tipo de cabo, topologia, distância e tecnologia de rede selecionada para o projeto. Os pares telefônicos analógicos existentes não devem ser simplesmente assumidos como compatíveis com Ethernet padrão.

Os telefones analógicos à prova de explosão estão obsoletos?

Não. Os telefones analógicos permanecem práticos onde já existe uma infraestrutura telefônica de cobre confiável, pontos de campo fixos e equipamentos PBX ou FXS adequados. Em muitos projetos industriais, substituir um ponto de extremidade analógico em funcionamento traz poucos benefícios, a menos que a arquitetura de comunicação mais ampla também exija uma mudança.

Os telefones à prova de explosão SIP e analógicos são duas maneiras diferentes de conectar a comunicação de campo em áreas perigosas ao sistema de comunicação mais amplo da planta. Nenhuma interface é automaticamente adequada para todos os projetos.

A Becke fornece telefones à prova de explosão e equipamentos de comunicação industrial relacionados para aplicações SIP e analógicas. Portanto, implantações SIP, analógicas e híbridas podem ser adaptadas à infraestrutura de comunicação já disponível no local.