هل الضوضاء الكهرومغناطيسية عقبة أمام إنترنت الأشياء؟

تنهار العديد من النسخ الآن فيما يتعلق بالطرق الممكنة لتنفيذ إنترنت الأشياء. نعم ، وقابلية التحقق نفسها تسبب الكثير من الأسئلة والنزاعات. ومع ذلك ، إذا حكمنا من خلال جهود الشركات المصنعة ، فمن المرجح أن تكون إنترنت الأشياء أكثر من عدمها. ولكن هنا توجد مشكلة أخرى تتعلق بالملكية التقنية: إن إنترنت الأشياء هو عبارة عن شبكة لاسلكية موزعة مسبقًا ، والتي يمكن أن تتأثر بشدة وبشكل غير متوقع بالتلوث الكهرومغناطيسي الناتج عن عدد لا يحصى من الأجهزة والأسلاك.

تمتلئ البيئة الحضرية بمصادر الموجات الكهرومغناطيسية. تحتوي الأجهزة والأدوات وحتى الأسلاك على المجالات الكهرومغناطيسية الخاصة بها ، والتي تعتمد معلماتها على أوضاع التشغيل للأجهزة ومستوى الحمل. متراكبة على بعضها البعض ، فإنها تخلق في منازلنا وفي الشوارع نغمة مغناطيسية راديوية لا يمكن التنبؤ بها.

يمكن للمحولات القوية ، وخطوط الكهرباء ، والشبكات السلكية للاتصال بالمواصلات العامة أن تخلق تداخلاً قويًا في أجهزة الراديو والتلفزيون لدينا ، وتزيد من سوء جودة الاتصالات المحمولة. يحدث أنه حتى إدراج الأجهزة المنزلية يؤدي إلى تدخل على شاشة التلفزيون.

في المعدات من حولنا ، يمكنك العثور على المرحلات والموصلات والمحركات الكهربائية التي تخلق ضوضاء كهرومغناطيسية. حتى محركات السيارات تساهم في إنشاء خلفية كهرومغناطيسية ثابتة في المدن. المعالجات وعروض الأدوات العديدة تنبعث منها موجات ضعيفة. "الصابورة" عالية الجهد من إشارات النيون "الفونايت" في مجموعة واسعة من الطيف. الأدوات والأجهزة المستخدمة في الإنتاج ، والمصاعد ، وآلات اللحام ، والمرحلات ، والمولدات ، وحتى مفاتيح الإضاءة البسيطة - كل هذا يخلق "وسطًا" نابضًا من موجات ترددات مختلفة.

يمكن تقسيم المشاكل المرتبطة بالتلوث الكهرومغناطيسي إلى أربع فئات:

• زيادة تكلفة نشر الأنظمة اللاسلكية ، وكذلك تقليل مدة الأجهزة المحمولة.
• تداخلات عديدة في نطاقات طيفية مختلفة.
• . , , . .
• — . .

إنترنت الأشياء سيجعل الوضع أسوأ. أسوأ بكثير. سيكون هناك عدد لا يحصى من الأجهزة المتصلة بالإنترنت لاسلكيًا: أقفال الأبواب والإضاءة والمفاتيح والأجهزة المنزلية وسياراتنا وربما حتى أجسادنا. كل من هذه الأجهزة مصدر محتمل للتلوث الكهرومغناطيسي. من الناحية الفنية ، هناك عدد كبير من الطرق لحل هذه المشكلة ، ولكن هذا يعني تعقيد تصميمات الجهاز وتكلفتها.

لا يمكن العثور على معلومات عن روسيا ، وفي الولايات المتحدة الأمريكية ، أجريت آخر دراسة أساسية للتلوث الكهرومغناطيسي في السبعينيات ، عندما نشر معهد علوم الاتصالات (ITS) دراسة واسعة النطاق للطيف الراديوي الأمريكي.

فقط في عام 1927 ، مع اختراع طريقة قمع موجات الراديو ، أصبح من الممكن الاستماع إلى الراديو في السيارة بالتزامن مع تشغيل المحرك. بحلول نهاية الثلاثينيات ، كانت 20٪ من جميع السيارات في الولايات المتحدة قد دمجت أنظمة الراديو.

كجزء من دراسة في ITS في 60-70s. أجريت قياسات واسعة النطاق للانبعاثات المنبعثة من المركبات. وجد أنه في العديد من النماذج ، كان تقليل الضوضاء غير كامل لدرجة أنه تم تسجيل الضوضاء الكهرومغناطيسية على عدة كتل من مصدرها.

يوجد اليوم راديو في كل سيارة ، وقد تم حل مشكلة التداخل منذ فترة طويلة. في الستينيات ، ظهر المزيد من المولدات "الأكثر هدوءًا" ، وفي وقت لاحق ، استبدلت الحاقنات المكربن. استبدلت المفاتيح الإلكترونية مرحلات "صاخبة". لذلك نستخدم الهواتف الذكية والراديو دون مشاكل أثناء الجلوس في المقصورة.

أثرت عمليات مماثلة منازلنا ووظائفنا. أصبح المصباح المتوهج البسيط ، الذي يستخدم لإنتاج كمية كبيرة من الضوضاء الكهرومغناطيسية ، "أكثر هدوءًا" الآن. أصبحت الوحدات اللاسلكية في الأدوات أيضًا أكثر تعقيدًا بمرور الوقت.

ومع ذلك ، أصبحت مشكلة الضوضاء الكهرومغناطيسية ذات أهمية متزايدة. على الرغم من حقيقة أن معظم الأجهزة بدأت في إحداث ضوضاء أقل ، فقد زادت كمية المعدات نفسها بشكل ملحوظ.

الأدوات الحديثة حساسة بشكل خاص للتلوث الكهرومغناطيسي. يجب أن تعمل الأجهزة المحمولة بأقل استهلاك للطاقة مع الحفاظ على الحد الأقصى من الوظائف. وهذا يعني أنه حتى مستوى ضئيل من الضجيج يمكن أن يؤثر بشكل كبير على جودة الاتصال.

يمكن تضمين الإشعاع غير المرغوب فيه عن قصد في تصميم الجهاز نفسه. على سبيل المثال ، في الميكروويف ، لا تعمل موجات الميكروويف على تسخين الطعام فحسب ، بل تشع أيضًا في المساحة المحيطة ، مما يزيد بشكل كبير من مستوى التلوث الكهرومغناطيسي. يمكن أن تحدث الضوضاء بسبب خلل جزئي في الجهاز ، على سبيل المثال ، نتيجة للتلف الدقيق لدرع التأريض في عزل نظام الجهد العالي.

تؤدي مثل هذه المشاكل إلى رشقات عفوية من الإشعاع ، فجأة ، مع ترددات غير متوقعة وفي أماكن مجهولة. يوضح الرسم البياني بعض أنماط التلوث الكهرومغناطيسي التي تتميز بها المواقع الحضرية المختلفة:



الاعتماد العكسي لمستوى الضوضاء على التردد يرجع إلى حقيقة أن تحويل مصادر الطاقة يكون أكثر ضوضاء كلما انخفض التردد.

خذ ، على سبيل المثال ، إشعاع خط النقل بسبب العزل التالف. في الولايات المتحدة ، حيث يكون تردد الشبكة 60 هرتز ، تحدث ضوضاء كهرومغناطيسية إما بتردد 60 هرتز (كل 16.7 مللي ثانية) أو 120 هرتز (كل 8.3 مللي ثانية). ويرجع ذلك إلى حقيقة أن نبضة "ضوضاء" تحدث عند أقصى جهد سلبي أو إيجابي (60 هرتز) أو في كل منها (120 هرتز). وهذا يعطي سببًا للجدل بأن الضوضاء تتولد إما عن طريق خط النقل أو الجهاز المتصل به. السبب الأكثر شيوعًا للضوضاء الكهرومغناطيسية أقل من 1 جيجاهرتز هو التيار الكهربائي نفسه.

مثال آخر لمصدر الضوضاء مع "نمط" مميز هو أفران الميكروويف. يمكن أن تصدر أفران الميكروويف المنزلية ضوضاء تردد 2.4 جيجا هرتز. تستخدم جميع أنواع الأجهزة منخفضة الطاقة بنشاط هذا الجزء من الطيف: أجهزة استقبال "الفئران" اللاسلكية والهواتف الأرضية اللاسلكية و Wi-Fi. تحتوي العديد من الأجهزة الكهربائية الأخرى ، بما في ذلك أجهزة الشحن للهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، على إمدادات طاقة تحويلية تنتج مئات الأصوات كيلوهرتز في توافقيات تردد تحويل الطاقة.

لنفترض أن الضوضاء الكهرومغناطيسية تقلل من استقبال الإشارة بواسطة الهاتف الذكي. كيف تعرف ما هو السبب؟ بدون أجهزة خاصة - مستحيل. أنت فقط تكتبها لأي شيء ، حتى لمزود سيئ ، ولكن ليس للتلوث الكهرومغناطيسي في هذا المكان.

عادة لا يمكن للمرء أن يتنبأ بكيفية عمل أجهزة الإرسال الراديوية الحديثة بمخططات التشكيل الرقمية الغريبة الخاصة بها في حالة وجود عيب أو عطل. لكن الأنظمة القديمة أكثر قابلية للتنبؤ بها. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لأنظمة التصحيح التلقائي للأخطاء أن تجعل تأثير التداخل غير مرئي تمامًا للمستخدم. في الواقع ، قد تكون الإشارة الوحيدة للتداخل اليوم تفريغ أسرع لبطارية هاتفك الذكي.

للبدء في حل المشكلة ، تحتاج إلى جمع مجموعة كبيرة من الإحصائيات. يجب علينا تحديد مكان حدوث الضوضاء الكهرومغناطيسية في معظم الأحيان ، وفي أي ترددات ، ما هو المصدر. نحن بحاجة إلى أمثلة من مناطق مختلفة مع الإشارة الإلزامية إلى نوع المعدات التي تم استخدامها للقياسات ، وما هي الظروف الجوية ، والمناظر الطبيعية ، والبعد عن المباني ، وأكثر من ذلك بكثير.

إذا كانت قاعدة البيانات ذات الصلة موجودة في بلدان مختلفة ، فيمكن نظريًا مراجعة العديد من المعايير الموجودة في عدد من الصناعات. لكن هذا ، كما تعلمون ، مرتبط بتكاليف عالية للعديد من الشركات. بالإضافة إلى ذلك ، سيكون من الصعب للغاية إيجاد توازن بين تكلفة وفعالية هذه التغييرات.

بالتأكيد ، يجب مراجعة نهج منظمي الدولة في هذا المجال. اليوم ، نحن معنيين فقط بتأثير الإشعاع من جميع أنواع أجهزة الإرسال اللاسلكي ، بما في ذلك الهواتف المحمولة والبنية التحتية لمشغلي الهواتف المحمولة. ويتجاهل الجميع الضوضاء الكهرومغناطيسية ، على الرغم من أنها قد تكون أكثر ضررًا.

يجب على المنظمين الدولة حل هذه المشكلة. على الأقل من وجهة نظر تدهور جودة الاتصالات مع زيادة الحمل على نفس الجزء من الطيف الترددي. نحن نعتمد بالفعل بشكل كبير على أنظمة الاتصالات اللاسلكية ، وفي المستقبل سينمو هذا الاعتماد ويتوسع. لذلك ، سيتعين على المهندسين إنشاء أجهزة جديدة بناءً على ظروف التلوث الكهرومغناطيسي العالي.

سوف تتفاقم المشكلة فقط مع ظهور عدد متزايد من الأجهزة التي تستخدم المزيد والمزيد من ترددات الطيف. لا توجد تقنيات أو حيل عالمية لقمع الضوضاء الكهرومغناطيسية. بعد كل شيء ، يمكن أن يكون هناك العديد من الأسباب لحدوثه. من الممكن أنه بسبب التلوث الكهرومغناطيسي على وجه التحديد ، سيصاب العديد من مستخدمي إنترنت الأشياء بخيبة أمل في هذه التكنولوجيا ، مما يخلق أول المنتجات سيئة السمعة بشكل لا يستحق.

Source: https://habr.com/ru/post/ar386873/