¿Es el ruido electromagnético un obstáculo para la Internet de las cosas?

Muchas copias se están desglosando con respecto a las posibles formas de implementar Internet de las cosas. Sí, y la realizabilidad en sí misma genera muchas preguntas y disputas. Sin embargo, a juzgar por los esfuerzos de los fabricantes, es más probable que Internet sea una realidad. Pero aquí hay otro problema de propiedad técnica: el Internet de las cosas es a priori una red inalámbrica distribuida, que puede verse afectada de manera fuerte e impredecible por la contaminación electromagnética creada por innumerables dispositivos y cables.

El entorno urbano está lleno de fuentes de ondas electromagnéticas. Los dispositivos, dispositivos e incluso cables tienen sus propios campos electromagnéticos, cuyos parámetros dependen de los modos de funcionamiento de los dispositivos y el nivel de carga. Superpuestos entre sí, crean en nuestros hogares y en las calles una cacofonía radiomagnética impredecible.

Los transformadores potentes, las líneas eléctricas, las redes de cables de contacto de transporte público pueden crear una fuerte interferencia en nuestras radios y televisores, y empeorar la calidad de las comunicaciones móviles. Sucede que incluso la inclusión de un electrodoméstico provoca interferencias en la pantalla del televisor.

En el equipo que nos rodea, puede encontrar relés, conectores y motores eléctricos que crean ruido electromagnético. Incluso los motores de los automóviles contribuyen a la creación de un fondo electromagnético constante en las ciudades. Los procesadores y pantallas de numerosos dispositivos emiten ondas débiles. "Lastre" de alto voltaje de letreros de neón "fonita" en una amplia gama del espectro. Máquinas herramientas y dispositivos utilizados en la producción, ascensores, máquinas de soldar, relés, generadores, incluso simples interruptores de luz: todo esto crea un medio "vivo" y pulsante a partir de ondas de varias frecuencias.

Los problemas asociados con la contaminación electromagnética se pueden dividir en cuatro categorías:

• El aumento en el costo de implementación de sistemas inalámbricos, así como la reducción de la duración de los dispositivos móviles.
• Numerosas interferencias en varias bandas espectrales.
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La Internet de las cosas empeorará la situación. Mucho peor. Habrá innumerables dispositivos que se conectan a Internet de forma inalámbrica: cerraduras de puertas, iluminación, interruptores, electrodomésticos, nuestros automóviles y tal vez incluso nuestros cuerpos. Cada uno de estos dispositivos es una fuente potencial de contaminación electromagnética. Técnicamente, hay una gran cantidad de formas de resolver este problema, pero esto implica la complejidad de los diseños de los dispositivos y su costo.

No se pudo encontrar información sobre Rusia, y en los Estados Unidos se realizó un estudio fundamental sobre la contaminación electromagnética en la década de 1970, cuando el Instituto de Ciencias de las Telecomunicaciones (ITS) publicó un estudio a gran escala del espectro de radio de los Estados Unidos.

Solo en 1927, con la invención del método para suprimir las ondas de radio, se hizo posible escuchar la radio en el automóvil simultáneamente con el motor en marcha. A fines de la década de 1930, el 20% de todos los automóviles en los Estados Unidos tenían sistemas de radio integrados.

Como parte de un estudio en ITS en los años 60-70. Se realizaron mediciones a gran escala de las emisiones emitidas por los vehículos. Se descubrió que en muchos modelos la reducción de ruido era tan imperfecta que el ruido electromagnético se registraba a varios bloques de su fuente.

Hoy en día hay una radio en cada automóvil, y el problema con la interferencia ha sido resuelto por mucho tiempo. En la década de 1960, aparecieron más alternadores "más silenciosos", más tarde, los inyectores reemplazaron los carburadores. Los interruptores electrónicos reemplazaron los relés "ruidosos". Así que usamos teléfonos inteligentes y radio sin problemas mientras estamos sentados en la cabina.

Procesos similares han afectado nuestros hogares y trabajos. Una simple lámpara incandescente, que solía producir una gran cantidad de ruido electromagnético, ahora se ha vuelto mucho más "silenciosa". Los módulos inalámbricos en dispositivos también se han vuelto más sofisticados con el tiempo.

Sin embargo, el problema del ruido electromagnético es cada vez más importante. A pesar de que la mayoría de los dispositivos comenzaron a crear menos ruido, la cantidad de equipos aumentó significativamente.

Los aparatos modernos son especialmente sensibles a la contaminación electromagnética. Los dispositivos móviles deben funcionar con un consumo mínimo de energía y mantener la máxima funcionalidad. Y esto significa que incluso un pequeño nivel de ruido puede afectar significativamente la calidad de la comunicación.

La radiación no deseada puede integrarse intencionalmente en el diseño del propio dispositivo. Por ejemplo, en un microondas, las ondas de microondas no solo calientan los alimentos, sino que también se irradian hacia el espacio circundante, aumentando significativamente el nivel de contaminación electromagnética. El ruido puede ocurrir debido a un mal funcionamiento parcial del dispositivo, por ejemplo, como resultado de un microdaño a la protección de conexión a tierra en el aislamiento de un sistema de alto voltaje.

Tales problemas conducen a explosiones espontáneas de radiación, de repente, con frecuencias impredecibles y en lugares desconocidos. El gráfico muestra algunos patrones de contaminación electromagnética que son característicos de diferentes ubicaciones urbanas: la



dependencia inversa del nivel de ruido de la frecuencia se debe al hecho de que las fuentes de alimentación conmutadas son más ruidosas cuanto menor es la frecuencia.

Tomemos, por ejemplo, la radiación de la línea de transmisión debido al aislamiento dañado. En los Estados Unidos, donde la frecuencia de la red es de 60 Hz, se producirá ruido electromagnético a una frecuencia de 60 Hz (cada 16,7 ms) o 120 Hz (cada 8,3 ms). Esto se debe al hecho de que se produce un pulso de "ruido" en el voltaje máximo negativo o positivo (60 Hz) o en cada uno de ellos (120 Hz). Esto da razones para argumentar que el ruido es generado por la línea de transmisión o por el dispositivo conectado a ella. La causa más común de ruido electromagnético por debajo de 1 GHz es la propia red.

Otro ejemplo de una fuente de ruido con un "patrón" distintivo son los hornos de microondas. Los hornos de microondas domésticos pueden emitir ruido de frecuencia de 2,4 GHz. Todo tipo de dispositivos de baja potencia utilizan activamente esta parte del espectro: receptores de "ratones" inalámbricos, teléfonos fijos inalámbricos y Wi-Fi. Muchos otros aparatos eléctricos, incluidos los cargadores para teléfonos inteligentes, tabletas y computadoras portátiles, tienen fuentes de alimentación conmutadas que producen cientos de kilohercios de ruido en los armónicos de la frecuencia de conmutación de alimentación.

Supongamos que el ruido electromagnético degrada la recepción de la señal por un teléfono inteligente. ¿Cómo averiguar cuál es la causa? Sin electrodomésticos especiales, de ninguna manera. Simplemente lo descarta a cualquier cosa, incluso a un mal proveedor, pero no a la contaminación electromagnética en este lugar.

Por lo general, no se puede predecir cómo funcionarán los transmisores de radio modernos con sus esquemas de modulación digital exóticos en caso de un defecto o falla. Pero los sistemas más antiguos son mucho más predecibles. Además, los sistemas automáticos de corrección de errores pueden hacer que el efecto de la interferencia sea completamente invisible para el usuario. De hecho, el único signo de interferencia hoy en día puede ser una descarga más rápida de la batería de su teléfono inteligente.

Para comenzar a resolver el problema, debe recopilar una gran variedad de estadísticas. Debemos determinar dónde se produce el ruido electromagnético con mayor frecuencia, a qué frecuencias, cuál es la fuente. Necesitamos ejemplos de diferentes regiones con la indicación obligatoria de qué tipo de equipo se utilizó para las mediciones, cuáles fueron las condiciones climáticas, el paisaje, la lejanía de los edificios y mucho más.

Si existiera una base de datos tan relevante para diferentes países, entonces, en teoría, podrían revisarse muchos estándares existentes en una serie de industrias. Pero esto, como saben, está asociado con altos costos para muchas empresas. Además, será muy difícil encontrar un equilibrio entre el costo y la efectividad de dichos cambios.

Definitivamente, el enfoque de los reguladores estatales en esta área necesita ser revisado. Hoy en día, solo nos preocupa el efecto de la radiación de todo tipo de transmisores de radio, incluidos los teléfonos móviles y la infraestructura de los operadores móviles. Y el ruido electromagnético es ignorado por todos, aunque podría ser mucho más dañino.

Los reguladores estatales deben resolver este problema. Al menos desde el punto de vista del deterioro de la calidad de la comunicación con el aumento de la carga en la misma parte del espectro de frecuencia. Ya dependemos en gran medida de los sistemas de comunicación inalámbrica, y en el futuro esta dependencia crecerá y se expandirá. Por lo tanto, los ingenieros deberán crear nuevos dispositivos basados ​​en las condiciones de alta contaminación electromagnética.

El problema solo se exacerbará con la llegada de un número creciente de dispositivos que usan más y más frecuencias de espectro. No hay tecnologías o trucos universales para suprimir el ruido electromagnético. Después de todo, puede haber muchas razones para que ocurra. Es posible que sea precisamente debido a la contaminación electromagnética que muchos usuarios de Internet de las cosas se sentirán decepcionados con esta tecnología, creando los primeros productos inmerecidamente de mala reputación.

Source: https://habr.com/ru/post/es386873/