Le bruit électromagnétique est-il un obstacle à l'Internet des objets?

De nombreuses copies sont en train de tomber en panne concernant les moyens possibles de mettre en œuvre l'Internet des objets. Oui, et la réalisabilité elle-même provoque beaucoup de questions et de différends. Cependant, à en juger par les efforts des fabricants, l'Internet des objets est plus susceptible d'être qu'improbable. Mais ici, il y a un autre problème de propriété technique: l'Internet des objets est a priori un réseau sans fil distribué, qui peut être fortement et de manière imprévisible affecté par la pollution électromagnétique créée par d'innombrables appareils et fils.

L'environnement urbain est rempli de sources d'ondes électromagnétiques. Les appareils, les gadgets et même les fils ont leurs propres champs électromagnétiques, dont les paramètres dépendent des modes de fonctionnement des appareils et du niveau de charge. Superposés les uns aux autres, ils créent dans nos maisons et dans les rues une cacophonie radiomagnétique imprévisible.

Des transformateurs puissants, des lignes électriques, des réseaux de fils de contact pour les transports publics peuvent créer de fortes interférences dans nos radios et téléviseurs, et aggraver la qualité des communications mobiles. Il arrive que même l'inclusion d'un appareil électroménager entraîne des interférences sur l'écran du téléviseur.

Dans l'équipement qui nous entoure, vous pouvez trouver des relais, des connecteurs et des moteurs électriques qui créent un bruit électromagnétique. Même les moteurs de voiture contribuent à la création d'un fond électromagnétique constant dans les villes. Les processeurs et les écrans de nombreux gadgets émettent des ondes faibles. "Ballast" haute tension des enseignes au néon "phonite" dans une large gamme du spectre. Machines-outils et appareils utilisés dans la production, ascenseurs, machines à souder, relais, générateurs, même de simples interrupteurs d'éclairage - tout cela crée un milieu pulsé «vivant» à partir d'ondes de différentes fréquences.

Les problèmes liés à la pollution électromagnétique peuvent être divisés en quatre catégories:

• L'augmentation du coût de déploiement des systèmes sans fil, ainsi que la réduction de la durée des appareils mobiles.
• Nombreuses interférences dans diverses bandes spectrales.
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L'Internet des objets aggravera la situation. Bien pire. Il y aura d'innombrables appareils connectés à Internet sans fil: serrures de porte, éclairage, interrupteurs, appareils électroménagers, nos voitures et peut-être même nos corps. Chacun de ces appareils est une source potentielle de pollution électromagnétique. Techniquement, il existe un grand nombre de façons de résoudre ce problème, mais cela implique la complexité de la conception des appareils et leur coût.

Aucune information sur la Russie n'a pu être trouvée, et aux États-Unis, une étude fondamentale sur la pollution électromagnétique a été menée pour la dernière fois dans les années 1970, lorsque l'Institut des sciences des télécommunications (ITS) a publié une étude à grande échelle du spectre radioélectrique américain.

Ce n'est qu'en 1927, avec l'invention de la méthode de suppression des ondes radio, qu'il est devenu possible d'écouter la radio dans la voiture simultanément avec le moteur en marche. À la fin des années 1930, 20% de toutes les voitures aux États-Unis avaient des systèmes radio intégrés.

Dans le cadre d'une étude à ITS dans les années 60-70. des mesures à grande échelle des émissions émises par les véhicules ont été réalisées. Il a été constaté que dans de nombreux modèles, la réduction du bruit était si imparfaite que le bruit électromagnétique était enregistré à plusieurs blocs de sa source.

Aujourd'hui, il y a une radio dans chaque voiture et le problème des interférences est depuis longtemps résolu. Dans les années 1960, des alternateurs plus «silencieux» sont apparus, puis les injecteurs ont remplacé les carburateurs. Les interrupteurs électroniques ont remplacé les relais "bruyants". Nous utilisons donc les smartphones et la radio sans problème en étant assis dans la cabine.

Des processus similaires ont affecté nos maisons et nos emplois. Une simple lampe à incandescence, qui produisait auparavant une grande quantité de bruit électromagnétique, est maintenant devenue beaucoup plus «silencieuse». Les modules sans fil des gadgets sont également devenus plus sophistiqués au fil du temps.

Cependant, le problème du bruit électromagnétique devient de plus en plus important. Malgré le fait que la plupart des appareils ont commencé à créer moins de bruit, la quantité d'équipement elle-même a considérablement augmenté.

Les gadgets modernes sont particulièrement sensibles à la pollution électromagnétique. Les appareils mobiles doivent fonctionner avec une consommation électrique minimale tout en conservant une fonctionnalité maximale. Et cela signifie que même un faible niveau de bruit peut affecter considérablement la qualité de la communication.

Un rayonnement indésirable peut être intentionnellement intégré dans la conception de l'appareil lui-même. Par exemple, dans un micro-ondes, les ondes micro-ondes chauffent non seulement les aliments, mais rayonnent également dans l'espace environnant, ce qui augmente considérablement le niveau de pollution électromagnétique. Le bruit peut se produire en raison d'un dysfonctionnement partiel de l'appareil, par exemple, en raison de microdommages au blindage de mise à la terre dans l'isolation d'un système haute tension.

De tels problèmes conduisent à des éclats de rayonnement spontanés, soudain, avec des fréquences imprévisibles et dans des endroits inconnus. Le graphique montre certains modèles de pollution électromagnétique qui sont caractéristiques de différents endroits urbains: La



dépendance inverse du niveau de bruit sur la fréquence est due au fait que les alimentations à découpage sont plus bruyantes plus la fréquence est basse.

Prenez, par exemple, le rayonnement de la ligne de transmission dû à une isolation endommagée. Aux États-Unis, où la fréquence du réseau est de 60 Hz, le bruit électromagnétique se produit soit à une fréquence de 60 Hz (toutes les 16,7 ms) ou de 120 Hz (toutes les 8,3 ms). Cela est dû au fait qu'une impulsion de «bruit» se produit à la tension négative ou positive maximale (60 Hz) ou à chacun d'eux (120 Hz). Cela donne des raisons de penser que le bruit est généré soit par la ligne de transmission, soit par le dispositif qui lui est connecté. La cause la plus courante de bruit électromagnétique en dessous de 1 GHz est le secteur lui-même.

Les fours à micro-ondes sont un autre exemple de source de bruit avec un «motif» distinctif. Les fours à micro-ondes domestiques peuvent émettre un bruit de fréquence de 2,4 GHz. Toutes sortes d'appareils à faible consommation d'énergie utilisent activement cette partie du spectre: récepteurs de «souris» sans fil, téléphones fixes sans fil et Wi-Fi. De nombreux autres appareils électriques, y compris les chargeurs pour smartphones, tablettes et ordinateurs portables, ont des alimentations à découpage qui produisent des centaines de kilohertz dans les harmoniques de la fréquence de commutation de puissance.

Supposons que le bruit électromagnétique dégrade la réception du signal par un smartphone. Comment savoir quelle en est la cause? Sans appareils spéciaux - pas question. Vous l'écrivez simplement à n'importe quoi, même à un mauvais fournisseur, mais pas à la pollution électromagnétique à cet endroit.

Habituellement, on ne peut pas prévoir comment les émetteurs radio modernes avec leurs schémas de modulation numérique exotiques fonctionneront en cas de défaut ou de panne. Mais les anciens systèmes sont beaucoup plus prévisibles. De plus, les systèmes de correction d'erreur automatique peuvent rendre l'effet des interférences complètement invisible pour l'utilisateur. En fait, le seul signe d'interférence aujourd'hui peut être une décharge plus rapide de la batterie de votre smartphone.

Pour commencer à résoudre le problème, vous devez collecter un vaste éventail de statistiques. Nous devons déterminer où le bruit électromagnétique se produit le plus souvent, à quelles fréquences, quelle est la source. Nous avons besoin d'exemples de différentes régions avec l'indication obligatoire de quel type d'équipement a été utilisé pour les mesures, quelles étaient les conditions météorologiques, le paysage, l'éloignement des bâtiments, et bien plus encore.

Si une telle base de données pertinente existait pour différents pays, alors, théoriquement, de nombreuses normes existant dans un certain nombre d'industries pourraient être examinées. Mais cela, comme vous le savez, est associé à des coûts élevés pour de nombreuses entreprises. De plus, il sera très difficile de trouver un équilibre entre le coût et l'efficacité de tels changements.

Il est certain que l'approche des régulateurs étatiques dans ce domaine doit être revue. Aujourd'hui, nous ne nous préoccupons que des effets des rayonnements émis par toutes sortes d'émetteurs radio, y compris les téléphones portables et l'infrastructure des opérateurs mobiles. Et le bruit électromagnétique est ignoré par tout le monde, bien qu'il puisse potentiellement être beaucoup plus nocif.

Les régulateurs des États doivent résoudre ce problème. Au moins du point de vue de la détérioration de la qualité de la communication avec une charge croissante sur la même partie du spectre de fréquences. Nous sommes déjà fortement dépendants des systèmes de communication sans fil, et à l'avenir cette dépendance va croître et s'étendre. Par conséquent, les ingénieurs devront créer de nouveaux appareils en fonction des conditions de forte pollution électromagnétique.

Le problème ne sera exacerbé qu'avec l'avènement d'un nombre croissant d'appareils qui utilisent de plus en plus de fréquences spectrales. Il n'y a pas de technologies ou d'astuces universelles pour supprimer le bruit électromagnétique. Après tout, il peut y avoir plusieurs raisons à son apparition. Il est possible que ce soit précisément à cause de la pollution électromagnétique que de nombreux utilisateurs de l'Internet des Objets seront déçus par cette technologie, créant ainsi les premiers produits à tort et à raison.

Source: https://habr.com/ru/post/fr386873/