电磁噪声是否会阻碍物联网?



关于实现物联网的可能方法,许多副本现在正在分解。是的,可实现性本身引起很多问题和争议。但是,从制造商的努力来看,物联网更有可能成为可能。但是这里还有一个技术性的问题:物联网是先验的分布式无线网络,它会受到无数设备和电线所产生的电磁污染的强烈和不可预测的影响。

城市环境充满了电磁波源。设备,小工具甚至电线都有自己的电磁场,其参数取决于设备的工作模式和负载水平。它们相互叠加,在我们的家中和街道上造成了无法预测的无线电声杂音。

强大的变压器,电源线,公共交通联络线网络可能会对我们的广播和电视造成强烈干扰,并降低移动通信的质量。碰巧甚至包含家用电器也会在电视屏幕上造成干扰。

在我们周围的设备中,您会发现会产生电磁噪声的继电器,连接器和电动机。甚至汽车发动机也有助于在城市中产生恒定的电磁背景。众多小工具的处理器和显示器发出微弱的波浪。霓虹灯的高压“镇流器”在很宽的频谱范围内都具有“声子”的特征。生产中使用的机床和设备,电梯,焊接机,继电器,发电机,甚至是简单的电灯开关-所有这些都产生了一种“活”的,来自各种频率的波的脉动介质。

与电磁污染相关的问题可以分为四类:

  • 部署无线系统的成本增加,并且减少了移动设备的持续时间。
  • 各种光谱带中的大量干扰。
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物联网将使情况变得更糟。更糟糕。将会有无数种无线连接到Internet的设备:门锁,照明,开关,家用电器,我们的汽车甚至我们的身体。这些设备中的每一个都是潜在的电磁污染源。从技术上讲,有很多方法可以解决此问题,但这意味着设备设计的复杂性及其成本。

找不到有关俄罗斯的信息,在美国,上一次电磁污染的基础研究是在1970年代进行的,当时电信科学研究院(ITS)发表了有关美国无线电频谱的大规模研究报告。

仅在1927年,通过发明抑制无线电波的方法,才有可能在发动机运转的同时收听汽车中的无线电。到1930年代末,美国所有汽车中有20%集成了无线电系统。

作为60-70年代ITS研究的一部分。进行了车辆排放物的大规模测量。结果发现,在许多模型中,降噪效果都不尽人意,以至于电磁噪声被记录在离其来源几个街区的地方。

如今,每辆汽车中都有收音机,而干扰问题早已得到解决。在1960年代,出现了更多的“静音”交流发电机;后来,喷油器取代了化油器。电子开关取代了“嘈杂的”继电器。因此,我们坐在机舱中时使用智能手机和收音机不会出现问题。

类似的过程影响了我们的房屋和工作。简单的白炽灯曾经产生大量的电磁噪声,如今已变得“安静”得多。随时间推移,小工具中的无线模块也变得越来越复杂。

但是,电磁噪声问题变得越来越重要。尽管大多数设备开始产生较少的噪声,但设备本身的数量却显着增加。

现代小工具对电磁污染特别敏感。移动设备应以最小的功耗运行,同时保持最大的功能。这意味着即使很小的噪声也会严重影响通信质量。

不需要的辐射可能会故意嵌入设备本身的设计中。例如,在微波中,微波不仅加热食物,而且还辐射到周围空间中,从而大大增加了电磁污染的水平。可能由于设备的部分故障而产生噪声,例如,由于高压系统绝缘中的接地屏蔽层受到微损坏而导致的噪声。

这样的问题会突然导致辐射突然自发地爆发,其频率无法预测并且在未知的地方。该图显示了不同城市地区所特有的一些电磁污染模式



噪声水平与频率成反比关系是由于开关电源的噪声越低,频率越低这一事实。

例如,由于绝缘损坏导致的传输线辐射。在美国,网络频率为60 Hz,在60 Hz(每16.7 ms)或120 Hz(每8.3 ms)的频率下会发生电磁噪声。这是由于在最大负电压或正电压(60 Hz)或每个电压(120 Hz)处出现“噪声”脉冲。因此,有理由争论说噪声是由传输线或与其相连的设备产生的。 1 GHz以下电磁噪声的最常见原因是电源本身。

具有独特“样式”的噪声源的另一个示例是微波炉。家用微波炉会发出2.4 GHz的频率噪声。各种低功耗设备都在积极使用这一部分频谱:无线“鼠标”接收器,无绳座机电话和Wi-Fi。许多其他电器,包括智能手机,平板电脑和笔记本电脑的充电器,都具有开关电源,这些开关电源会在电源开关频率的谐波中产生数百千赫兹的噪声。

假设电磁噪声会使智能手机的信号接收性能下降。如何找出原因?没有特殊的电器-没有办法。您只需将其写给任何东西,甚至写给不好的提供者,但也不会写给这个地方的电磁污染。

通常,人们无法预测带有异类数字调制方案的现代无线电发射机在出现故障或故障时将如何工作。但是旧系统更可预测。此外,自动纠错系统可使用户完全看不见干扰的影响。实际上,当今唯一的干扰信号可能是智能手机电池放电更快。

要开始解决该问题,您需要收集大量的统计信息。我们必须确定电磁噪声最经常出现的位置,频率和来源。我们需要来自不同地区的示例,这些示例中必须标明使用哪种设备进行测量,天气条件,景观,距建筑物的距离等等。

如果在不同国家都存在这样一个相关的数据库,那么从理论上讲,可以回顾许多行业中存在的许多标准。众所周知,这与许多公司的高成本有关。另外,将很难在这种改变的成本和有效性之间找到平衡。

肯定地,需要审查国家监管者在这方面的方法。今天,我们只关心来自各种无线电发射机的辐射的影响,包括移动电话和移动运营商的基础设施。尽管可能会产生更大的危害,但每个人都忽略了电磁噪声。

国家监管者必须解决这个问题。至少从通信质量的恶化的角度来看,频谱相同部分的负载增加。我们已经严重依赖于无线通信系统,并且将来这种依赖会越来越大。因此,工程师将不得不根据高电磁污染的条件创建新设备。

随着越来越多的使用越来越多的频谱频率的设备的出现,这个问题只会更加恶化。没有抑制电磁噪声的通用技术或技巧。毕竟,其发生可能有很多原因。正是由于电磁污染,许多物联网用户可能对这项技术感到失望,从而创造了首当其冲的产品。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN386873/


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