Интернет, компьютеры, софт и прочий Hi-Tech

Подписаться через RSS2Email.ru

Методы повышения помехоустойчивости систем

Представьте себе, внедрили инженеры, скажем, интеллектуальную сенсорную систему автоматизированного управления какими-нибудь производственными процессами. Или поставили базовую станцию и обеспечили мобильную связь. Не так уж важно, что именно обустроили. Всё равно на любое оборудование будут воздействовать помехи. Сенсоры начнут передавать данные, не соответствующие реальной обстановке, а связь окажется ненадёжной. В общем, с помехами необходимо как-то бороться.

Суть вкратце

Для начала освежим в памяти само понятие помех. Таковые бывают случайными и системными.

Случайные, в том числе флуктуационные, вызваны естественными причинами. Например, из-за солнечных вспышек и вызванных ими магнитных бурь любая аппаратура может на некоторое время превратиться в бесполезные ящики с микросхемами.

Системные чаще всего являются побочным продуктом человеческой деятельности. Именно люди натыкали по всей планете множество передатчиков, радаров, генераторов, высоковольтных линий, трансформаторных подстанций. Фонит всё вокруг, даже банальные троллейбусы и электрички. Ну а поскольку причины индустриальных помех ясны, их называют детерминированными.

Следовательно, задачи, стоящие перед конструктором, можно сформулировать так:

  1. снижение влияния случайных помех до приемлемого уровня;
  2. максимально возможное ограждение устройств от помех системных, благо таковые предсказуемы и поддаются изучению.

Поскольку любая система состоит из структурных элементов и каналов связи между ними, то защищать доводится и сенсоры, и провода, и передатчики с приёмниками. То есть, вообще всё.

Способ первый: увеличение избыточности полезного сигнала

В аналоговых системах применяется банальное усиление. Главная цель — получить хорошее соотношение уровня полезного сигнала и шумового фона, измеряемое, к примеру, в децибелах.

В цифровом мире к потоку пакетов с нулями и единицами цепляются контрольные суммы. Благодаря таким дополнительным данным происходит следующее:

  1. применяется интерполяция с вычислением и восстановлением утерянных бит «на лету»;
  2. повреждённые пакеты запрашиваются повторно (что постоянно осуществляется в компьютерных сетях).

Тем не менее, какими бы продвинутыми ни были технологии, всё равно случается так, что голос собеседника в динамике сотового телефона прерывается на доли секунды. Выпадения вызваны безнадёжной и никак не компенсируемой потерей данных. Увы, наука не всесильна.

Способ второй: модуляция и прочее шаманство

Кодируется любой сигнал, даже аналоговый. Как? С помощью модуляции. То есть, радиоволны несут не непосредственно звук или изображение, а изменение амплитуды или частоты, с помощью которых всё шифруется. Принимающее устройство определяет эти изменения и именно по ним восстанавливает исходные сведения — производит декодирование.

Амплитудная модуляция (АМ) иммунитета от помех не имеет. Но она нужна для дальней радиосвязи «наземным» способом, без задействования спутников. Волны способны многократно отражаться от ионосферы, от земной поверхности, снова от ионосферы и таким образом огибать планету.

Зато в пределах городов, на небольших расстояниях, вот уж много лет для радио- и телевещания применяется частотная модуляция. Она же Frequency Modulation, или сокращённо FM.

Да, это те самые буквы FM, которые написаны на вашем радиоприёмнике. Потому у него звук получается более менее чистым, можно слушать музыку без шипения в динамиках.

Она же используется и в сотовой связи стандарта GSM, но только со своими особенностями. В частности, с минимальным сдвигом частоты (с так называемой гауссовской модуляцией), с компенсациями интерференции, возникающей из-за смешивания сигналов от базовых станций в соседних сотах, с разделением каналов по времени, ну и, разумеется, с тотальным шифрованием передаваемых цифровых данных.

Благодаря такому шаманству каналы связи GSM страдают от помех не так уж сильно. Однако, как уже сказано выше, ситуация всё равно не идеальная.

Продолжение этой статьи: «Методы повышения помехоустойчивости систем. Часть 2».

Автор: vanilinkin, специально для xBB.uz, 29.12.2012


Предыдущие публикации:

Биржа долевых инвестиций SIMEX.

Последнее редактирование: 2013-01-02 02:04:34

Метки материала: системы, методы, помехоустойчивость, связь, телекоммуникации, информационно-коммуникационные технологии, электротехника и электроника, электросвязь, коммуникационные технологии, передача данных, радиотехника и электроника, помехи, электронные технологии

Оставьте, пожалуйста, свой комментарий к публикации

Представиться как     Антибот:
   

Просьба не постить мусор. Если вы хотите потестить xBB, воспользуйтесь кнопкой предварительного просмотра на панели инструментов xBBEditor-а.


© 2007-2017, Дмитрий Скоробогатов.
Разрешается воспроизводить, распространять и/или изменять материалы сайта
в соответствии с условиями GNU Free Documentation License,
версии 1.2 или любой более поздней версии, опубликованной FSF,
если только иное не указано в самих материалах.