基于無線技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)電磁兼容與抗干擾之我見

李春秀

摘要：當(dāng)前，正處在現(xiàn)代信息網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，物聯(lián)網(wǎng)在我們的生產(chǎn)、生活以及科技發(fā)展中都得到為非常大的應(yīng)用，甚至成為了必不可少的組成部分。但就目前來說，在無線物聯(lián)網(wǎng)運(yùn)用的過程中還存在著許多問題，而目前較為主要也是比較緊迫的問題就是如何更好地實(shí)現(xiàn)電磁兼容與抗干擾。論文首先分析了電磁兼容與抗干擾研究的必要性，再對(duì)無線物聯(lián)造成干擾的因素及特征進(jìn)行深入地剖析，進(jìn)而提出了電磁兼容及抗干擾研究方法分析。

關(guān)鍵詞：無線技術(shù);物聯(lián)網(wǎng);電磁波;電磁兼容;抗干擾

中圖分類號(hào)：TN973 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）11-0220-02

0 引言

隨著時(shí)代的發(fā)展和科技水平的不斷提升，無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用給人們的生產(chǎn)、生活非常大的便利。但就目前來說，對(duì)于無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究和開發(fā)還不足，在實(shí)際的信息傳播過程中還會(huì)受到其他電磁波的干擾而使傳輸時(shí)間和效率都有的降低。因此，對(duì)于無線物聯(lián)網(wǎng)電磁兼容與抗干擾的研究就顯得十分重要。

1 淺析電磁兼容與抗干擾的必要性

1.1 有效避免不同系統(tǒng)間出現(xiàn)干擾

正常情況下，無線設(shè)備在進(jìn)行工作的過程中都會(huì)釋放出許多載著信息的電磁波，從而將所載著的信息傳輸?shù)狡渌臒o線設(shè)備并以此來完成相關(guān)工作指令。正因如此，就導(dǎo)致了在我們生活的空間當(dāng)中隱藏著許許多多由不同的無線設(shè)備系統(tǒng)而釋放出來的電磁波，這樣一樣就難免會(huì)出現(xiàn)各電磁波系統(tǒng)間發(fā)生干擾或影響的情況，有的可能會(huì)使得傳輸信息的過程中出現(xiàn)中斷的現(xiàn)象，從而極大地影響了信息傳播的速度和效率。如，當(dāng)手機(jī)在電腦或者電視旁邊，突然有電話進(jìn)行來時(shí)，電腦或者電視有時(shí)會(huì)發(fā)出咝啦咝啦的聲音，這主要是因?yàn)槭謾C(jī)的電磁波使電腦或電視的電磁波信息傳輸受到了干擾。又如，飛機(jī)在天空飛行的時(shí)候，其飛行的定位功能會(huì)受到雷達(dá)電磁波的干擾，在這個(gè)時(shí)候如果電磁兼容或具有一定的抗干擾能力就可以較好地避免這類問題的出現(xiàn)，達(dá)到消除或降低干擾的目的，有效地提升了信息傳播的速度以及效率，在國防方面也起到一定的促進(jìn)作用。

1.2 有效避免同一系統(tǒng)間的干擾

有些大型的設(shè)備和系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生電磁波影響的同時(shí)還會(huì)對(duì)其自身的其他機(jī)器造成一定的干擾。如，當(dāng)我們?cè)趩?dòng)汽車的過程中，汽車自身會(huì)產(chǎn)生一定的電磁波，這種電磁波會(huì)對(duì)內(nèi)置收音機(jī)設(shè)備的功能造成干擾。當(dāng)然，在我們的生活中這種例子無處不在，一般情況下都不會(huì)引起我們的注意。但如果是在一些大型的實(shí)驗(yàn)又或是比較重大的一些活動(dòng)中，如果受到電磁波的干擾那么影響就非常大。因此，對(duì)于無線物聯(lián)網(wǎng)中的電磁兼容與抗干擾能力方面的研究還是十分必要的。

2 淺析對(duì)無線物聯(lián)造成干擾的因素及特征

物聯(lián)網(wǎng)需要運(yùn)用多種不同的通信手段來完成，且自身的復(fù)雜程度非常大。就無線技術(shù)的研究來說，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)及應(yīng)用的意義非常大。就我國來說，物聯(lián)網(wǎng)的研究及應(yīng)用在業(yè)內(nèi)已經(jīng)成為大家十分關(guān)注的焦點(diǎn)。但目前用到的無線技術(shù)就只有Wi-Fi，RFID，藍(lán)牙以及無線傳感網(wǎng)等，相信在未來越來越多的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，將會(huì)越來越多的電磁兼容與抗干擾的問題出現(xiàn)。在無線環(huán)境中，干擾及噪聲可以分為周期性和非周期性兩種。如電臺(tái)干擾屬于周期性干擾，脈沖及平滑干擾屬于非周期性干擾。而按噪聲和干擾的來源帽有接收機(jī)內(nèi)部、天電、宇宙、人為等噪聲以及無線電干擾。通常來說，我們把天電、宇宙以及人為噪聲統(tǒng)稱之外部噪聲，則把無線電干擾稱之為干擾。在物聯(lián)網(wǎng)中像藍(lán)牙、Wi-Fi等除了會(huì)遇到自己同頻的電磁干擾，還會(huì)受到廣播、雷達(dá)、電視以及無線通信等系統(tǒng)的干擾?？偟膩碇v，使無線物聯(lián)受到干擾的的因素非常多，如，財(cái)信道、鄰道、多徑、工業(yè)以及自然等各種因素的干擾。

3 電磁兼容及抗干擾研究方法分析

在當(dāng)今無線物聯(lián)網(wǎng)的大環(huán)境中，想通過屏蔽電磁干擾幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的，屏蔽只會(huì)使其他的相關(guān)設(shè)備的使用受到影響。因此，只有努力尋求更適合的方法來避免受到電磁波的干擾，才能夠切實(shí)解決問題?？梢酝ㄟ^以下以種方法來提高無線物聯(lián)網(wǎng)中電磁兼容及抗干擾能力。

3.1 關(guān)于鉆空法

無線物聯(lián)網(wǎng)主要是在空間內(nèi)利用電磁波來完成信息的傳播的。然而還可以將電磁波的頻率按一定的范圍來分成不同的頻率段，以同一個(gè)頻率段的電磁波來傳播信息的通道稱之為信道。鉆空法主要是有選擇地在一些較為空閑的、甚至沒有電磁波的信道在進(jìn)行信息的傳播，這樣可以有效地避免與高頻信道一起而引發(fā)沖突，進(jìn)而使無線物聯(lián)網(wǎng)達(dá)到電磁兼容和抗干擾的作用。

3.2 關(guān)于動(dòng)態(tài)法

在電磁波傳播的過程中關(guān)沒有實(shí)行統(tǒng)一的規(guī)定必須走哪個(gè)信道，往往是以一種較為隨機(jī)的選擇方式來啟用暢通的信道而進(jìn)行來斷地變換的，從而可以快速高效地避免受到其它信道的干擾。這種方法就需要隨時(shí)評(píng)估電磁波的信道，在同一時(shí)間段中選擇傳播效率最高的信道來進(jìn)行傳播。

3.3 關(guān)于比較法

這種比較法主要是需在在進(jìn)行無線通信的過程中對(duì)于各電磁波的強(qiáng)度進(jìn)行科學(xué)、有效地評(píng)估，從而選擇對(duì)自身干擾或影響最小的信道來進(jìn)行信息的傳播。換句話說就是要確保自身的電磁波的強(qiáng)度必須要比其他干擾電磁波的強(qiáng)度要大，只有這樣才自身才不會(huì)受到其他電磁波的干擾。

4 基于無線技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)電磁抗干擾技術(shù)和體制

從有關(guān)研究來看，物聯(lián)網(wǎng)電磁抗干擾成效如何主要是受到通信干擾技術(shù)體制、設(shè)施性能與用途、頻率以及傳輸效率這幾個(gè)因素地影響。目前通信中針對(duì)電磁的抗干擾工作一般由時(shí)間、空間、頻率以及功率這四個(gè)域入手。通常這四個(gè)域都可以單獨(dú)用來開展抗干擾工作，但為了追求更好的成效很多時(shí)候我們都會(huì)將它們綜合使用。目前在電磁抗干擾上常用技術(shù)有兩種，擴(kuò)譜與非擴(kuò)譜通信抗干擾技術(shù)。

另外，為了實(shí)現(xiàn)最佳的物聯(lián)網(wǎng)電磁抗干擾成效，我們?cè)谶x取技術(shù)中還要充分結(jié)合通信系統(tǒng)體制情況。針對(duì)無線技術(shù)不同通信體制下電磁兼容情況目前不少科研人員開展了研究，同時(shí)也給出了一定的技術(shù)方案。比如以IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)來說，為了確保ZigBee能夠共存在2.4GHz與別的無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)我們可以采取以下機(jī)制來實(shí)現(xiàn)：第一，選擇信道算法技術(shù)。IEEE 802.15.4與802.11b兩種信道算法比較來看，前者雖然信道數(shù)量多一個(gè)過后者，但其頻帶間距卻差于它，并且能量也小。對(duì)此，把后者的信道用于前者網(wǎng)絡(luò)的工作信道的話能夠極大程度地減少系統(tǒng)間干擾;第二，空閑信道評(píng)估技術(shù)。結(jié)合實(shí)踐來看，IEEE 802.15.4的空閑信道評(píng)估能力主要是由其物理層的碰撞避免機(jī)制所提供，這使其可以在別的設(shè)備占用信道情況下無需考慮通信協(xié)議而直接傳輸退出;第三，動(dòng)態(tài)信道選擇技術(shù)。在ZigBee PAN（個(gè)人區(qū)域網(wǎng)）上協(xié)調(diào)器現(xiàn)實(shí)對(duì)全部信道進(jìn)行掃描，之后通過分析對(duì)比選擇一個(gè)最佳PAN加入進(jìn)去，并非采取構(gòu)建新PAN的做法。如此一來能夠在降低同頻段PAN數(shù)量情況下有效地減小干擾。

5 結(jié)語

總的來說，想要實(shí)現(xiàn)無線物聯(lián)網(wǎng)電磁兼容與抗干擾就好像是在大自然中的生存規(guī)律一個(gè)道理，一是勝者才是王道，二是在不影響到其他設(shè)備通信的前提下，實(shí)現(xiàn)自身信息傳播的最快速、最高效的尋求相對(duì)平衡的方法。隨著時(shí)代在不斷發(fā)展和進(jìn)步，相信電磁兼容和抗干擾方面的研究對(duì)未來的生產(chǎn)、生活以及科技進(jìn)步等方面都會(huì)有非常大的幫助。社會(huì)在發(fā)展，科技在進(jìn)步，隨著對(duì)電磁兼容與抗干擾更深入的研究和探索，終會(huì)在研究和探索的過程中有更大的突破，使無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也得到一定的提升。

參考文獻(xiàn)

[1]丁龍剛.基于RFID、Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee的物聯(lián)網(wǎng)電磁兼容和干擾協(xié)調(diào)研究[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2011（4）：59-61.

[2]丁曉光.物聯(lián)網(wǎng)中的電磁兼容問題[J].電信快報(bào)，2011（8）：28-31.

[3]薛夢(mèng)麟，薛晨.飛行器無線系統(tǒng)電磁兼容試驗(yàn)技術(shù)研究[J].電子測(cè)量技術(shù)，2018（9）.

[4]安勃.變電站內(nèi)無線傳感器的電磁兼容問題研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2017.

[5]談玲，莊勇.物聯(lián)網(wǎng)通信中的無線信道抗干擾算法[J].電信科學(xué)，2017（10）：58-64.

[6]王夢(mèng)莉，萬曉榆.基于物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)類型的無線抗干擾技術(shù)研究[J].數(shù)字通信，2014，41（2）：86-89.

My opinion on Electromagnetic Compatibility and anti-Interference of Internet of Things Based on Wireless Technology

LI Chun-xiu

（Huizhou Technical College， Huizhou Guangdong? 516003）

Abstract：At present， in the era of modern information networking， the Internet of Things has become a very large application in our production， life and technological development， and even become an indispensable component. However， at present， there are still many problems in the process of using the wireless Internet of Things. At present， the more important problem is how to better achieve electromagnetic compatibility and anti-interference. Firstly， the paper analyzes the necessity of electromagnetic compatibility and anti-interference research， and then deeply analyzes the factors and characteristics of wireless interference caused by interference， and then proposes electromagnetic compatibility and anti-interference research methods.

Key words：wireless technology; Internet of Things; electromagnetic wave; electromagnetic compatibility; anti-interference