Подпишитесь на Deepl pro для редактирования данного документа

Qisqa masofali simsiz

Ushbu bo'limda biz qisqa masofali simsiz aloqa texnologiyalari, jumladan, radiochastota (RF), ultratovush, ko'rinadigan yorug'lik va MI-ga asoslangan texnologiyalarning xususiyatlarini qisqacha ko'rib chiqamiz. 1- jadvalda ushbu texnologiyalar o'rtasidagi ixcham taqqoslash keltirilgan.

1. 
   Qisqa masofali radiochastota texnologiyalari
   

Radiochastota (RF) aloqalari ham uzoq, ham qisqa masofali aloqa uchun hamma joyda mavjud. Ushbu maqolada ko'rib chiqilgan ilovalar asosan cheklangan diapazonda aloqani talab qiladi - tanadagi tarmoqlar uchun ~1 m dan maksimalgacha .
Aqlli qishloq xo'jaligida ~100 m. Shuning uchun biz asosan Bluetooth (BT) kabi qisqa masofali RF texnologiyalariga, uning BlueTooth (BLE) past energiya va Zigbee kabi o'zgarishlariga e'tibor qaratamiz.
Bluetooth IEEE standart texnologiyasi bo'lib, 2,4 gigagertsli ISM diapazonida ishlaydi va shaxsiy tarmoqdagi (PAN) bir nechta qurilmalar o'rtasidagi aloqa uchun mo'ljallangan [ 21-24 ]. U master-slave arxitekturasida ishlaydi, bunda bitta asosiy qurilma piconet yaratish uchun yettitagacha qurilmaga ulanishi mumkin . Boshqa qurilmalarga shovqin ta'sirini minimallashtirish uchun Bluetooth tashuvchini bir nechta chastotali kanallar o'rtasida almashtirish orqali chastota sakrash sxemasidan foydalanadi. Bluetooth o'nlab va yuzlab metrli aloqa oralig'ini ta'minlaydi va ma'lumotlarni uzatishning eng yuqori tezligi 3 Mbit / s ga yetishi mumkin. BlueTooth Low Energy (BLE yoki BTLE) BT ning biroz oʻzgartirilgan versiyasi boʻlib, qurilmani asosan uyqu rejimida qoldirib, qisqa ulanish vaqtiga ega [ 25 , 26 ].
27-30 ] ga qaraganda kamroq quvvat va tezlik uchun mo'ljallangan yana bir BlueTooth-ga o'xshash texnologiya . U xuddi shunday foydalanadi
ISM diapazoni 2,4 gigagertsli va bu chastota diapazonida 16 ta kanal mavjud. Ma'lumot uzatish tezligi 250 kbps ga yetishi mumkin. Zigbee qurilmalarining odatiy aloqa diapazoni 10 m dan 100 m gacha.Ushbu qurilmalar toʻgʻridan-toʻgʻri ketma-ketlik tarqalishi spektri (DSSS) yordamida nuqtadan nuqtaga, hujayra yoki start topologiyasida oʻzaro bogʻlanishi mumkin. Radiochastotalarga asoslangan NFC (Yaqin maydon aloqasi) texnologiyasi ham juda qisqa masofalarda ishlashga mo'ljallangan bo'lsa-da, yana bir tegishli texnologiyadir [ 31 , 32 ].
Ushbu aloqalar o'zlarini isbotladi va ochiq, tartibsiz muhitda yaxshi ishlaydi. Biroq, radiochastota aloqasini qiyinlashtiradigan xususiyatlarga ega bo'lgan muhitlarda - signalning yuqori yutilishiga olib keladigan suv yoki o'simlik/hayvon muhitlari, signallarning tarqalishi yoki ekranlanishiga olib keladigan metall shovqinlar yoki er osti/suv ostidagi operatsiyalar tobora ortib bormoqda. juda murakkab aloqa kanali. Pastroq chastotalarni tanlash orqali yutilishni kamaytirish signalni zaiflashtirishga yordam beradi [ 1 ], lekin katta antennalarni talab qiladi, bu esa kiruvchi o'lcham va yaqin atrofdagi radiolarga jiddiy shovqinlarni keltirib chiqaradi. Shu sababli, BLE qurilmalarini inson tanasiga chuqur o'rnatib bo'lmaydi.
RF qurilmalari 2,4 gigagertsli ISM diapazonida Bluetooth, WiFi, ZigBee, simsiz telefonlar va mikroto'lqinli pechlardan foydalanadigan bir qancha boshqa qurilmalar bilan birga mavjud. Shu sababli, RF qurilmalari ISM diapazoni ishlatadigan boshqa qurilmalar tomonidan juda ko'p shovqinlarga duch kelishi mumkin. Bundan tashqari, RF qurilmalarining quvvat iste'moli odatda ancha yuqori, bu esa bunday qurilmalarning ishlash vaqtini qisqartiradi.

2. 
   Ultrasonik aloqa
   

Qattiq muhitlar uchun qiziq bo'lgan yana bir texnologiya - bu yuqori chastotali bosim to'lqinlarining muhit orqali tarqalishiga asoslangan ultratovushli aloqa (yoki USC). Ultrasonik aloqa suv osti muhitida faol o'rganilmoqda, u erda ma'lumotlarni juda past tezlikda (ko'pi bilan bir necha yuz bps) yuzlab metrlar [ 33-35 ] orqali uzatish uchun ishlatilishi mumkin. USC ulanishining hozirgi holati ko'rib chiqish maqolasida [ 36 ] muhokama qilinadi va kanalning javobi [ 37 ] da muhokama qilinadi. Ushbu turdagi aloqa kam quvvatga emas, balki uzoq masofalarga erishishga qaratilgan. Tana bilan aloqa tarmoqlari uchun USC dan foydalanish [ 18 , 20 ] da ko'rib chiqiladi. Iltimos, 1 - jadvalda USC uchun berilgan raqamlar tanadagi aloqa tarmoqlariga (kichik membranalar) tegishli ekanligini unutmang. Pastki chastotalar va kattaroq antennalar, albatta, ko'proq diapazonni ta'minlashi mumkin, ammo ancha yuqori quvvat sarfi bilan.

3. 
   Ko'rinadigan yorug'likdagi aloqa
   

Visible Light Communication (VLC) IEEE tomonidan 2011-yilda IEEE 802.15.7 standarti sifatida standartlashtirildi va shaffof muhitda ko‘rish liniyasi aloqalari uchun 100 Mbit/s yoki undan yuqori uzatish tezligiga erisha oladi. Biroq, ko'pchilik ob'ektlar va devorlar orqali VLC-ning etarli darajada o'tkazilmasligi shovqinlarni kamaytirish va ma'lumotlar sizib chiqishining oldini olish imkonini beradi.
Yaqinda VLC bo'yicha bir nechta sharh maqolalari paydo bo'ldi [ 16 , 38 , 39 ]. [ 38 ] da mualliflar VLC kontekstida modulyatsiya, sxema dizayni kabi jismoniy qatlam texnikasini muhokama qilishdi, [ 16 ] mualliflari probing va VLC media kirish protokollari kabi turli tarmoq jihatlarini o'rganishdi. VLC ning turli ilovalari [ 39 ] da xabar qilingan.
Suvdagi past susayishi tufayli VLC shuningdek, yuzlab metrlarni (≈300 m) qamrab oladigan yuqori tezlikdagi suv osti simsiz optik aloqasiga (UWOC) erishishda va'da berdi [ 19 ]. UWOC bir necha so'nggi ko'rib chiqish maqolalarida [ 19 , 40 , 41 ] keng ko'lamda o'rganilgan. Toza suvda yorug'likni singdirish ko'rinadigan spektrning 400-500 nm oralig'ida minimal bo'ladi, ammo bu yutilish xususiyatlari fitoplankton turlarining soniga va dengiz suvida erigan organik moddalarga qarab o'zgaradi . Absorbsiyadan tashqari, zichlikning tebranishlari, organik va noorganik yirik zarralar tufayli suv osti tarqalishi ham ILBI ishiga ta'sir qiladi. Bundan tashqari, UVOC ko'rsatkichlari dengiz turlari kabi to'siqlar mavjudligida sezilarli darajada yomonlashadi. Umuman olganda, VLC er osti aloqasi, implantatsiya, ichki/tanadagi aloqa va boshqa ko'plab muhim ilovalar uchun yaroqsiz.

4. 
   Aloqa NFMI
   

NFMI - bu Near Field Communication (NFC) texnologiyasi, shuning uchun u qisqa diapazonda ishlashga mo'ljallangan. Bu diapazon chastotaga 𝑓 (yoki toʻlqin uzunligi 𝜆) va 𝜆∕2𝜋𝑓 yaqin maydon chegarasini aniqlaydi . Keyinchalik muhokama qilinadiganidek, magnit maydonning energiyasi ham juda tez pasayadi ( masalan , masofa bilan 𝑟-6 ). 𝑟), uning diapazonini yanada cheklaydi .
Bluetooth kabi qisqa masofali RF texnologiyalariga nisbatan bir qancha afzalliklarga ega . RF bilan solishtirganda , NFMI-ga asoslangan aloqa yaxshiroq penetratsion xususiyatlarga ega (ya'ni, past singdirish), chunki tez-tez ishlatiladigan rangli materiallarning magnit o'tkazuvchanligi havo o'tkazuvchanligiga juda o'xshash. Bunga suv muhiti va to'qimalar (masalan, inson tanasi, yangi oziq-ovqat, go'sht va boshqalar) kiradi, ular yuqori chastotali yutilishga ega. Hatto ostenitik zanglamaydigan po'latdan ham 1 [ 42 ] ga yaqin o'tkazuvchanlikka ega va shuning uchun MI kavrama ta'sir qilmaydi . Buni DoE tomonidan o'tkazilgan testlar ko'rsatdi, bu erda MI radiosi muhrlangan zanglamaydigan po'latdan yasalgan baraban ichida va tashqarisida saqlangan [ 43 ]. Bundan tashqari, NFMI radiosi yoniga qo'yilgan yumshoq po'latdan yasalgan varaq yoki boshqa turdagi temir oyna vazifasini bajaradi va signalni kuchaytira oladi [ 44 ]. Mavjud ma'lumotlarga ko'ra [ 45 , 46 ], NFMI mumkin