Kenapa sinyal radio tidak saling mengganggu sepanjang waktu?

Saya seorang pemula dalam teknologi nirkabel dan saya mencoba memahami cara kerjanya.

Satu hal yang saya tidak mengerti adalah ini: Kenapa transmisi dari perangkat yang berbeda tidak saling mengganggu sepanjang waktu?

Sebagai contoh, saya tinggal di daerah metropolitan yang padat. Ada router di meja saya, dan laptop terhubung melalui WiFi. Saya berani bertaruh bahwa dalam radius 100 meter di sekitar saya, ada setidaknya 100 router lebih, dan setidaknya 200 lebih banyak perangkat (laptop atau ponsel) yang terhubung ke router tersebut. Mereka semua berkomunikasi satu sama lain pada saat yang sama. Bagaimana laptop saya yang sederhana dan router saya yang rendah hati dapat saling mengirim pesan? Ketika router saya mengirim pesan, bagaimana laptop saya dapat mengambilnya dari semua gangguan pada frekuensi ini?

Pertanyaan ini juga berlaku untuk jaringan telepon. Bagaimana telepon dapat diandalkan berkomunikasi dengan menara ketika ada 500 telepon di dekatnya yang berkomunikasi dengan menara yang sama? Bagaimana mereka tahu data mana yang menjadi milik telepon mana?

Terima kasih telah memuaskan keingintahuan saya!

Oh, tapi mereka mengganggu!

Ada beberapa mekanisme dalam bermain yang memungkinkan pembagian gelombang udara oleh berbagai sumber radio yang disebutkan - kata kunci yang multiplexing , dalam berbagai rasa.

1. Pita frekuensi : Perangkat RF yang berbeda menggunakan "pita" frekuensi berbeda, yang biasanya dialokasikan dan diatur oleh otoritas lokal yang relevan, misalnya FCC atau ITU. Ini disebut alokasi spektrum, dan bervariasi di antara negara-negara, dengan beberapa tren menyeluruh yang luas. Penerima disetel untuk menerima dan menguatkan hanya sinyal-sinyal di dalam band yang diinginkan, melemahkan sisa frekuensi radio. Ini adalah multiplexing frekuensi .
   Contoh :

   • Satelit GPS berkomunikasi dengan handset GPS sipil pada pita frekuensi 1,57542 GHz (L1) dan 1,2276 GHz (L2).
   • Perangkat WiFi / Wireless LAN biasanya menggunakan band 2,4 GHz dan 5 GHz, meskipun beberapa lainnya juga dialokasikan di wilayah / tujuan tertentu.
   • Beberapa perangkat RFID menggunakan pita 13,56 MHz
   • Saluran hiburan radio FM biasanya menggunakan pita 87,5 hingga 108,0 MHz (Eropa, Afrika, India) atau variasi di sekitar rentang itu, misalnya 76 hingga 90 MHz di Jepang.

2. Saluran frekuensi di dalam pita: Di dalam pita frekuensi di atas, transmisi / perangkat individual menggunakan saluran atau rentang frekuensi yang lebih sempit, seringkali dengan "pita pengaman" yang tersisa di antara keduanya untuk mengurangi gangguan atau menghindari saluran lama. Selain itu, mekanisme seperti pemilihan frekuensi dinamis (DFS) digunakan, seperti oleh perangkat WiFi 5 GHz band, untuk beralih saluran secara anggun dan otomatis ketika gangguan diamati.
   Jadi, dari contoh 2,4 GHz di atas, perangkat WiFi dapat dikonfigurasi untuk salah satu dari 11 (14 di beberapa negara) saluran mulai dari frekuensi pusat 2412 MHz, dengan 5 MHz antara saluran yang berdekatan, dengan demikian 2417, 2422, dan seterusnya di. Oleh karena itu jika router WiFi tetangga Anda cukup mengganggu Anda, Anda selalu dapat beralih ke saluran lain yang tidak memiliki banyak aktivitas.

3. Keragaman spasial : Selama dua sumber RF cukup dipisahkan dalam istilah geografis sehubungan dengan daya yang dipancarkan per perangkat, interferensi tidak signifikan. Daya emisi radio maksimum yang diizinkan per band juga diatur, dan seringkali dilisensikan secara individual, oleh otoritas pengatur spektrum.
   Jadi, bahkan jika dua headset BlueTooth di gedung menggunakan saluran frekuensi yang sama, selama keduanya cukup terpisah secara fisik mengingat daya transmisi radio masing-masing yang agak rendah, tidak ada gangguan RF yang akan dicatat.

4. Multiplexing pembagian kode - Transmisi frekuensi hopping / spread-spektrum: Beberapa jenis perangkat komunikasi menggunakan frekuensi yang diubah secara dinamis, atau bahkan transmisi spread-spektrum yang mencakup rentang frekuensi, untuk menghindari gangguan oleh gangguan. Aplikasi semacam itu yang paling akrab adalah layanan seluler CDMA .
   Bahkan ketika beberapa gangguan terjadi dalam teknik seperti itu, sifat mekanisme menyediakan end to end yang cukup untuk komunikasi yang efektif dapat dipertahankan.
5. Multiplexing pembagian waktu : Dalam "saluran" komunikasi tertentu (dan ini bukan hanya RF, itu juga berlaku untuk tembaga atau serat optik misalnya) ada sejumlah kapasitas transmisi simbol - pada tingkat biner paling sederhana yang mungkin sebanyak bit "on" dan "off" dapat ditransmisikan per detik, sementara teknik seperti Quadrature Phase Shift Keying meningkatkan kapasitas "densitas" berlipat ganda ini. Dengan demikian, sederhana untuk peralatan transmisi untuk memanfaatkan saluran dalam potongan waktu, baik dengan "drum master" mengalahkan waktu dan menetapkan slot waktu individu untuk setiap perangkat yang meminta, atau dengan beberapa bentuk anarki cerdas seperti deteksi tabrakan dan transmisi ulang (mis. Ethernet CSMA-CD klasik).
6. Metode yang lebih eksotis, seperti multiplexing polarisasi : Ini paling sering digunakan dalam komunikasi serat optik, tetapi juga banyak digunakan dalam komunikasi radio point to point. Dalam bentuk pemisahan saluran ini, pikirkanlah setiap "berkas" elektromagnetik yang dipolarisasi dengan orientasi spesifik saat transmisi. Pada ujung yang jauh, antena penerima yang dipolarisasi sesuai demultipleks atau membedakan antara sinyal yang terpolarisasi berbeda, sehingga memungkinkan beberapa saluran komunikasi radio yang secara spasial bertepatan.

Di atas sama sekali tidak ada risalah yang komprehensif tentang bagaimana berbagai perangkat RF dapat hidup berdampingan, tetapi harus memberikan kata kunci yang cukup untuk pencarian lebih lanjut, jika diinginkan.

Sejumlah teknik digunakan, seringkali dalam kombinasi.

• Spektrum frekuensi yang tersedia dibagi dalam sejumlah besar pita yang masing-masing dapat ditransmisikan dan diterima secara independen. Ini adalah cara stasiun radio dan WiFi Anda dapat beroperasi tanpa terganggu oleh stasiun radio dan set WiFi lainnya. (Multiplexing pembagian frekuensi)

• Ponsel tidak disebut ponsel CELL untuk apa pun: setiap menara ponsel mencakup area kecil (itu sel). Sel tetangga tidak menggunakan frekuensi yang sama, tetapi sel pada jarak yang sedikit lebih jauh melakukannya. Oleh karena itu satu set frekuensi kecil dapat mencakup area yang luas tanpa gangguan. (Multiplexing divisi spasial)

• Menara telepon seluler tunggal dapat melayani banyak telepon seluler (dan juga perangkat WiFi Anda dapat melayani banyak komputer nirkabel) dengan berbicara dengan masing-masing secara berurutan. Ada banyak skema pintar untuk menyinkronkan pembicaraan semacam itu. (Multiplexing pembagian waktu)

• Menara ponsel dapat, pada saat yang sama dan pada frekuensi yang sama, mentransmisikan pesan yang berbeda ke sejumlah besar ponsel, dengan XORing setiap pesan dengan urutan tombol yang unik untuk telepon, dan mentransmisikan jumlah semua pesan. (Multiplexing pembagian kode)

Ini adalah jawaban sederhana yang sesuai dengan orang-orang yang menggambarkan diri mereka sebagai pemula di radio

Bayangkan spektrum radio menjadi musik hi-fi Anda. Jika Anda memiliki equalizer grafis di atasnya, Anda dapat melakukan hal-hal cabul dengan nada audio seperti hanya meningkatkan hal-hal di 1kHz - geser kontrol 1kHz ke max dan kurangi yang lain seminimal mungkin - ini adalah cara radio menyetel dirinya ke satu transmisi dan mengecualikan (sebagian besar) semua band lain.

Stasiun lain mungkin meminta Anda hanya meningkatkan (katakanlah) 500Hz sehingga Anda menggeser kontrol 500Hz ke maksimum dan mengurangi yang lain seminimal mungkin - yang Anda dengar hanyalah nada sekitar 500Hz.

Radio dialokasikan pita untuk mentransmisikan dan mereka memiliki frekuensi yang berbeda sehingga cukup mudah untuk mendengarkan stasiun yang Anda inginkan.

Perangkat Wi-fi semuanya menggunakan pita frekuensi yang berbeda - ada aturan logis ketika perangkat baru "bergabung" dengan router wifi - perangkat tersebut dialokasikan pita frekuensi sendiri. Sama dengan ponsel dll.

Anda juga harus ingat bahwa output daya dari router sengaja terbatas sehingga jangkauannya menyebabkan "crosstalk" terbatas untuk router lain. Ini sama untuk semua perangkat radio seperti ini. Ada ratusan (mungkin ribuan) saluran yang tersedia dan jika daya untuk setiap transmisi perangkat terlalu tinggi, sistem tidak akan mungkin.

Ini agak seperti goldilocks - itu tepat mengingat kendala mobilitas rata-rata perangkat dan jumlah perangkat dalam "sel" yang diberikan.

Hukum In-R-Squared datang untuk menyelamatkan. Intensitas sinyal pada jarak Rdari sumbernya sebanding dengan 1/R^2; sinyal suara atau WiFi jatuh dengan sangat cepat saat Anda menjauh darinya.

Jadi pertimbangkan orang-orang mengobrol di sebuah pesta. Anda dapat mendengar orang di depan Anda dengan cukup baik, dan kecuali jika tingkat kebisingannya sangat tinggi, Anda mungkin dapat berkomunikasi dengan mereka tanpa kebingungan. Anda mungkin terganggu oleh seseorang yang berbicara keras satu atau dua meter jauhnya; Anda mungkin perlu meminta pasangan bicara Anda untuk mengulang beberapa kata atau kalimat sesekali. Tetapi Anda kebanyakan hanya mendengar dengungan tingkat rendah dari orang-orang yang berbicara di bagian lain ruangan dan sebagian besar tanpa banyak mempengaruhi percakapan Anda sendiri.

Tanpa ingin terlalu sederhana dengan jawaban saya; seorang individu yang terlibat dalam percakapan dua orang, tanpa sadar menyelaraskan karakteristik suara orang lain, sehingga untuk lebih baik mendengar bahwa satu orang lain, menghadiri pesta tersebut, lebih baik dan / atau lebih khusus daripada peserta lain di acara perayaan tersebut.

Sebanding dengan perangkat elektronik yang menggunakan attenuator DTMF. Di mana, telinga manusia, dalam seri paralel dengan otak kecil manusia (otak manusia) menguraikan nada, nada, dan intonasi tokoh terpilih yang dengannya individu tersebut memilih untuk terlibat dalam percakapan mereka yang utama dan terpenting.

Dalam banyak cara yang sama bahwa sebuah rangkaian sirkuit elektronik akan, secara analogi, menggambarkan jalur koneksi yang benar.

Secara elektronik, ini dicapai dengan memanfaatkan baik CTCSS atau DCS melemahkan konfigurasi atau mungkin, kombinasi CTCSS dan logika DCS yang kompatibel, untuk memfasilitasi keselarasan elektronik komunikasi yang kompatibel antara komponen elektronik individu; di mana orang akan ingat bahwa setiap komponen elektronik memiliki tanda tangan elektronik pengenalnya sendiri; sama seperti tanda tangan manusia yang ditulis / dicetak.

POSTED: 03 APR 2018. 02:19Z-UTC.