Електромагнітне випромінювання та електромагнітна невразливість. Завади

Кабельні системи комп'ютерних мереж працюють у різних електромагнітних середо­вищах. Вони, маючи значну довжину, є антенами, що випромінюють електромагнітний сигнал у довкілля та приймають такі сигнали. Джерела електромагнітного випромінювання (ЕМВ) можуть бути як природними (блискавка, космічна радіація), так і (переважно) штучними (електродвигуни, мобільні телефони, лінії електропередач, електричні магістралі, флюоресцентні лампи, радіорелейні лінії, автомобільні двигуни та ін.).

Випромінювання впливає як на здоров'я людини, так і на правильність дії технічних пристроїв (комп'ютерів, ліній передавання даних, комп'ютерних мереж, мікропроцесорів, вбудованих у різноманітне устаткування). Особливо небезпечним за потенційними наслідками є вплив спричинених ЕМВ спотворень на військові системи, медичне обладнання, транспортні системи. Не дивно, що у медичних закладах та літаках заборонено користуватися мобільним телефоном.

Рис. 11.5 Графік залежності NEXT (верхня крива) та загасання (нижня крива) від частоти

ЕМВ, створюючи завади та спотворюючи сигнал у середовищі передавання, призводить до зменшення швидкості передавання, знижує інші кількісні та якісні параметри передавання.

Проблема боротьби з впливом завад для середовищ передавання має два аспекти: по-перше, необхідно максимально зменшити параметри випромінювання самого кабелю (див. параметри NEXT, FEXT), по-друге, треба максимально захистити кабельну систему від зов­нішнього випромінювання. Ступінь захищеності від зовнішнього випромінювання називають електромагнітною сумісністю (Electromagnetic Compatibility (EMC)), або електромагнітною невразливістю (Electromagnetic Immunity).

Фізично передавання даних по мідному кабелю може бути організоване за несиметрич­ною або симетричною (диференційною) схемою. Диференційне передавання більше захищене від завад.

Розглянемо вплив завад на сигнал, який переходить по фізичному каналу, детальніше. Якщо на вході фізичного каналу маємо сигнал z(t), то на виході унаслідок впливу завад - спо­творений сигнал z'(t).Якщо z'(t) та z(t) пов'язані деякою функційною залежністю, яка дає змогу повністю поновити початковий сигнал, то відповідну заваду називають регулярною. За впливом на вхідний сигнал завади x(t)поділяють на адитивні x_a(t) та мультиплікативні x_м(t). Для ади­тивної завади залежність між сигналом на виході каналу та сигналом на вході

z'(t)=z(t)+x_a(t).

Для мультиплікативних завад цю залежність описує рівняння

z'(t)=z(t)∙x_м(t).

Якщо характеризувати завади зі статистичного погляду, то їх можна розділити на флук­туаційні та імпульсні. Флуктуаційні завади описує неперервна випадкова функція часу. Такі завади формуються як накладання великої кількості різних завад з різних джерел. Як звичайно, серед цих складових нема окремих імпульсів, які б перевищували загальний рівень сигналу у три-чотири рази і більше. Імпульсні завади - це послідовність імпульсів з випадковими амплі­тудами, шириною та часом появи. Серед таких завад найбільшу небезпеку створюють імпуль­си, амплітуда яких наближена до величини сигналу, що передається.