نویزهای مخفی بر روی شبکه شما

نویز چیست؟

نویز انرژی الکتریکی و یا الکترومغناطیسی است که کیفیت سیگنال ها و داده ها را کاهش می دهد. نویز در سیستم های آنالوگ و دیجیتال اتفاق می افتد و می تواند بر روی فایل ها و انواع ارتباطات از قبیل متن و برنامه ها و عکس ها و صدا و حتی مسافت سنجی در شبکه تاثیر منفی بگذارد.تشخیص و کاهش آن همیشه یکی از نگرانی های اصلی درهنگام نصب، تست و تائید کارایی خوب برای شبکه های محلی بوده است. مسئله دیگر نگران کننده برای کارشناسان شبکه، نگهداری از شبکه در مقابل نویز و پیدا کردن راه حلی برای حذف آن بوده است. شخصی که وظیفه کابل کشی شبکه را به عهده دارد بایستی منابع مختلفی را که موجب ایجاد نویزهایی در شبکه می شوند و مانعی در انتقال سیگنال های درست هستند و به نحوی میزان انتقال داده را کاهش می دهند، بشناسد. گاهی اوقات مبداً تولید کننده آن یک عامل بیرونی است، مانند تداخل های مغناطیسی (EMI) که توسط تجهیزاتی که در نزدیکی شبکه قرار دارند اتفاق می افتد و گاهی اوقات خط های انتقال و یا منابع داخلی شبکه هستند که تولید کننده نویز می باشند و آن را به داخل کابل ها هدایت می کنند. دلیل این اتفاق را می توان عملکرد ضعیف شخصی دانست  که کار کابل کشی را بر عهده داشته است. 

امروزه میزان کارایی شبکه و پهنای باند رو به افزایش است، بنابراین مدیریت نویز امری بسیار مهم به شمار می آید. سرعت بالا در شبکه به معنی بسته بندی و ارسال داده های بیشتر در بازه های زمانی کوتاه تر است و پالس های سیگنال کوچک تر تداعی کننده حساسیت بیشتر در امر تداخل، متاسفانه تاثیرات منفی نویز گاهی اوقات به شکل ضعف در عملکرد شبکه ظهور می کند نه اینکه به شکل اختلال کلی در شبکه نمایان شود. داده هایی که به خاطر تداخل نویز به درستی دریافت نمی شوند بایستی دوباره ارسال شوند، بنابراین نویز موجب کاهش در سرعت تکمیل ارسال داده و ایجاد تراکم در کل شبکه خواهد شد. 

امروزه تجهیزات تست  LAN نقش بسیار اساسی در مدیریت این مشکل در شبکه ایفا می کنند. اگر توانایی اندازه گیری دقیق، تشخیص و حذف نویز وجود نداشته باشد، شبکه هایی که برای عملکرد سریع راه اندازی شده اند در نهایت عملکرد ضعیفی خواهند داشت. از جانب دیگر، تست کننده هایی که قابلیت تشخیص دقیق انواع مختلف نویز و منابع آن را ندارند نیز می توانند موجب شوند که تکنسین ها زمان بسیار زیادی را صرف ریشه یابی آن کنند البته گاهی اوقات هم این امر را محال می کنند. 

انواع نویز

حالت معمول:

تداخلات الکتریکی بر روی دو خط سیگنال که موجب تغییر ولتاژ هر دو سیگنال نسبت به زمین شود. 

حالت نرمال: 

تداخل االکتریکی روی یکی از دو خط سیگنال که موجب تغییر ولتاژی می شود که بین دو سیگنال به آن اشاره شده است. این نویز نیز مانند نوع حالت معمول می باشد با این تفاوت که تاثیر آن تنها بر روی یکی از سیگنال هاست نه هر دوی آن سیگنال ها.

منابع ایجاد کننده نویز 

نویزهای الکترواستاتیکی: در هنگام تغییر زمانی فیلدهای الکتریکی یک ولتاژ بر روی یک رسانا قرار گرفته و به این ترتیب نویزهای الکترواستاتیکی اتفاق می افتند. منابع نویزهای الکترواستاتیکی که در زیر آمده اند به صورت معمول در هنگام برقراری ارتباط با سیستم هایی که حاوی داده هستند به منبعی برای ایجاد این مشکل تبدیل می شوند:

  • کابل های VFD
  • تغییر حالت خازن های منبع تغذیه
  • لامپ ها و چراغ های Fluorescent
  • جرقه زدن

نویزهای الکترومغناطیسی: یک جریان اگر در معرض تغیر زمانی فیلدهای مغناطیسی باشد، بر روی رسانا قرار خواهد گرفت و به این ترتیب نویزهای الکترومغناطیسی اتفاق خواهند افتاد. مواردی که در زیر آمده اند منابع تولید نویزهای الکترومغناطیسی به حساب می آیند:

  • کابل های VFD
  • کابل های AC برق
  • تغییر حالت خازن های منبع تغذیه
  • کنتاکتورهای برق solenoid
  • Loopهای زمینی

راه کارهای کاهش نویز در شبکه

استفاده از کابلهای روکش دار (Shielded Cables)

استفاده از کابل های روکش دار در سیستم هایی که وظیفه ارسال داده ها را دارند موجب کاهش نویزهای الکترواستاتیکی خواهد شد. به صورت ضمنی، هنگامی که روکش یک سیم را احاطه می کند، سیم به روکش متصل می شود و همین موضوع مانع از برخورد با هر رسانای دیگری در خارج از روکش می شود. از کابل های روکش دار برای نگه داشتن نویزهای الکترواستاتیکی بیرون از رسانا و جلوگیری از ورود این نویزها به داخل کابل استفاده کرد. 

استفاده از کابل های دو زوجی (Tweisted pair)

استفاده از کابل های دو زوجی از رسیدن نویزهای حالت نرمال به رسانا در زوج هایی که به صورت برابر در معرض هر منبع نویز الکترومغناطیسی و یا الکترواستاتیکی هستند، جلوگیری می کند. 

منزوی کردن سیگنال (Signal Isolation)

در برخی سیستم ها با در نظر گرفتن اندازه فیزیکی آن ها، نیاز به چند زمین می باشد تا به این ترتیب با هدایت سیگنال های اضافی به سمت این زمین ها و منزوی ساختن همین سیگنال های اضافی، سیستم هایی که مالکیت داده ها را به عهده دارند، از مشکلات مربوط به این سیگنال های اضافی حفاظت کرد. خیلی مهم است که مطمئن شوید که سیگنال های داخل سیم یک مسیر برگشت بین دو زمین متفاوت که هر کدام پتانسیل متفاوتی دارند، ایجاد نکنند، درست کردن مسیر برگشت موجب ایجاد یک حلقه نا متناهی بین زمین و جریانات داخلی خواهد شد. 

اندازه گیری های دوره ای جهت تشخیص

معمولاً بهترین روش برای محافظت از سیستم هایی است که مالکیت داده ها را به عهده دارند در برابر سیگنال های اضافی روی خط، همین روش می باشد. اندازه گیری های دوره ای جهت تشخیص، به کاهش هر نویز حالت معمولی کمک خواهند کرد و به شما این اجازه را خواهند داد تا از همه مزایای کابل های دو زوجی بهره برداری کنید. 

در نظر گرفتن زمین جهت خروج امواج اضافی و نویز (Grounding)

Grounding مناسب و استفاده از زمین در طراحی و نصب فاز برای کاهش سیگنال های اضافی روی خط در سیستم های DAQ بسیار ضروری است. راه اندازی یک زمین می تواند به کاهش سیگنال های اضافی روی خط و اطمینان از این که جریان داخل یک سیستم همان پتانسیل مرجع را در مقایسه سیگنال ها و ولتاژهای متفاوت داشته باشد، بسیار ضروری است. زمینی که در نظر گرفته شده است برای اکثر سیگنال ها به عنوان یک پتانسیل بی نهایت نمایان می شود که هر نقطه روی آن برای همه فرکانس پتانسیل یکسانی دارد. 


مسیریابی کابل ها 

در مسیریابی کابل ها بایستی این نکته را در نظر گرفت که ممکن است کابل هایی با برق فشار قوی در اطراف کابل های شبکه وجود داشته باشند که موجب به وجود آمدن سیگنال های اضافی روی خط، در این کابل ها که وظیفه هدایت داده ها را بر عهده دارند بشوند. بنابراین بایستی در طراحی کابل کشی کابل های شبکه این موضوع را نیز در نظر داشت و در صورت ممکن مسیر عبور آن ها را متفاوت در نظر گرفت.

فیلتر های ضد  انعکاس

در هنگام تشخیص نرخ نمونه برای سیستم هایی که مالکیت داده ها را بر عهده دارند، در هر مرحله از نمونه گیری Nyquist نمونه نرخ در کمترین حالت بایستی دو برابر حداکثر بهترین فرکانس باشد. به منظور جلوگیری از انعکاس در وهله اول بایستی مطمئن شد که سیگنال ها دارای فرکانسی بالاتر از نصف نرخ نمونه نباشد. فیلترهای ضد انعکاس می توانند به صورت نرم افزاری راه اندازی شده باشند که اقدام به نمونه گیری می کنند و هم در انتهای ماژول های سیستم هایی که داده ها در آن رد و بد می شوند نصب شوند. 

ملاحظات ویژه برای جلوگیری از نویز

ملاحظات بسیار زیادی وجود دارند که مشاوران با تجربه و فروشندگان می توانند شما را با آن ها آشنا کنند. سنسورها و بقیه اجزاء الکتریکی گاهی اوقات دستورالعمل های خاصی دارند که بایستی به آن ها عمل کرد که این امر در جلوگیری از ایجاد نویز در اطراف و سیستم های حمل داده ها (کابل های شبکه) تاثیر جدی خواهد گذاشت. 

تگ ها