वायरलेस संचार में हस्तक्षेप से कैसे बचें?

Question

मैं वायरलेस संचार प्रणाली पर काम कर रहा हूं। हम लगभग 10 जोड़ी ट्रांसमीटर और रिसीवर का उपयोग कर रहे हैं। हम USART पोर्ट द्वारा एन्कोडिंग और डिकोडिंग के लिए atmega16 माइक्रोकंट्रोलर का उपयोग कर रहे हैं।

अब हम डेटा को संचारित करने और रिसीवर के अंत में समान प्राप्त करने में सक्षम हैं, लेकिन एक बड़ी समस्या है, जब हम एक ही समय में आने वाले 2 ट्रांसमीटर डेटा ढूंढ रहे हैं। हस्तक्षेप के कारण रिसीवर इसे प्राप्त करने में असमर्थ है।

मान लीजिए कि एक ट्रांसमीटर इस बीच "SENDA" भेजता है तो दूसरा ट्रांसमीटर "GETTS" भेजता है, उस समय रिसीवर उचित डेटा प्राप्त नहीं कर सकता है। चूंकि सभी ट्रांसमीटर और रिसीवर एक ही आवृत्ति में काम कर रहे हैं, इसलिए यह हस्तक्षेप हो रहा है। मैं इस समस्या को कैसे हल कर सकता हूं?

Comments

आपके UART और एंटीना के बीच किस प्रकार का रेडियो सर्कुलेशन बैठता है?

— जेपीसी

Answer 1

एक व्यावहारिक आरएफ संचार प्रोटोकॉल विकसित करना एक मुश्किल लेकिन शैक्षिक अभ्यास है। जो कहा गया है उससे परे विचार करने के लिए कुछ अतिरिक्त बिंदु:

1. कुछ रेडियो हार्डवेयर पर, सिग्नल के लिए सुनने के लिए बहुत शक्ति लगती है। कई के साथ अगर अधिकांश छोटे रेडियो नहीं हैं, तो एक सेकंड के लिए सुनना एक मिलीसेकंड के लिए संचारित होने से अधिक ऊर्जा लेने वाला है; कुछ रेडियो पर, एक मिलीसेकंड के लिए सुनना एक मिलीसेकंड के लिए संचारित होने से अधिक ऊर्जा ले सकता है। यदि वर्तमान खपत कोई समस्या नहीं है, तो लगातार सुनना आंतरायिक रूप से सुनने की तुलना में बहुत सरल है; यदि वर्तमान खपत एक मुद्दा है, हालांकि, रुक-रुक कर सुनना आवश्यक हो सकता है। शायद एक अच्छा विचार नहीं है जब तक आप एक निरंतर-सुन प्रोटोकॉल के साथ कुछ पाने में कामयाब नहीं होते हैं।
2. सुनो-पहले-प्रसारण "विनम्र" हो सकता है, लेकिन यह आरएफ के साथ कहीं भी उपयोगी नहीं है जैसे कि एक ईथरनेट केबल। ईथरनेट सिग्नलिंग को इसलिए डिज़ाइन किया गया है कि न केवल यह संभावना है कि एक उपकरण जो संचारित होने से पहले सुनता है, आमतौर पर टकराव से बच जाएगा, लेकिन यह भी डिज़ाइन किया गया है कि एक उपकरण जिसका संचरण दूसरे डिवाइस के साथ टकराता है, वास्तव में नोटिस की गारंटी है। RF ट्रांसमिशन ऐसा कोई वादा नहीं करता है। यह पूरी तरह से संभव है कि जब P Q को संचारित करना चाहता है, तो कुछ अन्य डिवाइस X जो P की तुलना में Q के अधिक निकट है, Q को P के प्रसारण को सुनने से रोकने के लिए जोर से संचारित करेगा, लेकिन P को सूचना देने के लिए पर्याप्त नहीं है। पी को केवल यह पता होगा कि क्यू को उसका ट्रांसमिशन नहीं मिला होगा, इस तथ्य से कि पी को क्यू से प्रतिक्रिया नहीं मिलेगी।
3. वायर सिग्नलिंग की तुलना में RF के साथ आम सहमति समस्या से सावधान रहना महत्वपूर्ण है। यदि कोई P, Q को भेजता है, तो संभव है कि Q, P के प्रसारण को सुने और एक पावती भेजे, लेकिन P विभिन्न कारणों से उस पावती को नहीं सुन पाएगा। इस प्रकार रिट्रेसमिशन को "नए" प्रसारण से अलग करना बहुत आवश्यक है।

   आम सहमति समस्या विशेष रूप से विकराल हो सकती है अगर कोई जरूरत पड़ने पर रिसीवर को बिजली देकर ऊर्जा बचाने की कोशिश कर रहा हो। मान लीजिए कि दो P और Q को प्रत्येक 10 सेकंड में एक बार संवाद करना है, इसलिए वे पावर अप करते हैं और P, Q को एक पैकेट भेजता है। क्यू पैकेट प्राप्त करता है, अपनी पावती भेजता है, और - यह जानते हुए कि पी लगभग दस सेकंड के लिए कुछ भी नहीं भेज रहा है, शक्तियां नीचे। यदि P को Q की पावती नहीं मिलती है, तो वह पुनः प्रयास करेगा; चूँकि Q सो रहा है, हालाँकि, वह P के पुन: प्रसारण को नहीं सुनेगा। क्यू के दृष्टिकोण से, इससे कोई फर्क नहीं पड़ेगा (वह पहले से ही अपना डेटा प्राप्त कर चुका है), लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि पी कितनी बार रिट्रीट करता है, उसके पास यह जानने का कोई तरीका नहीं होगा कि क्यू को उसका पैकेट मिल गया (कम से कम अगली मुलाकात तक के बारे में नहीं दस सेकंड)।

4. यह पूरी तरह से एक स्थिति है जिसमें नोड क्यू, पी से प्रसारण प्राप्त करने में सक्षम होगा, लेकिन पी क्यू से प्रसारण प्राप्त करने में सक्षम नहीं होगा। ऐसे परिदृश्यों में उपयोगी संचार करना संभव नहीं हो सकता है, लेकिन किसी को कम से कम प्रयास करना चाहिए अप्रिय कुछ भी करने से बचने के लिए (जैसे पी अंतहीन रूप से प्रति सेकंड सैकड़ों ट्रांसमिशन का पुन: प्रयास करता है)

जैसा कि कहा गया है, एक व्यावहारिक आरएफ संचार प्रोटोकॉल एक मुश्किल व्यायाम है। फिर भी, मुझे उम्मीद है कि आप शायद अनुभव से बहुत कुछ सीखेंगे।

Answer 2

यदि आप इसके लिए एक मानक प्रोटोकॉल का उपयोग नहीं कर रहे हैं, तो आप एक उदाहरण के लिए डिजाइन और कार्यान्वित करने जा रहे हैं, उदाहरण के लिए:

• प्रसारण करने से पहले, एक नोड को यह जांचने के लिए सुनना चाहिए कि चैनल मुफ्त है
• यदि संदेश भेजने के बाद कोई पावती प्राप्त नहीं होती है, तो नोड को समय की एक यादृच्छिक अवधि की प्रतीक्षा करनी चाहिए और फिर कुछ अधिकतम संख्या में पुन: प्रयास करने का प्रयास करना चाहिए।

तो क्या होता है कि आप पहले सुनकर "ठेला" से बचने की कोशिश करते हैं, फिर अगर जाम अभी भी होता है, तो आप इसे प्राप्त नोड से पावती की कमी के माध्यम से पता लगाते हैं और फिर एक यादृच्छिक देरी के बाद फिर से प्रयास करते हैं - दो ठेला ट्रांसमीटर एक दूसरे टकराव की संभावना को कम करने, विभिन्न यादृच्छिक देरी का उपयोग करें।

Comments

टकराव से बचने की एक प्रमुख सीमा यह है कि इस बात की कोई गारंटी नहीं है कि भावी ट्रांसमीटर एक दूसरे की सीमा प्राप्त करने के भीतर होंगे, भले ही वे दोनों अपने इच्छित लक्ष्य की सीमा प्राप्त करने के भीतर हों।

— सुपरकाट

टक्कर से बचाव सिर्फ चैनल के उपयोग में कुछ सुधार प्रदान करता है। आपको अभी भी पावती और प्रत्यावर्तन करना होगा। महत्वपूर्ण यह है कि रिट्रांसमिटिंग से पहले एक यादृच्छिक समय की प्रतीक्षा करें।

— डेविड श्वार्ट्ज

सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि यह वास्तविक समय में काम कर रहा है और यह एक तरह से संचार भी है। इसलिए यदि हम इसे 2 तरह से बनाते हैं तो यह अधिक हस्तक्षेप करेगा। :(

— user934070

ठीक है - यह कभी मजबूत या विश्वसनीय नहीं होने जा रहा है - आप प्रसारण से पहले सुन सकते हैं लेकिन इसके अलावा फार्म है कि आपके पास कभी भी कोई गारंटी नहीं होगी कि ट्रांसमिशन वास्तव में प्राप्त हुआ है।

— पॉल आर।

Answer 3

यहां दो सामान्य विकल्प हैं

1) टॉक (एलबीटी) एल्गोरिथ्म से पहले एक सुनो को लागू करें, जो यह जांचता है कि क्या आपके स्वयं के शुरू करने से पहले प्रगति में ट्रांसमिशन है, और यदि ऐसा है, तो कुछ समय के लिए बंद हो जाता है। इस अवधि में एक निश्चित लंबाई और एक यादृच्छिक लंबाई होनी चाहिए ताकि वे सभी एक ही अवधि के लिए वापस न हों। कई मानक रेडियो प्रोटोकॉल में यह प्रक्रिया शामिल है, ईटीएसआई एन 300-220-1 देखें।

2) एक बीकन प्रणाली को लागू करें जहां ट्रांसमिशन बीकन से समयबद्ध हैं। प्रत्येक ट्रांसमीटर को अपना टाइमिंग स्लॉट मिलता है। आप आमतौर पर उपकरणों में सीरियल नंबर का उपयोग उनके स्लॉट को निर्धारित करने के लिए करेंगे, और यह निर्धारित करने के लिए एक सिस्टम होगा कि कौन बीकन भेजता है। चूंकि यह सभी ट्रांसमीटरों पर एक अलग स्लॉट होने पर निर्भर करता है, इसलिए जब तक आपके पास इसके लिए कोई ठोस प्रक्रिया न हो, तब तक इसे सभी ट्रांसमीटरों की विशिष्ट पहचान करने के लिए उपयोगकर्ता के पास छोड़ना अच्छा नहीं है।

Comments

एक तरफ के रूप में, मुझे लगता है कि भाग दो सीडीएमए का लाभ ले सकते हैं यदि वे जानते हैं कि अधिकांश स्टेशनों को आम तौर पर संचारित करने की आवश्यकता नहीं होगी।

— कोर्तुक

@ कोरटुक: मैं इस धारणा के तहत था कि सीडीएमए के फायदों में से एक यह है कि - अगर रिसीवर प्रेषक के साथ समन्वयित हो सकता है - एक साथ ट्रांसमीटरों की संख्या बढ़ने पर बिट त्रुटियों की संख्या बढ़ जाएगी, लेकिन अन्यथा ऐसा कोई "ठेला" नहीं है।

— सुपरकट

@ सुपरकैट, मैं इस धारणा के तहत हूं कि हर कोई बेतरतीब ढंग से समय स्लॉट आवंटित कर रहा है। ज्यादातर ट्रांसमीटर केवल कभी-कभी ही बात करते हैं इसलिए एक ही समय में दो बात करने का मौका बहुत कम होता है, लेकिन यह कभी-कभी होता है और उस बिंदु पर थोड़ी सी त्रुटियों के रूप में दिखाई देता है। इंटरलाकिंग और सामान्य ईसीसी से आप सभी को अनदेखा कर सकते हैं। उस ने कहा, सभी के पास एक यादृच्छिक संख्या जनरेटर के आधार पर पूर्व निर्धारित समय स्लॉट हैं ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि कोई भी दो ट्रांसमीटर एक ही स्थान को लगातार और केवल कभी-कभी मिलते हैं। मैं किसी को यह सुनिश्चित करने के लिए जानता है पूछने के लिए और में उन्हें झंकार हो सकता है।

— Kortuk

@ कोरटुक: यही मैं सीडीएमए का मतलब समझता था, लेकिन विकिपीडिया पृष्ठ सहित कई स्रोतों का सुझाव है कि यह बिट दर से अधिक गति से मॉड्यूलेशन को संदर्भित करता है; यदि ट्रांसमीटर एक छद्म यादृच्छिक बिटस्ट्रीम के अनुसार अपने सिग्नल को निष्क्रिय करता है, और रिसीवर इसी तरह करता है और फिर परिणामी सिग्नल को फ़िल्टर करता है, तो मूल सिग्नल को पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। छद्म यादृच्छिक समय स्लॉट पर आधारित दृष्टिकोण उपयोगी होते हैं, लेकिन मुझे नहीं लगता कि सीडीएमए सही शब्द है। ऐसे दृष्टिकोणों के साथ सबसे बड़ी कठिनाई समन्वय है। मैं वास्तव में चाहता हूं कि व्यापक रूप से उपलब्ध उच्च-रिज़ॉल्यूशन समय संकेत थे।

— सुपरकट

@Kortuk: डिजिटल घड़ियों और घड़ियों को सिंक्रनाइज़ करने के लिए WWV थोरा सॉर्ट काम करता है, लेकिन एक समय सिग्नल भेजने में एक मिनट लगता है। यह बहुत अच्छा होगा यदि व्यापक रूप से तैनात समय प्रसारण थे जो 10ms या उससे कम में पढ़े जा सकते थे और कोलोराडो में WWV समय की एक निश्चित छोटी सहिष्णुता के भीतर होने की गारंटी थी (जिसका अर्थ है कि एक स्थान पर 1,000 मील दूर स्थानीय रूप से रिले किए गए समय के प्रसारण को वास्तव में डब्ल्यूडब्ल्यूवी को लगभग 5ms तक ले जाना चाहिए)।

— सुपरकट

Answer 4

जैसा कि मैं टिप्पणियों आदि से समझता हूं, शक्ति एक मुद्दा नहीं है, लेकिन संचार गति है। तो, यहाँ एक प्रोटोकॉल के लिए मेरा सुझाव है।

सभी नोड्स की संख्या, 0..n-1। प्रत्येक नोड को बताएं कि वह कौन सी संख्या है। नोड 0 मास्टर होगा।

प्रत्येक 15ms, नोड 0 एक संदेश भेजता है: "0HELO"।
1ms बाद में, नोड 1 एक संदेश भेजता है: "1DATA"।
1ms बाद में, नोड 2 एक संदेश भेजता है: "2NICE"।
1ms बाद में, नोड 3 एक संदेश भेजता है: "3"। (इस नोड के पास कहने के लिए कुछ भी नहीं है)
1ms बाद में, नोड 4 एक संदेश भेजता है: "2CATS"।
...
1ms बाद में, नोड 9 एक संदेश भेजता है: "9MICE"।
फिर 5ms का ठहराव है।

नोड हमेशा अपने सही समय स्लॉट में अपने संदेश भेजते हैं, भले ही उनके पास कहने के लिए कुछ न हो। इस तरह से आपको बिना किसी टक्कर के 66Hz संचार दर की गारंटी दी जाती है।

Answer 5

कई अतुल्यकालिक ट्रांसमीटरों के साथ आरएफ संचार एक मुश्किल समस्या है। इन मुद्दों के इर्दगिर्द जाने के लिए बहुत सारे विचार और इंजीनियरिंग 802.11 और 802.15 मानकों में चले गए। यदि आपको यहां पूछना है, तो आपको शेल्फ हार्डवेयर को बंद करना चाहिए जो इन मानकों में से एक को लागू करता है।

ध्यान दें कि जब दोनों उपयोगी होते हैं और बहुत सावधान डिजाइन का प्रतिनिधित्व करते हैं, तो आमतौर पर किसी भी वास्तविक एप्लिकेशन को इन मानकों के ऊपर एक प्रोटोकॉल स्टैक लागू करना होगा। यह 802.11 से ऊपर वाईफाई और टीसीपी होगा और ज़िगबी या माइक्रोचिप का वाईवीआई या कुछ अन्य 802.15 से ऊपर होगा।

यदि आप यहाँ इस तरह के बुनियादी प्रश्न पूछ रहे हैं, तो फिर से, मल्टी-पॉइंट रेडियो नेटवर्क डिजाइन करना आपके लीग से बाहर है। आप बस बहुत समय बिताएंगे और चीजें अभी भी हमेशा सही नहीं होंगी।

802.11 बनाम 802.15 का चुनाव ज्यादातर आपके बैंडविड्थ और सीमा आवश्यकताओं और उपलब्ध शक्ति पर निर्भर करता है। 802.15 छोटी, कम शक्ति, कम बैंडविड्थ और छोटी रेंज है। सही उच्च स्तरीय सॉफ्टवेयर के साथ, 802.15 डिवाइस बैटरी से लंबे समय तक चल सकता है, जबकि यह आम तौर पर 802.11 के लिए सही नहीं है।

Comments

यह सब आवेदन पर निर्भर करता है। यह वास्तव में काफी कठिन है लेकिन एक ही समय में व्यायाम से बहुत कुछ सीखा जा सकता है। और जो चीजें वह सीखेंगे, वे सार्वभौमिक कानून हैं और कुछ कार्यान्वयन विशिष्ट विवरण नहीं हैं।

— जेपीसी

"अपने लीग से बाहर का रास्ता" थोड़ा कठोर है। वे कुछ हद तक अपने सिर पर हैं, और मैंने देखा है कि इस तरह की स्थिति में लोग इस तरह की समस्या पर एक साल बर्बाद करते हैं ... लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि वे सलाह नहीं ले सकते हैं और इसे काम करने के लिए प्राप्त कर सकते हैं। जैसा कि जेपीसी ने कहा, यहां सफलता का मतलब समझ में महत्वपूर्ण छलांग हो सकता है। यदि वे इस प्रश्न के साथ मेरे एक कर्मचारी थे (और मैं पाठ के लिए समय दे सकता था) तो मैं उनके साथ नंगा होता और आशा करता कि वे कुछ सीखते।

— डे्रॉन

जब लोग इस साइट पर आते हैं, तो वे इस समस्या के बारे में जानने और किसी समस्या को हल करने के लिए उत्तरों की तलाश में आते हैं और जब तक वे उपयोग नहीं कर सकते, तब तक समाधान नहीं किया जाता है।

— जोएल बी

@JoelB upvotes उत्तर की स्वीकृति को बाध्य नहीं करते हैं।

— क्रिस स्ट्रैटन

Answer 6

मैं बात करने से पहले और बीकन प्रणाली को सुनने के साथ सहमत हूं। लेकिन अगर आप एक ही चैनल का उपयोग डेटा ट्रांसमिट करने के लिए करना चाहते हैं तो आप डायरेक्ट-सीक्वेंस स्प्रेड स्पेक्ट्रम (DSSS) मॉड्यूलेशन तकनीक का उपयोग कर सकते हैं। यह आपको हस्तक्षेप से बचने में मदद कर सकता है।

लेकिन इसके लिए आपको शायद एक चिप खरीदने की ज़रूरत है जो इसे लागू करती है, उदाहरण के लिए Xbee (Zigbee पर आधारित)। यदि आप अपने ट्रांसमीटर को नहीं बदल सकते हैं, तो आपको दूसरे उत्तरों से चिपके रहना चाहिए।

Comments

सुझाव के लिए बहुत बहुत धन्यवाद। लेकिन, वास्तव में हमारा प्रमुख मुद्दा यह है कि हमारा सिस्टम वास्तविक समय में काम करता है, इसलिए हमें कब और कहां से सिग्नल मिलेगा यह पूरी तरह अप्रत्याशित है। इसे और अधिक विस्तार से समझाता हूं। वास्तव में सभी ट्रांसमीटर और रिसीवर को अपनी सीमा के साथ रखा जाता है, मान लीजिए कि उनकी सीमा 100 मीटर है तो सभी 50 मीटर के अंदर मौजूद हैं, इसलिए किसी भी ट्रांसमीटर से निकलने वाला कोई भी संकेत हर नोड तक पहुंच सकता है और फिर से कोई भी संकेत किसी भी समय आ सकता है। तो हम इसे कैसे हल कर सकते हैं ,, ..

— user934070

@ User934070 सेल फोन सिस्टम और वाईफाई आमतौर पर किसी प्रकार के प्रसार स्पेक्ट्रम का उपयोग करते हैं या कम से कम प्रौद्योगिकियों का उपयोग करते हैं जो एक ही मूल अवधारणाओं का पालन करते हैं। सेल फोन और लैपटॉप ऐसे ही होते हैं जैसे आप "जब और जहां से हमें सिग्नल मिलेगा पूरी तरह से अप्रत्याशित है" का

— वर्णन करते हैं