Що спонукає просуватися до все більшої швидкості стільникової мережі? [зачинено]


22

Я завжди приймав, що технологічний прогрес. Народившись у 90-х, все просто стає швидшим, меншим, дешевшим і взагалі кращим, якщо зачекати кілька років. Це було найбільш очевидно із побутової електроніки, наприклад телевізорів, ПК та мобільних телефонів.

Однак мені здається, що я знаю, що сприяє більшості цих змін, крім однієї. Комп'ютери та мобільні телефони стають кращими та швидшими, головним чином тому, що ми здатні створити менші та ефективніші транзистори (я чую про подвоєну кількість транзисторів на одиницю площі кремнію кожні два роки).

Інтернет став швидшим спочатку за допомогою DSL, який підштовхнув пропускну здатність стаціонарної мідної крученої пари до свого максимуму. Коли нам не вистачало корисного спектру всередині мідного дроту, ми перейшли до оптичного волокна, і це була зовсім нова гра.

TL; DR: Але що це дає можливість мобільним мережам продовжувати розвиватися швидше? У мене були мобільні телефони 2G, 3G і тепер LTE, а різниці швидкостей - астрономічні, подібні до відмінностей, які спостерігалися в побутовому Інтернеті за останнє десятиліття.

Однак канали LTE не обов'язково мають більшу пропускну здатність (насправді я вважаю, що LTE використовує менше: 3G використовує 5 МГц каналів , тоді як LTE може мати менші канали, від 1,4 до 20 МГц ). Більше того, я не раз чув, що LTE є більш ефективним щодо швидкості руху в секунду на канал Гц (я додав би тут "потрібне цитування", я першим визнаю, що це принаймні звучить сумнівно).

Так що це? Просто більше спектру? Краща та менша електроніка? Або нам стає краще в цьому іншими способами? Як так?


11
Жадібність - це, мабуть, головний рушій: підприємства отримують прибуток і знижують витрати ...
Сонячний Майк

4
@SolarMike добре, мабуть, ти маєш рацію, але я цього не мав на увазі. Я мав на увазі з технічної точки зору те, що це робить можливим.
freejuices

Отже, яке ваше питання - що ми винайдемо завтра чи на наступному тижні, що буде швидше?
Сонячний Майк

@SolarMike Ні, питання полягає в тому, як вони збираються зробити це швидше. ПК наступного року буде швидше, тому що Intel буде створювати процесори з меншими та ефективнішими транзисторами, щоб вони могли набити більше обладнання, за менші гроші, швидше працювати та використовувати менший VDD. Але чому наступник LTE буде швидшим? Що з точки зору технологічної точки зору робить це можливим? Digiproc згадав щось про ліпші алгоритми для використання ємності каналу, ось що я шукаю.
freejuices

Отже, ви хочете сьогодні знати теорії завтра? тобто "як"? ...
Сонячний Майк

Відповіді:


20

що це дає можливість мобільним мережам тримати швидше

В основному, старий добрий закон Мура.

Телефон - це лише половина рівняння. Більш сучасний та потужний кремній допомагає покращити якість каналу, менше шуму тощо. Однак це не може перевищувати пропускну здатність каналу відповідно до містера Шеннона.

Отже, простий спосіб збільшити пропускну здатність, доступний кожному користувачеві, - це нарізати пейзаж на менші комірки. Направлені антени зверху веж розрізають «круглу» клітинку на чверті, як апельсин.

Встановлення безлічі мікро / пікоелементів скрізь у густонаселених районах означає, що кожна базова станція обробляє лише меншу кількість користувачів. Менше користувачів на клітинку означає більше пропускної здатності на одного користувача. Це досягається за рахунок зниження ціни на обладнання базової станції (тобто дешевий кремній, закон Мура та MMIC, які інтегрують RF біти на мікросхемі).

Розумна система також допомагає. Наприклад, у GSM, навіть коли ви не розмовляєте, ваш проміжок часу для пропускної здатності зарезервований для вас, що марно.

Важливим є також наявність їх за розумною ціною:

  • Великі FPGA з справді божевільною обчислювальною силою
  • Швидкі АЦП / ЦАП
  • Мікрохвильові ІМС

Вони включають цифрове радіо, і саме тут є соковиті біти, як MIMO та адаптивні антенні масиви з реальним формуванням променів та вирівнюванням каналів, вдосконаленими (і адаптивними) модуляціями, а також сильними кодами виправлення помилок, які потребують великої кількості обчислювальної потужності тощо .


Де FPGA вступають у гру щодо стільникових мереж? Я б подумав, що все це ASIC?
Мехрдад

2
ASIC має дешевші одиничні витрати, але FPGA є модернізованою на місцях ...
peufeu

3
FPGA можуть бути економічними в менших обсягах або коли необхідна переконфігурованість. Більш висока вартість FPGA на одиницю може бути кращою перед величезними витратами на розробку ASIC. У FPGA можна використовувати дуже високопродуктивне мережеве обладнання, базові станції стільникового зв'язку тощо, які мають відносно низький об'єм. Для picocells ASIC є більш сильною можливістю, оскільки їх буде набагато більше.
alex.forencich

2
ДОБРЕ! FPGA є в базових станціях. Телефони продають у достатній кількості, щоб виправдати ASIC, і вони "модернізуються" досить часто, коли люди все одно купують нові.
peufeu

1
Поступове розповсюдження кращих наземних технологій є також великою частиною цього; телефони лише складають частину стільникової мережі. наприклад, синхронізація синхронізації на основі пакетів, яка у нас була роками, але ці речі потребують багато часу, щоб проникнути в галузь масштабу
Легкість перегонів з Монікою

11

Я думаю, що нижче наведені деякі ключові технології / методи, що сприяють підвищенню швидкості передачі даних.

  1. Перейдіть на більш високі частоти несучої, де доступні більш широкі смуги пропускання. Незабаром у нас з'явиться міліметрова хвильова технологія, що використовується в стільникових.

  2. Системи антенн з багато входів (MIMO), що дозволяють паралельно передавати потоки даних.

  3. Схеми попередньої модуляції, такі як OFDM та QAM.

  4. Сильніші коди виправлення помилок вперед, що не потребують повторної передачі і все більше наближаються до потенціалу Шеннона

  5. Зменшення розмірів клітин. Зараз у нас однакова частота розділена між меншою кількістю користувачів.


1
короткий і до суті. +1
Середній Ваштар

4

Припускаючи однакову пропускну здатність, єдиний спосіб збільшити кількість даних - краще кодування: QAM проти GSM MSK, 16QAM проти QAM, 256QAM проти 16QAM,

І в усьому цьому треба поводитися з багатошаровістю і згасанням.

Завдяки більшій кількості біт на Герц, SignalNoiseRatio (SNR) потребує покращення, кодування тут забезпечує одноразову допомогу в 5 або 10 дБ. Щоб покращити SNR, для цього каналу потрібно більше ERP (орієнтованих TX-антен), більш високого коефіцієнта посилення приймальних антен (більше елементів, поетапних масивів тощо, що дає більше площі для збору більше енергії) та коротших шляхів для зменшення траєкторії.


2
І все-таки з часом межа Шеннона буде досягнута. Як тільки це станеться, єдиною можливістю для збільшення швидкості буде більше пропускної здатності на користувача, тобто менших комірок. Врешті-решт, може виникнути система, схожа на малопотужний WiFi, де лише кілька користувачів перебувають на стільниковому пристрої, і в цей момент стандартний дизайн RF був би на максимально можливій пропускній здатності ...
madscientist159,

3

Або нам стає краще в цьому іншими способами? Як так?

Можливо, настане день, коли наші телефони (або система) зможуть зберігати математичні нюанси наших окремих голосів і маніпулювати нею, щоб алгоритмічно формувати інші слова. Тоді все, що потрібно передавати в голосовому дзвінку, - це "текст", і телефон, що приймає, може реконструювати наші голоси і звучати як власне людина.

Так би мовити, "приємного дня", знадобиться 15 символів ascii або 120 біт за дві секунди мови.


1
Не забудьте кілька байтів для посмішки в кінці, якщо ви не очікуєте, що в майбутньому всі звучать дуже серйозно.
Дмитро Григор’єв

1
Я впевнений , сподіваюся , що це не коли - небудь , що далеко, щоб ми що - щось на зразок цього відбувається, але для голосового зв'язку замість відсканованих документів. Я назву це "автокорекція для аудіо".
Алексі Торхамо

Тож коли це стане реальністю, чи ми більше не можемо довіряти голосам своїх друзів з тієї ж причини, що сьогодні ми не можемо довіряти їх електронним повідомленням чи ідентифікатору абонента? (спуфінг)
AaronD

@AaronD насправді це те, що ви не можете довіряти телефонним дзвінкам. Сам друг (і їхній голос) залишається таким же надійним, як і завжди.
користувач253751

@immibis Так, це я мав на увазі. Зрозуміло, я залишив там деяку неоднозначність. Дякуємо за уточнення.
AaronD

3

Ще одним критичним прогресом, про який не було сказано, є покращене використання мереж оптичних волокон . Оптичне волокно може нести весь спектр довжин хвиль. Однак вони не завжди робили це. Оптичні фільтри з підвищеною точністю тепер дозволяють десяткам (або більше) "каналів" тепер бути забиті в єдині волокна, де раніше вони використовували б лише два. Це дозволяє існуючій інфраструктурі (волокно в землі) нести все більшу кількість даних, лише потребуючи модернізації обладнання кінцевих точок. Стільникові мережі, в основному, розташовуються на вершинах магістральних волокон, тому краще і швидше волокно є важливою частиною більш широкої, швидкої стільникової.

Це певним чином схоже на те, як мідь POTS переходила від 2400bps до 50MBps протягом декількох десятиліть.


2

Мало того, що дизайнери все ще придумують вдосконалені алгоритми для динамічного стиснення звуку, динамічного кодування каналів (тобто наближення до межі Шеннона) та динамічної адаптації до багатошаровості, захаращеності та перешкод; але оскільки транзисторів стає менше, ми можемо використовувати більш складні алгоритми для тієї ж кількості енергії акумулятора.


1
Скільки впливів надає кодування каналів, що більшість комунікацій є або повинні бути зашифрованими, а значить, не можна відрізнити від білого шуму?
Maciej Piechotka

@MaciejPiechotka Не кодується як при стисненні, кодування, як у модуляції. І кодування, як і виправлення помилок (як це не дивно, додавання виправлення помилок може збільшити швидкість передачі даних, оскільки тепер ваше "фактичне" з'єднання може бути швидшим і менш точним, щоб компенсувати це).
користувач253751

@immibis О, такі речі, як 10b / 8b. Має сенс
Maciej Piechotka

@MaciejPiechotka Я припускаю, що ви маєте на увазі кодування 8b / 10b ? Ця схема кодування в основному призначена для відновлення тактового та постійного балансу і передає лише 0,8 біт на символ. Передачі з 16-QAM мають 4 біти на символ, а передачі з 64-QAM мають 6 біт на символ.
Зубна щітка

@Toothbrush вибачте. Востаннє, коли я розглядав цей тип матеріалів, я був в університеті, і я не пам’ятав позначення (і перед кавою я не помітив, що Google наводив правильний порядок, коли я перевіряв його).
Maciej Piechotka
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.