Saya selalu menerima bahwa kemajuan teknologi. Terlahir di tahun 90-an, semuanya menjadi lebih cepat, lebih kecil, lebih murah dan umumnya lebih baik jika Anda menunggu beberapa tahun. Ini paling jelas dengan elektronik konsumen seperti TV, PC dan ponsel.
Namun, sekarang saya sadar bahwa saya tahu apa yang mendorong sebagian besar perubahan ini, kecuali satu. Komputer dan ponsel menjadi lebih baik dan lebih cepat terutama karena kami dapat membangun transistor yang lebih kecil dan lebih efisien (saya mendengar sekitar dua kali jumlah transistor per unit area silikon setiap dua tahun).
Internet menjadi lebih cepat pertama dengan DSL yang mendorong bandwidth twisted pair darat tembaga secara maksimal. Ketika kami kehabisan spektrum yang dapat digunakan di dalam kawat tembaga kami beralih ke serat optik, dan itu adalah permainan yang sama sekali baru.
TL; DR: Tapi, apa yang memungkinkan jaringan seluler untuk terus menjadi lebih cepat? Saya sudah memiliki 2G, 3G dan sekarang ponsel LTE dan perbedaan kecepatannya sangat besar, mirip dengan perbedaan yang diamati di internet rumah tangga dalam dekade terakhir.
Namun, saluran LTE tidak harus memiliki bandwidth yang lebih besar (pada kenyataannya, saya percaya LTE menggunakan lebih sedikit: 3G menggunakan saluran 5 MHz , sedangkan LTE dapat memiliki saluran yang lebih kecil, dari 1,4 hingga 20 MHz ). Selain itu, saya telah mendengar berkali-kali bahwa LTE lebih efisien dalam hal bps per saluran Hz (saya akan menambahkan 'rujukan?' Di sini, saya akan menjadi yang pertama mengakui bahwa setidaknya terdengar meragukan).
Jadi apa itu? Lebih banyak spektrum? Elektronik yang lebih baik dan lebih kecil? Atau apakah kita menjadi lebih baik dalam hal ini dengan cara lain? Bagaimana?
sumber
Jawaban:
Pada dasarnya, hukum Moore yang baik.
Handset hanya setengah dari persamaan. Silikon yang lebih modern dan kuat memang membantu dalam mendapatkan kualitas saluran yang lebih baik, lebih sedikit noise, dll. Namun ini tidak bisa melampaui bandwidth saluran sesuai Tn. Shannon.
Oleh karena itu, cara sederhana untuk meningkatkan bandwidth yang tersedia untuk setiap pengguna adalah dengan mengiris lanskap menjadi sel yang lebih kecil. Antena terarah di atas menara mengiris sel "bundar" menjadi empat bagian, seperti jeruk.
Memasang banyak micro / picocell di mana-mana di daerah padat penduduk berarti setiap stasiun pangkalan hanya menangani jumlah pengguna yang lebih sedikit. Lebih sedikit pengguna per sel berarti lebih banyak bandwidth per pengguna. Ini diaktifkan dengan mengurangi harga perangkat keras stasiun induk (yaitu, silikon murah, Hukum Moore, dan MMIC yang mengintegrasikan bit-bit RF on-chip).
Sistem yang lebih cerdas juga membantu. Misalnya, dalam GSM, bahkan ketika Anda tidak berbicara, slot waktu bandwidth Anda dicadangkan untuk Anda, yang merupakan pemborosan.
Yang penting juga ketersediaan ini dengan harga yang wajar:
Ini memungkinkan radio digital, dan di sinilah bit berairnya, seperti MIMO dan antena array adaptif dengan bentuk gelombang waktu nyata dan pemerataan saluran, modulasi canggih (dan adaptif), ditambah kode koreksi kesalahan yang kuat yang membutuhkan banyak daya komputasi, dll. .
sumber
Saya pikir berikut adalah beberapa teknologi / teknik utama yang mendorong laju data seluler.
Pindah ke frekuensi operator yang lebih tinggi di mana bandwidth yang lebih luas tersedia. Kami akan segera memiliki teknologi gelombang milimeter yang digunakan dalam seluler.
Multi Input Multi Output (MIMO) Sistem antena memungkinkan transmisi paralel aliran data.
Skema modulasi lanjutan seperti OFDM dan QAM.
Kode koreksi kesalahan maju yang lebih kuat tidak memerlukan transmisi ulang dan membawa kita semakin dekat dengan Kapasitas Shannon.
Mengecilkan ukuran sel. Sekarang kami memiliki frekuensi yang sama dibagi di antara sejumlah kecil pengguna.
sumber
Dengan asumsi bandwidth yang sama, satu-satunya cara untuk meningkatkan flatates adalah pengkodean yang lebih baik: QAM versus GSM MSK, 16QAM versus QAM, 256QAM versus 16QAM,
Dan dalam semua ini, multipathing dan fading harus ditangani.
Dengan bit lebih banyak per Hertz, SignalNoiseRatio (SNR) perlu ditingkatkan, sehingga pengkodean memberikan bantuan satu kali 5 atau 10 dB di sini. Untuk meningkatkan SNR, tautan ini membutuhkan lebih banyak ERP (antena TX terfokus), antena penerima yang lebih tinggi (lebih banyak elemen, array bertahap, dll. Memberikan lebih banyak area untuk mengumpulkan lebih banyak energi) dan jalur yang lebih pendek untuk mengurangi pathloss.
sumber
Mungkin akan datang suatu hari ketika handset kami (atau sistem) akan dapat menyimpan nuansa matematika dari suara individu kita dan memanipulasinya untuk membentuk kata-kata lain secara algoritmik. Maka semua yang perlu ditransmisikan dalam panggilan suara adalah "teks" dan telepon penerima dapat merekonstruksi suara kita dan terdengar seperti orang yang sebenarnya.
Jadi untuk mengatakan "semoga harimu menyenangkan" akan membutuhkan 15 karakter ascii atau 120 bit untuk dua detik pidato.
sumber
Kemajuan penting lain yang belum disebutkan adalah peningkatan pemanfaatan jaringan serat optik . Serat optik dapat membawa seluruh spektrum panjang gelombang. Namun, mereka tidak selalu melakukannya. Filter optik dengan presisi yang meningkat sekarang memungkinkan lusinan (atau lebih) "saluran" untuk sekarang dijejali menjadi serat tunggal di mana sebelumnya mereka hanya akan menggunakan dua. Ini memungkinkan infrastruktur yang ada (serat di dalam tanah) membawa jumlah data yang semakin meningkat hanya dengan kebutuhan untuk memutakhirkan peralatan titik akhir. Jaringan seluler pada dasarnya berada di atas tulang punggung serat, sehingga serat yang lebih baik dan lebih cepat adalah bagian penting dari seluler yang lebih luas dan lebih cepat.
Ini mirip, dalam beberapa hal, dengan bagaimana tembaga POTS berubah dari 2400bps menjadi 50MBps dalam rentang beberapa dekade.
sumber
Tidak hanya perancang masih menggunakan algoritma yang lebih baik untuk melakukan kompresi audio dinamis, pengkodean saluran dinamis (yaitu semakin mendekati batas Shannon), dan adaptasi dinamis untuk multipath, clutter, dan interferers; tetapi karena transistor semakin kecil, kita dapat menggunakan algoritma yang lebih rumit untuk jumlah energi baterai yang sama.
sumber