Что движет прогрессом в направлении увеличения скорости сотовой сети? [закрыто]

22

Закрыто . Этот вопрос основан на мнении . В настоящее время не принимает ответы.

Хотите улучшить этот вопрос? Обновите вопрос, чтобы ответить на него фактами и цитатами, отредактировав этот пост .

Закрыто в прошлом году .

Я всегда принимал этот технологический прогресс. Родившись в 90-х годах, все становится быстрее, меньше, дешевле и, как правило, лучше, если вы подождете несколько лет. Это было наиболее очевидно с бытовой электроникой, такой как телевизоры, ПК и мобильные телефоны.

Однако теперь мне приходит в голову, что я знаю, что движет большинством этих изменений, за исключением одного. Компьютеры и мобильные телефоны становятся лучше и быстрее, в основном благодаря тому, что мы можем создавать меньшие и более эффективные транзисторы (я слышу, что число транзисторов на единицу площади кремния каждые два года увеличивается вдвое).

Интернет стал быстрее благодаря DSL, который увеличил пропускную способность медной витой пары. Когда у нас кончился полезный спектр внутри медного провода, мы обратились к оптическому волокну, и это была совершенно новая игра.

TL; DR: Но что позволяет сотовым сетям продолжать работать быстрее? У меня были 2G, 3G, а теперь и мобильные телефоны LTE, и различия в скорости астрономические, сродни различиям, наблюдаемым в домашнем интернете в последнее десятилетие.

Тем не менее, каналы LTE не обязательно имеют большую полосу пропускания (на самом деле, я считаю, что LTE использует меньше: 3G использует каналы 5 МГц , тогда как LTE может иметь меньшие каналы, от 1,4 до 20 МГц ). Более того, я много раз слышал, что LTE более эффективен с точки зрения количества бит / с на канал Гц (я бы добавил здесь «цитата нужна», я буду первым, кто признает, что это звучит как минимум сомнительно).

Так что же это? Просто больше спектра? Лучше и меньше электроники? Или мы поправляемся другими способами? Как же так?

— freejuices
источник

11

Жадность, вероятно, является конечной движущей силой: предприятия стремятся к прибыли и снижают затраты ...

— Solar Mike

4

@SolarMike хорошо, я думаю, ты прав, но я не это имел в виду. Я имел в виду с технической точки зрения, что делает это возможным.

— freejuices

Итак, в чем ваш вопрос - что мы изобретем завтра или на следующей неделе, что будет быстрее?

— Солнечный Майк

@SolarMike Нет, вопрос в том, как они собираются сделать это быстрее. В следующем году ПК будут работать быстрее, потому что Intel будет строить процессоры с более мелкими и более эффективными транзисторами, чтобы они могли собрать больше оборудования за меньшие деньги, ускорить его работу и использовать более низкий VDD. Но почему преемник LTE будет быстрее? С технологической точки зрения, что делает это возможным? Digiproc упомянул что-то вроде лучших алгоритмов для использования пропускной способности канала, вот что я ищу.

— freejuices

Итак, вы хотите знать завтрашние теории сегодня? то есть "как"? ...

— Солнечный Майк

20

что позволяет сотовым сетям продолжать работать быстрее

По сути, старый добрый закон Мура.

Телефонная трубка - только половина уравнения. Более современный и мощный кремний действительно помогает получить лучшее качество канала, меньше шума и т. Д. Однако, согласно мистеру Шеннону, это не может превышать пропускную способность канала.

Поэтому простой способ увеличить пропускную способность, доступную для каждого пользователя, состоит в том, чтобы разделить ландшафт на более мелкие ячейки. Направленные антенны на верхушках башен рассекают «круглую» ячейку на четверти, как апельсин.

Установка большого количества микро / пикосот повсюду в густонаселенных районах означает, что каждая базовая станция обслуживает только меньшее количество пользователей. Меньше пользователей на ячейку означает большую пропускную способность на пользователя. Это достигается за счет снижения цены на оборудование базовой станции (например, дешевый кремний, закон Мура и MMIC, которые интегрируют биты RF на кристалле).

Умная система также помогает. Например, в GSM, даже когда вы не разговариваете, ваш интервал пропускной способности зарезервирован для вас, что расточительно.

Важной вещью также является их доступность по разумной цене:

Большие FPGA с поистине безумной вычислительной мощью
Быстрые АЦП / ЦАП
Микроволновые ИС

Они обеспечивают цифровое радио, и именно в этом есть сочные биты, такие как MIMO и адаптивные антенные решетки с формированием луча в реальном времени и выравниванием каналов, расширенные (и адаптивные) модуляции, а также сильные коды с исправлением ошибок, которые требуют большой вычислительной мощности и т. Д. ,

— peufeu
источник

Где FPGA вступают в игру по отношению к сотовым сетям? Я бы подумал, что все это ASIC?

— Мердад

2

ASIC имеет более дешевую цену за единицу, но FPGA может быть обновлена на месте ...

— peufeu

3

FPGA могут быть экономичными в меньших объемах или когда необходима реконфигурируемость. Более высокая стоимость FPGA на единицу может быть предпочтительнее, чем огромные затраты на разработку ASIC. В ПЛИС может быть использовано очень высокопроизводительное сетевое оборудование, базовые станции сотовой связи и т. Д., Которые имеют относительно низкий уровень громкости. Для пикосот ASIC - более вероятная возможность, потому что их будет намного больше.

— alex.forencich

2

ХОРОШО! ПЛИС находятся в базовых станциях. Телефоны продаются в достаточном количестве, чтобы оправдать ASIC, и они «обновляются» довольно часто, когда люди все равно покупают новые.

— peufeu

1

Постепенное распространение лучших наземных технологий также является большой частью этого; телефонные трубки составляют только часть сотовой сети. например, синхронизирующая синхронизация на основе пакетов, которая была у нас в течение многих лет, но на то, чтобы проникнуть в отрасль в масштабе, требуется много времени

— Lightness Races с Моникой

11

Я думаю, что ниже приведены некоторые из ключевых технологий / методов, повышающих скорость передачи данных сотовой связи.

Перейдите на более высокие несущие частоты, где доступны более широкие полосы пропускания. Скоро у нас будет технология миллиметровых волн, используемая в сотовой связи.
Антенные системы с несколькими входами и несколькими выходами (MIMO), обеспечивающие параллельную передачу потоков данных.
Расширенные схемы модуляции, такие как OFDM и QAM.
Более сильные коды исправления ошибок, не требующие повторных передач и приближающие нас к Shannon Capacity.
Уменьшение размеров ячеек. Теперь у нас одинаковая частота делится между меньшим количеством пользователей.

— Ясир Ахмед
источник

1

коротко и по существу. +1

— Средний Ваштар

4

Принимая во внимание ту же полосу пропускания, единственный способ увеличить объем данных - это лучшее кодирование: QAM против MSK GSM, 16QAM против QAM, 256QAM против 16QAM,

И во всем этом многолучевое распространение и затухание должны быть обработаны.

При увеличении количества битов на герц SignalNoiseRatio (SNR) необходимо улучшить, так как кодирование обеспечивает единовременную помощь в 5 или 10 дБ. Чтобы улучшить SNR, каналу требуется больше ERP (сфокусированных TX-антенн), приемных антенн с большим усилением (больше элементов, фазированных решеток и т. Д., Дающих больше места для сбора большей энергии) и более короткие пути для уменьшения потерь в тракте.

— analogsystemsrf
источник

2

Тем не менее, в конце концов, предел Шеннона будет достигнут. Как только это произойдет, единственная возможность для увеличения скорости будет иметь большую пропускную способность на пользователя, то есть меньшие ячейки. В конце концов можно было бы получить систему, которая выглядит как маломощный WiFi, в котором только несколько пользователей находятся в одной ячейке, и в этот момент стандартная конструкция RF будет иметь максимально возможную пропускную способность ...

— madscientist159

3

Или мы поправляемся другими способами? Как же так?

Возможно, наступит день, когда наши телефоны (или система) смогут хранить математические нюансы наших отдельных голосов и манипулировать ими для формирования других слов алгоритмически. Тогда все, что должно быть передано в голосовом вызове, - это «текст», и принимающий телефон может восстановить наши голоса и звучать как реальный человек.

Так сказать, "хорошего дня" потребует 15 символов ascii или 120 битов за две секунды речи.

— Энди ака
источник

1

Не забывайте несколько байтов для смайлика в конце, если только вы не ожидаете, что в будущем все будут звучать очень серьезно по телефону.

— Дмитрий Григорьев

1

Я уверен , надеюсь , что это не когда - нибудь , что далеко, чтобы мы что - то вроде этого происходит, но для голосовой связи вместо отсканированных документов. Я назову это "автозаменой для аудио".

— Алекси Торхамо

Итак, когда это станет реальностью, можем ли мы больше не доверять голосам наших друзей по той же причине, по которой мы не можем доверять их электронной почте или идентификатору звонящего сегодня? (спуфинг)

— AaronD

@AaronD на самом деле это будет то, что вы не можете доверять телефонным звонкам. Друг (и их голос) сам остается таким же заслуживающим доверия, как и всегда.

— user253751

@immibis Да, это то, что я имел в виду. Думаю, я оставил некоторую двусмысленность там. Спасибо за разъяснение.

— AaronD

3

Другим важным достижением, которое не было упомянуто, является улучшение использования волоконно-оптических сетей . Оптическое волокно может нести весь спектр длин волн. Однако они не всегда это делали. Оптические фильтры с повышенной точностью теперь позволяют десяткам (или более) «каналов» теперь быть втиснутыми в отдельные волокна, где раньше они использовали только два. Это позволяет существующей инфраструктуре (оптоволоконная сеть) передавать все большие объемы данных, при этом требуется только обновление оборудования конечной точки. Сотовые сети в основном располагаются поверх оптоволоконных магистралей, поэтому более качественное и быстрое оптоволокно является важной частью более широкой и быстрой сотовой связи.

В некотором смысле это похоже на то, как скорость POTS- меди выросла с 2400 бит / с до 50 Мбит / с за несколько десятилетий.

— J ...
источник

2

Мало того, что разработчики все еще придумывают лучшие алгоритмы для выполнения динамического сжатия звука, динамического кодирования канала (т.е. приближаясь к пределу Шеннона) и динамической адаптации к многолучевому распространению, помехам и помехам; но поскольку транзисторы становятся меньше, мы можем использовать более сложные алгоритмы для того же количества энергии батареи.

— Digiproc
источник

1

Какое влияние оказывает канальное кодирование на то, что большая часть связи зашифрована или должна быть зашифрована и, следовательно, ее нельзя отличить от белого шума?

— Мацей Пехотка

@MaciejPiechotka Не кодирование как при сжатии, кодирование как при модуляции. И кодирование как при исправлении ошибок (как ни странно, добавление исправления ошибок может увеличить скорость передачи данных, поскольку теперь ваше «реальное» соединение может быть быстрее и менее точным, чтобы компенсировать это).

— user253751

@immibis Да, например, 10b / 8b. Имеет смысл

— Мацей Пехотка

@MaciejPiechotka Я полагаю, вы имеете в виду кодирование 8b / 10b ? Эта схема кодирования в основном предназначена для восстановления тактового сигнала и баланса постоянного тока и передает только 0,8 бит на символ. Передачи с 16-QAM имеют 4 бита на символ, а передачи с 64-QAM имеют 6 бит на символ.

— Зубная щетка

@ Зубная щетка извини. В прошлый раз, когда я имел дело с этим типом материала, был в универе, и я не помнил нотацию (и до кофе я не заметил, что Google выставил правильный порядок, когда я проверял это).

— Maciej Piechotka