Закон Эдхольма , предложенный Филом Эдхольмом и названный в его честь, относится к наблюдению, что три категории телекоммуникаций , [1] а именно беспроводные (мобильные), кочевые (беспроводные без мобильности) и проводные сети (фиксированные), находятся в прямом и постепенном сближении. . [2] Закон Эдхольма также гласит, что скорость передачи данных для этих категорий телекоммуникаций возрастает по аналогичным экспоненциальным кривым, причем более медленные скорости уступают более быстрым с предсказуемой задержкой по времени. [3] Закон Эдхольма предсказывает, что пропускная способность и скорость передачи данных удваиваются каждые 18 месяцев, что подтверждается с 1970-х годов. [1] [4]Эта тенденция очевидна в случае Интернета , [1] сотовой (мобильной) связи, беспроводной локальной сети и беспроводных персональных сетей . [4]
Концепция
Закон Эдхольма был предложен Филом Эдхольмом из Nortel Networks . Он заметил, что с конца 1970-х до начала 2000-х пропускная способность электросвязи (включая пропускную способность доступа в Интернет ) удваивалась каждые 18 месяцев. Это похоже на закон Мура , который предсказывает экспоненциальную скорость роста для транзисторных подсчетов . Он также обнаружил постепенное сближение проводных (например, Ethernet ), кочевых (например, модем и Wi-Fi ) и беспроводных сетей (например, сотовых сетей ). Название «закон Эдхольма» придумал его коллега Джон Х. Йоакум, который представил его на пресс-конференции по Интернет-телефонии в 2004 году . [1]
Было предсказано, что более медленные каналы связи, такие как сотовые телефоны и радиомодемы, затмят емкость раннего Ethernet из-за развития стандартов, известных как UMTS и MIMO , которые увеличили полосу пропускания за счет максимального использования антенны. [1] Экстраполяция вперед указывает на сближение темпов использования кочевых и беспроводных технологий к 2030 году. Кроме того, беспроводные технологии могут положить конец проводной связи, если стоимость инфраструктуры последней останется высокой. [2]
Основные факторы
В 2009 году Ренука П. Джиндал наблюдал, как пропускная способность сетевых коммуникационных сетей увеличивается с бит в секунду до терабит в секунду , удваиваясь каждые 18 месяцев, как и предсказывает закон Эдхольма. Джиндал определил следующие три основных фактора, которые способствовали экспоненциальному росту пропускной способности канала связи. [5]
- MOSFET ( полевой транзистор металл-оксид-полупроводник) - MOSFET (MOS-транзистор) был изобретен Мохамедом Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году. [6] [7] [8] Это основной строительный блок телекоммуникаций. сетей , [9] [10] и питает всемирный Интернет с помощью высокоскоростных и маломощных МОП-интегральных схем . [11] Достижения в технологии MOSFET (технология MOS) стали наиболее важным фактором быстрого роста полосы пропускания в телекоммуникационных сетях. Непрерывное масштабирование MOSFET , наряду с различными достижениями в технологии MOS, позволил как закон Мура ( транзисторные отсчитывает в интегральных схем микросхем удваивается каждые два года) и закон Edholm ( в пропускной способности канала связи удваивается каждые 18 месяцев). [5]
- Лазерные световолновые системы - лазер был продемонстрирован Чарльзом Х. Таунсом и Артуром Леонардом Шавлоу в Bell Labs в 1960 году. Лазерная технология была позже принята в конструкции интегрированной электроники с использованием МОП-технологии, что привело к разработке световолновых систем примерно в 1980 году. привело к экспоненциальному росту пропускной способности с начала 1980-х годов. [5]
- Теория информации - теория информации, изложенная Клодом Шенноном в Bell Labs в 1948 году, предоставила теоретическую основу для понимания компромиссов между отношением сигнал / шум , полосой пропускания и безошибочной передачей в присутствии шума в телекоммуникациях. технология. В начале 1980-х Ренука Джиндал из Bell Labs использовал теорию информации для изучения шумового поведения МОП-устройств, улучшения их шумовых характеристик и решения проблем, которые ограничивали чувствительность их приемников и скорость передачи данных. Это привело к значительному улучшению шумовых характеристик технологии MOS и способствовало широкому внедрению технологии MOS в световых волнах, а затем и в приложениях для беспроводных терминалов. [5]
Пропускная способность беспроводных сетей увеличивается более быстрыми темпами по сравнению с проводными сетями. [1] Это связано с достижениями в беспроводной технологии MOSFET, которые позволили развивать и расширять цифровые беспроводные сети. Широкое распространение устройств RF CMOS ( радиочастотная CMOS ), мощных MOSFET и LDMOS (MOS с боковым рассеиванием) привело к развитию и распространению цифровых беспроводных сетей к 1990-м годам, а дальнейшее развитие технологии MOSFET привело к быстрому увеличению полосы пропускания с 2000-х годов. . [12] [13] [14] Большинство основных элементов беспроводных сетей построено из полевых МОП-транзисторов, включая мобильные приемопередатчики , модули базовых станций , маршрутизаторы , усилители мощности RF , [13] телекоммуникационные цепи , [15] RF-схемы и радио приемопередатчики , [14] в сетях , таких как 2G , 3G , [12] и 4G . [13]
В последние годы, еще стимулирующим фактором в развитии беспроводных сетей связи было вмешательство выравнивания, который был обнаружен Сайед Али Джафар в Университете Калифорнии в Ирвине . [16] Он установил это в качестве общего принципа вместе с Вивеком Р. Кадамбе в 2008 году. Они представили «механизм для выравнивания произвольно большого количества источников помех, что привело к удивительному выводу, что беспроводные сети по существу не ограничены помехами». Это привело к принятию выравнивания помех при проектировании беспроводных сетей. [17] По словам старшего исследователя Нью-Йоркского университета доктора Пола Хорна, это «произвело революцию в нашем понимании ограничений пропускной способности беспроводных сетей» и «продемонстрировало поразительный результат, заключающийся в том, что каждый пользователь беспроводной сети может получить доступ к половине спектра без помех от другие пользователи, независимо от того, сколько пользователей совместно используют спектр ". [16]
Смотрите также
- История Интернета
- История телекоммуникаций
- доступ в Интернет
- Интернет-трафик
- Закон Мура
- Телекоммуникации
Рекомендации
- ^ Б с д е е вишня, Стивен (2004). «Закон Эдхольма полосы пропускания». IEEE Spectrum . 41 (7): 58–60. DOI : 10.1109 / MSPEC.2004.1309810 .
- ^ а б Эсмаилзаде, Риаз (2007). Бизнес широкополосной беспроводной связи: введение в стоимость и преимущества новых технологий . Западный Суссекс: John Wiley & Sons, Ltd., стр. 10 . ISBN 9780470013113.
- ^ Уэбб, Уильям (2007). Беспроводная связь: будущее . Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, Ltd. стр. 67. ISBN 9780470033128.
- ^ а б Дэн, Вэй; Махмуди, Реза; ван Рурмунд, Артур (2012). Формирование мультиплексированного во времени луча с пространственно-частотным преобразованием . Нью-Йорк: Спрингер. п. 1. ISBN 9781461450450.
- ^ а б в г Джиндал, Ренука П. (2009). «От миллибит до терабит в секунду и выше - более 60 лет инноваций» . 2009 2-й международный семинар по электронным устройствам и полупроводниковым технологиям : 1–6. DOI : 10,1109 / EDST.2009.5166093 . ISBN 978-1-4244-3831-0.
- ^ «1960 - Показан металлооксидно-полупроводниковый (МОП) транзистор» . Кремниевый двигатель . Музей истории компьютеров .
- ^ Лойек, Бо (2007). История полупроводниковой техники . Springer Science & Business Media . С. 321 –3. ISBN 9783540342588.
- ^ "Кто изобрел транзистор?" . Музей истории компьютеров . 4 декабря 2013 . Проверено 20 июля 2019 .
- ^ «Триумф МОП-транзистора» . YouTube . Музей истории компьютеров . 6 августа 2010 . Проверено 21 июля 2019 .
- ^ Реймер, Майкл Г. (2009). Кремниевая паутина: физика для эпохи Интернета . CRC Press . п. 365. ISBN 9781439803127.
- ^ Омура, Ясухиса; Маллик, Абхиджит; Мацуо, Наото (2017). МОП-устройства для низковольтных и низкоэнергетических приложений . Джон Вили и сыновья . п. 53. ISBN 9781119107354.
- ^ а б Балига, Б. Джаянт (2005). Кремниевые высокочастотные силовые МОП-транзисторы . World Scientific . ISBN 9789812561213.
- ^ а б в Асиф, Саад (2018). Мобильная связь 5G: концепции и технологии . CRC Press . С. 128–134. ISBN 9780429881343.
- ^ а б О'Нил, А. (2008). «Асад Абиди получил признание за работу в области RF-CMOS». Информационный бюллетень IEEE Solid-State Circuits Society . 13 (1): 57–58. DOI : 10,1109 / N-SSC.2008.4785694 . ISSN 1098-4232 .
- ^ Колиндж, Жан-Пьер; Грир, Джеймс С. (2016). Нанопроволочные транзисторы: физика устройств и материалов в одном измерении . Издательство Кембриджского университета . п. 2. ISBN 9781107052406.
- ^ а б «Национальные лауреаты 2015 года» . Блаватника для молодых ученых . 30 июня 2015 . Проверено 22 сентября 2019 .
- ^ Джафар, Сайед А. (2010). «Выравнивание помех - новый взгляд на размеры сигнала в сети связи». Основы и тенденции в теории коммуникации и информации . 7 (1): 1–134. CiteSeerX 10.1.1.707.6314 . DOI : 10.1561 / 0100000047 .
Библиография
- Черри, Стивен (2004). «Закон Эдхольма полосы пропускания». IEEE Spectrum . 41 (7): 58–60. DOI : 10.1109 / MSPEC.2004.1309810 .