Закон Эдгольма

Закон Эдхольма , предложенный и названный в честь Фила Эдхольма, относится к наблюдению, что три категории телекоммуникаций : ^{[ 1 ]} а именно беспроводные (мобильные), кочующие (беспроводные без мобильности) и проводные сети (фиксированные) идут рука об руку и постепенно сближаются. ^{[ 2 ]} Закон Эдхольма также утверждает, что скорость передачи данных для этих категорий телекоммуникаций увеличивается по схожим экспоненциальным кривым, при этом более медленные скорости отстают от более высоких с предсказуемой задержкой во времени. ^{[ 3 ]} Закон Эдхольма предсказывает, что пропускная способность и скорость передачи данных удваиваются каждые 18 месяцев, что подтверждается с 1970-х годов. ^{[ 1 ]}^{[ 4 ]} Тенденция очевидна в случаях Интернета , ^{[ 1 ]} сотовые (мобильные), беспроводные локальные сети и беспроводные персональные сети . ^{[ 4 ]}

Концепция

Закон Эдхольма был предложен Филом Эдхольмом из Nortel Networks . Он заметил, что пропускная способность телекоммуникаций (включая пропускную способность доступа в Интернет ) удваивалась каждые 18 месяцев, с конца 1970-х до начала 2000-х годов. Это похоже на закон Мура , который предсказывает экспоненциальную скорость роста транзисторов количества . Он также обнаружил, что происходит постепенное сближение проводных (например, Ethernet ), кочевых (например, модемов и Wi-Fi ) и беспроводных сетей (например, сотовых сетей ). Название «закон Эдхольма» было придумано его коллегой Джоном Х. Йоакумом, 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 пропускную способность раннего Ethernet из-за развития стандартов, известных как UMTS и MIMO , которые увеличили пропускную способность за счет максимального использования антенн. ^{[ 1 ]} Экстраполяция вперед указывает на сближение темпов развития кочевых и беспроводных технологий примерно к 2030 году. Кроме того, беспроводные технологии могут положить конец проводной связи, если стоимость инфраструктуры последней останется высокой. ^{[ 2 ]}

Основополагающие факторы

В 2009 году Ренука П. Джиндал наблюдал, как пропускная способность сетей онлайн-коммуникаций выросла с битов в секунду до терабитов в секунду , удваиваясь каждые 18 месяцев, как и предсказывает закон Эдхольма. Джиндал выделил следующие три основных фактора, которые способствовали экспоненциальному росту пропускной способности связи. ^{[ 5 ]}

МОП-транзистор (полевой транзистор металл-оксид-полупроводник). МОП-транзистор (МОП-транзистор) был изобретен Мохамедом Аталлой и Давоном Кангом в Bell Labs в 1959 году. ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}^{[ 8 ]} Это основной строительный блок телекоммуникационных сетей . ^{[ 9 ]}^{[ 10 ]} и обеспечивает работу всемирной сети Интернет с помощью высокоскоростных и маломощных МОП-интегральных схем . ^{[ 11 ]} Достижения в области технологии MOSFET (MOS-технология) стали наиболее важным фактором, способствующим быстрому увеличению пропускной способности телекоммуникационных сетей. Непрерывное масштабирование МОП-транзисторов , наряду с различными достижениями в области МОП-технологий, позволило реализовать как закон Мура ( количество транзисторов в микросхемах интегральных схем удваивается каждые два года), так и закон Эдхольма (удваивание полосы пропускания каждые 18 месяцев). ^{[ 5 ]}
Лазерные световолновые системы. Лазер был продемонстрирован Чарльзом Х. Таунсом и Артуром Леонардом Шавлоу в Bell Labs в 1960 году. Позже лазерная технология была принята при разработке 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, сформулированная Клодом Шенноном из Bell Labs в 1948 году, обеспечила теоретическую основу для понимания компромисса между соотношением сигнал/шум , полосой пропускания и безошибочной передачей в присутствии шума в телекоммуникациях. технология. В начале 1980-х годов Ренука Джиндал из Bell Labs использовал теорию информации для изучения шумового поведения МОП-устройств, улучшения их шумовых характеристик и решения проблем, ограничивающих чувствительность их приемников и скорость передачи данных. Это привело к значительному улучшению шумовых характеристик МОП-технологии и способствовало широкому внедрению МОП-технологии в световых, а затем и в беспроводных терминалах. ^{[ 5 ]}

Пропускная способность беспроводных сетей растет более быстрыми темпами по сравнению с проводными сетями. ^{[ 1 ]} Это связано с достижениями в области беспроводной технологии MOSFET, обеспечивающими развитие и рост цифровых беспроводных сетей. Широкое распространение RF CMOS ( радиочастотной CMOS ), силовых MOSFET и LDMOS (MOS с боковым рассеянием) привело к развитию и распространению цифровых беспроводных сетей к 1990-м годам, а дальнейшие достижения в технологии MOSFET привели к быстрому увеличению пропускной способности с 2000-х годов. . ^{[ 12 ]}^{[ 13 ]}^{[ 14 ]} Большинство основных элементов беспроводных сетей построены на МОП-транзисторах, включая мобильные трансиверы , модули базовых станций , маршрутизаторы , усилители мощности RF . ^{[ 13 ]} телекоммуникационные цепи , ^{[ 15 ]} РЧ схемы и радиоприёмопередатчики , ^{[ 14 ]} в таких сетях, как 2G , 3G , ^{[ 12 ]} 4G и 5G . ^{[ 13 ]}

В последние годы еще одним фактором, способствующим росту беспроводной сетей связи, стало выравнивание помех , которое было обнаружено Саедом Али Джафаром из Калифорнийского университета в Ирвайне . ^{[ 16 ]} Он установил это как общий принцип 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 научного сотрудника Нью-Йоркского университета доктора Пола Хорна, это «совершило революцию в нашем понимании пределов пропускной способности беспроводных сетей» и «продемонстрировало поразительный результат: каждый пользователь беспроводной сети может получить доступ к половине спектра без вмешательства со стороны других пользователей». независимо от того, сколько пользователей используют этот спектр». ^{[ 16 ]}

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Черри, Стивен (2004). «Закон полосы пропускания Эдхольма». IEEE-спектр . 41 (7): 58–60. дои : 10.1109/MSPEC.2004.1309810 . S2CID 27580722 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Эсмаилзаде, Риаз (2007). Бизнес в области широкополосной беспроводной связи: введение в затраты 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., с. 67. ИСБН 9780470033128 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Дэн, Вэй; Махмуди, Реза; ван Рермунд, Артур (2012). Формирование луча с мультиплексированием по времени и пространственно-частотным преобразованием . Нью-Йорк: Спрингер. п. 1. ISBN 9781461450450 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Джиндал, Ренука П. (2009). «От миллибитов до терабит в секунду и выше – более 60 лет инноваций» . 2009 2-й международный семинар по электронным устройствам и полупроводниковым технологиям . стр. 1–6. дои : 10.1109/EDST.2009.5166093 . ISBN 978-1-4244-3831-0 . S2CID 25112828 .
^ «1960 — Демонстрация металлооксидно-полупроводникового (МОП) транзистора» . Кремниевый двигатель . Музей истории компьютеров .
^ Лоек, Бо (2007). История полупроводниковой техники . Springer Science & Business Media . стр. 321 –3. ISBN 9783540342588 .
^ «Кто изобрел транзистор?» . Музей истории компьютеров . 4 декабря 2013 года . Проверено 20 июля 2019 г.
^ «Триумф МОП-транзистора» . Ютуб . Музей истории компьютеров . 6 августа 2010 г. Архивировано из оригинала 12 декабря 2021 г. Проверено 21 июля 2019 г.
^ Реймер, Майкл Г. (2009). Кремниевая паутина: физика в эпоху Интернета . ЦРК Пресс . п. 365. ИСБН 9781439803127 .
^ Омура, Ясухиса; Маллик, Абхиджит; Мацуо, Наото (2017). МОП-устройства для низковольтных и энергосберегающих приложений . Джон Уайли и сыновья . п. 53. ИСБН 9781119107354 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Балига, Б. Джаянт (2005). Кремниевые силовые РЧ МОП-транзисторы . Всемирная научная . ISBN 9789812561213 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Асиф, Саад (2018). Мобильная связь 5G: концепции и технологии . ЦРК Пресс . стр. 128–134. ISBN 9780429881343 .
^ Перейти обратно: ^а ^б О'Нил, А. (2008). «Асад Абиди получил признание за работу в области RF-CMOS». Информационный бюллетень Общества твердотельных схем IEEE . 13 (1): 57–58. дои : 10.1109/N-SSC.2008.4785694 . ISSN 1098-4232 .
^ Колинг, Жан-Пьер; Грир, Джеймс К. (2016). Нанопроволочные транзисторы: физика устройств и материалов в одном измерении . Издательство Кембриджского университета . п. 2. ISBN 9781107052406 .
^ Перейти обратно: ^а ^б «Национальные лауреаты 2015 года» . Премия Блаватника молодым учёным . 30 июня 2015 г. Проверено 22 сентября 2019 г.
^ Джафар, Сайед А. (2010). «Выравнивание помех — новый взгляд на размеры сигнала в сети связи». Основы и тенденции в теории связи и информации . 7 (1): 1–134. CiteSeerX 10.1.1.707.6314 . дои : 10.1561/0100000047 .

Библиография

Черри, Стивен (2004). «Закон полосы пропускания Эдхольма». IEEE-спектр . 41 (7): 58–60. дои : 10.1109/MSPEC.2004.1309810 . S2CID 27580722 .

[Cherry-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Черри, Стивен (2004). «Закон полосы пропускания Эдхольма». IEEE-спектр . 41 (7): 58–60. дои : 10.1109/MSPEC.2004.1309810 . S2CID 27580722 .

[:0-2] Перейти обратно: ^а ^б Эсмаилзаде, Риаз (2007). Бизнес в области широкополосной беспроводной связи: введение в затраты и преимущества новых технологий . Западный Суссекс: John Wiley & Sons, Ltd., стр. 10 . ISBN 9780470013113 .

[3] Уэбб, Уильям (2007). Беспроводная связь: будущее . Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, Ltd., с. 67. ИСБН 9780470033128 .

[:1-4] Перейти обратно: ^а ^б Дэн, Вэй; Махмуди, Реза; ван Рермунд, Артур (2012). Формирование луча с мультиплексированием по времени и пространственно-частотным преобразованием . Нью-Йорк: Спрингер. п. 1. ISBN 9781461450450 .

[Jindal-5] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д Джиндал, Ренука П. (2009). «От миллибитов до терабит в секунду и выше – более 60 лет инноваций» . 2009 2-й международный семинар по электронным устройствам и полупроводниковым технологиям . стр. 1–6. дои : 10.1109/EDST.2009.5166093 . ISBN 978-1-4244-3831-0 . S2CID 25112828 .

[computerhistory-6] «1960 — Демонстрация металлооксидно-полупроводникового (МОП) транзистора» . Кремниевый двигатель . Музей истории компьютеров .

[Lojek-7] Лоек, Бо (2007). История полупроводниковой техники . Springer Science & Business Media . стр. 321 –3. ISBN 9783540342588 .

[computerhistory-transistor-8] «Кто изобрел транзистор?» . Музей истории компьютеров . 4 декабря 2013 года . Проверено 20 июля 2019 г.

[triumph-9] «Триумф МОП-транзистора» . Ютуб . Музей истории компьютеров . 6 августа 2010 г. Архивировано из оригинала 12 декабря 2021 г. Проверено 21 июля 2019 г.

[Raymer-10] Реймер, Майкл Г. (2009). Кремниевая паутина: физика в эпоху Интернета . ЦРК Пресс . п. 365. ИСБН 9781439803127 .

[Omura-11] Омура, Ясухиса; Маллик, Абхиджит; Мацуо, Наото (2017). МОП-устройства для низковольтных и энергосберегающих приложений . Джон Уайли и сыновья . п. 53. ИСБН 9781119107354 .

[Baliga-12] Перейти обратно: ^а ^б Балига, Б. Джаянт (2005). Кремниевые силовые РЧ МОП-транзисторы . Всемирная научная . ISBN 9789812561213 .

[Asif-13] Перейти обратно: ^а ^б ^с Асиф, Саад (2018). Мобильная связь 5G: концепции и технологии . ЦРК Пресс . стр. 128–134. ISBN 9780429881343 .

[O'Neill-14] Перейти обратно: ^а ^б О'Нил, А. (2008). «Асад Абиди получил признание за работу в области RF-CMOS». Информационный бюллетень Общества твердотельных схем IEEE . 13 (1): 57–58. дои : 10.1109/N-SSC.2008.4785694 . ISSN 1098-4232 .

[Colinge2016-15] Колинг, Жан-Пьер; Грир, Джеймс К. (2016). Нанопроволочные транзисторы: физика устройств и материалов в одном измерении . Издательство Кембриджского университета . п. 2. ISBN 9781107052406 .

[Blavatnik-16] Перейти обратно: ^а ^б «Национальные лауреаты 2015 года» . Премия Блаватника молодым учёным . 30 июня 2015 г. Проверено 22 сентября 2019 г.

[17] Джафар, Сайед А. (2010). «Выравнивание помех — новый взгляд на размеры сигнала в сети связи». Основы и тенденции в теории связи и информации . 7 (1): 1–134. CiteSeerX 10.1.1.707.6314 . дои : 10.1561/0100000047 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]