क्या कभी तेजी से सेलुलर नेटवर्क की गति के लिए प्रगति ड्राइव? [बन्द है]


22

मैंने हमेशा स्वीकार किया है कि प्रौद्योगिकी अग्रिम। 90 के दशक में पैदा होने के कारण, अगर आप कुछ साल इंतजार करते हैं तो सब कुछ सिर्फ तेज, छोटा, सस्ता और आमतौर पर बेहतर होता जाता है। यह उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स जैसे टीवी, पीसी और सेलफोन के साथ सबसे स्पष्ट था।

हालाँकि, अब मेरे साथ ऐसा होता है कि मुझे पता है कि एक को छोड़कर, इस बदलाव में से अधिकांश क्या चलाते हैं। कंप्यूटर और सेलफोन मुख्य रूप से बेहतर और तेज़ हो जाते हैं क्योंकि हम छोटे और अधिक कुशल ट्रांजिस्टर बनाने में सक्षम हैं (मैं हर दो साल में सिलिकॉन क्षेत्र की प्रति यूनिट ट्रांजिस्टर की गिनती के बारे में दो बार सुनता हूं)।

इंटरनेट पहले डीएसएल के साथ तेज हो गया जिसने लैंडलाइन कॉपर ट्विस्टेड जोड़ी के बैंडविड्थ को अधिकतम तक पहुंचा दिया। जब हम तांबे के तार के अंदर प्रयोग करने योग्य स्पेक्ट्रम से बाहर निकले तो हम ऑप्टिक फाइबर में बदल गए, और यह एक नया खेल था।

टीएल; डीआर: लेकिन, ऐसा क्या है जो सेलुलर नेटवर्क को तेज रखने के लिए संभव बनाता है? मेरे पास 2 जी, 3 जी और अब एलटीई सेलफोन हैं और गति अंतर खगोलीय हैं, जो पिछले एक दशक में घरेलू इंटरनेट में अंतर के समान हैं।

फिर भी, एलटीई चैनलों में एक बड़ा बैंडविड्थ नहीं है (वास्तव में, मेरा मानना ​​है कि एलटीई कम उपयोग करता है: 3 जी 5 मेगाहर्ट्ज चैनलों का उपयोग करता है , जबकि एलटीई में छोटे चैनल हो सकते हैं, 1.4 से 20 मेगाहर्ट्ज तक )। इसके अलावा, मैंने कई बार सुना है कि LTE, चैनल प्रति हर्ट्ज के bps के संदर्भ में अधिक कुशल है (मैं यहां 'उद्धरण आवश्यक' जोड़ूंगा, मैं सबसे पहले यह स्वीकार करूंगा कि यह कम से कम संदिग्ध लगता है)।

तो यह क्या है? बस और अधिक स्पेक्ट्रम? बेहतर और छोटे इलेक्ट्रॉनिक्स? या हम अन्य तरीकों से इस पर बेहतर हो रहे हैं? ऐसा कैसे?


11
लालच शायद परम चालक है: व्यवसाय लाभ और कम लागत के बाद हैं ...
सौर माइक

4
@SolarMike अच्छी तरह से मुझे लगता है कि आप सही हैं, लेकिन मेरा यह मतलब नहीं था। मेरा मतलब तकनीकी दृष्टिकोण से है, जो इसे संभव बनाता है।
फ़्रीज्यूसी

तो, आपका प्रश्न क्या है - हम कल या अगले सप्ताह क्या आविष्कार करेंगे जो तेज होगा?
सौर माइक

@SolarMike नहीं, सवाल यह होगा कि वे इसे कैसे तेज बनाने जा रहे हैं। पीसी अगले साल और तेज हो जाएंगे क्योंकि इंटेल छोटे और अधिक कुशल ट्रांजिस्टर के साथ सीपीयू का निर्माण करेगा, इसलिए वे कम पैसे के लिए अधिक हार्डवेयर रटना कर सकते हैं, इसे तेजी से देख सकते हैं और कम वीडीडी का उपयोग कर सकते हैं। लेकिन LTE का उत्तराधिकारी क्यों तेज होगा? एक तकनीकी दृष्टिकोण से, यह क्या संभव बनाता है? Digiproc ने चैनल की क्षमता का फायदा उठाने के लिए बेहतर एल्गोरिदम की तर्ज पर कुछ का उल्लेख किया, यही मैं ढूंढ रहा हूं।
फ़्रीजूइसेस

तो, आप आज कल के सिद्धांतों को जानना चाहते हैं? यानी "कैसे"? ...
सोलर माइक

जवाबों:


20

वह क्या है जो सेलुलर नेटवर्क के लिए तेजी से प्राप्त करना संभव बनाता है

मूल रूप से, अच्छा पुराना मूर का नियम।

हैंडसेट केवल आधा समीकरण है। अधिक आधुनिक और शक्तिशाली सिलिकॉन बेहतर चैनल गुणवत्ता, कम शोर आदि प्राप्त करने में मदद करता है, हालांकि यह श्री शैनन के अनुसार चैनल बैंडविड्थ से ऊपर नहीं जा सकता है।

प्रत्येक उपयोगकर्ता के लिए उपलब्ध बैंडविड्थ को बढ़ावा देने का एक सरल तरीका है, इसलिए परिदृश्य को छोटी कोशिकाओं में विभाजित करना। टावरों के शीर्ष पर दिशात्मक एंटेना "गोल" सेल को संतरे की तरह, तिमाहियों में स्लाइस करते हैं।

घनी आबादी वाले क्षेत्रों में हर जगह बहुत सारे माइक्रो / पिकॉक स्थापित करने का मतलब है कि प्रत्येक बेस स्टेशन केवल उपयोगकर्ताओं की एक छोटी संख्या को संभालता है। प्रति सेल कम उपयोगकर्ता का अर्थ है प्रति उपयोगकर्ता अधिक बैंडविड्थ। यह बेस स्टेशन हार्डवेयर (यानी, सस्ते सिलिकॉन, मूर के कानून, और MMICs जो RF बिट्स को चिप पर एकीकृत करता है) की कीमत को कम करने में सक्षम है ।

एक स्मार्ट सिस्टम भी मदद करता है। उदाहरण के लिए, जीएसएम में, यहां तक ​​कि जब आप बात नहीं करते हैं, तो आपका बैंडविड्थ समय स्लॉट आपके लिए आरक्षित है, जो बेकार है।

उचित मूल्य पर इनकी उपलब्धता भी एक महत्वपूर्ण बात है:

  • बिग FPGAs वास्तव में पागल गणना शक्ति के साथ
  • फास्ट एडीसी / डीएसी
  • माइक्रोवेव आईसी

ये डिजिटल रेडियो को सक्षम करते हैं, और यह वह जगह है जहां रसदार बिट्स होते हैं, जैसे एमआईएमओ और अनुकूली ऐन्टेना सरणियों के साथ रियल-टाइम बीमफॉर्मिंग और चैनल इक्वलाइजेशन, एडवांस्ड (और एडाप्टिव) मॉड्यूल्स, प्लस मजबूत एरर-करेक्शन कोड्स जिसमें कंप्यूटिंग शक्ति की बहुत आवश्यकता होती है, आदि। ।


सेलुलर नेटवर्क के संबंध में FPGAs कहां से आते हैं? मुझे लगता है कि सब कुछ एक ASIC है?
मेहरदाद

2
ASIC की इकाई लागत सस्ती है, लेकिन FPGA क्षेत्र-उन्नयन योग्य है ...
peufeu

3
FPGAs कम मात्रा में किफायती हो सकता है, या जब पुन: संयोजन आवश्यक हो। FPGAs की उच्च प्रति यूनिट लागत एक ASIC विकसित करने के भारी खर्च के लिए बेहतर हो सकती है। FPGAs का उपयोग कुछ उच्च प्रदर्शन नेटवर्क हार्डवेयर, सेल बेस स्टेशनों आदि में किया जा सकता है, जो अपेक्षाकृत कम मात्रा में होते हैं। पिकॉकल्स के लिए, एएसआईसी एक मजबूत संभावना है क्योंकि उनमें से बहुत कुछ होगा।
अलेक्स.फोर्निच

2
ठीक है! बेस स्टेशनों में FPGAs हैं। ASICs को सही ठहराने के लिए फ़ोन पर्याप्त मात्रा में बिकते हैं, और जब लोग नए खरीदते हैं तो उन्हें "अपग्रेड" काफी बार मिलता है।
peufeu

1
बेहतर जमीनी प्रौद्योगिकियों का क्रमिक प्रसार भी इसका एक बड़ा हिस्सा है; हैंडसेट केवल एक सेलुलर नेटवर्क का एक हिस्सा बनाते हैं। उदाहरण के लिए पैकेट-आधारित टाइमिंग सिंक्रोनाइज़ेशन, जो हमें वर्षों से है, लेकिन इन चीजों के उद्योग में बड़े पैमाने पर रिसने में लंबा समय लगता है
लाइटनेस रेंस विथ मोनिका

11

मुझे लगता है कि सेलुलर डेटा दरों को बढ़ाने वाली कुछ प्रमुख प्रौद्योगिकियां / तकनीकें निम्नलिखित हैं।

  1. उच्च वाहक आवृत्तियों पर जाएं जहां व्यापक बैंडवाइड उपलब्ध हैं। जल्द ही हमारे पास सेलरी में मिलीमीटर वेव तकनीक होगी।

  2. मल्टी इनपुट मल्टी आउटपुट (MIMO) एंटीना सिस्टम डेटा स्ट्रीम के समानांतर प्रसारण की अनुमति देता है।

  3. OFDM और QAM जैसी एडवांस मॉड्यूलेशन स्कीम।

  4. पुन: प्रसारण की आवश्यकता नहीं है और हमें शैनन क्षमता के करीब लाने के लिए मजबूत अग्रगामी त्रुटि सुधार कोड की आवश्यकता है।

  5. सिकुड़ते सेल आकार। अब हमारे पास समान आवृत्ति है जो कम संख्या में उपयोगकर्ताओं के बीच विभाजित है।


1
संक्षिप्त एवं सटीक। +1
श्रीदेवी वश्टर

4

एक ही बैंडविड्थ को मानते हुए, डेटर्सेट को बढ़ावा देने का एकमात्र तरीका बेहतर कोडिंग है: QAM बनाम GSM का MSK, 16QAM बनाम QAM, 256QAM बनाम 16QAM,

और इस सब में, गुणा और लुप्त होती को संभाला जाना चाहिए।

हर्ट्ज के प्रति अधिक बिट्स के साथ, सिग्नलनोईसेराटियो (एसएनआर) में सुधार करने की आवश्यकता है, थियो कोडिंग यहां एक बार 5 या 10 डीबी सहायता प्रदान करता है। एसएनआर में सुधार करने के लिए, लिंक को अधिक ईआरपी (केंद्रित TX एंटेना), उच्च-लाभ रिसीवर एंटेना (अधिक तत्व, चरणबद्ध सरणियाँ, आदि और अधिक ऊर्जा देने के लिए अधिक क्षेत्र देने की आवश्यकता है ) और पैथलॉस को कम करने के लिए कम पथ चाहिए।


2
फिर भी, आखिरकार, शैनन की सीमा पूरी हो जाएगी। एक बार ऐसा होने पर बढ़ी हुई गति के लिए एकमात्र संभावना प्रति उपयोगकर्ता अधिक बैंडविड्थ होगी, जिसका अर्थ है छोटी कोशिकाएँ। अंततः एक ऐसी प्रणाली के साथ समाप्त हो सकती है जो कम-शक्ति वाले वाईफाई की तरह दिखती है, जहां केवल कुछ उपयोगकर्ता एक सेल पर हैं, और उस समय मानक आरएफ डिजाइन अधिकतम संभव थ्रूपुट पर होगा ...
madscientist159

3

या हम अन्य तरीकों से इस पर बेहतर हो रहे हैं? ऐसा कैसे?

संभवत: एक दिन आएगा जब हमारे हैंडसेट (या सिस्टम) हमारी व्यक्तिगत आवाज़ों के गणितीय बारीकियों को संग्रहीत करने और अन्य शब्दों को एल्गोरिथम बनाने के लिए इसे हेरफेर करने में सक्षम होंगे। फिर वो सभी जो वॉयस कॉल में प्रसारित करने की आवश्यकता है, वह "टेक्स्ट" है और रिसीविंग फोन वास्तविक व्यक्ति की तरह हमारी आवाज और आवाज को फिर से संगठित कर सकता है।

तो कहने के लिए "एक अच्छा दिन है" भाषण के दो सेकंड के लिए 15 अस्सी अक्षर या 120 बिट्स ले जाएगा।


1
एक स्माइली के लिए अंत में कुछ बाइट्स मत भूलना, जब तक कि आप सभी को भविष्य में फोन पर बहुत गंभीर ध्वनि की उम्मीद न हो।
दिमित्री ग्रिगोरीव

1
मुझे यकीन है कि यह कभी भी उस जाना नहीं है अब तक, ऐसा न हो कि हम जैसे कुछ है आशा है कि यह भी हो, लेकिन स्कैन किए गए दस्तावेज़ों के बजाय आवाज संचार के लिए। मैं इसे "ऑडियो के लिए स्वत: सुधार" कहूंगा।
अलेक्सई तोरोमो

इसलिए जब यह एक वास्तविकता बन जाती है, तो क्या हम अब अपने दोस्तों की आवाज़ों पर उसी कारण से भरोसा नहीं कर सकते हैं कि आज हम उनके ई-मेल या कॉलर आईडी पर भरोसा नहीं कर सकते? (स्पूफिंग)
एरोनड

@AaronD वास्तव में यह होगा कि आप फोन कॉल पर भरोसा नहीं कर सकते। मित्र (और उनकी आवाज़) अपने आप में हमेशा की तरह भरोसेमंद बनी हुई है।
user253751

@ मिनीबिस हाँ, यही मेरा मतलब है। लगता है कि मैं वहाँ कुछ अस्पष्टता छोड़ दिया है। स्पष्टीकरण देने के लिए धन्यवाद।
एरोनडी

3

एक और महत्वपूर्ण प्रगति जिसका उल्लेख नहीं किया गया है , ऑप्टिकल फाइबर नेटवर्क का बेहतर उपयोग है । एक ऑप्टिकल फाइबर तरंग दैर्ध्य के पूरे स्पेक्ट्रम को ले जा सकता है। उन्होंने हमेशा ऐसा नहीं किया है, हालांकि। बढ़ती परिशुद्धता के ऑप्टिकल फिल्टर अब दर्जनों (या अधिक) "चैनलों" को अब एकल फाइबर में crammed होने की अनुमति देते हैं जहां पहले वे केवल दो का उपयोग कर रहे थे। यह मौजूदा बुनियादी ढांचे (जमीन में फाइबर) को केवल समापन बिंदु उपकरण को अपग्रेड करने की आवश्यकता के साथ डेटा की बढ़ती मात्रा में ले जाने देता है। सेलुलर नेटवर्क मूल रूप से फाइबर बैकबोन के शीर्ष पर बैठते हैं, इसलिए बेहतर और तेज फाइबर व्यापक, तेज सेलुलर का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।

यह कुछ इसी तरह है, कुछ दशकों के दौरान , POTS तांबा 2400bps से 50MBps तक कैसे चला गया।


2

न केवल डिजाइनर अभी भी गतिशील ऑडियो संपीड़न, डायनेमिक चैनल कोडिंग (यानी शैनन की सीमा के करीब हो रही है), और मल्टीपाथ, अव्यवस्था, और इंटरफेरर्स के लिए गतिशील अनुकूलन करने के लिए बेहतर एल्गोरिदम के साथ आ रहे हैं; लेकिन जैसे-जैसे ट्रांजिस्टर छोटे होते जाते हैं, हम बैटरी की ऊर्जा की समान मात्रा के लिए अधिक विस्तृत एल्गोरिदम का उपयोग कर सकते हैं।


1
चैनल कोडिंग ने कितना प्रभाव दिया है कि अधिकांश संचार है, या एन्क्रिप्ट किया जाना चाहिए और इसलिए इसे सफेद शोर से अलग करना संभव नहीं होना चाहिए?
मैकीज पाइचोटका

@MaciejPiechotka संपीड़न में कोडिंग नहीं है, मॉडुलन में कोडिंग के रूप में। और त्रुटि सुधार के रूप में कोडिंग (यह अजीब लगता है, त्रुटि सुधार को जोड़ने से डेटा दर बढ़ सकती है क्योंकि अब आपका "वास्तविक" कनेक्शन तेज और कम सटीक हो सकता है)।
user253751

@ मिनीबिस ओह, तो 10 बी / 8 बी जैसी चीजें। समझ में आता है
Maciej Piechotka

@MaciejPiechotka मुझे लगता है कि आप 8b / 10b एन्कोडिंग का मतलब है ? यह कोडिंग स्कीम मुख्य रूप से क्लॉक रिकवरी और डीसी बैलेंस के लिए है और केवल प्रतीक के अनुसार 0.8 बिट्स प्रसारित करती है। 16-QAM वाले ट्रांसमिशन में 4 बिट्स प्रति सिंबल और 64-QAM वाले ट्रांसमिशन में 6 बिट्स प्रति सिंबल हैं।
टूथब्रश

@Toothbrush क्षमा करें। पिछली बार जब मैं इस प्रकार की सामग्री से जुड़ा था, तो वह यूनी में थी और मुझे नोटेशन याद नहीं था (और कॉफी से पहले मैंने ध्यान नहीं दिया था कि जब मैं इसे चेक कर रहा था तो Google ने सही आदेश दिया था)।
मकीज पीचोटका
हमारी साइट का प्रयोग करके, आप स्वीकार करते हैं कि आपने हमारी Cookie Policy और निजता नीति को पढ़ और समझा लिया है।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.