¿Qué impulsa el avance hacia velocidades de red celular cada vez más rápidas? [cerrado]

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Siempre he aceptado que la tecnología avanza. Naciendo en los años 90, todo se vuelve más rápido, más pequeño, más barato y generalmente mejor si esperas unos años. Esto fue más obvio con la electrónica de consumo, como televisores, computadoras y teléfonos celulares.

Sin embargo, se me ocurre ahora que sé qué impulsa la mayoría de estos cambios, excepto uno. Las computadoras y los teléfonos celulares mejoran y se vuelven más rápidos, principalmente porque somos capaces de construir transistores más pequeños y más eficientes (escucho aproximadamente el doble de recuento de transistores por unidad de área de silicio cada dos años).

Internet se hizo más rápido primero con DSL, lo que incrementó al máximo el ancho de banda del par trenzado de cobre de la línea fija. Cuando nos quedamos sin espectro utilizable dentro del cable de cobre, optamos por la fibra óptica, y era un juego completamente nuevo.

TL; DR: Pero, ¿qué es lo que hace posible que las redes celulares sigan acelerándose? He tenido teléfonos celulares 2G, 3G y ahora LTE y las diferencias de velocidad son astronómicas, similares a las diferencias observadas en Internet en los hogares en la última década.

Sin embargo, los canales LTE no necesariamente tienen un ancho de banda mayor (de hecho, creo que LTE usa menos: 3G utiliza canales de 5 MHz , mientras que LTE puede tener canales más pequeños, de 1.4 a 20 MHz ). Además, muchas veces he escuchado que LTE es más eficiente en términos de bps por canal Hz (agregaría 'cita requerida' aquí, seré el primero en admitir que al menos suena dudoso).

Entonces, ¿qué es? ¿Sólo más espectro? ¿Electrónica mejor y más pequeña? ¿O estamos mejorando esto de otras maneras? ¿Cómo?

    
pregunta freejuices

6 respuestas

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¿qué es lo que hace posible que las redes celulares sigan acelerándose?

Básicamente, la vieja ley de Moore.

El teléfono es solo la mitad de la ecuación. Un silicio más moderno y poderoso ayuda a obtener una mejor calidad de canal, menos ruido, etc. Sin embargo, esto no puede superar el ancho de banda del canal según el Sr. Shannon.

Una forma sencilla de aumentar el ancho de banda disponible para cada usuario es, por lo tanto, dividir el paisaje en celdas más pequeñas. Las antenas direccionales en la parte superior de las torres cortan la celda "redonda" en cuartos, como una naranja.

La instalación de lotes de micro / picocélulas en todas partes en áreas densamente pobladas significa que cada estación base solo maneja un número menor de usuarios. Menos usuarios por celda significa más ancho de banda por usuario. Esto se habilita al reducir el precio del hardware de la estación base (es decir, silicio barato, Ley de Moore y MMICs que integran el RF bits en el chip).

Un sistema más inteligente también ayuda. Por ejemplo, en GSM, incluso cuando no hablas, el intervalo de tiempo de ancho de banda está reservado para ti, lo cual es un desperdicio.

Una cosa importante es también la disponibilidad de estos a un precio razonable:

  • Grandes FPGAs con poder de computación verdaderamente demente
  • ADC / DAC rápidos
  • CI de microondas

Éstos habilitan la radio digital, y aquí es donde están los bits jugosos, como MIMO y las matrices de antenas adaptativas con formación de haz en tiempo real y ecualización de canales, modulaciones avanzadas (y adaptativas), además de códigos de corrección de errores que requieren mucha computación poder, etc.

    
respondido por el peufeu
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Creo que las siguientes son algunas de las tecnologías / técnicas clave que aumentan las tasas de datos celulares.

  1. Mueve a frecuencias portadoras más altas donde estén disponibles anchos de banda más amplios. Pronto tendremos tecnología de onda milimétrica siendo utilizada en celulares.

  2. Sistemas de antenas de múltiples salidas y múltiples entradas (MIMO) que permiten la transmisión paralela de flujos de datos.

  3. Esquemas de modulación avanzada, como OFDM y QAM.

  4. Códigos de corrección de errores avanzados más fuertes que no requieren retransmisiones y nos acercan cada vez más a Shannon Capacity.

  5. Reduciendo el tamaño de las celdas. Ahora tenemos la misma frecuencia dividida entre un número menor de usuarios.

respondido por el Yasir Ahmed
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Suponiendo el mismo ancho de banda, la única forma de aumentar los datos es mejor codificar: QAM versus MSK de GSM, 16QAM versus QAM, 256QAM versus 16QAM,

Y en todo esto, se deben manejar las rutas múltiples y el desvanecimiento.

Con más bits por Hertz, la SignalNoiseRatio (SNR) necesita mejorar, la codificación proporciona una asistencia única de 5 o 10 dB aquí. Para mejorar la SNR, el enlace necesita más ERP (antenas de TX enfocadas), antenas receptoras de mayor ganancia (más elementos, matrices en fase, etc. que proporcionan más área para reunir más energía) y rutas más cortas para reducir la pérdida de ruta.

    
respondido por el analogsystemsrf
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¿O estamos mejorando esto de otras maneras? ¿Cómo?

Posiblemente llegará un día en que nuestros teléfonos (o el sistema) podrán almacenar los matices matemáticos de nuestras voces individuales y manipularlos para formar otras palabras de forma algorítmica. Entonces, todo lo que necesita ser transmitido en una llamada de voz es "texto" y el teléfono receptor puede reconstruir nuestras voces y sonar como la persona real.

Por lo tanto, decir "que tengas un buen día" tomaría 15 caracteres ASCII o 120 bits durante dos segundos de conversación.

    
respondido por el Andy aka
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Otro avance crítico que no se ha mencionado es mejor utilización de las redes de fibra óptica . Una fibra óptica puede transportar un espectro completo de longitudes de onda. Sin embargo, no siempre lo han hecho. Los filtros ópticos de mayor precisión ahora permiten que docenas (o más) "canales" se conviertan ahora en fibras individuales en las que anteriormente solo hubieran estado usando dos. Esto permite que la infraestructura existente (fibra en el suelo) lleve cantidades cada vez mayores de datos con solo la necesidad de actualizar el equipo de punto final. Las redes celulares se ubican básicamente sobre las redes troncales de fibra, por lo que una fibra mejor y más rápida es una parte fundamental de un celular más amplio y más rápido.

Esto es similar, en cierto modo, a cómo el cobre POTS pasó de 2400bps a 50MBps en el lapso de una pocas décadas.

    
respondido por el J...
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No solo los diseñadores siguen presentando mejores algoritmos para realizar la compresión dinámica de audio, la codificación dinámica de canales (es decir, acercarse al límite de Shannon) y la adaptación dinámica a multipath, clutter e interferers; pero a medida que los transistores se hacen más pequeños, podemos usar algoritmos más elaborados para la misma cantidad de energía de la batería.

    
respondido por el Digiproc

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