에드홀름의 법칙

Edholm's law

필 에드홀름이 제안하고 이름을 딴 에드홀름의 법칙은 무선(모바일), 유목(이동성이 없는 무선), 유선 네트워크(고정) 등 [1]통신의 세 가지 범주가 맞물려 점차 수렴하고 있다는 관측을 말합니다.[2] Edholm의 법칙은 또한 이러한 통신 범주의 데이터 요금이 유사한 지수 곡선에서 증가하며, 더 느린 요금은 더 빠른 요금을 예측 가능한 시차만큼 뒤쫓는다고 주장합니다.[3] 에드홀름의 법칙은 대역폭과 데이터 속도가 18개월마다 두 배씩 증가할 것으로 예측하는데, 1970년대부터 사실로 입증되었습니다.[1][4] 그 [1]경향은 인터넷, 셀룰러(모바일), 무선랜 및 무선 개인 지역 네트워크의 경우에서 분명히 드러납니다.[4]

개념.

에드홀름의 법칙은 Nortel Networks의 Phil Edholm에 의해 제안되었습니다. 그는 1970년대 후반부터 2000년대 초반까지 18개월마다 전기 통신 대역폭(인터넷 액세스 대역폭 포함)이 두 배씩 증가하고 있음을 관찰했습니다. 이것은 트랜지스터 수에 대한 기하급수적인 증가율을 예측하는 무어의 법칙과 유사합니다. 그는 또한 유선(예: 이더넷), 유목(예: 모뎀 및 Wi-Fi) 및 무선 네트워크(예: 셀룰러 네트워크) 사이에 점진적인 수렴이 있다는 것을 발견했습니다. "에드홀름의 법칙"이라는 이름은 그의 동료인 존 H. 요아쿰이 2004년 인터넷 전화 기자 회견에서 발표한 것입니다.[1]

UMTS와 MIMO로 알려진 표준의 발전은 안테나 사용을 극대화하여 대역폭을 증가시켰기 때문에, 휴대 전화나 라디오 모뎀과 같은 통신 채널의 속도가 느려지면 초기 이더넷의 용량이 감소할 것으로 예측되었습니다.[1] 앞으로 추정하는 것은 2030년경 유목화 기술과 무선 기술의 비율 사이의 수렴을 나타냅니다. 또한 무선 기술은 후자의 인프라 비용이 높은 상태를 유지할 경우 유선 통신을 종료할 수 있습니다.[2]

기초요소

2009년, Renuka P. Jindal은 Edholm의 법칙에 의해 예측된 바와 같이 온라인 통신망의 대역폭이 초당 비트에서 테라비트로 증가하는 것을 관찰했습니다. Jindal은 통신 대역폭의 기하급수적인 증가를 가능하게 한 다음과 같은 세 가지 주요 기반 요소를 확인했습니다.[5]

  • MOSFET(금속-산화물-반도체 전계효과 트랜지스터) – MOSFET(모스 트랜지스터)는 1959년 Bell Labs의 Mohamed Atalla와 Dawon Khang에 의해 발명되었습니다.[6][7][8] 통신 네트워크의 기본 구성 요소이며,[9][10] 고속 및 저전력 MOS 집적 회로로 전 세계 인터넷에 전력을 공급합니다.[11] MOSFET 기술(MOS technology)의 발전은 통신 네트워크에서 대역폭의 급속한 상승에 가장 중요한 기여 요인이 되어 왔습니다. MOS 기술의 다양한 발전과 함께 지속적인 MOSFET 스케일링은 무어의 법칙(집적 회로 칩의 트랜지스터 수는 2년마다 2배씩 증가)과 에드홀름의 법칙(통신 대역폭은 18개월마다 2배씩 증가)을 모두 가능하게 했습니다.[5]
  • 레이저 광파 시스템 – 레이저는 Charles H에 의해 입증되었습니다. 1960년 벨 연구소의 타운즈와 아서 레너드 쇼울로우. 레이저 기술은 이후 MOS 기술을 이용한 일체형 전자제품의 설계에 채택되어 1980년경 광파 시스템의 개발로 이어졌습니다. 이로 인해 1980년대 초부터 대역폭이 기하급수적으로 증가했습니다.[5]
  • 정보 이론 – 1948년 벨 연구소의 클로드 섀넌(Claude Shannon)에 의해 발표된 정보 이론은 통신 기술에서 잡음이 존재하는 경우 신호 대 잡음비, 대역폭 및 무오류 전송 간의 상충 관계를 이해하기 위한 이론적 기반을 제공했습니다. 1980년대 초, 벨 연구소의 Renuka Jindal은 정보 이론을 사용하여 MOS 장치의 잡음 동작을 연구하고 잡음 성능을 개선하고 수신기 감도와 데이터 속도를 제한하는 문제를 해결했습니다. 이를 통해 MOS 기술의 노이즈 성능이 크게 향상되었으며, 광파 및 무선 단말기 응용 분야에서 MOS 기술을 광범위하게 채택하는 데 기여했습니다.[5]

무선 네트워크의 대역폭은 유선 네트워크에 비해 빠른 속도로 증가해 왔습니다.[1] 이는 MOSFET 무선 기술의 발전으로 디지털 무선 네트워크의 발전과 성장이 가능해졌기 때문입니다. 무선 주파수 CMOS(Radio Frequency CMOS), 전력 MOSFET 및 LDMOS(Lateral Diffused MOS) 장치의 광범위한 채택은 1990년대까지 디지털 무선 네트워크의 개발 및 확산으로 이어졌으며, MOSFET 기술의 추가적인 발전은 2000년대 이후 빠르게 증가하는 대역폭으로 이어졌습니다.[12][13][14] 무선 네트워크의 대부분의 필수 요소는 2G, [14]3G,[12] 4G와 같은 네트워크에서 모바일 송수신기, 기지국 모듈, 라우터, RF 전력 증폭기,[13] 통신 회로,[15] RF 회로 및 무선 송수신기를 포함하여 MOSFET에서 구축됩니다.[13]

최근 몇 년 동안, 무선 통신 네트워크의 성장을 가능하게 하는 또 다른 요인은 어바인 캘리포니아 대학의 Syed Ali Jafar에 의해 발견된 간섭 정렬입니다.[16] 그는 2008년 Viveck R. Cadambe와 함께 이를 일반적인 원칙으로 확립했습니다. 그들은 "무작위적으로 많은 수의 간섭자를 정렬하는 메커니즘"을 도입하여 무선 네트워크가 본질적으로 간섭을 제한하지 않는다는 놀라운 결론을 도출했습니다. 이로 인해 무선 네트워크 설계에 간섭 정렬이 채택되었습니다.[17] 뉴욕 대학교의 수석 연구원인 폴 혼 박사에 따르면, 이 연구는 "무선 네트워크의 용량 한계에 대한 우리의 이해에 혁명을 일으켰다"며 "무선 네트워크의 각 사용자가 다른 사용자의 간섭 없이 스펙트럼의 절반에 접근할 수 있다는 놀라운 결과를 입증했다"고 합니다. 얼마나 많은 사용자가 스펙트럼을 공유하는지에 관계없이"[16]

참고 항목

참고문헌

  1. ^ a b c d e f Cherry, Steven (2004). "Edholm's law of bandwidth". IEEE Spectrum. 41 (7): 58–60. doi:10.1109/MSPEC.2004.1309810. S2CID 27580722.
  2. ^ a b Esmailzadeh, Riaz (2007). Broadband Wireless Communications Business: An Introduction to the Costs and Benefits of New Technologies. West Sussex: John Wiley & Sons, Ltd. pp. 10. ISBN 9780470013113.
  3. ^ Webb, William (2007). Wireless Communications: The Future. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, Ltd. p. 67. ISBN 9780470033128.
  4. ^ a b Deng, Wei; Mahmoudi, Reza; van Roermund, Arthur (2012). Time Multiplexed Beam-Forming with Space-Frequency Transformation. New York: Springer. p. 1. ISBN 9781461450450.
  5. ^ a b c d Jindal, Renuka P. (2009). "From millibits to terabits per second and beyond - over 60 years of innovation". 2009 2nd International Workshop on Electron Devices and Semiconductor Technology. pp. 1–6. doi:10.1109/EDST.2009.5166093. ISBN 978-1-4244-3831-0. S2CID 25112828.
  6. ^ "1960 - Metal Oxide Semiconductor (MOS) Transistor Demonstrated". The Silicon Engine. Computer History Museum.
  7. ^ Lojek, Bo (2007). History of Semiconductor Engineering. Springer Science & Business Media. pp. 321–3. ISBN 9783540342588.
  8. ^ "Who Invented the Transistor?". Computer History Museum. 4 December 2013. Retrieved 20 July 2019.
  9. ^ "Triumph of the MOS Transistor". YouTube. Computer History Museum. 6 August 2010. Archived from the original on 2021-12-12. Retrieved 21 July 2019.
  10. ^ Raymer, Michael G. (2009). The Silicon Web: Physics for the Internet Age. CRC Press. p. 365. ISBN 9781439803127.
  11. ^ Omura, Yasuhisa; Mallik, Abhijit; Matsuo, Naoto (2017). MOS Devices for Low-Voltage and Low-Energy Applications. John Wiley & Sons. p. 53. ISBN 9781119107354.
  12. ^ a b Baliga, B. Jayant (2005). Silicon RF Power MOSFETS. World Scientific. ISBN 9789812561213.
  13. ^ a b c Asif, Saad (2018). 5G Mobile Communications: Concepts and Technologies. CRC Press. pp. 128–134. ISBN 9780429881343.
  14. ^ a b O'Neill, A. (2008). "Asad Abidi Recognized for Work in RF-CMOS". IEEE Solid-State Circuits Society Newsletter. 13 (1): 57–58. doi:10.1109/N-SSC.2008.4785694. ISSN 1098-4232.
  15. ^ Colinge, Jean-Pierre; Greer, James C. (2016). Nanowire Transistors: Physics of Devices and Materials in One Dimension. Cambridge University Press. p. 2. ISBN 9781107052406.
  16. ^ a b "2015 National Laureates". Blavatnik Awards for Young Scientists. June 30, 2015. Retrieved 22 September 2019.
  17. ^ Jafar, Syed A. (2010). "Interference Alignment — A New Look at Signal Dimensions in a Communication Network". Foundations and Trends in Communications and Information Theory. 7 (1): 1–134. CiteSeerX 10.1.1.707.6314. doi:10.1561/0100000047.

서지학