Co jest komórkowe w telefonie komórkowym?

Jak działały telefony bezprzewodowe przed technologią komórkową?

Idea komunikacji bezprzewodowej jest dość stara. Powszechnie wiadomo, że dzięki systemowi Marconiego ludzie mogli “mówić” przez cały Atlantyk. System, który był wielkością budynku, komunikujący się z innym systemem, który był wielkością budynku. Ale w gruncie rzeczy po prostu utworzono łącze radiowe między nimi. W końcu ludzie zdali sobie sprawę, że to naprawdę przydatna funkcja. Więc postawili system radiowy, powiedzmy w szczytowym punkcie miasta, a potem wszyscy – cóż, ci nieliczni, którzy mieli odpowiedni system radiowy – rozmawiali z tym szczytem. Była tylko jedna komórka – w żadnym sensie nie była komórkowa. Ale ponieważ ilość danych, które możesz wysłać w czasie, zależy od tego, jak daleko jesteś, więc chcesz się “zbliżyć”. I tym “zbliżeniem” był systemy komórkowowe.

Budynek CenturyLink w Minneapolis ma na górze antenę mikrofalową, która była używana we wczesnych bezprzewodowych sieciach telefonicznych. Mulad przez Wikimedia Commons , CC BY-SA

Czym różnią się systemy komórkowe?

Im dalej telefon i stacja bazowa są od siebie, tym trudniej jest przesłać sygnał. Jeśli masz tylko jedną stację bazową i jesteś od niej zbyt daleko, to po prostu nie działa. Dlatego chcesz mieć wiele stacji bazowych i rozmawiać z tą, która jest najbliżej Ciebie.

Jeśli narysujesz granicę między tymi stacjami bazowymi i spojrzysz na nią na mapie, zobaczysz, że te różne małe wieże komórkowe, z którymi łączy się Twój telefon tworzą “komórki” – stąd nazwa technologii. Niesamowitą rzeczą, która wydarzyła się podczas rozwoju systemów komórkowych, jest to, że automatycznie przełączał, między stacjami bazowymi z którymi łączy się telefon, gdy zmieniało się jego położenie, na przykład podczas jazdy. To naprawdę niezwykłe, że ten system działa tak dobrze, jak działa, ponieważ jest to dość skomplikowane.

Technologia komórkowa bierze swoją nazwę od schematów sieci podzielonych na komórki. Ten diagram przedstawia wieże telefonii komórkowej w rogach każdej komórki w kształcie sześciokąta. Greensburger za pośrednictwem Wikimedia Commons

Jakie są główne ulepszenia sieci komórkowych, które umożliwiły szybsze przesyłanie danych?

Wracając do systemów komórkowych pierwszej generacji, były to głównie systemy analogowe. To był tylko sposób na konwersję twojego głosu na sygnał analogowy.

Systemy drugiej generacji skupiały się na pobieraniu głosu, digitalizacji go, a następnie wysyłaniu jako łącza danych w celu poprawy stabilności i bezpieczeństwa. Przypadkowo można było również przesyłać dane. Ludzie uznali, że bardzo przydatne jest wysłanie zdjęcia lub przesłanie innych informacji. Zaczęli więc używać tego samego łącza do wysyłania danych, ale potem narzekali, że nie jest wystarczająco szybkie.

Kolejne generacje sieci komórkowych przydzielały coraz szersze pasma przy użyciu różnych technik i były zasilane przez gęstszą sieć stacji bazowych. Zwykle zauważamy duże, wysokie wieże. Ale jeśli zaczniesz się rozglądać, szczególnie w mieście, zauważysz pudełka rozmieszczone po bokach budynków w każdym miejscu. W rzeczywistości są to komórkowe stacje bazowe, które docierają do ludzi w promieniu zaledwie kilometra lub pół kilometra.

Najłatwiejszym sposobem uzyskania znacznie wyższych szybkości transmisji danych jest umieszczenie telefonu blisko źródła sygnału. Innym sposobem jest posiadanie systemów antenowych, które kierują fale radiowe na telefon, co jest jedną z rzeczy, które dzieje się w 5G.

Sieci 5G są nadal rozwijane, ale prace nad technologiami 6G już trwają. Czego możemy się po tym spodziewać?

Naprawdę nie wiemy, które technologie, które są obecnie opracowywane, będą używane w sieciach 6G.

Sieci 6G pozwolą na znacznie szerszy zestaw typów użytkowników. Co mam przez to na myśli? Systemy komórkowe od samego początku były projektowane z myślą o komunikacji między ludźmi. Więc miał pewne ograniczenia co do tego, czego potrzebujesz. Ale teraz ludzie stanowią mniejszość użytkowników, ponieważ mamy tak wiele maszyn rozmawiających ze sobą, takich jak na przykład inteligentne urządzenia. Te maszyny mają różne potrzeby. Niektórzy chcą wysyłać dużo danych, a niektórzy nie muszą wysyłać prawie żadnych danych i być może nie wysyłają niczego przez wiele miesięcy. Dlatego technologie 6G muszą dobrze działać zarówno dla ludzi, jak i dla szerokiej gamy urządzeń.

Inną rzeczą jest to, że często myślimy o systemach komunikacyjnych jako o jedynych użytkownikach widma częstotliwości radiowych, ale jest to nieprawda. Radary również używają widma i wkrótce nie będzie można kupić samochodu, który nie ma zestawu radarów zapewniających bezpieczeństwo lub autonomiczną jazdę. Istnieje również nawigacje pozycji i synchronizacji, które są niezbędne,  aby samochody znały odległość między sobą. Dzięki 6G będą takie wielofunkcyjne systemy.

Następnie pojawia się potrzeba przejścia do jeszcze wyższych częstotliwości. Te częstotliwości działają tylko dla bardzo, bardzo krótkich łączy ale wiele naszych problemów dotyczy właśnie tych bardzo krótkich łączy. Potencjalnie możesz wysyłać naprawdę ogromne ilości danych na krótkie odległości. Jeśli uda się obniżyć ceny, może to potencjalnie zastąpić Twoje Wi-Fi.

Możemy się też spodziewać dopracowania technologii stosowanych obecnie w 5G – m.in. usprawnienia łączenia anteny z telefonem, o czym wspomniano wcześniej.

Źródło: Daniel Bliss

Information Theory INFORMATION THEORY AND THE DIGITAL AGE

5G Beam-Steering Antennas: More Accurate, Less Power Hungry

Fessenden and Marconi: Their Differing Technologies and Transatlantic Experiments During the First Decade of this Century

Zdjęcie: moodboard via Getty Images

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x