قانون إدهولم

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

يشير قانون إدهولم ، الذي اقترحه فيل إدهولم وسُمّي نسبةً إليه، إلى ملاحظة أن فئات الاتصالات الثلاث ، [ 1 ] وهي الشبكات اللاسلكية (المتنقلة)، والشبكات المتنقلة (اللاسلكية الثابتة)، والشبكات السلكية (الثابتة)، تسير في تناغم وتتقارب تدريجيًا. [ 2 ] وينص قانون إدهولم أيضًا على أن معدلات نقل البيانات لهذه الفئات من الاتصالات تزداد وفق منحنيات أسية متشابهة، مع تأخر المعدلات الأبطأ عن المعدلات الأسرع بفارق زمني يمكن التنبؤ به. [ 3 ] ويتوقع قانون إدهولم أن يتضاعف عرض النطاق الترددي ومعدلات نقل البيانات كل 18 شهرًا، وهو ما ثبتت صحته منذ سبعينيات القرن الماضي. [ 1 ] [ 4 ] ويتضح هذا الاتجاه في حالات الإنترنت ، [ 1 ] والشبكات الخلوية (المتنقلة)، وشبكات LAN اللاسلكية ، وشبكات المناطق الشخصية اللاسلكية . [ 4 ]

مفهوم

اقترح فيل إدهولم، من شركة نورتل نتووركس ، قانون إدهولم . لاحظ أن عرض النطاق الترددي للاتصالات (بما في ذلك عرض النطاق الترددي للوصول إلى الإنترنت ) يتضاعف كل 18 شهرًا، منذ أواخر سبعينيات القرن الماضي وحتى أوائل الألفية الثانية. وهذا مشابه لقانون مور ، الذي يتنبأ بمعدل نمو أُسّي لعدد الترانزستورات . كما وجد أن هناك تقاربًا تدريجيًا بين الشبكات السلكية (مثل الإيثرنت )، والشبكات المتنقلة (مثل المودم والواي فاي )، والشبكات اللاسلكية (مثل شبكات الهاتف المحمول ). وقد صاغ اسم "قانون إدهولم" زميله جون إتش. يواكوم، الذي عرضه في مؤتمر صحفي حول الاتصالات الهاتفية عبر الإنترنت عام 2004. [ 1 ]

توقعت الدراسات أن تتجاوز قنوات الاتصال الأبطأ، كالهواتف المحمولة وأجهزة المودم اللاسلكية، قدرة شبكة الإيثرنت في بداياتها ، وذلك بفضل التطورات في معايير UMTS و MIMO ، التي عززت عرض النطاق الترددي من خلال الاستخدام الأمثل للهوائيات. [ 1 ] وتشير التوقعات المستقبلية إلى تقارب بين معدلات التقنيات المتنقلة واللاسلكية بحلول عام 2030 تقريبًا. إضافةً إلى ذلك، قد تُنهي التقنية اللاسلكية الاتصالات السلكية إذا ظلت تكلفة البنية التحتية لهذه الأخيرة مرتفعة. [ 2 ]

العوامل الكامنة

في عام 2009، لاحظت رينوكا ب. جيندال ارتفاع عرض نطاق شبكات الاتصالات عبر الإنترنت من بتات في الثانية إلى تيرابت في الثانية ، أي تضاعفه كل 18 شهرًا، كما تنبأت به نظرية إدهولم. وحددت جيندال العوامل الرئيسية الثلاثة التالية التي ساهمت في النمو المتسارع لعرض نطاق الاتصالات. [ 5 ]

  • تم اختراع ترانزستور MOSFET في مختبرات بيل بين عامي 1955 و1960، بعد أن اكتشف فروتش وديريك تقنية التخميل السطحي باستخدام ثاني أكسيد السيليكون واستخدماها لإنتاج أول ترانزستورات مستوية، وهي الأولى التي يكون فيها المصرف والمصدر متجاورين على نفس السطح. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] وقد مثّلت التطورات في تقنية MOSFET (تقنية MOS) العامل الأهم في الزيادة السريعة في عرض النطاق الترددي لشبكات الاتصالات. وقد مكّن التصغير المستمر لتقنية MOSFET ، إلى جانب التطورات المختلفة في تقنية MOS، من تطبيق كلٍ من قانون مور ( تضاعف عدد الترانزستورات في رقائق الدوائر المتكاملة كل عامين) وقانون إدهولم (تضاعف عرض النطاق الترددي للاتصالات كل 18 شهرًا). [ 5 ]
  • أنظمة الموجات الضوئية الليزرية – تم عرض الليزر بواسطة تشارلز إتش تاونز وآرثر ليونارد شاولاو في مختبرات بيل عام 1960. تم اعتماد تقنية الليزر لاحقًا في تصميم الإلكترونيات المتكاملة باستخدام تقنية MOS، مما أدى إلى تطوير أنظمة الموجات الضوئية حوالي عام 1980. وقد أدى ذلك إلى نمو هائل في عرض النطاق الترددي منذ أوائل الثمانينيات. [ 5 ]
  • نظرية المعلومات – قدمت نظرية المعلومات، كما وضعها كلود شانون في مختبرات بيل عام 1948، أساسًا نظريًا لفهم المفاضلات بين نسبة الإشارة إلى الضوضاء ، وعرض النطاق الترددي ، والإرسال الخالي من الأخطاء في وجود الضوضاء ، في تكنولوجيا الاتصالات . في أوائل ثمانينيات القرن العشرين، استخدمت رينوكا جيندال في مختبرات بيل نظرية المعلومات لدراسة سلوك الضوضاء في أجهزة MOS، مما أدى إلى تحسين أدائها في مواجهة الضوضاء وحل المشكلات التي كانت تحد من حساسية جهاز الاستقبال ومعدلات نقل البيانات. وقد أدى ذلك إلى تحسن ملحوظ في أداء تقنية MOS في مواجهة الضوضاء، وساهم في اعتمادها على نطاق واسع في تطبيقات الموجات الضوئية، ثم في تطبيقات المحطات الطرفية اللاسلكية . [ 5 ]

شهدت سعة نطاق الشبكات اللاسلكية نموًا أسرع مقارنةً بالشبكات السلكية. [ 1 ] ويعود ذلك إلى التطورات في تقنية MOSFET اللاسلكية التي أتاحت تطوير ونمو الشبكات اللاسلكية الرقمية. وقد أدى الانتشار الواسع لأجهزة RF CMOS ( تقنية CMOS للترددات الراديوية ) و MOSFET للطاقة و LDMOS (تقنية MOS المنتشرة جانبيًا) إلى تطوير وانتشار الشبكات اللاسلكية الرقمية بحلول تسعينيات القرن الماضي، مع مزيد من التطورات في تقنية MOSFET التي أدت إلى زيادة سريعة في سعة النطاق الترددي منذ بداية الألفية الجديدة. [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] تُصنع معظم العناصر الأساسية للشبكات اللاسلكية من ترانزستورات MOSFET، بما في ذلك أجهزة الإرسال والاستقبال المتنقلة ، ووحدات المحطات الأساسية ، وأجهزة التوجيه ، ومضخمات طاقة الترددات اللاسلكية ، [ 12 ] ودوائر الاتصالات ، [ 14 ] ودوائر الترددات اللاسلكية ، وأجهزة الإرسال والاستقبال اللاسلكية ، [ 13 ] في شبكات مثل 2G و 3 G و 4 G و 5 G. [ 12 ]

في السنوات الأخيرة، برز عاملٌ آخرٌ ساهم في نمو شبكات الاتصالات اللاسلكية ، وهو مُواءمة التداخل ، الذي اكتشفه سيد علي جعفر في جامعة كاليفورنيا، إرفاين . [ 15 ] وقد رسّخه كمبدأ عام، بالتعاون مع فيفيك آر. كادامبي، في عام 2008. وقدّما "آليةً لمواءمة عددٍ كبيرٍ من مصادر التداخل، ما أدى إلى استنتاجٍ مُفاجئٍ مفاده أن الشبكات اللاسلكية ليست محدودةً بالتداخل بشكلٍ أساسي". وقد أدّى ذلك إلى اعتماد مُواءمة التداخل في تصميم الشبكات اللاسلكية. [ 16 ] ووفقًا للدكتور بول هورن، الباحث البارز في جامعة نيويورك ، فقد "أحدث هذا ثورةً في فهمنا لحدود سعة الشبكات اللاسلكية" و"أظهر النتيجة المذهلة المتمثلة في أن كل مستخدم في الشبكة اللاسلكية يمكنه الوصول إلى نصف الطيف دون تداخل من المستخدمين الآخرين، بغض النظر عن عدد المستخدمين الذين يتشاركون الطيف". [ 15 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 4 5 6 تشيري، ستيفن (2004). "قانون إدهولم لعرض النطاق الترددي". مجلة IEEE Spectrum . 41 (7): 58-60 . doi : 10.1109/MSPEC.2004.1309810 . S2CID 27580722 . 
  2. 1 2 إسماعيل زاده ، رياض (2007). أعمال الاتصالات اللاسلكية ذات النطاق العريض: مقدمة لتكاليف وفوائد التقنيات الجديدة . غرب ساسكس: جون وايلي وأولاده المحدودة. ص 10. ISBN  9780470013113.
  3. ↑ ويب، ويليام (2007). الاتصالات اللاسلكية: المستقبل . هوبوكين، نيوجيرسي: جون وايلي وأولاده المحدودة. ص 67. ISBN  9780470033128.
  4. 1 2 دينغ، وي؛ محمودي، رضا؛ فان رويرموند، آرثر (2012). تشكيل الحزمة بتقنية تعدد الإرسال الزمني مع تحويل التردد المكاني . نيويورك: سبرينغر. ص 1. ISBN  9781461450450.
  5. 1 2 3 4 جيندال، رينوكا ب. (2009). "من الميليبت إلى التيرابت في الثانية وما بعدها - أكثر من 60 عامًا من الابتكار" . ورشة العمل الدولية الثانية لعام 2009 حول أجهزة الإلكترونيات وتكنولوجيا أشباه الموصلات . الصفحات 1-6 . doi : 10.1109/EDST.2009.5166093 . ISBN  978-1-4244-3831-0. S2CID 25112828 . 
  6. ↑ US2802760A ، لينكولن، ديريك وفروش ، كارل جيه، "أكسدة الأسطح شبه الموصلة من أجل الانتشار المتحكم فيه"، صدر في 13 أغسطس 1957 
  7. ↑ فروتش، سي جيه؛ ديريك، إل (1957). "حماية السطح والتغطية الانتقائية أثناء الانتشار في السيليكون" . مجلة الجمعية الكهروكيميائية . 104 (9): 547. doi : 10.1149/1.2428650 .
  8. ↑ لويك، بو (2007). تاريخ هندسة أشباه الموصلات . برلين، هايدلبرغ: سبرينغر-فيرلاغ برلين هايدلبرغ. ص 321. ISBN  978-3-540-34258-8.
  9. ↑ ليجينزا، جيه آر؛ سبيتزر، دبليو جي (1960). "آليات أكسدة السيليكون في البخار والأكسجين" . مجلة فيزياء وكيمياء المواد الصلبة . 14 : 131-136 . Bibcode : 1960JPCS...14..131L . doi : 10.1016/0022-3697(60)90219-5 .
  10. ↑ لويك، بو (2007). تاريخ هندسة أشباه الموصلات . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا . ص 120. ISBN  9783540342588.
  11. 1 2 باليغا، ب. جايانت (2005). ترانزستورات MOSFET السيليكونية للطاقة بترددات الراديو . وورلد ساينتيفيك . ISBN 9789812561213.
  12. 1 2 3 آصف، سعد (2018). اتصالات الجيل الخامس: المفاهيم والتقنيات . دار نشر سي آر سي . الصفحات 128-134 . ISBN  9780429881343.
  13. 1 2 أونيل، أ. (2008). "تكريم أسد عبيدي لعمله في مجال RF-CMOS". نشرة جمعية دوائر الحالة الصلبة التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 13 (1): 57-58 . doi : 10.1109/N-SSC.2008.4785694 . ISSN 1098-4232 . 
  14. ↑ كولينج، جان بيير؛ جرير، جيمس سي. (2016). ترانزستورات الأسلاك النانوية: فيزياء الأجهزة والمواد في بُعد واحد . مطبعة جامعة كامبريدج . ص 2. ISBN  9781107052406.
  15. 1 2 "الفائزون بالجوائز الوطنية لعام 2015" . جوائز بلافاتنيك للعلماء الشباب . 30 يونيو 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 22 سبتمبر 2019 .
  16. ↑ جعفر، سيد أ. (2010). "محاذاة التداخل - نظرة جديدة على أبعاد الإشارة في شبكة الاتصالات". أسس واتجاهات في الاتصالات ونظرية المعلومات . 7 (1): 1-134 . CiteSeerX 10.1.1.707.6314 . doi : 10.1561/0100000047 . 

فهرس

  • شيري، ستيفن (2004). "قانون إدهولم لعرض النطاق الترددي". مجلة IEEE Spectrum . 41 (7): 58-60 . doi : 10.1109/MSPEC.2004.1309810 . S2CID 27580722 .