Lagen är uppkallad efter Claude Shannon och Ralph Hartley, resultatet som presenterades av Claude Shannon 1948 byggde delvis på Harry Nyquists och Ralph Hartleys tidigare arbete och idéer, därav namnet Shannon-Hartley. Harry Nyquist var en svensk fysiker och elektronikingenjör som gjorde viktiga bidrag till kommunikationsteorin, men han fick tyvärr inte sitt namn med i detta sammanhang.
Shannon-Hartleys sats
Satsen, som som sagt, bevisades av Claude Shannon 1948, beskriver den högsta möjliga effektiviteten hos felkorrigeringsmetoder i förhållande till nivåer av brusstörningar och datakorruption. Teorin beskriver inte hur man konstruerar felkorrigeringsmetoden, utan talar bara om hur effektiv den bästa möjliga metoden kan vara.
I praktiken är dock ingen kanal fri från brus. Kommunikation i trådlösa nät drabbas av störningar, och i stora nät som mobilnäten, drabbas man av brus från många olika källor. Bruset kan vara sådant genererat av andra sändare på andra frekvensband, och både sådana som uppstår på grund av överlappande basstationsutbyggnad. Olika typer av brus försämrar alltså signalnivåerna. Den tillgängliga bandbredden på kanalen och förhållandet mellan signal-brus är det som avgör maximalt möjliga genomströmning, alltså vilken dataöverföring vi kan förvänta oss. Förhållandet mellan signal och brus kan förbättras genom att sända en kraftigare signal, men med effekten att batteritiden blir lidande.
Smalbandiga kanaler är det lösningen?
Ett sätt att maximera den maximala mängden felfria digitala data som kan överföras över en kommunikationskanal är att använda en smalbandig signal med minimal kanalbandbredd och kanalseparation. Eftersom brus sprids över hela spektrumet ger smalband mindre brusnivåer.
Shannon-Hartley-satsen gäller endast för ett optimalt scenario på en länk med en enda radio (till skillnad från systemen med multipla basstationer i många LPWAN-implementeringar). Därför finns det en intensiv debatt om vilket system som presterar bäst i närvaro av störningar.
Att jobba med en smalbandskanal innebär alltså att vi minimerar risken för störningar från grannkanalerna. Om störningar uppstår inom samma kanal förlorar signalen dock snabbt sin integritet. Här finns alltså en enorm fördel med privata radionät, radiomodem exempelvis, som använder en ytterst liten del av licensierat spektrum.
I mobilnäten finns lösningar i framförallt NB-IoT som är en smalbandig teknik. Men tekniken bygger på flera smalbandiga kanaler intill varandra, vilket riskerar för störningar från grannkanaler. För att kompensera för det måste systemet istället sprida data över spektrum på kanaler som inte ligger intill varandra, vilket leder till lägre spektrumeffektivitet.