211service.com
Crunch widma, którego nie było
Niewielkie nadajniki, współdzielenie widma i nowe technologie kodowania informacji obiecują, że przepustowość danych bezprzewodowych będzie rosła przez lata. 26 listopada 2012
Rozejrzyj się po najbliższym meczu lub koncercie, na którym będziesz uczestniczyć. Zobaczysz tysiące fanów robiących zdjęcia i nagrywających filmy oraz wysyłających je e-mailem do znajomych. Te armie właścicieli smartfonów – i ich braci z tabletami – przyczyniają się do uderzającego wzrostu wykorzystania danych bezprzewodowych: Cisco Systems szacuje, że ruch danych mobilnych wzrośnie 18-krotnie do 2016 r., a Bell Labs przewiduje, że wzrośnie o współczynnik 25. Intuicyjnie pojawia się problem: wszystkie te zdjęcia i filmy przechodzą na fale radiowe. Jednak tylko kilka sekcji lub pasm w spektrum częstotliwości radiowych jest dostępnych dla operatorów bezprzewodowych, którzy zapłacili za nie miliardy dolarów. Znacznie więcej częstotliwości jest zarezerwowanych do innych zastosowań, od telewizji i radia po zastosowania w lotnictwie i wojsku. Ruch danych rośnie tak szybko, że przewoźnicy nałożyli limity użytkowania i podnieśli ceny. Z pewnością te dwie podstawowe rzeczywistości – z jednej strony eksplodujące wykorzystanie danych, z drugiej ograniczone pasma widma – muszą oznaczać, że wkrótce zabraknie fal radiowych dla naszych gadżetów, prawda?
Zaledwie dwa lata temu zasugerował to przewodniczący amerykańskiej Federalnej Komisji Łączności Julius Genachowski. Powiedział, że amerykański przemysł bezprzewodowy desperacko potrzebuje zdobyć niewykorzystane części widma kontrolowane przez agencje rządowe lub nadawców telewizyjnych. W przeciwnym razie firmy bezprzewodowe przekonałyby się, że popyt na ich usługi przewyższy ich możliwości ich świadczenia. Jeśli nic nie zrobimy w obliczu nadchodzącego załamania widma, wielu konsumentów stanie w obliczu wyższych cen, ponieważ rynek będzie zmuszony reagować na podaż i popyt, oświadczył. Podobnie dyrektor AT&T, Jim Cicconi, powiedział, że potrzeba większej ilości widma jest problemem i problemem całej branży.
Ta historia była częścią naszego wydania ze stycznia 2013 r.
- Zobacz resztę numeru
- Subskrybuj
Ale te twierdzenia były przedwczesne. Po pierwsze, załamanie widma — korzystanie z telefonów komórkowych, które przytłacza dostępne częstotliwości bezprzewodowe — będzie miało miejsce w ściśle określonych miejscach i czasach. Czasami alternatywne strategie mogą całkowicie rozwiązać te zlokalizowane problemy.
Rozejrzyj się na przykład po stadionie, a prawdopodobnie znajdziesz w krokwiach pudełka wielkości kartonów po mleku. Są to odbiorniki Wi-Fi krótkiego zasięgu, działające na nielicencjonowanych częściach widma radiowego. Twój telefon może przesyłać dane za ich pośrednictwem zamiast na częstotliwościach telefonii komórkowej dalekiego zasięgu. Skrzynki Wi-Fi zbierają wszystkie wysyłane przez Ciebie dane i kierują je poza stadion przez przewodowe połączenie internetowe. Tak więc dane przesyłane przez Ciebie i prawie wszystkich innych na stadionie nie dotykają cennego spektrum, które, jak twierdzą operatorzy sieci bezprzewodowych, się wyczerpuje. Ta sprytna sztuczka to tylko jeden z przykładów nowych strategii i technologii, które można wykorzystać.
Rzeczy zrecenzowane
Raport dla Prezydenta: Wykorzystanie pełnego potencjału widma rządowego do pobudzenia wzrostu gospodarczego
Prezydencka Rada Doradców ds. Nauki i Technologii
lipiec 2012
Cały system widma jest zarządzany nieefektywnie. Niedawny raport doradczy dla Białego Domu jasno to wyjaśnił, podkreślając, że dzielenie częstotliwości bezprzewodowych na szerszą skalę — zamiast rozdzielania każdego pasma do ograniczonej grupy użytkowników — może zwiększyć przepustowość sieci bezprzewodowej tysiąckrotnie. Na przykład wiele sekcji fal radiowych zarezerwowanych dla stacji telewizyjnych i agencji federalnych pozostaje niewykorzystanych. Dzieje się tak częściowo dlatego, że niektóre regiony mają tylko trzy lokalne kanały telewizyjne i nikt nie potrzebuje pozostałego widma przeznaczonego na transmisje telewizyjne. Albo wojskowy system uzbrojenia, który pochłania widmo w San Diego, w Nowym Jorku zużywa niewiele lub wcale. Nie mamy do czynienia z załamaniem widma tak bardzo, jak załamaniem polityki widmowej, mówi David Tennenhouse, wiceprezes ds. polityki technologicznej Microsoft i były profesor MIT i dyrektor wykonawczy Intela. Tak zwany „chrupnięcie widma” naprawdę odzwierciedla niedobór sztucznego widma.
Aby dokładniej udokumentować ten sztuczny niedobór, jego firma uruchomiła projekt o nazwie Microsoft Spectrum Observatory, aby zmierzyć, gdzie i kiedy pasma częstotliwości radiowych są faktycznie używane, zaczynając od Waszyngtonu, Seattle i Redmond w stanie Waszyngton. Tennenhouse ma nadzieję, że jest to pierwszy krok w znacznie szerszym wysiłku gromadzenia danych, który prowadzi do inteligentniejszych przepisów dotyczących widma. Wskazując na niesłabnący sukces Wi-Fi, który obejmuje tylko krótkie zasięgi i działa na otwartych, nielicencjonowanych częstotliwościach, dodaje: Wyzwaniem jest teraz rozszerzenie tych sprawdzonych sukcesów, aby umożliwić szerszy dostęp szerokopasmowy przy użyciu innych niewykorzystanych części widma.
Rozpoczęto pewne wczesne wysiłki na rzecz współdzielenia częstotliwości. Na przykład niektóre kanały telewizyjne, które nie są używane na danym obszarze geograficznym, określane jako białe znaki, mogą być teraz używane przez inne urządzenia. W grudniu FCC zaleciła, aby badacze i firmy mieli dostęp do częstotliwości zarezerwowanych dla systemów radarowych.
O wiele więcej fal radiowych można by w końcu udostępnić za pomocą radia kognitywnego, które wykrywają dostępne częstotliwości i przesuwają się między nimi w milisekundach, aby uniknąć zakłóceń z innymi urządzeniami. Niektóre z pierwszych testów na świeżym powietrzu są w toku na Uniwersytecie Kolorado. Nad technologią pracują również inne grupy, w tym Virginia Tech, University of California, Berkeley i Rutgers. Jednak, przynajmniej na razie, sztywne przepisy nie pozwalają na szerokie stosowanie elastycznych technologii, takich jak radio kognitywne.
Nie chodzi o to, że cały temat kryzysu widmowego jest czerwonym śledziem. Częstotliwości radiowe to ograniczony zasób, a niektóre pasma nie są dobrze przystosowane do komunikacji na duże odległości. Operatorzy bezprzewodowi nie mogą w nieskończoność instalować nowych stacji bazowych, tych wież na szczytach biurowców lub na zboczach wzgórz (czasem zamaskowanych jako drzewa), ponieważ w końcu sygnały zakłócałyby sygnały z innych stacji. Jednak nadajniki i odbiorniki o mniejszym zasięgu, które wykorzystują dedykowane częstotliwości komórkowe — zwane małymi komórkami — mogą już wypełnić luki w zasięgu. Najmniejsze z nich, zwane femtokomórkami, mogą być tak tanie, jak 200 USD i zapewniają przejrzystą obsługę w domach i biurach, jednocześnie odciążając duże stacje bazowe, podobnie jak gadżety Wi-Fi w krokwiach stadionu. Małe komórki są obecnie najgorętszą rzeczą w branży bezprzewodowej, mówi Jeff Reed, dyrektor bezprzewodowego laboratorium badawczego w Virginia Tech.
John Donovan, wiceprezes wykonawczy AT&T, powiedział tej jesieni, że chociaż firma kupiła dodatkowe prawa do widma i chce jeszcze więcej, natychmiastowy kryzys minął i że połowa nowego popytu do 2015 r. będzie obsługiwana przez małe komórki. Takie technologie pojawiły się znacznie silniej niż przewidywano. Gdybyś spojrzał kilka lat temu, powiedziałbyś, że do tej pory jesteśmy poza zasięgiem, mówi Vanu Bose, założyciel Vanu, firmy zajmującej się łącznością bezprzewodową w Cambridge w stanie Massachusetts. Bose wraz z Reedem był doradcą technicznym raportu Białego Domu. Jest wiele sposobów na zaspokojenie popytu, mówi. Dodanie widma [dla usług komercyjnych] jest z pewnością jednym z nich, podobnie jak małe ogniwa, alternatywne technologie odciążania i innowacje, o których jeszcze nawet nie pomyśleliśmy.
W końcu nowe technologie mogą uwolnić fale radiowe, znacznie przyspieszając bezprzewodowe przesyłanie danych. Na przykład naukowcy z MIT wykazali, że możliwe jest zmniejszenie ilości komunikacji tam i z powrotem wymaganej do radzenia sobie z porzuconymi pakietami danych. Chociaż może minąć kilka lat, zanim ta technika zostanie powszechnie wdrożona, demonstracje laboratoryjne pokazują, że może ona zwiększyć wydajność dziesięciokrotnie. Oznacza to, że możesz pobrać swój film 10 razy szybciej niż teraz, uwalniając sieć znacznie wcześniej, aby ktoś inny mógł z niej skorzystać.
Czy więc nowa technologia może na zawsze powstrzymać niedobór widma? Być może nie, ale Tennenhouse firmy Microsoft twierdzi, że dziesięciolecia postępów w badaniach czekają na zastosowanie w tym problemie: W tej chwili mamy 15 do 20 lat zaległości w zakresie nowych technologii i architektur… co może zaprowadzić nas daleko w przyszłość .
Ta historia została zaktualizowana 2 stycznia 2013 r.