Uniwersalny telefon komórkowy

Wielka rewolucja bezprzewodowa, która rozpoczęła się wraz ze spektakularnym rozprzestrzenieniem się telefonów komórkowych w latach 90., a która ma przynieść szerokopasmowy Internet do gadżetu w kieszeni, jest w tarapatach.

Popyt gwałtownie rośnie, zmuszając producentów urządzeń bezprzewodowych i operatorów sieci do inwestowania miliardów w zaspokajanie niewyczerpanego pragnienia ludzkości w zakresie łączności w dowolnym miejscu i czasie. Globalna sprzedaż telefonów komórkowych wzrosła z siedmiu milionów w 1990 r. do 700 milionów w zeszłym roku i przewiduje się, że w 2005 r. osiągnie 1,7 miliarda. Coraz więcej użytkowników oczekuje, że ich telefony będą zapewniać bardzo wyraźny sygnał głosowy i odbierać pocztę e-mail, choć powoli .

Ta historia była częścią naszego wydania z kwietnia 2001 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Ale jak wiedzą sfrustrowani rozmówcy, komunikowanie się z telefonami komórkowymi jest trudne. Problem: dzisiejsze sieci bezprzewodowe wykorzystują labirynt niekompatybilnych standardów transmisji, więc podróżnicy nie mają zagwarantowanego sygnału wybierania podczas podróży. Sami amerykańscy operatorzy sieci bezprzewodowych stosują trzy konkurencyjne standardy, a tylko jeden z nich jest zgodny z wiodącym standardem w Europie, który sam ma kilka wariantów. Większość azjatyckich sieci bezprzewodowych jest zbudowanych zgodnie z innym standardem. Ta radiowa Babel sprawia, że ​​większość telefonów komórkowych w Stanach Zjednoczonych nie nadaje się do wykorzystania w innych miejscach. Ogranicza również ekonomię skali amerykańskich producentów w porównaniu z zagranicznymi konkurentami.

Kłopoty rewolucji bezprzewodowej wykraczają poza sprzeczne standardy. Konsumenci konsekwentnie oczekują bardziej zaawansowanych funkcji, więc modele, które były najnowocześniejsze, powiedzmy w 1995 r., do 2003 r. będą wydawać się przestarzałe. Do tego czasu prawie wszystkie nowe telefony komórkowe będą oferować jakąś formę dostępu do Internetu. Na przykład miliony ludzi w Japonii skorzystały z i-mode, usługi, która pozwala im używać telefonów komórkowych do wysyłania wiadomości tekstowych, kupowania akcji i sprawdzania wyników sportowych. Na całym świecie firmy wydają miliardy na budowę nowej sieci, zwykle nazywanej trzecią generacją lub 3G, która ma udostępniać szczegółowe strony internetowe, muzykę, a nawet wideo na telefon komórkowy.

Jakkolwiek ekscytujące dla konsumentów, te postępy mają swoją cenę, ponieważ obecnie nie ma łatwego sposobu na modernizację telefonów komórkowych lub stacji bazowych, które przenoszą ich sygnały do ​​sieci, bez zmiany sprzętu. Co więcej, branża bezprzewodowa nie może przewidzieć, które oferty będą zwycięzcami; Konsekwencje nietrafienia w prawidłowe odgadnięcie mogą być druzgocące. W zeszłym roku europejscy operatorzy sieci bezprzewodowych wydali dużo pieniędzy na oferowanie telefonów wyposażonych w format znany jako Wireless Access Protocol, tylko po to, by znaleźć kupujących zniecierpliwiony niską prędkością pobierania. Popyt był słaby.

Nic dziwnego, że firmy bezprzewodowe szukają sposobów na uelastycznienie swoich sieci, aby uniknąć kosztownych modernizacji w miarę zmian popytu. Kluczem może być technologia opracowana po raz pierwszy przez wojsko, a obecnie stosowana przez kilku liderów technologii. Technika ta jest znana ekspertom jako radio definiowane programowo lub SDR. (Radio odnosi się tu nie do AM lub FM, ale do dowolnego sprzętu, który komunikuje się za pośrednictwem fal radiowych na częstotliwościach radiowych, tak jak robią to telefony komórkowe.) Zaletą tego nowego podejścia jest to, że przenosi obciążenie jednostek bezprzewodowych z dedykowanych komponentów na oprogramowanie które można przeprogramować do pracy w innym standardzie lub dodać aplikacje. To zupełnie inne rozwiązanie niż dzisiejsze telefony komórkowe i stacje bazowe, w których praktycznie całe przetwarzanie sygnału odbywa się za pomocą obwodów elektronicznych zaprojektowanych do wykonywania jednej i tylko jednej rzeczy.

Migracja w kierunku sieci bezprzewodowych, które można dostosować dzięki użyciu oprogramowania reprogramowalnego, jest jednym z najważniejszych trendów w dzisiejszej technologii, mówi analityk Craig Mathias z MobileInsights w Mountain View w Kalifornii. James Gunn z firmy konsultingowej Forward Concepts z siedzibą w Dallas nazywa ten trend rewolucyjnym kolejnym krokiem, którego potrzebuje technologia bezprzewodowa.

Elastyczne oprogramowanie może również pomóc w rozwiązaniu innego podstawowego problemu dla całego przedsiębiorstwa bezprzewodowego: niedoboru widma (lub przepustowości). Ponieważ rośnie zapotrzebowanie na komunikację bezprzewodową, towarzyszy temu niedobór niezbędnych kanałów częstotliwości. Federalna Komisja Łączności stwierdziła niedawno, że sieci korzystające z reprogramowalnego oprogramowania mogą złagodzić ten niedobór, ponieważ mogą wyszukiwać i wykorzystywać tymczasowo niezajęte kanały. W grudniu ubiegłego roku FCC zaproponowała zasady licencjonowania sprzętu i oprogramowania w celu przyspieszenia przyjęcia tej technologii przez USA.

Bardziej jak komputer PC

Pierwsze telefony komórkowe opierały się na dziesiątkach komponentów sprzętowych. W ciągu ostatnich 15 lat dodano programowalne chipy, ale ich funkcja jest niezmienna podczas produkcji. Obecnie dedykowane, jednofunkcyjne chipy wykonują większość pracy w telefonach komórkowych i stacjach bazowych; te chipy są tak proste, jak to tylko możliwe, aby obniżyć koszty.

Biorąc pod uwagę miszmasz sprzecznych standardów i nierównomierne pojawienie się nowej generacji szerokopasmowej łączności bezprzewodowej, producenci tacy jak Motorola zaczynają postrzegać dedykowane komponenty jako obciążenie. Producent, który źle zgaduje przyszły standard, znajdzie się w swoich magazynach z dużą ilością bezużytecznych śmieci. Jak ujął to Ken Riordan z sektora komunikacji osobistej Motorola w Libertyville w stanie Illinois: Jeśli zaangażujesz swoje rozwiązanie w sprzęt i popełnisz błąd, znajdziesz się w bardzo zagrożonej sytuacji.

Tak więc oprogramowanie bardziej ogólnego przeznaczenia, które można przeprogramować, wygląda atrakcyjnie. Nikt nie rozumie kompromisów lepiej niż Joseph Mitola III, inżynier radiowy, którego wielu znawców uważa za głównego innowatora w tej dziedzinie. We wczesnych latach życia Mitola zafascynował się kodem komputerowym; nauczył się fortrana, uczęszczając do liceum w Providence, RI, w latach sześćdziesiątych. Kiedy dostał się do college'u – Northeastern University w Bostonie – mówi, że był jednym z nielicznych, którzy umieli programować cokolwiek. Mitola majstrował też przy radiach. Połączenie obu zainteresowań doprowadziło do kariery w tworzeniu ściśle tajnych projektów radiowych dla wojska, w tym pierwszych radiotelefonów definiowanych programowo, które były przeznaczone do użytku wojskowego ( zobacz pasek boczny The Military Seed ). Rzeczywiście, komercyjny przemysł bezprzewodowy dowiedział się o tej technologii na początku lat 90. głównie z artykułów i wykładów Mitoli. Jego szefowie wojskowi zezwolili na ich publiczne opublikowanie, dochodząc do wniosku, że wojsko mogłoby na tym skorzystać, gdyby świat komercyjny pchnął technologię dalej i obniżył koszty.

Problem, który próbował rozwiązać Mitola, był podobny do sytuacji, która powstałaby, gdybyś za każdym razem, gdy chciałeś wykonać inne zadanie, musiałbyś instalować nową płytkę drukowaną w swoim komputerze, na przykład przełączyć się z przeglądania sieci WWW na arkusz kalkulacyjny. W końcu zabraknie Ci miejsca w pudełku. To samo dotyczy telefonów komórkowych. Jeśli chcesz upchać cztery dodatkowe funkcje, oznacza to, że każde urządzenie musi być o około jedną czwartą mniejsze niż wcześniej, mówi Mitola, obecnie w biurze MITRE, organizacji non-profit zajmującej się badaniami i rozwojem, McLean w stanie Wirginia. Dodaje jednak, że chipy nie kurczą się wystarczająco szybko, aby było to możliwe, biorąc pod uwagę wiele standardów i funkcji, których wymaga bezprzewodowa rewolucja.

Telefony przyszłości — jeszcze bardziej inteligentne

Urządzenia bezprzewodowe, które w locie zmieniają różne osobowości, byłyby dobrodziejstwem dla ich użytkowników. Ale jednocześnie stwarzają problemy polityczne, jak to często robią nowe technologie, które przekraczają granice. Historycznie rzecz biorąc, FCC autoryzuje każdy element sprzętu dla określonego rodzaju zastosowania i określonego kanału. W jaki sposób regulatorzy powinni licencjonować telefony komórkowe i stacje bazowe, które można łatwo zmienić po użyciu? Jak bezpłatne powinny być strony trzecie, aby ładować nowe oprogramowanie do telefonu? Jak będzie można odróżnić legalne aktualizacje sieci od nieuczciwych próbujących ją podważyć?

FCC zdecydowała, że ​​zasady obejmujące te scenariusze nie są jeszcze potrzebne. Ale doszedł również do wniosku, że powinno to ułatwić ewolucję tej technologii. Głównym powodem jest obecnie brak wystarczającego widma dla usług bezprzewodowych trzeciej generacji w Stanach Zjednoczonych. Tak więc sprzęt, który wącha i wykorzystuje niewykorzystane pokosy widma, może złagodzić to, co FCC nazywa suszą widmową w USA.

Jednak aby to zrobić, zarówno stacje bazowe, jak i słuchawki będą superinteligentne – to skok do tego, co Joe Mitola nazywa radiem kognitywnym. Urządzenie kognitywne nie tylko skanuje swoje środowisko spektralne; będzie miał również wbudowaną pamięć oraz mapy i możliwości pozycjonowania. Dzięki temu będzie mógł inteligentnie reagować na otoczenie.

W ciągu ostatnich dwóch lat Mitola zbudował prymitywną cywilną wersję radia kognitywnego jako projekt doktorski dla szwedzkiego Królewskiego Instytutu Technologicznego. Gdy to urządzenie znajduje się na zewnątrz, konfiguruje się do korzystania z dominującego protokołu telefonu komórkowego; gdy jest przenoszony w pomieszczeniu, przełącza się na format sieci lokalnej budynku. Mitola wyjaśnia, że ​​bardziej zaawansowana wersja może wiedzieć, że osoba, która go nosi, ma kłopoty i wysłać sygnał o niebezpieczeństwie na lokalnej częstotliwości alarmowej, aby wskazać ratownikom lokalizację.

Jednak telefony komórkowe, które zmienią orientację na nowy kanał do tymczasowego użytku, musiałyby uzyskać pozwolenie na wypożyczenie tego widma na pewien okres od oficjalnego licencjobiorcy. W artykule, który zapowiadał jego rozprawę doktorską, Mitola zaproponował system płatności, który wykorzystywałby protokoły sygnałowe. Używając takiego systemu, twój inteligentny podręczny przeskanuje widmo, aby znaleźć kanał, który nie był w danym momencie używany; na przykład może się okazać, że lokalna straż pożarna miała licencję na użytkowanie, ale oferowała do wynajęcia. Twoje radio prosiłoby o wynajęcie kanału. Radia straży pożarnej, które otrzymały ofertę, mogły się zgodzić lub czekać na inne oferty. Ale gdy tylko zadzwonią dzwonki na stacji i strażacy będą potrzebować z powrotem swojego kanału, ich radia wyłączą najemcę. Mitola uważa, że ​​właściciel kanału mógłby odzyskać kontrolę w 25 milisekund – opóźnienie, które byłoby niezauważalne dla ludzi mówiących. Twój kognitywny telefon komórkowy wyloguje się, naliczy i zapłaci rachunek za wykorzystany czas, a następnie rozpocznie skanowanie w poszukiwaniu innego otwartego kanału.

FCC, popierając tę ​​wizję, połączył siły z nieoczekiwanym sojusznikiem: George'em Gilderem, samozwańczym jasnowidzem telekosmosu i krytykiem FCC za powstrzymywanie innowacji. Gilder przez lata przewidywał, że inteligencja będzie rosła na obrzeżach bezprzewodowej sieci telekomunikacyjnej, co spowoduje płynność kanałów. Jego zdaniem urządzenia i sieci bezprzewodowe, które wykorzystują elastyczne oprogramowanie, zmienią cały świat komunikacji bezprzewodowej, tak jak komputery osobiste przekształciły sieci przewodowe.

Obszary widma, które są najbardziej pożądane z komercyjnego punktu widzenia, są często określane jako najlepsza posiadłość przy plaży. Ale Gilder chce, aby ludzie przestali myśleć o widmie jako o eterycznym odpowiedniku fizycznego lądu. Inteligentne radia sugerują nie plażę, ale niekończące się fale samego oceanu. Nie możesz wydzierżawić fal elektromagnetycznych bardziej niż fal oceanicznych.

Udostępnienie tego oceanu miliardom ludzi może być jednym z efektów elastycznych sieci bezprzewodowych opartych na oprogramowaniu. Ale nawet zanim osiągniemy tę nirwanę obfitości widma, technologia może sprawić, że sieci bezprzewodowe będą bardziej opłacalne i przyszłościowe, a także podtrzymać bezprzewodową rewolucję.

ukryć