Frekvenshoppende radio spilder mindre spektrum

Med en stigende strøm af smartphone-data, der truer med at drukne æteren, er et rådgivende panel i Det Hvide Hus klar til at foreslå, at trådløse udbydere og forskningslaboratorier øger indsatsen for at bruge computere til langt mere effektivt at udnytte spektrum.

Det vil blandt andet kræve såkaldte kognitive radioer, som registrerer ubrugte radiobånd og intelligent kan skifte tunge databelastninger mellem forskellige frekvenser uden afbrydelser.

En startup i New Jersey er kommet ud med den hurtigste kognitive radio til dato. Det fungerer på det bredest mulige spektrum af spektrum og er en del af en høst af forbedrede teknologier, der er afgørende for at bringe teknologien på markedet og afværge netværksoverbelastning.

Den pågældende gadget, kaldet CogRadio, og lavet af Radioteknologiske systemer fra Ocean Grove, New Jersey, kan skifte med hurtige nok hastigheder til at være umærkelige for f.eks. en videoseer; samt i tilstrækkelige mængder til, at enhver forskning udført på det, eller software skrevet til det, vil være anvendeligt i fremtidige kommercielle enheder fra den virkelige verden.

Det er den mest anvendelige og alsidige bredbåndsradio, forskningsmiljøet nogensinde har haft adgang til, siger Dipankar Raychaudhuri, direktør for Winlab , det trådløse forskningslaboratorium ved Rutgers University, hvor teknologien blev kodeudviklet. Eksisterende modeller, siger han, kan ikke skifte hurtigt nok og har begrænset spektrumområde og databærende kapacitet. I dag er det den bedst tilgængelige eksperimentelle kognitive radio, og dette er afgørende, fordi hele samfundet er ved at forberede sig på at teste og implementere en sådan teknologi.

Enheden er den første, der kan fungere fra 100 megahertz til 7,5 gigahertz, hvilket betyder hele vejen fra AM- og FM-bånd gennem tv og Wi-Fi og cellulære frekvenser. Den kan også registrere tilgængeligt spektrum og skifte mellem frekvenser inden for 50 mikrosekunder, og i nogle tilfælde så lidt som et mikrosekund. Dette er en rekordhastighed, ifølge Peter Woliansky, en Bell Labs-alumne, der lavede gadgetten og grundlagde opstarten bag den.

Endelig kan den håndtere 400 megabit pr. sekund af data - omkring otte gange, hvad et typisk hjemme-Wi-Fi-system kan. Med denne form for hastighed – og da den kan sende på flere frekvenser på én gang – kunne den tænkes at sende 20 HD-film på samme tid.

I sidste ende kan intelligente kommercielle trådløse teknologier, der bruger sådanne funktioner, give mulighed for flere tjenester. Og efterhånden som nye og forstyrrende trådløse teknologier kommer ind på et felt, der nu er domineret af nogle få store operatører, kan det skabe konkurrence, der sænker omkostningerne for gennemsnitsforbrugerne.

Gadgetten koster tæt på $6.000, men det er billigere end eksisterende modeller. Efterhånden som priserne bliver ved med at falde, bliver sådanne gadgets tilgængelige for bredere dele af kodeskrivere, ikke kun velbeslåede laboratorier. For folk, der studerer trådløs teknologi, er det latterligt svært at bygge radioen og få den til at virke, siger Woliansky.

En af CogRadios opgaver vil være at tjene som testleje for National Science Foundations forskningsindsats for at bygge et mobilcentreret internet, hvor radiokommunikation og smarttelefoner ses som det vigtigste leveringsmiddel for internetadgang, et projekt med hovedkvarter i Raychaudhuri's lab.

CogRadio vil også blive brugt i en af ​​de første udendørs tests af kognitive radioer, der er i gang på University of Colorado, Boulder, hvor dens software blev udviklet . (Kognitiv radioforskning er hovedsageligt blevet udført i afskærmede laboratorier på grund af potentialet for farlig interferens, men U.S. Federal Communications Commission er begyndt at give udendørs tilladelser for at fremme forskning.)

Og forskere ved Virginia Tech vil bruge gadgets til at udvikle næste generations højhastighedsbredbåndspoliti og brand- og andre nødradioer, der inkluderer video og internetadgang.

Kognitiv radioteknologi kunne muliggøre en række nye tjenester. For eksempel kan den dirigere mobilopkald til Wi-Fi-signaler - noget der i dag gøres i små trådløse basestationer kaldet mikroceller - men også undgå at skulle bruge fiber til at sende signalet ud over internettet og i stedet bruge tilgængeligt tv-spektrum i 400 megahertz-området.

Med alle sådanne projekter er den store udfordring hurtig omskiftningshastighed og høj båndbredde - alt sammen ting, der banker på radiohardware. Du vil hoppe rundt i radiospektret så hurtigt som muligt og så langt som muligt, og når du lander et sted, vil du have fat i så meget spektrum, som du kan, og pumpe det ind og ud af radioen, og disse er faktisk meget udfordrende at lave, siger Chip Elliot, projektdirektør for NSF's kognitive radioprojekt kl BBN i Cambridge, Massachusetts. Denne radio er perfekt til den slags ting.

En dag vil fremtidige smartphones og andre gadgets inkorporere dele af sådanne teknologier. Selvom dette er en vigtig milepæl for at realisere højtydende og brugbare kognitive radioer, skal der udføres meget mere arbejde af industrien på chipdesign, grænseflader og meget andet, siger Raychaudhuri. Andre virksomheder og forskningsgrupper arbejder på at udvikle bedre og billigere kognitive radioer.

Feltet bliver varmere i takt med, at kravene til mobilnetværk stiger. Bell Labs anslår, at mobildatatrafik vil vokse med en faktor 25 i 2016, og Cisco siger, at den vil vokse 18 gange inden det år. Når FCC gør det klart, at det eksisterende spektrum vil løbe tørt til næste år, vil der være behov for nye teknologier.

Den kommende rapport fra Det Hvide Hus er medforfatter af Googles formand Eric Schmidt og andre, herunder Craig Mundie, chefforsknings- og strategichef hos Microsoft. FCC-formand Julius Genachowski har også presset industrien til at udvikle intelligente spektrumdelingsteknologier.

skjule