Mobilt web vs. virkelighed

John Chapman er fyldt med entusiasme. Direktøren for Hewlett-Packards mobil- og trådløse strategi har netop underskrevet en treårig forskningsaftale med NTT DoCoMo, den cellulære spinoff af den japanske telekomgigant NTT. Målet? At brainstorme infrastrukturen til et trådløst netværk med så rigelig kapacitet, at vi ifølge Chapman ikke længere gider at måle det. Hewlett-Packard har allieret sig med NTT DoCoMo - hvis navn betyder hvor som helst - fordi det japanske firma er verdens førende mobil-internetudbyder. Anslået 72 procent af japanske mobiltelefonejere opretter rutinemæssigt forbindelse til internettet, sammenlignet med blot seks procent i USA. Chapman mener, at hvis Hewlett-Packard kan tilbyde amerikanere rig streaming af video, data, grafik og stemme over et højhastighedsnetværk, der når hvert gadehjørne, metroplatform, strandfront og baghave, vil de tilmelde sig i hobetal.

Hvordan man bygger dette trådløse bredbåndsnetværk er det brændende spørgsmål. Teleselskaber ville skulle bruge hundredvis af milliarder af dollars for at katapultere nutidens smalbånds-mobiltelefoninfrastruktur til bredbånd. Dette er ikke blot en opgradering. Nutidens sparsomme mobiltelefoner og trådløse webenheder opretter forbindelse til internettet med 9.600 bits i sekundet, mindre end en femtedel af hastigheden for det gennemsnitlige desktopmodem. Og selv et desktop-modem kvalificerer sig ikke som bredbånd. Dens hastighed skal mindst være firdoblet, for at brugerne kan nyde øjeblikkelig internetadgang og se video i fuld bevægelse med filmlignende kvalitet.

Denne historie var en del af vores juni 2001-udgave

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Ydermere understøtter den trådløse applikationsprotokol, hvormed nutidens mobile enheder opretter forbindelse til internettet, typisk kun klodsede, dummede sort-hvide versioner af et par hundrede websteder, der bevidst er skræddersyet til en lille skærm. På trods af de konstante reklamer for smartphones og trådløse vidunder-gadgets fra folk som Sprint, AT&T, Palm og Kyocera, er de fleste mennesker frustrerede over det embryonale trådløse web.

I betragtning af de enorme udgifter til at licensere nyt bredbåndsspektrum fra nationale regeringer, tekniske og regulatoriske kampe om, hvilke nye kommunikationsprotokoller der skal bruges, plus behovet for at eftersyne mobiltårne ​​og mobile enheder, spekulerer nogle eksperter på, om fordelene er besværet værd. Har vi virkelig brug for datastrømme, der strømmer fra mobiltårne ​​overalt, så vi kan se et CNN-videoklip, mens vi træder ud af en kantsten i midtbyen og betaler et højt gebyr i minuttet for privilegiet?

Måske ikke. Uden for Japan ser entusiasme for dette scenarie ud til at være aftagende, selv blandt de teleselskaber, der ville opkræve dig for det. Omkostningerne forekommer så astronomiske, at glubende forbrugerefterspørgsel efter sådanne faciliteter som digital video og musik ville være nødvendig for at dække det. Ingen amerikanske eller europæiske undersøgelser viser, at der eksisterer en sådan efterspørgsel, eller at forbrugerne ville betale præmierne.

Det, der dog er klart, er, at forbrugere, der slentrer eller kører, ønsker pålidelige mobilopkald, personsøgning, e-mail og hurtig, nem adgang til hele fuldfarve-nettet. Ingen af ​​dem kræver faktisk bredbånd. Efter at have taget et realitetstjek promoverer nogle telekommunikationschefer en ny vision: forbedre mobilsystemet nok, så forbrugerne får uafbrudte telefonopkald og øjeblikkelig adgang til internettet via en trendy håndholdt enhed, mens de er udendørs, og belønner dem med streaming, multimedie , bredbåndsglans, når de træder indendørs, derhjemme, på kontoret eller på hotellet, i tog eller på fly. Når vanviddet over bredbånd stilner lidt, er det så sådan fremtiden egentlig kommer til at se ud?

Naturens hastighedsgrænse

Denne nye, hybride vision forbliver modstridende i den trådløse industri, hovedsagelig fordi mobilbredbåndsevangelister som Chapman tror på at bygge den, og de vil komme. Deres virksomheder foreslår et virvar af konkurrerende protokoller for at flytte os ud over nutidens andengenerations, eller 2G, digitale mobiltelefonnetværk. De planlægger at udrulle såkaldte 2.5G-systemer, der kombinerer tale og data i år i Japan og Europa og i 2002 i USA. Japan hævder, at det snart vil følge med den tredje generation, eller 3G. Alligevel ser ingen ud til at være sikre på, hvornår 3G, standarden, der vil understøtte ægte bredbåndsapplikationer, rent faktisk vil blive implementeret.

Mod dets hurtige fremkomst er en grundlæggende lov, der regulerer datakommunikation, som blev fastlagt helt tilbage i telekommunikations oprindelige æra: 1948. Det år udtalte Claude E. Shannon fra Bell Labs, at den maksimale mængde data, der kan transmitteres gennem enhver kanal, er begrænset af den tilgængelige båndbredde (mængden af ​​radiofrekvensspektrum, det optager) og af dets signal-til-støj-forhold (det signal, der skal kommunikeres versus interferens).

Begge grænser er strejker mod mobil trådløs kommunikation. En trådløs kanal kan kun bruge den del af spektret, der er godkendt til den af ​​International Telecommunication Union og licenseret af et af dens 189 medlemslande. Licensafgifterne er rystende: Luftfartsselskaberne brugte mere end 46 milliarder dollars på 3G-spektret alene i Tyskland. Til disse priser skal et luftfartsselskab maksimere tilbagebetalingen af ​​sine kanaler ved at pakke så mange data som muligt ind i et så snævert frekvensbånd som muligt - en praksis, der er i modstrid med princippet om at fylde et bredt bånd med dataintensive multimediestrømme, som er teknologisk set den optimale strategi. For at løse konflikten skal luftfartsselskaberne udtænke teknologi, der kan sende signaler hurtigere i snævre bånd.

For at gøre tingene værre er det medium, som signalerne strømmer igennem - jordens overfladeatmosfære - et meget støjende sted i disse dage. Mobiltelefonsignaler plejer bygninger, bjergskråninger og hinanden og skaber interferens og forfald. For at forbedre pålideligheden skal producenterne øge signalstyrken eller reducere støjen. Men de kan ikke øge magten, fordi Federal Communications Commission og dens europæiske og asiatiske modparter begrænser den elektromagnetiske stråling, som celletårne ​​og håndsæt kan udsende. Desuden dræber batterierne ved at hæve et håndsæts strømniveau.

Det er derfor ikke overraskende, at ingeniører fokuserer på at reducere støj. Dette spil begyndte for alvor i midten af ​​1990'erne, da digitale mobiltelefoner begyndte at erstatte analoge versioner, hvilket øgede stemmens klarhed dramatisk. Selvom teleselskaber skulle bruge milliarder af dollars for at tilføje digitale transceivere til deres mobiltårne, betalte opgraderingen sig hurtigt tilbage, fordi den også gjorde det muligt for udbyderne at proppe mange flere samtidige taleopkald ind i den samme del af dyre båndbredde med mindre interferens .

Se før du springer

Der er to grundlæggende ordninger til at pakke så mange digitale opkald som muligt ind i den tilgængelige båndbredde. Time Division Multiple Access-protokollen, et tidligt format forkæmpet af AT&T, har udviklet sig til det globale system for mobilkommunikation, nu en næsten universel standard i Europa og Japan. Code Division Multiple Access opstod som hovedalternativet, vedtaget af Sprint og GTE, og i slutningen af ​​årtiet reducerede det støjen bedre end tidsdelingsmetoden og pakkede flere data ind i en enkelt kanal.

De førende 3G-standarder godkendt af International Telecommunication Union er baseret på kodedelingsprotokollen. Men for at implementere dem skal teleselskaberne licensere dyrt nyt spektrum og revidere celletårn og håndsætteknologi. Efter den indledende blinde entusiasme synes få amerikanske luftfartsselskaber nu at have travlt med at foretage massive investeringer. Tom Crook, direktør for teknologiforskning for Sprint PCS, taler for mange, når han siger, at jeg ikke ser os lave 3G lige nu.

Tekniske vurderingsgrupper som Adventis i Boston siger også, at på et rigtigt gadehjørne vil 3G-datahastigheder ikke komme tæt på de maksimale, industrifortalere citerer, som er baseret på uberørte laboratorieforhold. I en nylig samling af tekniske og investeringsundersøgelser, der undersøgte otte foreslåede bredbåndsteknologier, konkluderede Adventis, at kun tre realistisk kunne opnå gennemsnitlige datahastigheder hurtigere end et desktopmodems. Og disse tre ville groft fordoble hastigheden, langt tilbage for den firdobling, der er nødvendig for ægte bredbåndsydelse.

Ken Hyers, en brancheanalytiker hos Cahners In-Stat Group, siger, at de skræmmende omkostninger og tvivlsomme tekniske resultater af 3G får amerikanske luftfartsselskaber til at indtage en afventende holdning. De siger: Lad os se, hvor meget båndbredde vores kunder virkelig kommer til at bruge.’ Hvis det eneste, de ønsker, er simple webtjenester såsom online restaurantfortegnelser, er svaret måske ikke meget.

I stedet for at tage det sande bredbåndsspring, har Sprint PCS og andre besluttet at teste vandet ved hjælp af 2.5G-teknologi, som bruger det samme spektrum som nuværende 2G-netværk og kun kræver en relativt mindre hardwareopgradering. Selvom 2,5G ikke kan opnå ægte bredbåndsdatahastigheder, tilbyder det et stort fremskridt: det er altid tændt og øjeblikkeligt tilgængeligt 24 timer i døgnet. Du behøver ikke ringe ind og vente 30 sekunder, mens din mobilenhed opretter forbindelse til internettet. Øjeblikkelig adgang ændrer dit forhold til internettet dybt. Undersøgelser viser, at folk i hjem med øjeblikkelig adgang gennem fastkablede systemer såsom digitale abonnentlinjer og kabelmodem bruger internettet tre gange så meget som folk, der skal ringe ind hver gang. Når du er mobil, er enhver forsinkelse endnu mere nedslående og kan forhindre dig i at få adgang til nettet helt.

Så hvem har egentlig brug for 3G? Nogle af de smarteste teleselskaber er begyndt at udviske skelnen ved at definere deres 2.5G-teknologi som 3G. Anil Kripalani, en senior vicepræsident hos Qualcomm, siger: Vi ved, hvordan vi skal skubbe konvolutten. Ligesom andre amerikanske tilhængere ser han ikke noget behov for, at operatører hopper til den rigtige 3G. Således kan verdens telekommunikations-forskel fortsætte, hvor USA hælder mod 2,5G, Japan vil have 3G, og Europa og resten af ​​Asien vakler ind imellem.

Men selvom 3G-drømmen, der blev udråbt så modigt i branchen, forsvinder, vil den ikke have været forgæves, da det er det, der har motiveret operatører til at gå over til 2,5G-standarder. Ingeniører udtænker spændende celletårnstransceivere og håndsætantenner for at sikre, at trådløse brugere får den maksimale båndbredde og stærkeste tilgængelige signaler, uanset hvor mange G'er de trækker. Alligevel udgør inkompatible transmissionsprotokoller stadig et problem. Hver cellulær enhed bruger en mikroprocessor-radiochip, der kun understøtter én protokol. En telefon, der bruger en kodeopdelingsprotokol, kræver en anden chip end en telefon, der bruger en tidsopdelingsprotokol, og forskellige 3G-telefoner fra AT&T og GTE, for eksempel, ville bruge forskellige chips, selvom de begge var baseret på en kodeopdelingsprotokol.

En teknologi, kendt som softwaredefinerede radiochips, kunne give en løsning, ifølge Benny Bing, en førende trådløs myndighed ved Georgia Institute of Technology Broadband Institute. Stadig i prototypen kan software-radiochips skifte mellem protokoller, filtreringsteknikker og detektionsskemaer. En mobilenhed med softwareradio indeni kunne til enhver tid skifte problemfrit mellem amerikanske, europæiske og japanske telekommunikationsstandarder, såvel som konkurrerende transmissionsprotokoller ( se Den universelle mobiltelefon , TR april 2001 ).

At slå luftangrebet

Udsigten til at designe en vindende bredbåndsmobilarkitektur har tiltrukket legioner af ambitiøse teknologer. Spørgsmålet er dog stadig, om de nogensinde kan levere nok rigtig kommunikationskraft - husk Claude E. Shannon - til at du kan tjekke det CNN-klip, mens du går rundt i centrum. I stedet for at forsøge at skrue op for mobiltelefonnetværket for at levere et bredbåndsinternet, er vi måske bedre stillet med parallelle systemer, et til telefon (som allerede eksisterer) og et til data (under opbygning).

Der er virkelig ingen stor grund til, at det gode gamle mobiltelefonsystem skal overleve eller trives som det trådløse internet, siger Teresa H. Meng, en banebrydende trådløs forsker ved Stanford University, som nu er teknologichef hos producenten af ​​trådløse chip Atheros Communications. I stedet, siger Meng, kunne teleselskaber placere trådløse datatransceivere på hver bygning og enhver forsyningsstang. Hver transceiver ville dække et lille område eller nanocelle, der spænder fra 200 til 300 meter i diameter. Sammen ville de skabe, hvad Meng kalder et trådløst stof. Fordi transceiverne ville være så tæt på brugerne, kunne de sende klare trådløse højhastighedssignaler over smalle båndbredder ved frekvenser, der falder ind under den industrielle/videnskabelige/medicinske del af spektret, som regulatorer stiller gratis til rådighed og bruges af trådløse telefoner, garageportåbnere, medicinske instrumenter og fabriksmaskiner. Og håndsæt kunne slippe af sted med lavt udgangseffekt, hvilket sparer batterier.

I test på deres laboratorier i Sunnyvale, CA, når Atheros' chipsæt datahastigheder hundredvis af gange hurtigere end ægte bredbånd med stationære modemer. Ikke belastet af at skulle bære tale, kan de være langt hurtigere end 3G-ordninger, som leverer tale og data sammen. Meng siger også, at datakommunikationsindustrien har overtaget. Fordi mobiltelefonindustrien er stærkt reguleret og fuldstændig standardiseret, er der sket forbedringer meget gradvist - som i 3G versus 2G. Disse teknologier er 15 år gamle. Selv nogle mobiltelefonpionerer, som Martin Cooper, der udviklede den første bærbare mobiltelefon hos Motorola i begyndelsen af ​​1970'erne, er enige om, at et dobbeltsystem kan være mere praktisk end 3G ( se Alle tager fejl , ).

At dække vores byer med nanoceller kan virke langt ude, men Meng insisterer på, at det ville koste mindre end at anskaffe dyrt 3G-spektrum. Chip Elliott, ledende videnskabsmand ved Verizons BBN Technologies, er enig. Han vurderer, at et netværk, der dækker en stor by, ville kræve 20 millioner dollars i forvejen i udstyr, plus 5 millioner dollars i årlige netværksomkostninger. Ikke dårligt, i betragtning af at 3G-spektret for New York City alene blev bortauktioneret for milliarder af dollars, og den nødvendige systemopgradering vil føje meget mere til omkostningerne.

Befriet for tale kunne kun datasystemer give en hurtigere og nemmere vej til en billig bredbåndsinternettjeneste, måske endda den streaming af CNN-video på gadehjørnet. Faktisk fungerer Metricoms kommercielt tilgængelige Ricochet mobile data-only-tjeneste allerede dobbelt så hurtigt som desktop-modemmer. Teknologer tester også meget hurtigere data-only-ordninger. Konsensus er, at Ortogonal Frequency Division Multiplexing, et format, der i øjeblikket bruges til at transmittere high-definition tv i Europa, kunne være den bedste løsning. Rajiv Laroia, teknologichef hos Flarion, en førende kommercialisering af ordningen, siger, at hans virksomhed vil tilbyde udstyr senere næste år.

Selvfølgelig er der mange forhindringer i forhold til en infrastruktur kun data. Det industrielle/videnskabelige/medicinske spektrum kan hurtigt blive overfyldt, hvilket tvinger luftfartsselskaberne til at licensere dyrt spektrum trods alt. Interferens kan forringe kvaliteten af ​​disse multimedie-webstreams. Der er ingen aftalt overførselsprotokol, hvilket efterlader tjenester, der kun er data, åbne for den inkompatibilitet, der præger 3G. For at undgå at gå rundt med flere forskellige gadgets, ville vi have brug for den software-radioenhed til nemt at skifte mellem stemme- og datatilstande. Forvil dig desuden ud over byområder, og det er svært at forestille sig en nanocelle på hver femte hegnspæl.

Hvilket bringer os tilbage til den modsatte vision om et hybridt netværk: et 2,5G-mobiltelefonsystem, der giver klar stemme, personsøgning og altid internetadgang til vores håndholdte enheder udendørs; og kabel-tv og computernetværksledninger, der allerede er på plads indendørs, giver den fulde bredbåndsoplevelse - som den håndholdte kan udnytte.

Denne arkitektur kunne bygges relativt hurtigt og billigt. Bredbåndsinternet med høj hastighed vil snart være tilgængeligt i mange indendørs miljøer, da virksomheder som Cisco Systems og Juniper Networks har travlt med at forbinde fiberoptiske kabler til hjem og virksomheder. En simpel trådløs transceiver i hjørnet af en lobby eller stue ville fodre din mobile enhed; du kunne få adgang til højhastighedsnetværkene, der er indbygget i moderne tog og fly på samme måde. Denne ordning passer også fint sammen med, hvad der sker inden for adskillige virksomheder, hvor aldrende, fastkablede lokalnetværk bliver erstattet med faste indendørs trådløse netværk, som er billigere og nemmere at installere og let understøtter bredbåndsdatahastigheder. Det ville være nemt for din mobile enhed at låse på denne infrastruktur.

Ser man mod slutningen af ​​årtiet, kan du ende med at bruge 2,5G trådløst til bekvemme mobiltelefonopkald og internetadgang, mens du vandrer rundt i byen, og derefter skæres over til et fast trådløst netværk, når du træder ind i kaffebaren, metrostationen eller mødelokale, måske ved hjælp af en software-radio webtelefon, der skifter mellem tale og data efter behov. Åbn din 2,5G CellMate, mens du går ned ad Main Street for at ringe hjem, og konverter derefter til datatilstand for at downloade en indkøbsliste, efter din ægtefælle har fortalt dig om en pludselig fest, du ikke vidste, du var vært for. Når du træder ind i Mammoth Grocery, skifter CellMate til butikkens faste trådløse netværk, så du hurtigt kan tjekke Online Wine for at se, hvilken årgang der passer til middagen. Butikkens kort vises og fører dig til vingangen. Du peger CellMate på kassens infrarøde scanner for at debitere din bankkonto. Og det indendørs/udendørs hybridsystem, snarere end den store vision om 3G, kan være, hvordan fremtiden virkelig ser ud for trådløst bredbånd.

skjule