211service.com
De spectrumcrunch die dat niet was
Kleine zenders, het delen van spectrum en nieuwe informatiecoderingstechnologieën beloven de draadloze datacapaciteit jarenlang te laten toenemen. 26 november 2012
Kijk eens rond bij de volgende balwedstrijd of het volgende concert dat je bijwoont. Je ziet duizenden fans foto's en video's maken en deze naar vrienden e-mailen. Die legers van smartphonebezitters - en hun tablet-totende broeders - dragen bij aan een opvallende toename van het gebruik van draadloze data: Cisco Systems schat dat het mobiele dataverkeer tegen 2016 met een factor 18 zal groeien, en Bell Labs voorspelt dat het met een factor 25. Intuïtief is er een probleem: al deze foto's en video's gaan over de ether. Toch zijn slechts een paar secties, of banden, in het spectrum van radiofrequenties beschikbaar voor de draadloze providers, die er miljarden dollars voor hebben betaald. Veel meer frequenties zijn gereserveerd voor ander gebruik, van televisie en radio tot luchtvaart en militaire toepassingen. Het dataverkeer groeit zo snel dat vervoerders gebruikslimieten hebben opgelegd en prijzen hebben verhoogd. Deze twee fundamentele realiteiten - aan de ene kant explosief datagebruik en aan de andere kant beperkte spectrumbanden - moeten ervoor zorgen dat we binnenkort geen ether meer hebben voor onze gadgets, toch?
Nog maar twee jaar geleden suggereerde de voorzitter van de Amerikaanse Federal Communications Commission, Julius Genachowski, hetzelfde. Hij zei dat de Amerikaanse draadloze industrie hard nodig had om onderbenutte delen van het spectrum in handen te krijgen die worden gecontroleerd door overheidsinstanties of tv-zenders. Anders zouden draadloze bedrijven merken dat de vraag naar hun diensten groter zou zijn dan hun vermogen om ze te leveren. Als we niets doen in het licht van de dreigende spectrumschaarste, zullen veel consumenten te maken krijgen met hogere prijzen omdat de markt gedwongen wordt te reageren op vraag en aanbod, verklaarde hij. Evenzo zei een AT&T-manager, Jim Cicconi, dat de behoefte aan meer spectrum een sectorbreed probleem en probleem is.
Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van januari 2013
- Zie de rest van het nummer
- Abonneren
Maar deze beweringen waren voorbarig. Om te beginnen zouden spectrumcrunches - het gebruik van mobiele telefoons dat de beschikbare draadloze frequenties overstijgt - optreden op zeer specifieke locaties en tijden. Soms kunnen alternatieve strategieën deze lokale problemen volledig oplossen.
Kijk bijvoorbeeld rond in dat stadion en je zult waarschijnlijk dozen ter grootte van een melkpak vinden die in de spanten zijn weggestopt. Dit zijn wifi-ontvangers met een kort bereik die werken op delen van het radiospectrum zonder vergunning. Je telefoon kan er gegevens doorheen sturen in plaats van op de lange-afstandsfrequenties van mobiele telefoons. De wifi-boxen dweilen alle gegevens die je verstuurt op en leiden deze via een bekabelde internetverbinding het stadion uit. Dus de gegevens die door jou en bijna alle anderen in het stadion zijn verzonden, raken niet het kostbare spectrum waarvan de draadloze providers beweren dat ze bijna op zijn. Die slimme truc is slechts één voorbeeld van de nieuwe strategieën en technologieën die kunnen worden toegepast.
Dingen beoordeeld
Verslag aan de president: het volledige potentieel van het door de overheid aangehouden spectrum realiseren om economische groei te stimuleren
President's Council of Advisors on Science and Technology
juli 2012
Het hele spectrumsysteem wordt inefficiënt beheerd. Een recent adviesrapport aan het Witte Huis maakte dat duidelijk genoeg en benadrukte dat het breder delen van draadloze frequenties - in plaats van elke band te verdelen onder een beperkt aantal gebruikers - de draadloze capaciteit met een factor duizenden zou kunnen vergroten. Veel delen van de ether die zijn gereserveerd voor tv-stations en federale agentschappen, blijven bijvoorbeeld ongebruikt. Dat komt deels omdat sommige regio's slechts drie lokale tv-zenders hebben en niemand het resterende spectrum voor tv-uitzendingen nodig heeft. Of een militair wapensysteem dat spectrum in San Diego opslokt, gebruikt weinig of niets in New York. We hebben niet zozeer een spectrumcrisis als wel een spectrumbeleidsprobleem, zegt David Tennenhouse, vice-president technologiebeleid van Microsoft en voormalig MIT-professor en directeur van Intel. De zogenaamde 'spectrumcrunch' weerspiegelt echt kunstmatige spectrumschaarste.
Om deze kunstmatige schaarste nauwkeuriger te documenteren, heeft zijn bedrijf een project gelanceerd, het Microsoft Spectrum Observatory genaamd, om te meten waar en wanneer banden van radiofrequenties daadwerkelijk worden gebruikt, te beginnen in Washington, D.C., Seattle en Redmond, Washington. Tennenhouse hoopt dat het de eerste stap is in een veel bredere inspanning voor het verzamelen van gegevens die leidt tot slimmere spectrumregelgeving. Hij wijst op het overweldigende succes van wifi, dat alleen korte afstanden bestrijkt en werkt op open, niet-gelicentieerde frequenties.
Enkele vroege pogingen om frequenties te delen zijn begonnen. Sommige televisiezenders die in een bepaald geografisch gebied niet worden gebruikt, ook wel witte ruimten genoemd, kunnen nu bijvoorbeeld door andere apparaten worden gebruikt. En in december adviseerde de FCC dat onderzoekers en bedrijven toegang krijgen tot frequenties die zijn gereserveerd voor radarsystemen.
Er zouden uiteindelijk veel meer ethergolven kunnen worden gedeeld met behulp van cognitieve radio's, die beschikbare frequenties detecteren en er binnen milliseconden tussen schakelen om interferentie met andere apparaten te voorkomen. Enkele van de eerste buitentests zijn aan de gang aan de Universiteit van Colorado. Groepen elders, waaronder Virginia Tech, de University of California, Berkeley en Rutgers, werken ook aan de technologie. Maar, althans voorlopig, staan rigide voorschriften wijdverbreid gebruik van flexibele technologieën zoals cognitieve radio niet toe.
Het is niet zo dat het hele onderwerp van een spectrumcrunch een rode haring is. Radiofrequenties zijn een beperkte hulpbron en sommige banden zijn niet erg geschikt voor communicatie over lange afstanden. Draadloze providers kunnen niet eindeloos nieuwe basisstations installeren, die torens bovenop kantoorgebouwen of heuvels (soms vermomd als bomen), omdat de signalen uiteindelijk zouden interfereren met die van andere stations. Maar zenders en ontvangers met een korter bereik die speciale cellulaire frequenties gebruiken - kleine cellen genoemd - kunnen al gaten in de dekking opvullen. De kleinste hiervan, femtocells genaamd, kan zo goedkoop zijn als $ 200 en geeft duidelijke service in huizen en kantoren terwijl grote basisstations worden ontlast, net zoals die wifi-gadgets in de spanten van het stadion. Kleine cellen zijn momenteel het meest populair in de draadloze industrie, zegt Jeff Reed, directeur van het draadloze onderzoekslaboratorium bij Virginia Tech.
John Donovan, een executive vice president van AT&T, zei dit najaar dat hoewel het bedrijf extra spectrumrechten had gekocht en nog meer wilde, de onmiddellijke crisis voorbij was en dat de helft van de nieuwe vraag tot 2015 zou worden afgehandeld door kleine cellen. Dergelijke technologieën zijn veel sterker opgekomen dan verwacht. Als je een paar jaar geleden zou kijken, zou je zeggen dat we nu geen spectrum meer hebben, zegt Vanu Bose, oprichter van Vanu, een bedrijf voor draadloze communicatie in Cambridge, Massachusetts. Bose was samen met Reed technisch adviseur voor het rapport van het Witte Huis. Er zijn veel manieren om aan de vraag te voldoen, zegt hij. Het toevoegen van spectrum [voor commerciële diensten] is daar zeker een van, en dat geldt ook voor kleine cellen, alternatieve ontlaadtechnologieën en innovaties waar we nog niet eens aan gedacht hebben.
Uiteindelijk kunnen nieuwe technologieën ethergolven vrijmaken door draadloze gegevensoverdracht veel sneller te laten plaatsvinden. MIT-onderzoekers hebben bijvoorbeeld aangetoond dat het mogelijk is om de hoeveelheid heen-en-weer communicatie die nodig is om met verloren datapakketten om te gaan, te verminderen. Hoewel het een paar jaar kan duren voordat de techniek op grote schaal wordt geïmplementeerd, tonen laboratoriumdemonstraties aan dat de capaciteit vertienvoudigd kan worden. Dat betekent dat je je video 10 keer sneller kunt downloaden dan nu, waardoor het netwerk veel sneller vrijkomt voor iemand anders om te gebruiken.
Dus kan nieuwe technologie een spectrumtekort voor altijd voorkomen? Misschien niet, maar Microsoft's Tennenhouse zegt dat tientallen jaren van onderzoeksvooruitgang wachten om op het probleem te worden toegepast: op dit moment hebben we een achterstand van 15 tot 20 jaar aan nieuwe technologieën en architecturen … die ons een heel eind in de toekomst kunnen brengen .
Dit verhaal is bijgewerkt op 2 januari 2013.