De universele mobiele telefoon

De grote draadloze revolutie, die begon met de spectaculaire verspreiding van mobiele telefoons in de jaren negentig, en die breedbandinternet naar de gadget in je zak zou moeten brengen, zit in de problemen.

De vraag stijgt en dwingt makers van draadloze apparatuur en netwerkoperators om miljarden te investeren om te voldoen aan de onuitputtelijke honger van de mensheid om overal en altijd verbonden te zijn. De wereldwijde verkoop van mobiele telefoons steeg van zeven miljoen in 1990 tot 700 miljoen vorig jaar en zal naar verwachting 1,7 miljard bedragen in 2005. Steeds meer gebruikers verwachten dat hun telefoons zeer duidelijke spraaksignalen afgeven en hun e-mail opnemen, zij het langzaam .

Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van april 2001

• Zie de rest van het nummer
• Abonneren

Maar zoals gefrustreerde bellers weten, is communiceren met mobiele telefoons lastig. Het probleem: de draadloze netwerken van tegenwoordig gebruiken een doolhof van onverenigbare transmissiestandaarden, dus road warriors zijn niet gegarandeerd van een kiestoon wanneer ze reizen. Alleen Amerikaanse draadloze operators gebruiken drie concurrerende standaarden, en slechts één daarvan is compatibel met de leidende standaard in Europa, die zelf verschillende varianten heeft. De meeste Aziatische draadloze netwerken zijn gebouwd volgens een andere standaard. Deze radiogolf-Babel verhindert dat de meeste mobiele telefoons in de Verenigde Staten elders levensvatbaar zijn. Het beperkt ook de schaalvoordelen van Amerikaanse fabrikanten ten opzichte van buitenlandse concurrenten.

De problemen van de draadloze revolutie gaan verder dan tegenstrijdige normen. Consumenten verwachten consequent meer geavanceerde functies, dus modellen die in, zeg, 1995 state-of-the-art waren, zullen in 2003 antiek lijken. Tegen die tijd zullen bijna alle nieuwe mobiele telefoons een of andere vorm van internettoegang bieden. Miljoenen mensen in Japan hebben bijvoorbeeld gebruikgemaakt van i-mode, een dienst waarmee ze mobiele telefoons kunnen gebruiken om sms-berichten te verzenden, aandelen te kopen en sportuitslagen te bekijken. Wereldwijd besteden bedrijven miljarden aan het bouwen van een nieuw netwerk, gewoonlijk derde generatie of 3G genoemd, dat naar verwachting breedband-gedetailleerde webpagina's, muziek en zelfs video naar uw mobiele telefoon zal brengen.

Hoe opwindend voor consumenten ook, deze ontwikkelingen hebben een prijs, aangezien er momenteel geen gemakkelijke manier is om mobiele telefoons of de basisstations die hun signalen naar het netwerk sturen, te upgraden zonder hardware te veranderen. Bovendien kan de draadloze industrie niet voorspellen welke aanbiedingen de winnaars zullen zijn; de gevolgen van het niet goed raden kunnen verwoestend zijn. Vorig jaar hebben Europese draadloze operators veel geld uitgegeven om telefoons aan te bieden die zijn uitgerust met een formaat dat bekend staat als Wireless Access Protocol, maar het kopende publiek werd ongeduldig met hun lage downloadsnelheid. De vraag was slap.

Geen wonder dat draadloze bedrijven op zoek zijn naar manieren om hun netwerken flexibel te maken, om dure aanpassingen als de vraag verandert te voorkomen. Een technologie die eerst door het leger werd ontwikkeld en nu door verschillende technologieleiders wordt nagestreefd, zou de sleutel kunnen zijn. De techniek staat bij experts bekend als software-defined radio of SDR. (Radio verwijst hier niet naar AM of FM, maar naar alle apparatuur die via de ether op radiofrequenties communiceert, zoals mobiele telefoons doen.) Het voordeel van deze nieuwe benadering is dat de werklast van draadloze units verschuift van speciale componenten naar software die kunnen worden geherprogrammeerd om aan een andere standaard te werken of om toepassingen toe te voegen. Dat is heel anders dan de huidige mobiele telefoons en basisstations, waarin vrijwel alle signaalverwerking wordt uitgevoerd door elektronische schakelingen die zijn ontworpen om maar één ding te doen.

De migratie naar draadloze netwerken die aanpasbaar zijn door het gebruik van herprogrammeerbare software is een van de belangrijkste trends in de technologie van vandaag, zegt analist Craig Mathias van MobileInsights in Mountain View, CA. James Gunn, van het in Dallas gevestigde adviesbureau Forward Concepts, noemt deze trend de revolutionaire volgende stap die draadloze technologie nodig heeft.

Flexibele software kan ook helpen bij het oplossen van een ander basisprobleem voor de hele draadloze onderneming: schaarste aan spectrum (of bandbreedte). Naarmate de vraag naar draadloze communicatie explodeert, is er een begeleidend gebrek aan de benodigde frequentiekanalen. De Federal Communications Commission heeft onlangs geconcludeerd dat netwerken die herprogrammeerbare software gebruiken, dat tekort kunnen verminderen, omdat ze tijdelijk onbezette kanalen kunnen zoeken en gebruiken. Afgelopen december heeft de FCC regels voorgesteld voor het in licentie geven van apparatuur en software om de Amerikaanse adoptie van de technologie te versnellen.

Meer als een pc

De eerste mobiele telefoons waren afhankelijk van tientallen hardwarecomponenten. In de afgelopen 15 jaar zijn er programmeerbare chips bijgekomen, maar hun functie is onveranderlijk ingesteld bij de fabricage. Tegenwoordig doen speciale chips voor één doel het meeste werk in handsets en basisstations van mobiele telefoons; deze chips zijn zo eenvoudig mogelijk gemaakt om de kosten laag te houden.

Gezien de mengelmoes van tegenstrijdige normen en de ongelijke opkomst van de volgende generatie draadloze breedband, beginnen fabrikanten zoals Motorola speciale componenten als een verplichting te zien. Een fabrikant die verkeerd gokt over de toekomstige standaard, zal in zijn magazijnen veel nutteloze rommel aantreffen. Zoals Ken Riordan, van de Personal Communications Sector van Motorola in Libertyville, IL, stelt: als je je oplossing aan hardware toevertrouwt en je hebt het bij het verkeerde eind, dan kom je in een zeer gevaarlijke situatie terecht.

Dus meer algemene software die opnieuw kan worden geprogrammeerd, ziet er aantrekkelijk uit. Niemand begrijpt de compromissen beter dan Joseph Mitola III, een radio-ingenieur die volgens veel insiders de centrale vernieuwer in het veld is. Op jonge leeftijd raakte Mitola gefascineerd door computercode; hij leerde Fortran tijdens het bijwonen van de middelbare school in Providence, RI, in de jaren zestig. Toen hij naar de universiteit ging - de Northeastern University in Boston - zei hij dat hij een van de weinigen was die wist hoe hij iets moest programmeren. Mitola had ook aan radio's gesleuteld. De combinatie van beide interesses leidde tot een carrière in het creëren van uiterst geheime radio-ontwerpen voor het leger, inclusief de eerste software-gedefinieerde radio's, die voor militair gebruik waren ( zie de zijbalk van het Militaire Zaad ). Inderdaad, de commerciële draadloze industrie leerde de technologie in het begin van de jaren negentig vooral via Mitola's papers en lezingen. Zijn militaire bazen maakten deze vrij voor publieke vrijgave, in de veronderstelling dat het leger ervan zou kunnen profiteren als de commerciële wereld de technologie verder zou pushen en de kosten zou verlagen.

Het probleem dat Mitola probeerde op te lossen was vergelijkbaar met de situatie die zou ontstaan ​​als je elke keer dat je een andere taak wilde uitvoeren een nieuwe printplaat in je pc zou moeten plaatsen, bijvoorbeeld overschakelen van surfen op het web naar een spreadsheet. Je zou uiteindelijk geen ruimte meer hebben in de doos. Hetzelfde geldt voor mobiele telefoons. Als je nog vier functies wilt proppen, betekent dit dat elk apparaat ongeveer een kwart moet zijn van de grootte die het eerder was, zegt Mitola, nu in het McLean, VA, kantoor van MITRE, een non-profit R&D-adviesbureau. Maar, voegt hij eraan toe, chips krimpen niet snel genoeg om dat mogelijk te maken, gezien de vele standaarden en functies die de draadloze revolutie vereist.

Toekomstige telefoons - nog slimmer

Draadloze apparaten die in een oogwenk door verschillende persoonlijkheden veranderen, zouden een zegen zijn voor hun gebruikers. Maar tegelijkertijd creëren ze beleidsproblemen, zoals nieuwe technologieën die grenzen overschrijden vaak doen. Historisch gezien autoriseert de FCC elk apparaat voor een type gebruik en specifiek kanaal. Hoe moeten de toezichthouders licenties verlenen voor mobiele telefoons en basisstations die gemakkelijk kunnen worden gewijzigd nadat ze in gebruik zijn? Hoe vrij moeten derden zijn om nieuwe software in uw telefoon te laden? Hoe is het mogelijk om legitieme upgrades van het netwerk te onderscheiden van schurken die het proberen te ondermijnen?

De FCC besloot dat regels voor deze scenario's nog niet nodig waren. Maar het concludeerde ook dat het de evolutie van deze technologie zou moeten vergemakkelijken. Een belangrijke reden is het gebrek aan voldoende spectrum voor draadloze diensten van de derde generatie in de Verenigde Staten op dit moment. Dus apparatuur die ongebruikte delen van het spectrum opsnuift en gebruikt, zou kunnen verlichten wat de FCC de Amerikaanse spectrumdroogte noemt.

Om dit te doen, moeten zowel basisstations als handsets superslim worden - een sprong naar wat Joe Mitola cognitieve radio noemt. Een cognitief apparaat scant niet alleen zijn spectrale omgeving; het zal ook een ingebouwd geheugen en kaarten en positioneringsmogelijkheden hebben. Die stellen hem in staat om intelligent te reageren op zijn omgeving.

In de afgelopen twee jaar bouwde Mitola een primitieve civiele versie van een cognitieve radio als doctoraatsproject voor het Zweedse Royal Institute of Technology. Wanneer dit apparaat buiten is, configureert het zichzelf om het gangbare mobiele telefoonprotocol te gebruiken; wanneer het binnenshuis wordt gedragen, schakelt het over naar het formaat van het lokale netwerk van het gebouw. Mitola legt uit dat een meer geavanceerde versie zou kunnen weten dat de persoon die het draagt ​​in de problemen zit en een noodsignaal op de lokale noodfrequentie zou kunnen sturen om reddingswerkers de locatie te geven.

Maar mobiele telefoons die zich heroriënteren op een nieuw kanaal voor tijdelijk gebruik, zouden toestemming moeten krijgen om dat spectrum voor een bepaalde periode te huren van de officiële licentiehouder. In een paper dat zijn proefschrift voorafschaduwde, stelde Mitola een betalingssysteem voor dat gebruik zou maken van de signaalprotocollen. Met zo'n systeem zou uw intelligente handheld het spectrum aftasten om een ​​kanaal te vinden dat op dat moment niet in gebruik was; het kan er bijvoorbeeld een vinden waarvan de plaatselijke brandweer de vergunning had om te gebruiken, maar te huur aanbood. Uw radio zou bieden om het kanaal te huren. De radio's van de brandweer, die het bod ontvingen, konden akkoord gaan of wachten op andere biedingen. Maar zodra de klokken van het station gingen en de brandweerlieden hun kanaal terug nodig hadden, zouden hun radio's de huurder afstoten. Mitola denkt dat de eigenaar van het kanaal de controle binnen 25 milliseconden terug kan krijgen - een vertraging die onmerkbaar zou zijn voor menselijke sprekers. Je cognitieve mobiele telefoon zou zich afmelden, afrekenen en een rekening betalen voor de gebruikte tijd, en dan beginnen met scannen naar een ander open kanaal.

De FCC, die deze visie onderschrijft, heeft de krachten gebundeld met een onwaarschijnlijke bondgenoot: George Gilder, zelfbenoemde ziener van de telekosmos en criticus van de FCC voor het tegenhouden van innovatie. Gilder voorspelt al jaren dat intelligentie aan de randen van het draadloze telecomnetwerk zal groeien met als gevolg dat kanalen vloeiend worden. Draadloze apparaten en netwerken die gebruikmaken van flexibele software, zegt hij, zullen de hele wereld van draadloze communicatie transformeren, zoals personal computers bekabelde netwerken hebben getransformeerd.

De stroken spectrum die commercieel het meest wenselijk zijn, worden vaak aangeduid als eersteklas accommodatie aan het strand. Maar Gilder wil dat mensen niet langer aan spectrum denken als een soort etherische analoog aan fysiek land. Slimme radio's suggereren niet een strand, maar de eindeloze golven van de oceaan zelf. Je kunt net zomin elektromagnetische golven leasen als oceaangolven.

Het beschikbaar maken van die oceaan voor miljarden mensen zou een van de gevolgen kunnen zijn van flexibele, op software gebaseerde draadloze netwerken. Maar zelfs voordat we dit nirvana van spectrumovervloed hebben bereikt, zou de technologie draadloze netwerken kosteneffectiever en toekomstbestendiger kunnen maken en de draadloze revolutie aan het rollen kunnen houden.

zich verstoppen