Frequentie-hoppende radio verspilt minder spectrum

Met een opkomende stroom van smartphonegegevens die de ether dreigen te verdrinken, staat een adviespanel van het Witte Huis klaar om te suggereren dat draadloze providers en onderzoekslaboratoria hun inspanningen opvoeren om computers te gebruiken om veel efficiënter spectrum af te tappen.

Hiervoor zijn onder andere zogenaamde cognitieve radio's nodig, die ongebruikte radiobanden detecteren en op intelligente wijze zware gegevensbelastingen tussen verschillende frequenties kunnen schakelen zonder enige onderbreking.

Een startup uit New Jersey is uitgekomen met de snelste cognitieve radio tot nu toe. Het werkt op het breedst mogelijke spectrum en maakt deel uit van een reeks verbeterde technologieën die cruciaal zijn om de technologie op de markt te brengen en overbelasting van het netwerk te voorkomen.

De gadget in kwestie, genaamd CogRadio, en gemaakt door Radiotechnologiesystemen uit Ocean Grove, New Jersey, kan zo snel schakelen dat het onmerkbaar is voor bijvoorbeeld een videokijker; evenals in voldoende hoeveelheden dat enig onderzoek dat erop is gedaan, of software die ervoor is geschreven, van toepassing zal zijn op toekomstige commerciële apparaten in de echte wereld.

Het is de meest bruikbare en veelzijdige breedbandradio waartoe de onderzoeksgemeenschap ooit toegang heeft gehad, zegt Dipankar Raychaudhuri, directeur van de Winlab , het draadloze onderzoekslab aan de Rutgers University, waar de technologie mede werd ontwikkeld. Bestaande modellen, zegt hij, kunnen niet snel genoeg schakelen en hebben een beperkt spectrumbereik en datadragende capaciteit. Tegenwoordig is het de best beschikbare experimentele cognitieve radio, en dit is cruciaal omdat de hele gemeenschap zich opmaakt om dergelijke technologie te testen en in te zetten.

Het apparaat is het eerste dat kan werken van 100 megahertz tot 7,5 gigahertz, dat wil zeggen helemaal van AM- en FM-banden via televisie en Wi-Fi en mobiele frequenties. Het kan ook het beschikbare spectrum detecteren en tussen frequenties schakelen binnen 50 microseconden, en in sommige gevallen zelfs binnen één microseconde. Dit is een recordsnelheid, volgens Peter Woliansky, een Bell Labs-alumnus die de gadget maakte en de startup erachter oprichtte.

Ten slotte kan het 400 megabits per seconde aan gegevens verwerken - ongeveer acht keer wat een typisch wifi-thuissysteem kan doen. Met dit soort snelheid - en aangezien het op meerdere frequenties tegelijk kan verzenden - zou het mogelijk 20 HD-films tegelijkertijd kunnen verzenden.

Uiteindelijk kunnen intelligente commerciële draadloze technologieën die dergelijke functies gebruiken, meer diensten mogelijk maken. En aangezien nieuwe en ontwrichtende draadloze technologieën een veld betreden dat nu wordt gedomineerd door een paar grote providers, zou dit concurrentie kunnen creëren die de kosten voor de gemiddelde consument verlaagt.

De gadget kost bijna $ 6.000, maar dat is goedkoper dan bestaande modellen. Naarmate de prijzen blijven dalen, komen dergelijke gadgets beschikbaar voor grotere groepen codeschrijvers, niet alleen voor welgestelde laboratoria. Voor mensen die draadloze technologie bestuderen, is het belachelijk moeilijk om de radio te bouwen en aan het werk te krijgen, zegt Woliansky.

Een van de taken van CogRadio zal zijn om te dienen als proeftuin voor de onderzoeksinspanningen van de National Science Foundation om een ​​mobiel-gecentreerd internet te bouwen, waarin radiocommunicatie en smartphones worden gezien als de belangrijkste leveringsmiddelen voor internettoegang, een project met het hoofdkantoor in Raychaudhuri's laboratorium.

CogRadio zal ook worden gebruikt in een van de eerste buitentests van cognitieve radio's, aan de gang aan de Universiteit van Colorado, Boulder, waar zijn software is ontwikkeld . (Cognitief radio-onderzoek is voornamelijk uitgevoerd in afgeschermde laboratoria vanwege het potentieel voor gevaarlijke interferentie, maar de Amerikaanse Federal Communications Commission is begonnen met het verlenen van buitenvergunningen om onderzoek te bevorderen.)

En onderzoekers van Virginia Tech zullen de gadgets gebruiken om de volgende generatie supersnelle breedbandpolitie- en brandweer- en andere noodradio's met video- en internettoegang te ontwikkelen.

Cognitieve radiotechnologie zou een reeks nieuwe diensten mogelijk kunnen maken. Het kan bijvoorbeeld mobiele oproepen doorsturen naar wifi-signalen - iets dat tegenwoordig wordt gedaan in kleine draadloze basisstations die microcellen worden genoemd - maar ook voorkomen dat glasvezel moet worden gebruikt om het signaal via internet te verzenden, en in plaats daarvan het beschikbare televisiespectrum gebruiken in het bereik van 400 megahertz.

Bij al dergelijke projecten is de grote uitdaging een hoge schakelsnelheid en hoge bandbreedte - allemaal dingen die beuken op radiohardware. Je wilt zo snel mogelijk in het radiospectrum springen en zo ver mogelijk, en als je ergens landt, wil je zoveel mogelijk spectrum pakken en het in en uit de radio pompen, en deze zijn eigenlijk heel uitdagend om te doen, zegt Chip Elliot, projectdirecteur voor het cognitieve radioproject van de NSF bij BBN in Cambridge, Massachusetts. Deze radio is perfect voor dat soort dingen.

Op een dag zullen toekomstige smartphones en andere gadgets delen van dergelijke technologieën bevatten. Hoewel dit een belangrijke mijlpaal is voor het realiseren van hoogwaardige en bruikbare cognitieve radio's, moet de industrie nog veel meer werk doen op het gebied van chipontwerp, interfaces en nog veel meer, zegt Raychaudhuri. Andere bedrijven en onderzoeksgroepen werken aan de ontwikkeling van betere en goedkopere cognitieve radio's.

Het veld warmt op nu de vraag naar mobiele netwerken toeneemt. Bell Labs schat dat het mobiele dataverkeer tegen 2016 met een factor 25 zal groeien, en Cisco zegt dat het tegen dat jaar 18 keer zal groeien. Nu de FCC duidelijk maakt dat het bestaande spectrum volgend jaar opraakt, zijn nieuwe technologieën nodig.

Het aanstaande Witte Huis-rapport wordt mede geschreven door Google-voorzitter Eric Schmidt en anderen, waaronder Craig Mundie, de chief research and strategy officer bij Microsoft. FCC-voorzitter Julius Genachowski heeft de industrie ook aangespoord om intelligente technologieën voor het delen van spectrum te ontwikkelen.

zich verstoppen