211service.com
Mobiel internet versus realiteit
John Chapman bruist van enthousiasme. De directeur van Hewlett-Packard's mobiele en draadloze strategie heeft zojuist een driejarige onderzoeksovereenkomst getekend met NTT DoCoMo, de mobiele spin-off van de Japanse telecomgigant NTT. Het doel? Om te brainstormen over de infrastructuur voor een draadloos netwerk met zo'n overvloedige capaciteit dat we het volgens Chapman niet meer gaan meten. Hewlett-Packard heeft zich aangesloten bij NTT DoCoMo - wiens naam overal betekent - omdat het Japanse bedrijf 's werelds toonaangevende mobiele internetprovider is. Naar schatting maakt 72 procent van de Japanse bezitters van mobiele telefoons regelmatig verbinding met internet, vergeleken met slechts zes procent in de Verenigde Staten. Chapman is van mening dat als Hewlett-Packard Amerikanen rijke streaming video, data, graphics en spraak kan bieden via een hogesnelheidsnetwerk dat elke straathoek, metroperron, strand en achtertuin bereikt, ze zich massaal zullen aanmelden.
Hoe dit breedband draadloze netwerk te bouwen is de brandende vraag. Telecombedrijven zouden honderden miljarden dollars moeten uitgeven om de huidige smalbandinfrastructuur voor mobiele telefonie naar breedband te katapulteren. Dit is niet zomaar een upgrade. De magere mobiele telefoons en draadloze webapparaten van tegenwoordig maken verbinding met internet met een achterblijvende 9.600 bits per seconde, minder dan een vijfde van de snelheid van de gemiddelde desktopmodem. En zelfs een desktopmodem kwalificeert niet als breedband. De snelheid moet ten minste verviervoudigd zijn zodat gebruikers kunnen genieten van directe internettoegang en full-motion video met filmachtige kwaliteit kunnen bekijken.
Dit verhaal maakte deel uit van ons nummer van juni 2001
- Zie de rest van het probleem
- Abonneren
Bovendien ondersteunt het Wireless Application Protocol waarmee moderne mobiele apparaten verbinding maken met internet doorgaans alleen onhandige, afgeslankte zwart-witversies van een paar honderd websites die opzettelijk zijn aangepast aan een klein scherm. Ondanks de constante reclame voor smartphones en draadloze wondergadgets van Sprint, AT&T, Palm en Kyocera, zijn de meeste mensen gefrustreerd door het embryonale draadloze web.
Gezien de enorme kosten voor het in licentie geven van nieuw breedbandspectrum van nationale regeringen, technische en regelgevende gevechten over welke opkomende communicatieprotocollen moeten worden gebruikt, plus de noodzaak om zendmasten en mobiele apparaten te reviseren, vragen sommige experts zich af of de voordelen de moeite waard zijn. Hebben we echt gegevensstromen nodig die overal uit zendmasten stromen, zodat we een CNN-videoclip kunnen bekijken als we een stoeprand in het stadscentrum afstappen en een forse vergoeding per minuut betalen voor het voorrecht?
Misschien niet. Buiten Japan lijkt het enthousiasme voor dit scenario af te nemen, zelfs bij de telecombedrijven die je daarvoor zouden vragen. De kosten lijken zo astronomisch dat een vraatzuchtige vraag van consumenten naar voorzieningen als digitale video en muziek nodig zou zijn om dit te dekken. Geen enkele Amerikaanse of Europese enquête geeft aan dat een dergelijke vraag bestaat, of dat consumenten de premies zouden betalen.
Wat wel duidelijk is, is dat wandelende of rijdende consumenten betrouwbaar willen mobiel bellen, paging, e-mail en snelle, gemakkelijke toegang tot het volledige full-color web. Geen van alle vereist in feite breedband. Sommige telecommanagers hebben een realiteitscheck gedaan en promoten een nieuwe visie: het mobiele systeem zodanig verbeteren dat consumenten ononderbroken kunnen bellen en direct toegang hebben tot internet via een trendy handheld-apparaat terwijl ze buiten zijn, en hen belonen met streaming, multimedia , schittering van breedband zodra ze binnenshuis, thuis, op kantoor of in een hotel, in de trein of in het vliegtuig stappen. Als de razernij over breedband een beetje afneemt, zal de toekomst er dan echt uitzien?
Snelheidslimiet van de natuur
Deze nieuwe, hybride visie blijft tegendraads in de draadloze industrie, grotendeels omdat mobiele breedbandevangelisten zoals Chapman geloven in het bouwen ervan en ze zullen komen. Hun bedrijven stellen een wirwar van concurrerende protocollen voor om ons verder te brengen dan de huidige tweede generatie of 2G, digitale mobiele telefoonnetwerken. Ze zijn van plan om dit jaar zogenaamde 2.5G-systemen uit te rollen die spraak en data combineren in Japan en Europa, en in 2002 in de Verenigde Staten. Japan beweert dat het binnenkort zal volgen met de derde generatie, oftewel 3G. Toch lijkt niemand zeker te zijn wanneer 3G, de standaard die echte breedbandtoepassingen zal ondersteunen, daadwerkelijk zal worden geïmplementeerd.
De snelle opkomst ervan tegengaan is een fundamentele wet die datacommunicatie regelt en die is vastgelegd in het oertijdperk van telecom: 1948. Dat jaar verklaarde Claude E. Shannon van Bell Labs dat de maximale hoeveelheid gegevens die via elk kanaal kan worden verzonden, is beperkt door de beschikbare bandbreedte (de hoeveelheid radiofrequentiespectrum die het inneemt) en door de signaal-ruisverhouding (het te communiceren signaal versus interferentie).
Beide limieten zijn stakingen tegen mobiel-draadloze communicatie. Een draadloos kanaal kan alleen het deel van het spectrum gebruiken dat daarvoor is goedgekeurd door de International Telecommunication Union en waarvoor een vergunning is verleend door een van zijn 189 lidstaten. De licentiekosten zijn verschrikkelijk: alleen al in Duitsland hebben providers meer dan $ 46 miljard uitgegeven aan het 3G-spectrum. Tegen die prijzen moet een vervoerder de terugverdientijd van zijn kanalen maximaliseren door zoveel mogelijk gegevens in een zo smal mogelijke frequentieband te stoppen - een praktijk die indruist tegen het principe om een brede band te vullen met gegevensintensieve multimediastreams, die is technologisch gezien de optimale strategie. Om het conflict op te lossen, moeten vervoerders technologie bedenken die signalen sneller kan verzenden in krappe banden.
Tot overmaat van ramp is het medium waardoor de signalen stromen - de atmosfeer van het aardoppervlak - tegenwoordig een zeer lawaaierige plek. De signalen van mobiele telefoons vliegen van gebouwen, hellingen en elkaar af, waardoor interferentie en verval ontstaat. Om de betrouwbaarheid te verbeteren, moeten fabrikanten het signaalvermogen verhogen of de ruis verminderen. Maar ze kunnen het vermogen niet vergroten omdat de Federal Communications Commission en haar Europese en Aziatische tegenhangers de elektromagnetische straling die zendmasten en handsets kunnen uitzenden, beperken. Trouwens, het verhogen van het vermogensniveau van een handset doodt de batterijen.
Het is dan ook geen verrassing dat ingenieurs zich concentreren op het verminderen van ruis. Dit spel begon in het midden van de jaren negentig, toen digitale mobiele telefoons de analoge versies begonnen te vervangen, waardoor de helderheid van de stem dramatisch toenam. Hoewel telecombedrijven miljarden dollars moesten uitgeven om digitale zendontvangers aan hun zendontvangers toe te voegen, betaalde de upgrade zichzelf snel terug, omdat de providers hierdoor ook veel meer gelijktijdige spraakoproepen in hetzelfde stuk dure bandbreedte konden proppen, met minder interferentie .
Kijk voordat je springt
Er zijn twee basisschema's om zoveel mogelijk digitale gesprekken in de beschikbare bandbreedte te stoppen. Het Time Division Multiple Access-protocol, een vroeg formaat dat door AT&T werd verdedigd, is geëvolueerd tot het Global System for Mobile Communications, nu een bijna universele standaard in Europa en Japan. Code Division Multiple Access ontstond als het belangrijkste alternatief, aangenomen door Sprint en GTE, en tegen het einde van het decennium verminderde het de ruis beter dan de tijdverdelingsmethode en verpakte het meer gegevens in een enkel kanaal.
De toonaangevende 3G-standaarden die zijn goedgekeurd door de International Telecommunication Union zijn gebaseerd op het codedivisieprotocol. Maar om ze te implementeren, moeten telecombedrijven licenties verlenen voor duur nieuw spectrum en de celtoren- en handsettechnologie reviseren. Na aanvankelijk blind enthousiasme lijken maar weinig Amerikaanse luchtvaartmaatschappijen haast te hebben om enorme investeringen te doen. Tom Crook, directeur technologisch onderzoek voor Sprint PCS, spreekt namens velen als hij zegt: ik zie ons niet snel 3G doen.
Technische beoordelingsgroepen zoals Adventis in Boston zeggen ook dat 3G-datasnelheden op een echte straathoek niet in de buurt zullen komen van de maxima die voorstanders van de industrie beweren, die zijn gebaseerd op onberispelijke laboratoriumomstandigheden. In een recente compilatie van technische en investeringsstudies die acht voorgestelde breedbandtechnologieën onderzochten, concludeerde Adventis dat slechts drie realistische gemiddelde datasnelheden sneller konden bereiken dan een desktopmodem. En die drie zouden ruwweg de snelheid verdubbelen, ver in de buurt van de verviervoudiging die nodig is voor echte breedbandprestaties.
Ken Hyers, een brancheanalist bij Cahners In-Stat Group, zegt dat de enorme kosten en dubieuze technische resultaten van 3G ervoor zorgen dat Amerikaanse luchtvaartmaatschappijen een afwachtende houding aannemen. Ze zeggen: laten we eens kijken hoeveel bandbreedte onze klanten echt gaan gebruiken.' Als ze alleen eenvoudige webservices willen, zoals online restaurantgidsen, is het antwoord misschien niet veel.
In plaats van de echte breedbandsprong te maken, hebben Sprint PCS en anderen besloten om de wateren te testen met behulp van 2.5G-technologie, die hetzelfde spectrum gebruikt als de huidige 2G-netwerken en slechts een relatief kleine hardware-upgrade vereist. Hoewel 2.5G geen echte breedbandgegevenssnelheden kan bereiken, biedt het wel een enorme vooruitgang: het is altijd direct beschikbaar, 24 uur per dag. U hoeft niet in te bellen en 30 seconden te wachten terwijl uw mobiele apparaat verbinding maakt met internet. Directe toegang verandert uw relatie met internet ingrijpend. Studies tonen aan dat mensen in huizen met directe toegang via bedrade systemen zoals digitale abonneelijnen en kabelmodems het internet drie keer zo vaak gebruiken als mensen die elke keer moeten inbellen. Als u mobiel bent, is elke vertraging zelfs nog meer ontmoedigend en kan het ervoor zorgen dat u helemaal geen toegang meer heeft tot internet.
Dus wie heeft er dan echt 3G nodig? Sommige van de meest slimme telecombedrijven beginnen het onderscheid te vervagen door hun 2.5G-technologie te definiëren als 3G. Anil Kripalani, senior vice-president bij Qualcomm, zegt: We weten hoe we grenzen moeten verleggen. Net als andere Amerikaanse voorstanders ziet hij geen noodzaak voor providers om over te stappen op het echte 3G. Zo zou de ongelijkheid in de wereld op het gebied van telecom kunnen voortduren, waarbij Amerika neigt naar 2,5G, Japan naar 3G streeft, en Europa en de rest van Azië daartussenin aarzelend.
Maar zelfs als de 3G-droom die zo stoutmoedig werd aangeprezen in de industrie vervaagt, zal het niet tevergeefs zijn geweest, aangezien het providers ertoe heeft aangezet om over te stappen op 2.5G-normen. Ingenieurs bedenken intrigerende zendontvangers voor mobiele zendmasten en handsetantennes om ervoor te zorgen dat draadloze gebruikers de maximale bandbreedte en de sterkste beschikbare signalen krijgen, ongeacht hoeveel G's ze trekken. Toch vormen incompatibele transmissieprotocollen nog steeds een probleem. Elk mobiel apparaat gebruikt een microprocessor-radiochip die slechts één protocol ondersteunt. Een telefoon die een codeverdelingsprotocol gebruikt, vereist een andere chip dan een telefoon die een tijdverdelingsprotocol gebruikt, en verschillende 3G-telefoons van bijvoorbeeld AT&T en GTE zouden verschillende chips gebruiken, zelfs als ze allebei gebaseerd waren op een codeverdelingsprotocol.
Eén technologie, bekend als softwaregedefinieerde radiochips, zou een oplossing kunnen bieden, volgens Benny Bing, een toonaangevende draadloze autoriteit bij het Georgia Institute of Technology Broadband Institute. Nog in prototype kunnen software-radiochips schakelen tussen protocollen, filtertechnieken en detectieschema's. Op elk moment kan een mobiel apparaat met softwareradio erin naadloos schakelen tussen Amerikaanse, Europese en Japanse telecomstandaarden, evenals concurrerende transmissieprotocollen ( zien De universele mobiele telefoon , TR april 2001 ).
De luchtaanval verslaan
Het vooruitzicht van het ontwerpen van een winnende breedband mobiele architectuur heeft legioen ambitieuze technologen aangetrokken. De vraag blijft echter of ze ooit genoeg echte communicatiekracht kunnen leveren - denk aan Claude E. Shannon - om die CNN-clip te bekijken terwijl je door het centrum loopt. In plaats van te proberen het mobiele telefoonnetwerk op te krikken om breedbandinternet te leveren, zijn we misschien beter af met parallelle systemen, één voor telefoon (die al bestaat) en één voor data (in aanbouw).
Er is echt geen grote reden waarom het goede oude mobiele telefoonsysteem zou moeten overleven of gedijen als draadloos internet, zegt Teresa H. Meng, een baanbrekende draadloze onderzoeker aan de Stanford University die nu chief technology officer is van de fabrikant van draadloze chips Atheros Communications. In plaats daarvan, zegt Meng, zouden telecombedrijven draadloze datatransceivers op elk gebouw en elektriciteitspaal kunnen plaatsen. Elke zendontvanger zou een klein gebied, of nanocel, bestrijken, met een diameter van 200 tot 300 meter. Samen zouden ze creëren wat Meng een draadloze stof noemt. Omdat de transceivers zo dicht bij gebruikers zouden zijn, zouden ze heldere, snelle draadloze signalen kunnen verzenden over smalle bandbreedtes, op frequenties die vallen in het industriële/wetenschappelijke/medische deel van het spectrum, dat regelgevers gratis ter beschikking stellen en wordt gebruikt door draadloze telefoons, garagedeuropeners, medische instrumenten en fabrieksmachines. En handsets kunnen wegkomen met een laag uitgangsvermogen, waardoor batterijen worden bespaard.
In tests in de laboratoria van Sunnyvale, CA, bereiken de chipsets van Atheros gegevenssnelheden die honderden keren sneller zijn dan die van desktopmodems - echte breedband. Ze worden niet belast met het moeten dragen van spraak, maar kunnen veel sneller zijn dan 3G-schema's, die spraak en data samen leveren. Meng zegt ook: De datacommunicatie-industrie heeft de overhand. Omdat de mobiele-telefoonindustrie sterk gereguleerd en volledig gestandaardiseerd is, is er zeer stapsgewijs verbeteringen aangebracht, zoals in 3G versus 2G. Die technologieën zijn 15 jaar oud. Zelfs sommige pioniers op het gebied van mobiele telefoons, zoals Martin Cooper, die begin jaren zeventig de eerste draagbare mobiele telefoon bij Motorola ontwikkelde, zijn het erover eens dat een dubbel systeem wellicht praktischer is dan 3G ( zien Iedereen heeft het mis , ).
Onze steden bedekken met nanocellen lijkt misschien vergezocht, maar Meng houdt vol dat het minder zou kosten dan het aanschaffen van een prijzig 3G-spectrum. Chip Elliott, hoofdwetenschapper bij BBN Technologies van Verizon, is het daarmee eens. Hij schat dat een netwerk dat een grote stad bestrijkt, vooraf $ 20 miljoen aan apparatuur nodig zou hebben, plus $ 5 miljoen aan jaarlijkse netwerkkosten. Niet slecht, aangezien het 3G-spectrum voor New York City alleen al voor miljarden dollars werd geveild, en de vereiste systeemupgrade zal veel meer kosten met zich meebrengen.
Bevrijd van spraak zouden data-only systemen een snellere en gemakkelijkere weg kunnen bieden naar goedkope breedband internetdiensten, misschien zelfs die streaming CNN-video op de hoek van de straat. De in de handel verkrijgbare Ricochet-service voor alleen dataverkeer van Metricom werkt inderdaad al twee keer zo snel als desktopmodems. Technologen testen ook veel snellere data-only schema's. De consensus is dat orthogonale frequentie-divisie multiplexing, een formaat dat momenteel wordt gebruikt om high-definition televisie in Europa uit te zenden, de beste optie zou kunnen zijn. Rajiv Laroia, chief technology officer bij Flarion, een toonaangevende commercialisering van het programma, zegt dat zijn bedrijf later volgend jaar apparatuur zal aanbieden.
Natuurlijk zijn er veel hindernissen voor een data-only infrastructuur. Het industriële/wetenschappelijke/medische spectrum zou snel overvol kunnen raken, waardoor luchtvaartmaatschappijen gedwongen worden om dure spectrumlicenties te verlenen. Interferentie kan de kwaliteit van die multimediawebstreams aantasten. Er is geen overeengekomen transmissieprotocol, waardoor data-only-diensten openstaan voor de incompatibiliteit die 3G omringt. Om te voorkomen dat we met verschillende gadgets rondlopen, hebben we dat software-radio-apparaat nodig om handig te schakelen tussen spraak- en datamodi. Verdwaal bovendien buiten de stedelijke gebieden, en het is moeilijk om je een nanocel voor te stellen op elke vijfde hekpaal.
Dat brengt ons terug bij de tegendraadse visie van een hybride netwerk: een 2.5G mobiele telefoonsysteem dat heldere spraak, paging en altijd-aan internettoegang biedt tot onze draagbare apparaten buitenshuis; en de kabel-tv en computernetwerkbedrading die binnenshuis al aanwezig is, biedt de volledige breedbandervaring waar de handheld gebruik van kan maken.
Deze architectuur kon relatief snel en goedkoop worden gebouwd. Snel breedbandinternet zal binnenkort beschikbaar zijn in veel binnenomgevingen, aangezien bedrijven zoals Cisco Systems en Juniper Networks druk bezig zijn met glasvezelkabels naar huizen en bedrijven. Een eenvoudige draadloze transceiver in de hoek van een lobby of woonkamer zou uw mobiele apparaat voeden; je zou op dezelfde manier toegang kunnen krijgen tot de hogesnelheidsnetwerken die in moderne treinen en vliegtuigen zijn ingebouwd. Dit schema sluit ook goed aan bij wat er gebeurt binnen tal van bedrijven, waar verouderde, vast bedrade lokale netwerken worden vervangen door vaste draadloze indoornetwerken, die goedkoper en gemakkelijker te installeren zijn en gemakkelijk breedbandgegevenssnelheden ondersteunen. Het zou eenvoudig zijn voor uw mobiele apparaat om aan te sluiten op deze infrastructuur.
Als je tegen het einde van het decennium kijkt, zou je uiteindelijk 2,5G draadloos kunnen gebruiken voor gemakkelijke mobiele telefoongesprekken en internettoegang terwijl je door de stad slentert, en dan overschakelen naar een vast draadloos netwerk wanneer je de coffeeshop, het metrostation of vergaderruimte, misschien met behulp van een software-radio-webtelefoon die indien nodig schakelt tussen spraak en data. Klap uw 2.5G CellMate open terwijl u door Main Street loopt om naar huis te bellen, en converteer vervolgens naar de datamodus om een boodschappenlijstje te downloaden nadat uw partner u heeft verteld over een plotseling feest waarvan u niet wist dat u het organiseerde. Wanneer je Mammoth Grocery binnenstapt, schakelt CellMate over naar het vaste draadloze netwerk van de winkel, zodat je snel Online Wine kunt controleren om te zien welke vintage het diner zal aanvullen. De kaart van de winkel verschijnt en leidt u naar het wijnpad. U wijst CellMate naar de infraroodscanner van de kassa om uw bankrekening af te schrijven. En dat hybride systeem voor binnen en buiten, in plaats van de grootse visie van 3G, is misschien hoe de toekomst eruitziet voor draadloos breedband.