211service.com
Frekvenshoppande radio slösar mindre spektrum
Med en stigande våg av smarttelefondata som hotar att dränka etern, är en rådgivande panel från Vita huset redo att föreslå att trådlösa operatörer och forskningslaboratorier ökar ansträngningarna för att använda datorer för att mycket mer effektivt utnyttja spektrum.
Detta kommer att kräva bland annat så kallade kognitiva radioapparater, som känner av oanvända radioband och intelligent kan växla tunga databelastningar mellan olika frekvenser utan avbrott.
En startup i New Jersey har kommit ut med den snabbaste kognitiva radion hittills. Den fungerar på bredast möjliga spektrum, och är en del av en skörd av förbättrade teknologier som är avgörande för att få ut tekniken på marknaden och förhindra överbelastning av nätverket.
Gadgeten i fråga, som heter CogRadio, och tillverkad av Radiotekniksystem i Ocean Grove, New Jersey, kan byta i tillräckligt hög hastighet för att vara omärklig för, säg, en videotittare; såväl som i tillräckliga kvantiteter för att all forskning som görs på den, eller programvara som skrivits för den, kommer att vara tillämpbar i framtida kommersiella enheter.
Det är den mest användbara och mångsidiga bredbandsradion som forskarvärlden någonsin har haft tillgång till, säger Dipankar Raychaudhuri, chef för Winlab , det trådlösa forskningslabbet vid Rutgers University, där tekniken samutvecklades. Befintliga modeller, säger han, kan inte byta snabbt nog och har begränsat spektrumområde och datakapacitet. Idag är det den bästa tillgängliga experimentella kognitiva radion, och detta är avgörande eftersom hela samhället förbereder sig för att testa och distribuera sådan teknik.
Enheten är den första som kan fungera från 100 megahertz till 7,5 gigahertz, vilket betyder hela vägen från AM- och FM-banden via tv och Wi-Fi och cellulära frekvenser. Den kan också känna av tillgängligt spektrum och växla mellan frekvenser inom 50 mikrosekunder, och i vissa fall så lite som en mikrosekund. Det här är en rekordhastighet, enligt Peter Woliansky, en alumn från Bell Labs som gjorde gadgeten och grundade startupen bakom den.
Slutligen kan den hantera 400 megabit per sekund av data – ungefär åtta gånger vad ett typiskt Wi-Fi-system i hemmet kan göra. Med den här typen av hastighet – och eftersom den kan skicka på flera frekvenser samtidigt – kan den tänkbart skicka 20 HD-filmer samtidigt.
I slutändan kan intelligent kommersiell trådlös teknik som använder sådana funktioner möjliggöra fler tjänster. Och när ny och störande trådlös teknik kommer in på ett område som nu domineras av ett fåtal stora operatörer, kan det skapa konkurrens som sänker kostnaderna för genomsnittskonsumenter.
Gadgeten kostar nära $6 000, men det är billigare än befintliga modeller. När priserna fortsätter att sjunka, blir sådana prylar tillgängliga för bredare delar av kodskrivare, inte bara välbärgade labb. För människor som studerar trådlös teknik är det löjligt svårt att bygga radion och få den att fungera, säger Woliansky.
Ett av CogRadios jobb kommer att vara att fungera som testbädden för National Science Foundations forskningsansträngningar för att bygga ett mobilcentrerat internet, där radiokommunikation och smarta telefoner ses som det viktigaste leveransmedlet för internetåtkomst, ett projekt med huvudkontor på Raychaudhuri's labb.
CogRadio kommer också att användas i ett av de första utomhustesterna av kognitiva radioapparater, som pågår vid University of Colorado, Boulder, där dess mjukvara utvecklades . (Kognitiv radioforskning har huvudsakligen utförts i avskärmade laboratorier på grund av risken för farliga störningar, men U.S. Federal Communications Commission har börjat bevilja utomhustillstånd för att främja forskning.)
Och forskare vid Virginia Tech kommer att använda prylarna för att utveckla nästa generations höghastighetsbredbandspolis och brand- och andra nödradioapparater som inkluderar video och internetåtkomst.
Kognitiv radioteknik skulle kunna möjliggöra en rad nya tjänster. Till exempel kan den dirigera mobilsamtal till Wi-Fi-signaler – något som görs idag i små trådlösa basstationer som kallas mikroceller – men också undvika att behöva använda fiber för att skicka ut signalen över internet och istället använda tillgängligt tv-spektrum i 400 megahertz-området.
Med alla sådana projekt är den stora utmaningen snabb växlingshastighet och hög bandbredd – allt som dunkar på radiohårdvara. Du vill hoppa runt i radiospektrum så snabbt som möjligt och så långt som möjligt, och när du landar någonstans vill du ta så mycket spektrum du kan och pumpa in och ut ur radion, och dessa är faktiskt väldigt utmanande att göra, säger Chip Elliot, projektledare för NSF:s kognitiva radioprojekt vid BBN i Cambridge, Massachusetts. Den här radion är perfekt för sådana saker.
En dag kommer framtida smarta telefoner och andra prylar att innehålla delar av sådan teknik. Även om detta är en viktig milstolpe för att förverkliga högpresterande och användbara kognitiva radioapparater, måste mycket mer arbete göras av industrin på chipdesign, gränssnitt och mycket annat, säger Raychaudhuri. Andra företag och forskargrupper arbetar med att utveckla bättre och billigare kognitiva radioapparater.
Fältet värms upp i takt med att kraven på mobilnäten ökar. Bell Labs uppskattar att mobil datatrafik kommer att växa med en faktor 25 till 2016, och Cisco säger att den kommer att växa 18 gånger det året. När FCC gör klart att befintligt spektrum kommer att ta slut nästa år, kommer ny teknik att behövas.
Den kommande rapporten från Vita huset är medförfattare av Googles ordförande Eric Schmidt och andra, inklusive Craig Mundie, chefsforsknings- och strategichef på Microsoft. FCC-ordförande Julius Genachowski har också drivit industrin att utveckla intelligenta tekniker för spektrumdelning.