Mobil webb kontra verklighet

John Chapman fylls av entusiasm. Direktören för Hewlett-Packards mobila och trådlösa strategi har just undertecknat ett treårigt forskningsavtal med NTT DoCoMo, den japanska telekomjätten NTTs mobila spinoff. Målet? Att brainstorma infrastrukturen för ett trådlöst nätverk med så riklig kapacitet att vi, enligt Chapman, inte längre kommer att bry oss om att mäta det. Hewlett-Packard har allierat sig med NTT DoCoMo - vars namn betyder var som helst - eftersom det japanska företaget är världens ledande mobila internetleverantör. Uppskattningsvis 72 procent av japanska mobiltelefonägare ansluter rutinmässigt till Internet, jämfört med bara sex procent i USA. Chapman tror att om Hewlett-Packard kan erbjuda amerikaner rik strömmande video, data, grafik och röst över ett höghastighetsnätverk som når varje gathörn, tunnelbaneplattform, strand och bakgård, kommer de att anmäla sig i massor.

Hur man bygger detta trådlösa bredbandsnätverk är den brännande frågan. Telekomföretag skulle behöva spendera hundratals miljarder dollar för att katapultera dagens smalbandiga mobiltelefoninfrastruktur till bredband. Detta är ingen bara uppgradering. Dagens magra mobiltelefoner och trådlösa webbenheter ansluter till Internet med eftersläpande 9 600 bitar per sekund, mindre än en femtedel av hastigheten för ett genomsnittligt skrivbordsmodem. Och även ett stationärt modem kvalificerar sig inte som bredband. Dess hastighet måste minst fyrdubblas för att användarna ska kunna njuta av omedelbar tillgång till Internet och se full-motion video med filmliknande kvalitet.

Den här historien var en del av vårt juninummer 2001

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Dessutom stöder det trådlösa applikationsprotokollet med vilket dagens mobila enheter ansluter till Internet vanligtvis bara tråkiga, nedtonade, svartvita versioner av några hundra webbplatser som avsiktligt är skräddarsydda för en liten skärm. Trots de ständiga reklamfilmerna för smarta telefoner och trådlösa underbara prylar från sådana som Sprint, AT&T, Palm och Kyocera, är de flesta människor frustrerade över den embryonala trådlösa webben.

Med tanke på den enorma kostnaden för att licensiera nytt bredbandsspektrum från nationella regeringar, tekniska och regulatoriska strider om vilka framväxande kommunikationsprotokoll som ska användas, plus behovet av att se över mobiltorn och mobila enheter, undrar vissa experter om fördelarna är värda besväret. Behöver vi verkligen dataströmmar som flödar från mobiltorn överallt så att vi kan se ett CNN-videoklipp när vi kliver av en trottoarkant i mitten av staden och betalar en hög minutavgift för privilegiet?

Kanske inte. Utanför Japan verkar entusiasmen för detta scenario avta, även bland de telekombolag som skulle ta betalt för det. Kostnaden verkar så astronomisk att en glupsk konsumentefterfrågan på sådana bekvämligheter som digital video och musik skulle behövas för att täcka den. Inga amerikanska eller europeiska undersökningar tyder på att det finns en sådan efterfrågan, eller att konsumenterna skulle betala premierna.

Det som är tydligt är dock att konsumenter som promenerar eller kör bil vill ha pålitliga mobilsamtal, personsökning, e-post och snabb och enkel tillgång till hela webben i fullfärg. Inget av dem kräver faktiskt bredband. Efter att ha gjort en verklighetskontroll främjar vissa telekomchefer en ny vision: förbättra mobilsystemet tillräckligt så att konsumenterna får oavbrutna telefonsamtal och omedelbar tillgång till webben via en trendig handhållen enhet när de är utomhus, och belöna dem med streaming, multimedia , bredbandsglans när de kliver inomhus, hemma, på kontoret eller på hotellet, på tåg eller på flyg. När frenesien över bredband dämpas lite, är det så framtiden verkligen kommer att se ut?

Naturens hastighetsgräns

Den här nya hybridvisionen är fortfarande motstridig inom den trådlösa industrin, till stor del för att evangelister för mobilt bredband som Chapman tror på att bygga den och de kommer att komma. Deras företag föreslår ett virrvarr av konkurrerande protokoll för att flytta oss bortom dagens andra generationens, eller 2G, digitala mobiltelefonnätverk. De planerar att rulla ut så kallade 2.5G-system som kombinerar röst och data i år i Japan och Europa, och 2002 i USA. Japan hävdar att det snart kommer att följa med den tredje generationen, eller 3G. Ändå verkar ingen säker på när 3G, standarden som kommer att stödja äkta bredbandstillämpningar, faktiskt kommer att implementeras.

Att motverka dess snabba uppkomst är en grundläggande lag som reglerar datakommunikation som fastställdes långt tillbaka i telekoms urtid: 1948. Det året uppgav Claude E. Shannon från Bell Labs att den maximala mängden data som kan överföras via vilken kanal som helst är begränsad av den tillgängliga bandbredden (mängden radiofrekvensspektrum som det upptar) och av dess signal-brusförhållande (signalen som ska kommuniceras kontra störningar).

Båda gränserna är strejker mot mobil trådlös kommunikation. En trådlös kanal kan bara använda den del av spektrumet som godkänts för den av International Telecommunication Union och licensieras av en av dess 189 medlemsländer. Licensavgifterna är skrämmande: operatörerna spenderade mer än 46 miljarder dollar för 3G-spektrumet bara i Tyskland. Till dessa priser måste en operatör maximera återbetalningen av sina kanaler genom att packa så mycket data som möjligt i ett så smalt frekvensband som möjligt - en praxis som strider mot principen att fylla ett brett band med dataintensiva multimediaströmmar, vilket är, tekniskt sett, den optimala strategin. För att lösa konflikten måste transportörer ta fram teknologi som kan skicka signaler snabbare i snäva band.

För att göra saken värre är mediet genom vilket signalerna flödar - jordens ytatmosfär - en mycket bullrig plats nu för tiden. Mobiltelefonsignaler tar bort byggnader, sluttningar och varandra och skapar störningar och förfall. För att förbättra troheten måste tillverkare öka signaleffekten eller minska bruset. Men de kan inte öka effekten eftersom Federal Communications Commission och dess europeiska och asiatiska motsvarigheter begränsar den elektromagnetiska strålning som celltorn och telefoner kan avge. Dessutom dödar batterierna om du höjer en telefons effektnivå.

Det är alltså ingen överraskning att ingenjörer fokuserar på att minska buller. Detta spel började på allvar i mitten av 1990-talet, när digitala mobiltelefoner började ersätta analoga versioner, vilket ökade röstens klarhet dramatiskt. Även om telekomföretag var tvungna att spendera miljarder dollar för att lägga till digitala sändtagare till sina mobiltorn, betalade uppgraderingen snabbt för sig själv, eftersom den också gjorde det möjligt för leverantörerna att klämma in många fler samtidiga röstsamtal i samma del av dyr bandbredd, med mindre störningar .

Titta innan du hoppar

Det finns två grundläggande system för att packa så många digitala samtal som möjligt i den tillgängliga bandbredden. Time Division Multiple Access-protokollet, ett tidigt format som förespråkats av AT&T, har utvecklats till det globala systemet för mobil kommunikation, nu en nästan universell standard i Europa och Japan. Code Division Multiple Access uppstod som huvudalternativet, antaget av Sprint och GTE, och i slutet av decenniet reducerade det bruset bättre än tidsdelningsmetoden och packade mer data i en enda kanal.

De ledande 3G-standarderna som godkänts av International Telecommunication Union är baserade på koddelningsprotokollet. Men för att implementera dem måste telekomföretag licensiera dyrt nytt spektrum och se över cell-tower och telefonteknik. Efter initial blind entusiasm verkar få amerikanska flygbolag nu ha bråttom att göra massiva investeringar. Tom Crook, chef för teknologiforskning för Sprint PCS, talar för många när han säger att jag inte ser oss göra 3G snart.

Tekniska bedömningsgrupper som Adventis i Boston säger också att, i ett riktigt gathörn, kommer 3G-datahastigheter inte att komma i närheten av de maximala branschens förespråkare citerar, som är baserade på orörda labbförhållanden. I en nyligen genomförd sammanställning av tekniska studier och investeringsstudier som undersökte åtta föreslagna bredbandstekniker, drog Adventis slutsatsen att endast tre realistiskt kunde uppnå genomsnittliga datahastigheter snabbare än ett skrivbordsmodem. Och dessa tre skulle ungefär fördubbla hastigheten, långt blyg för den fyrdubbling som behövs för riktiga bredbandsprestanda.

Ken Hyers, en branschanalytiker på Cahners In-Stat Group, säger att de skrämmande kostnaderna och de tvivelaktiga tekniska resultaten av 3G får amerikanska operatörer att inta en avvaktande attityd. De säger: Låt oss se hur mycket bandbredd våra kunder verkligen kommer att använda.’ Om allt de vill ha är enkla webbtjänster som kataloger över restauranger online, kanske svaret inte är mycket.

Istället för att ta det verkliga bredbandssprånget har Sprint PCS och andra bestämt sig för att testa vattnet med 2,5G-teknik, som använder samma spektrum som nuvarande 2G-nätverk och endast kräver en relativt liten hårdvaruuppgradering. Även om 2,5G inte kan uppnå riktiga bredbandsdatahastigheter, erbjuder det ett stort framsteg: det är alltid påslagen, omedelbart tillgängligt, 24 timmar om dygnet. Du behöver inte ringa in och vänta 30 sekunder medan din mobila enhet ansluter till internet. Omedelbar åtkomst förändrar ditt förhållande till Internet på djupet. Studier visar att människor i hem med omedelbar åtkomst via fasta system som digitala abonnentlinjer och kabelmodem använder internet tre gånger så mycket som människor som måste ringa in varje gång. När du är mobil är alla förseningar ännu mer nedslående och kan hindra dig från att komma åt nätet helt och hållet.

Så vem behöver egentligen 3G då? Några av de mest kanna telekomföretagen har börjat sudda ut skillnaden genom att definiera sin 2,5G-teknik som 3G. Anil Kripalani, senior vice president på Qualcomm, säger: Vi vet hur vi ska driva på kuvertet. Liksom andra amerikanska förespråkare ser han inget behov av operatörer att hoppa till det riktiga 3G. Således kan världens telekomskillnader fortsätta, med Amerika som lutar mot 2,5G, Japan avser 3G och Europa och resten av Asien som vacklar däremellan.

Men även om 3G-drömmen som hyllats så djärvt inom branschen försvinner, kommer den inte att ha varit förgäves, eftersom det är det som har motiverat operatörer att gå över till 2,5G-standarder. Ingenjörer utvecklar spännande sändtagare och lurantenner för att säkerställa att trådlösa användare får maximal bandbredd och starkaste tillgängliga signaler, oavsett hur många Gs de drar. Ändå utgör inkompatibla överföringsprotokoll fortfarande ett problem. Varje cellulär enhet använder ett mikroprocessor-radiochip som endast stöder ett protokoll. En telefon som använder ett koddelningsprotokoll kräver ett annat chip än en telefon som använder ett tidsdelningsprotokoll, och olika 3G-telefoner från AT&T och GTE, till exempel, skulle använda olika chip även om de båda var baserade på ett koddelningsprotokoll.

En teknik, känd som mjukvarudefinierade radiochips, skulle kunna ge en lösning, enligt Benny Bing, en ledande trådlös myndighet vid Georgia Institute of Technology Broadband Institute. Fortfarande i prototyp, kan mjukvaru-radiochips växla mellan protokoll, filtreringstekniker och detektionsscheman. När som helst kan en mobil enhet med mjukvaruradio inuti växla sömlöst mellan amerikanska, europeiska och japanska telekomstandarder, såväl som konkurrerande överföringsprotokoll ( ser Den universella mobiltelefonen , TR april 2001 ).

Att slå flyganfallet

Utsikten att designa en vinnande mobil bredbandsarkitektur har lockat legioner av ambitiösa teknologer. Frågan kvarstår dock om de någonsin kan leverera tillräckligt med riktig kommunikationskraft - kom ihåg Claude E. Shannon - för att du ska kolla in det där CNN-klippet när du går runt i centrum. Istället för att försöka höja mobilnätet för att leverera ett bredbandsinternet kanske vi har det bättre med parallella system, ett för telefon (som redan finns) och ett för data (under uppbyggnad).

Det finns egentligen ingen stor anledning till varför det gamla goda mobiltelefonsystemet skulle överleva eller frodas som trådlöst internet, säger Teresa H. Meng, en banbrytande trådlös forskare vid Stanford University som nu är teknisk chef för tillverkaren av trådlösa chip Atheros Communications. Istället, säger Meng, kan telekomföretag placera trådlösa datasändtagare på varje byggnad och elstolpe. Varje transceiver skulle täcka ett litet område, eller nanocell, med en diameter på 200 till 300 meter. Tillsammans skulle de skapa vad Meng kallar ett trådlöst tyg. Eftersom transceivrarna skulle vara så nära användarna kunde de skicka tydliga trådlösa höghastighetssignaler över smala bandbredder, vid frekvenser som faller inom den industriella/vetenskapliga/medicinska delen av spektrumet, som regulatorer gör tillgänglig gratis och används av trådlösa telefoner, garageportöppnare, medicinska instrument och fabriksmaskiner. Och telefoner kan komma undan med låg effekt, vilket sparar batterier.

I tester vid dess laboratorier i Sunnyvale, Kalifornien, når Atheros chipset datahastigheter hundratals gånger snabbare än äkta bredband för stationära modem. Inte belastade av att behöva bära röst, de kan vara mycket snabbare än 3G-system, som tillhandahåller röst och data tillsammans. Meng säger också: Datakommunikationsbranschen har övertaget. Eftersom mobiltelefonindustrin är hårt reglerad och helt standardiserad, har förbättringar gjorts mycket stegvis - som i 3G kontra 2G. Dessa tekniker är 15 år gamla. Till och med vissa mobiltelefonpionjärer, som Martin Cooper, som utvecklade den första bärbara mobiltelefonen på Motorola i början av 1970-talet, håller med om att ett dubbelsystem kan vara mer praktiskt än 3G ( ser Alla har fel , ).

Att täcka våra städer med nanoceller kan tyckas långsökt, men Meng insisterar på att det skulle kosta mindre än att skaffa dyrt 3G-spektrum. Chip Elliott, huvudforskare vid Verizons BBN Technologies, håller med. Han uppskattar att ett nätverk som täcker en stor stad skulle kräva 20 miljoner dollar i förväg i utrustning, plus 5 miljoner dollar i årliga nätverkskostnader. Inte illa, med tanke på att 3G-spektrumet enbart för New York City auktionerades ut för miljarder dollar, och den nödvändiga systemuppgraderingen kommer att lägga mycket mer till kostnaden.

Befriade från röst kan system med endast data ge en snabbare och enklare väg till en billig bredbandstjänst på Internet, kanske till och med den strömmande CNN-videon i gathörnet. Faktum är att Metricoms kommersiellt tillgängliga Ricochet mobildatatjänst redan fungerar dubbelt så snabbt som stationära modem. Teknologer testar också mycket snabbare system för endast data. Konsensus är att Ortogonal Frequency-Division Multiplexing, ett format som för närvarande används för att sända högupplöst TV i Europa, skulle kunna vara det bästa alternativet. Rajiv Laroia, teknikchef på Flarion, en ledande kommersialiserare av programmet, säger att hans företag kommer att erbjuda utrustning senare nästa år.

Naturligtvis finns det många hinder för en enbart datainfrastruktur. Det industriella/vetenskapliga/medicinska spektrumet kan snabbt bli överfullt, vilket tvingar transportörer att licensiera dyrt spektrum trots allt. Störningar kan försämra kvaliteten på dessa multimediawebbströmmar. Det finns inget överenskommet överföringsprotokoll, vilket gör att endast datatjänster är öppna för den inkompatibilitet som drabbar 3G. För att undvika att gå runt med flera olika prylar skulle vi behöva den mjukvaruradioenheten för att smidigt växla mellan röst- och datalägen. Gå bortom stadsområden dessutom, och det är svårt att föreställa sig en nanocell på var femte staketstolpe.

Vilket för oss tillbaka till den motsatta visionen av ett hybridnätverk: ett 2,5G-mobilsystem som ger tydlig röst, personsökning och alltid internetåtkomst till våra handhållna enheter utomhus; och kabel-TV och datornätverk som redan finns på plats inomhus och ger den fulländade bredbandsupplevelsen - som handdatorn kan utnyttja.

Denna arkitektur kunde byggas relativt snabbt och billigt. Höghastighetsbredbandsinternet kommer snart att finnas tillgängligt i många inomhusmiljöer, eftersom företag som Cisco Systems och Juniper Networks har fullt upp med att dra fiberoptisk kabel till hem och företag. En enkel trådlös transceiver i hörnet av en lobby eller ett vardagsrum skulle mata din mobila enhet; du kan komma åt höghastighetsnäten som byggs in i moderna tåg och flygplan på samma sätt. Detta schema stämmer också väl överens med vad som händer inom många företag, där åldrande, fasta lokala nätverk ersätts med fasta trådlösa inomhusnätverk, som är billigare och enklare att installera och som enkelt stöder bredbandsdatahastigheter. Det skulle vara enkelt för din mobila enhet att haka på den här infrastrukturen.

Om man ser mot slutet av decenniet kan det sluta med att du använder 2,5G trådlöst för bekväma mobiltelefonsamtal och webbåtkomst medan du strövar runt i staden, och sedan kopplar du över till ett fast trådlöst nätverk när du kliver in i kaféet, tunnelbanestationen eller mötesrum, kanske med hjälp av en mjukvaru-radio webbtelefon som växlar mellan röst och data efter behov. Öppna din 2,5G CellMate medan du går nerför Main Street för att ringa hem, konvertera sedan till dataläge för att ladda ner en inköpslista efter att din make har berättat för dig om en plötslig fest som du inte visste att du var värd för. När du kliver in i Mammoth Grocery byter CellMate över till butikens fasta trådlösa nätverk så att du snabbt kan kolla Online Wine för att se vilken årgång som kommer att komplettera middagen. Butikens karta visas och leder dig till vingången. Du pekar CellMate på kassans infraröda skanner för att debitera ditt bankkonto. Och det hybridsystemet inomhus/utomhus, snarare än den stora visionen av 3G, kan vara hur framtiden verkligen ser ut för trådlöst bredband.

Dölj