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I telefoni cellulari WiMAX si avvicinano alla realtà
WiMAX, il successore truccato dello standard wireless WiFi, potrebbe aumentare notevolmente la quantità di informazioni che i telefoni cellulari e altri dispositivi mobili possono estrarre dall'aria. Fino a poco tempo, tuttavia, l'elaborata tecnologia dell'antenna necessaria per inviare e ricevere segnali WiMAX era un grande consumo per le batterie di un dispositivo mobile.
Ora che l'industria delle telecomunicazioni ha stabilito le specifiche finali per WiMAX, tuttavia, comprese le disposizioni per l'efficienza energetica, i produttori stanno esplorando modi per costruire i chip ad alta efficienza energetica necessari per rendere praticabili i dispositivi WiMAX consumer.
I palmari abilitati WiMAX sarebbero in grado di accedere a una larghezza di banda maggiore rispetto alle reti cellulari tradizionali, consentendo uno streaming più veloce di media e download da Internet. Inoltre, i telefoni WiMAX che utilizzano il protocollo VoIP (Voice over Internet Protocol) potrebbero interrompere meno chiamate e continuare a funzionare fino a 50 chilometri di distanza dalle stazioni base, rispetto ai 16 chilometri delle reti cellulari e ai soli 100 metri del WiFi.
Alcuni telefoni sono già dotati di un chip WiFi e possono accedere agli hotspot WiFi locali oltre alle reti cellulari. Ma la copertura WiFi è discontinua, mentre i segnali WiMAX trasmessi dalle torri centrali potrebbero coprire intere aree metropolitane. Inoltre, i segnali WiMAX possono trasportare 70 megabit di dati al secondo, più di tre volte i circa 20 megabit del WiFi e superano di gran lunga i 300 kilobit delle reti cellulari.
Finora, solo una manciata di aziende nelle grandi città degli Stati Uniti sta sfruttando la tecnologia WiMAX, utilizzando apparecchiature installate prima che i recenti standard fossero finalizzati. Nel dicembre 2005, il Istituto di elettronica e ingegneri elettrici (che ha creato lo standard WiFi (802.11)) ha concordato le specifiche tecniche per il WiMAX mobile. Ora le grandi aziende, tra cui Intel, Alcatel e Qualcomm, stanno spingendo per sviluppare stazioni base e tecnologie per chipset conformi a WiMAX. Inoltre, nei prossimi mesi, il Forum WiMAX , un consorzio di aziende che producono e distribuiscono apparecchiature WiMAX, inizierà a testare e approvare i prodotti mobili, afferma Jeff Orr, direttore del marketing del forum.
Come la maggior parte dei chip per telefoni cellulari, i chipset WiMAX hanno due metà: una invia e riceve segnali radio, l'altra elabora quei segnali. Sierra Monolitici di Redondo Beach, CA, è specializzata nella realizzazione della porzione a radiofrequenza del chipset WiMAX, che invia segnali dal telefono e li riceve da una stazione base. Entro l'inizio del 2007, l'azienda prevede di distribuire chipset di comunicazione che estendono la durata della batteria dei palmari WiMAX nella stessa gamma dei dispositivi cellulari, compresi i telefoni dual band tradizionalmente affamati di energia utilizzati dai viaggiatori internazionali.
A differenza dei chipset cellulari, che possono accedere solo a una banda stretta dello spettro radio, spesso rendendo i download più lenti, i chipset WiMAX sono progettati per sintonizzarsi ed elaborare strisce più ampie dello spettro radio. Tuttavia, la raccolta e l'elaborazione di una parte maggiore dello spettro radio richiede più potenza, poiché è necessario smistare più frequenze.
Inoltre, la maggior parte delle apparecchiature WiMAX utilizza la tecnologia dell'antenna chiamata MIMO (Multiple Input, Multiple Output), che utilizza più di un'antenna per raccogliere e inviare contemporaneamente più informazioni a distanze maggiori e sono necessari algoritmi di elaborazione del segnale affamati di energia per ordinare le informazioni raccolte tramite connessioni MIMO.
Il problema dell'alimentazione è ancora più temibile per i produttori che vogliono realizzare chip per telefoni WiMAX multibanda da utilizzare in diverse parti del mondo. Ogni regione, come gli Stati Uniti e l'Asia, sta riservando una porzione diversa dello spettro per WiMAX e l'accesso a più bande richiede solitamente un chip separato per ciascuna banda.
La maggior parte dei produttori di chip, tra cui Sierra Monolytics, sta risolvendo i problemi di consumo energetico nei chip WiMAX utilizzando transistor più piccoli che richiedono meno tensione per l'accensione e lo spegnimento. Inoltre, vengono utilizzati metodi algoritmici per codificare e decodificare in modo efficiente le informazioni su onde radio, alleviando parte del carico di consumo energetico da MIMO. Sierra Monolytics sta anche affrontando il problema del consumo energetico per i chipset multibanda costruendo un singolo chip in grado di inviare e ricevere segnali in due delle bande più utilizzate per WiMAX: 2,3-2,7 gigahertz e 3,3-3,8 gigahertz.
WiMAX è uno standard molto potente ed elaborato in cui la larghezza di banda può essere selezionata in diverse parti del mondo, spiega David Rowe, chief technology officer di Sierra. Abbiamo dovuto creare un circuito integrato RF in grado di funzionare ovunque. Se si utilizzassero due chip separati a banda singola per risolvere il problema multibanda, ogni radio richiederebbe set di circuiti separati, che funzionerebbero in modo ridondante, sprecando energia e scaricando la batteria del dispositivo. Il circuito combinato di Sierra consente di risparmiare spazio e utilizza meno di 300 milliwatt di potenza per accedere a due bande WiMAX, mentre due chipset a banda singola consumerebbero ciascuno circa 220 milliwatt di potenza, afferma Matt Pope, vicepresidente della linea di prodotti WiMAX dell'azienda.
Per raggiungere un'efficienza ancora maggiore, dice Pope, i loro ingegneri vogliono spostare più funzioni dal chip di elaborazione al chip radio. Anche altre società, tra cui Texas Instruments e Intel, stanno lavorando al concetto, che ridurrebbe la quantità di dati che devono essere trasferiti tra i due chip, risparmiando così energia, afferma Chris Knudsen, chief technology officer in Divisione soluzioni WiMAX di Intel .
Saranno necessarie tecnologie WiMAX mobili integrate, afferma Orr del WiMAX Forum, al fine di fornire prodotti a prezzi ragionevoli che abbiano anche un accesso ai dati più rapido, senza consumare le batterie. I consumatori stanno acquistando più smartphone in grado di navigare sul Web, ad esempio, e WiMAX sta diventando attraente per i provider wireless esistenti perché potrebbe incoraggiare un uso ancora maggiore dei servizi dati digitali, dove i provider spesso fanno pagare al kilobyte.
Gran parte di ciò che gli operatori cellulari devono affrontare oggi non è come aumentare i minuti di tempo vocale, ma aumentare la quantità di dati [utilizzati dai clienti], afferma Orr. Ma l'infrastruttura cellulare esistente, costruita per le chiamate vocali, sta diventando sempre più carica di dati. Stiamo iniziando ad ampliare le capacità dei dati esistenti e a trasferire più dati su di esse, afferma Orr, e ciò richiederà nuove tecnologie come WiMAX.