Lo spettro crunch che non c'era

Piccoli trasmettitori, condivisione dello spettro e nuove tecnologie di codifica delle informazioni promettono di aumentare la capacità dei dati wireless per anni. Di

• David Talbot pagina di archivio

26 novembre 2012

Dai un'occhiata alla prossima partita con la palla o al prossimo concerto a cui parteciperai. Vedrai migliaia di fan scattare foto e video e inviarli via e-mail agli amici. Quegli eserciti di proprietari di smartphone e i loro fratelli portatori di tablet stanno contribuendo a un sorprendente aumento dell'utilizzo dei dati wireless: Cisco Systems stima che il traffico dati mobile aumenterà di un fattore 18 entro il 2016 e Bell Labs prevede che aumenterà di un fattore 25. Intuitivamente, c'è un problema: tutte queste foto e questi video vanno in onda. Eppure solo poche sezioni, o bande, nello spettro delle frequenze radio sono disponibili per i vettori wireless, che hanno pagato miliardi di dollari per loro. Molte più frequenze sono riservate ad altri usi, dalla televisione e dalla radio alle applicazioni aeronautiche e militari. Il traffico dati sta crescendo così rapidamente che i vettori hanno imposto limiti di utilizzo e aumentato i prezzi. Sicuramente, queste due realtà di base - l'esplosione dell'uso dei dati da un lato, le bande di spettro limitate dall'altro - devono significare che presto esauriremo le onde radio per i nostri gadget, giusto?

Solo due anni fa il presidente della Federal Communications Commission degli Stati Uniti, Julius Genachowski, lo suggeriva. Ha affermato che l'industria wireless statunitense aveva un disperato bisogno di mettere le mani su parti sottoutilizzate dello spettro controllate da agenzie governative o emittenti televisive. In caso contrario, le aziende wireless scoprirebbero che la domanda dei loro servizi supererebbe la loro capacità di fornirli. Se non facciamo nulla di fronte all'incombente crisi dello spettro, molti consumatori dovranno affrontare prezzi più alti poiché il mercato è costretto a rispondere alla domanda e all'offerta, ha dichiarato. Allo stesso modo, un dirigente di AT&T, Jim Cicconi, ha affermato che la necessità di più spettro è un problema e un problema a livello di settore.

Questa storia faceva parte del nostro numero di gennaio 2013

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Ma queste affermazioni erano premature. Per prima cosa, i crunch dello spettro, ovvero l'utilizzo del telefono cellulare che travolge le frequenze wireless disponibili, si verificherebbero in luoghi e orari molto specifici. A volte, strategie alternative possono risolvere completamente questi problemi localizzati.

Dai un'occhiata in giro per quello stadio, ad esempio, e probabilmente troverai scatole delle dimensioni di un cartone di latte nascoste nelle travi. Questi sono ricevitori Wi-Fi a corto raggio, che operano su porzioni senza licenza dello spettro radio. Il tuo telefono può inviare dati attraverso di loro invece che sulle frequenze dei telefoni cellulari a lungo raggio. Le scatole Wi-Fi assorbono tutti i dati che invii e li instradano fuori dallo stadio tramite una connessione Internet cablata. Quindi i dati inviati da te e da quasi tutti gli altri nello stadio non toccano il prezioso spettro che i gestori wireless sostengono si stia esaurendo. Quel trucco intelligente è solo un esempio delle nuove strategie e tecnologie che possono essere utilizzate.

Cose recensite

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L'intero sistema dello spettro è gestito in modo inefficiente. Un recente rapporto di consulenza alla Casa Bianca lo ha reso abbastanza chiaro e ha sottolineato che la condivisione più ampia delle frequenze wireless, piuttosto che suddividere ciascuna banda in un insieme limitato di utenti, potrebbe aumentare la capacità wireless di un fattore di migliaia. Ad esempio, molte sezioni delle onde radio riservate alle stazioni televisive e alle agenzie federali rimangono inutilizzate. Ciò è in parte dovuto al fatto che alcune regioni hanno solo tre canali TV locali e nessuno ha bisogno dello spettro rimanente riservato alle trasmissioni TV. O un sistema d'arma militare che divora lo spettro a San Diego ne usa poco o nessuno a New York. Non abbiamo una crisi dello spettro tanto quanto abbiamo una crisi della politica dello spettro, afferma David Tennenhouse, vicepresidente della politica tecnologica di Microsoft ed ex professore del MIT e dirigente di Intel. Il cosiddetto 'spectrum crunch' riflette davvero la scarsità di spettro artificiale.

Per documentare più precisamente questa scarsità artificiale, la sua azienda ha lanciato un progetto, chiamato Microsoft Spectrum Observatory, per misurare dove e quando le bande di frequenze radio vengono effettivamente utilizzate, a partire da Washington, D.C., Seattle e Redmond, Washington. Tennenhouse spera che sia il primo passo in uno sforzo di raccolta dati molto più ampio che porti a normative sullo spettro più intelligenti. Indicando il successo travolgente del Wi-Fi, che copre solo brevi distanze e funziona su frequenze aperte e senza licenza, aggiunge: La sfida ora è estendere quei successi comprovati per consentire l'accesso a banda larga su un'area più ampia utilizzando altre porzioni sottoutilizzate dello spettro.

Sono iniziati alcuni primi sforzi per la condivisione delle frequenze. Ad esempio, alcuni canali televisivi che non vengono utilizzati in una determinata area geografica, denominati spazi bianchi, ora possono essere utilizzati da altri dispositivi. E a dicembre, la FCC ha raccomandato a ricercatori e aziende di accedere alle frequenze riservate ai sistemi radar.

Molte più onde radio potrebbero alla fine essere condivise con l'aiuto di radio cognitive, che rilevano le frequenze disponibili e si spostano tra loro in millisecondi per evitare interferenze con altri dispositivi. Alcuni dei primi test all'aperto sono in corso presso l'Università del Colorado. Anche altri gruppi, tra cui Virginia Tech, University of California, Berkeley e Rutgers, stanno lavorando alla tecnologia. Tuttavia, almeno per ora, le rigide normative non consentono un uso diffuso di tecnologie flessibili come la radio cognitiva.

Non è che l'intero argomento di un crunch dello spettro sia un'aringa rossa. Le frequenze radio sono una risorsa limitata e alcune bande non sono adatte alle comunicazioni a lunga distanza. Gli operatori wireless non possono installare all'infinito nuove stazioni base, quelle torri in cima a edifici per uffici o colline (a volte camuffate da alberi), perché alla fine i segnali interferirebbero con quelli di altre stazioni. Ma i trasmettitori e i ricevitori a corto raggio che utilizzano frequenze cellulari dedicate, chiamate piccole celle, possono già colmare le lacune nella copertura. Il più piccolo di questi, chiamato femtocelle, può costare fino a $ 200 e fornire un servizio chiaro nelle case e negli uffici mantenendo il carico lontano da grandi stazioni base, proprio come quei gadget Wi-Fi nelle travi dello stadio. Le piccole celle sono la cosa più in voga nel settore wireless in questo momento, afferma Jeff Reed, direttore del laboratorio di ricerca wireless presso Virginia Tech.

John Donovan, vicepresidente esecutivo di AT&T, ha dichiarato questo autunno che mentre la società aveva acquistato ulteriori diritti sullo spettro e ne voleva ancora di più, la crisi immediata era passata e che metà della nuova domanda fino al 2015 sarebbe stata gestita da piccole celle. Tali tecnologie sono emerse molto più fortemente del previsto. Se guardassi qualche anno fa, diresti che ormai saremmo fuori spettro, afferma Vanu Bose, fondatore di Vanu, una società di comunicazioni wireless a Cambridge, nel Massachusetts. Bose, insieme a Reed, era un consulente tecnico sul rapporto della Casa Bianca. Ci sono molti modi per soddisfare la domanda, dice. L'aggiunta di spettro [per i servizi commerciali] è sicuramente uno di questi, così come le piccole celle, le tecnologie alternative di scarico e le innovazioni che non abbiamo ancora concepito.

Alla fine, le nuove tecnologie potrebbero liberare le onde radio rendendo i trasferimenti di dati wireless molto più rapidi. Ad esempio, i ricercatori del MIT hanno dimostrato che è possibile ridurre la quantità di comunicazioni avanti e indietro necessarie per gestire i pacchetti di dati persi. Sebbene la tecnica possa essere ampiamente implementata tra qualche anno, le dimostrazioni di laboratorio mostrano che potrebbe aumentare di dieci volte la capacità. Ciò significa che puoi scaricare il tuo video 10 volte più velocemente di quanto non faccia ora, liberando la rete molto prima per l'utilizzo da parte di qualcun altro.

Quindi la nuova tecnologia può evitare per sempre una carenza di spettro? Forse no, ma Tennenhouse di Microsoft afferma che decenni di progressi nella ricerca stanno aspettando di essere applicati al problema: in questo momento, abbiamo un arretrato di 15-20 anni di nuove tecnologie e architetture... che può portarci molto lontano nel futuro .

Questa storia è stata aggiornata il 2 gennaio 2013.

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