Web mobile contro realtà

John Chapman trabocca di entusiasmo. Il direttore della strategia mobile e wireless di Hewlett-Packard ha appena firmato un accordo di ricerca triennale con NTT DoCoMo, lo spin-off cellulare del gigante giapponese delle telecomunicazioni NTT. L'obiettivo. il gol? Fare un brainstorming sull'infrastruttura per una rete wireless con una capacità così abbondante che, secondo Chapman, non ci preoccuperemo più di misurarla. Hewlett-Packard si è alleata con NTT DoCoMo, il cui nome significa ovunque, perché l'azienda giapponese è il principale provider di Internet mobile al mondo. Si stima che il 72% dei possessori di telefoni cellulari giapponesi si connetta regolarmente a Internet, rispetto a solo il 6% negli Stati Uniti. Chapman crede che se Hewlett-Packard può offrire agli americani video in streaming ricchi, dati, grafica e voce su una rete ad alta velocità che raggiunge ogni angolo di strada, piattaforma della metropolitana, spiaggia e cortile, si iscriveranno a frotte.

Come costruire questa rete wireless a banda larga è la domanda scottante. Le società di telecomunicazioni dovrebbero spendere centinaia di miliardi di dollari per catapultare l'odierna infrastruttura di telefoni cellulari a banda stretta verso la banda larga. Questo non è un semplice aggiornamento. Gli scarsi telefoni cellulari e i dispositivi Web wireless di oggi si connettono a Internet con un ritardo di 9.600 bit al secondo, meno di un quinto della velocità del modem desktop medio. E anche un modem desktop non si qualifica come banda larga. La sua velocità deve essere almeno quadruplicata affinché gli utenti possano usufruire dell'accesso istantaneo a Internet e visualizzare video in full motion con una qualità simile a quella di un film.

Questa storia faceva parte del nostro numero di giugno 2001

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Inoltre, il protocollo di applicazione wireless con cui i dispositivi mobili di oggi si connettono a Internet in genere supporta solo versioni in bianco e nero goffe, stupide di poche centinaia di siti Web appositamente adattati a uno schermo minuscolo. Nonostante le continue pubblicità di smartphone e gadget wireless come Sprint, AT&T, Palm e Kyocera, la maggior parte delle persone è frustrata dal Web wireless embrionale.

Data l'enorme spesa per concedere in licenza il nuovo spettro a banda larga dai governi nazionali, le battaglie tecniche e normative su quali protocolli di comunicazione emergenti utilizzare, oltre alla necessità di rivedere le torri cellulari e i dispositivi mobili, alcuni esperti si chiedono se i vantaggi valgano la pena. Abbiamo davvero bisogno di flussi di dati che fluiscono da ripetitori cellulari ovunque in modo da poter guardare un videoclip della CNN mentre scendiamo da un marciapiede del centro, pagando una tariffa al minuto per il privilegio?

Forse no. Al di fuori del Giappone, l'entusiasmo per questo scenario sembra calare, anche tra le compagnie di telecomunicazioni che ti farebbero pagare. Il costo sembra così astronomico che per coprirlo sarebbe necessaria la vorace domanda dei consumatori di servizi come video e musica digitali. Nessun sondaggio statunitense o europeo indica che tale domanda esista o che i consumatori pagherebbero i premi.

Ciò che è chiaro, tuttavia, è che i consumatori che stanno passeggiando o guidando desiderano chiamate cellulari affidabili, cercapersone, e-mail e un accesso facile e veloce all'intero Web a colori. Nessuno dei quali, infatti, richiede banda larga. Dopo aver verificato la realtà, alcuni dirigenti delle telecomunicazioni stanno promuovendo una nuova visione: migliorare il sistema cellulare in modo tale che i consumatori ricevano telefonate ininterrotte e accesso istantaneo al Web tramite un dispositivo palmare alla moda mentre sono all'aperto e ricompensarli con streaming, contenuti multimediali , brillantezza della banda larga una volta entrati in casa, a casa, in ufficio o in hotel, in treno o in aereo. Quando la frenesia per la banda larga si placherà un po', sarà davvero così che sarà il futuro?

Limite di velocità della natura

Questa nuova visione ibrida rimane contraria all'industria wireless, soprattutto perché gli evangelisti della banda larga mobile come Chapman credono nel costruirla e arriveranno. Le loro aziende stanno proponendo un miscuglio di protocolli concorrenti per portarci oltre le odierne reti di telefoni cellulari digitali di seconda generazione o 2G. Hanno in programma di lanciare i cosiddetti sistemi 2.5G che combinano voce e dati quest'anno in Giappone e in Europa e nel 2002 negli Stati Uniti. Il Giappone afferma che seguirà presto con la terza generazione, o 3G. Eppure nessuno sembra certo quando il 3G, lo standard che supporterà le vere applicazioni a banda larga, sarà effettivamente implementato.

Contro la sua rapida apparizione c'è una legge fondamentale che regola le comunicazioni di dati che è stata stabilita nell'era primordiale delle telecomunicazioni: 1948. Quell'anno, Claude E. Shannon dei Bell Labs ha dichiarato che la quantità massima di dati che può essere trasmessa attraverso qualsiasi canale è limitato dalla larghezza di banda disponibile (la quantità di spettro di radiofrequenza che occupa) e dal suo rapporto segnale-rumore (il segnale da comunicare rispetto all'interferenza).

Entrambi i limiti sono scioperi contro le comunicazioni mobili senza fili. Un canale wireless può utilizzare solo la parte dello spettro approvata dall'Unione internazionale delle telecomunicazioni e autorizzata da uno dei suoi 189 stati membri. Le tariffe di licenza sono spaventose: i vettori hanno speso più di 46 miliardi di dollari per lo spettro 3G solo in Germania. A quei prezzi, un vettore deve massimizzare il ritorno dei suoi canali impacchettando quanti più dati possibile in una banda di frequenza il più stretta possibile, una pratica che è contraria al principio di riempire una banda larga con flussi multimediali ad alta intensità di dati, che è, tecnologicamente, la strategia ottimale. Per risolvere il conflitto, i vettori devono escogitare una tecnologia in grado di inviare segnali più velocemente in bande ristrette.

A peggiorare le cose, il mezzo attraverso il quale fluiscono i segnali - l'atmosfera della superficie terrestre - è un luogo molto rumoroso in questi giorni. I segnali dei telefoni cellulari sbandano edifici, pendii e l'un l'altro, creando interferenze e decadimento. Per migliorare la fedeltà, i produttori devono aumentare la potenza del segnale o ridurre il rumore. Ma non possono aumentare la potenza perché la Federal Communications Commission e le sue controparti europee e asiatiche limitano le radiazioni elettromagnetiche che le torri cellulari e i telefoni possono emettere. Inoltre, aumentare il livello di potenza di un telefono uccide le sue batterie.

Nessuna sorpresa, quindi, che gli ingegneri si concentrino sulla riduzione del rumore. Questo gioco è iniziato sul serio a metà degli anni '90, quando i telefoni cellulari digitali hanno iniziato a sostituire le versioni analogiche, aumentando notevolmente la chiarezza della voce. Anche se le società di telecomunicazioni hanno dovuto spendere miliardi di dollari per aggiungere ricetrasmettitori digitali alle loro torri cellulari, l'aggiornamento si è rapidamente ripagato, perché ha anche permesso ai provider di stipare molte più chiamate vocali simultanee nella stessa fetta di costosa larghezza di banda, con meno interferenze .

Guarda prima di saltare

Esistono due schemi di base per raggruppare il maggior numero possibile di chiamate digitali nella larghezza di banda disponibile. Il protocollo Time Division Multiple Access, un formato iniziale sostenuto da AT&T, si è evoluto nel Global System for Mobile Communications, ora uno standard quasi universale in Europa e Giappone. L'accesso multiplo a divisione di codice è nato come l'alternativa principale, adottata da Sprint e GTE, e alla fine del decennio ha ridotto il rumore meglio del metodo a divisione di tempo e ha compresso più dati in un singolo canale.

I principali standard 3G approvati dall'International Telecommunication Union si basano sul protocollo di divisione del codice. Ma per implementarli, le società di telecomunicazioni devono concedere in licenza un nuovo spettro costoso e rivedere la tecnologia dei cellulari e dei cellulari. Dopo il cieco entusiasmo iniziale, poche compagnie aeree statunitensi ora sembrano avere fretta di fare massicci investimenti. Tom Crook, direttore della ricerca tecnologica per Sprint PCS, parla per molti quando dice, non ci vedo fare 3G in qualunque momento presto.

I gruppi di valutazione tecnica come Adventis a Boston affermano anche che, in un vero angolo di strada, le velocità dei dati 3G non si avvicineranno ai massimi citati dai sostenitori del settore, che si basano su condizioni di laboratorio incontaminate. In una recente raccolta di studi tecnici e di investimento che esaminano otto proposte di tecnologie a banda larga, Adventis ha concluso che solo tre potrebbero realisticamente raggiungere velocità dati medie più veloci di quelle di un modem desktop. E quei tre raddoppierebbero all'incirca la velocità, molto meno del quadruplicamento necessario per le reali prestazioni della banda larga.

Ken Hyers, un analista del settore con Cahners In-Stat Group, afferma che le spese scoraggianti e i dubbi risultati tecnici del 3G stanno inducendo i vettori statunitensi ad assumere un atteggiamento attendista. Dicono: vediamo quanta larghezza di banda utilizzeranno davvero i nostri clienti.' Se tutto ciò che vogliono sono semplici servizi Web come elenchi di ristoranti online, la risposta potrebbe essere non molto.

Piuttosto che fare il vero salto della banda larga, Sprint PCS e altri hanno deciso di testare le acque utilizzando la tecnologia 2.5G, che utilizza lo stesso spettro delle attuali reti 2G e richiede solo un aggiornamento hardware relativamente minore. Sebbene il 2.5G non possa raggiungere le vere velocità di trasmissione dati a banda larga, offre un enorme vantaggio: è sempre disponibile all'istante, 24 ore al giorno. Non dovrai chiamare e attendere 30 secondi mentre il tuo dispositivo mobile si connette a Internet. L'accesso istantaneo cambia profondamente il tuo rapporto con Internet. Gli studi dimostrano che le persone nelle case con accesso istantaneo tramite sistemi cablati come linee di abbonati digitali e modem via cavo utilizzano Internet tre volte di più rispetto alle persone che devono chiamare ogni volta. Quando sei in movimento, qualsiasi ritardo è ancora più scoraggiante e potrebbe impedirti di accedere del tutto alla Rete.

Allora, chi ha davvero bisogno del 3G? Alcune delle telecomunicazioni più astute hanno iniziato a offuscare la distinzione definendo la loro tecnologia 2.5G come 3G. Anil Kripalani, vicepresidente senior di Qualcomm, afferma: Sappiamo come superare i limiti. Come altri sostenitori degli Stati Uniti, non vede la necessità per i vettori di passare al vero 3G. Pertanto, la disparità delle telecomunicazioni nel mondo potrebbe continuare, con l'America che tende al 2,5G, il Giappone che punta al 3G e l'Europa e il resto dell'Asia vacillanti nel mezzo.

Tuttavia, anche se il sogno 3G propagandato così audacemente nel settore svanisce, non sarà stato vano, dal momento che è ciò che ha motivato i vettori a passare agli standard 2.5G. Gli ingegneri stanno ideando intriganti ricetrasmettitori per ripetitori cellulari e antenne per telefoni cellulari per garantire che gli utenti wireless ottengano la massima larghezza di banda e i segnali più potenti disponibili, indipendentemente dal numero di G che stanno ricevendo. Tuttavia, i protocolli di trasmissione incompatibili continuano a rappresentare un problema. Ogni dispositivo cellulare utilizza un chip radio microprocessore che supporta un solo protocollo. Un telefono che utilizza un protocollo di divisione del codice richiede un chip diverso rispetto a un telefono che utilizza un protocollo di divisione del tempo e telefoni 3G diversi di AT&T e GTE, ad esempio, utilizzerebbero chip diversi anche se entrambi fossero basati su un protocollo di divisione del codice.

Una tecnologia, nota come chip radio definiti dal software, potrebbe fornire una soluzione, secondo Benny Bing, una delle principali autorità wireless presso il Georgia Institute of Technology Broadband Institute. Ancora in fase di prototipo, i chip software-radio possono alternare protocolli, tecniche di filtraggio e schemi di rilevamento. In qualsiasi momento, un dispositivo mobile con software radio all'interno potrebbe passare senza problemi tra gli standard di telecomunicazione americani, europei e giapponesi, nonché i protocolli di trasmissione concorrenti ( vedere Il telefono cellulare universale , TR aprile 2001 ).

Sconfiggere il raid aereo

La prospettiva di progettare un'architettura mobile a banda larga vincente ha attratto legioni di tecnologi ambiziosi. La domanda rimane, tuttavia, se potranno mai fornire abbastanza potere di comunicazione reale - ricorda Claude E. Shannon - per farti controllare quel clip della CNN mentre cammini per il centro. Piuttosto che cercare di potenziare la rete di telefoni cellulari per fornire Internet a banda larga, forse è meglio utilizzare sistemi paralleli, uno per il telefono (che esiste già) e uno per i dati (in costruzione).

Non c'è davvero alcun motivo importante per cui il buon vecchio sistema di telefoni cellulari dovrebbe sopravvivere o prosperare come Internet wireless, afferma Teresa H. Meng, una rivoluzionaria ricercatrice wireless presso la Stanford University che ora è chief technology officer del produttore di chip wireless Atheros Communications. Invece, dice Meng, le società di telecomunicazioni potrebbero posizionare ricetrasmettitori di dati wireless su ogni edificio e polo di servizio. Ogni ricetrasmettitore coprirebbe una piccola area, o nanocella, con un diametro compreso tra 200 e 300 metri. Insieme avrebbero creato quello che Meng chiama un tessuto wireless. Poiché i ricetrasmettitori sarebbero così vicini agli utenti, potrebbero inviare segnali wireless chiari e ad alta velocità su larghezze di banda strette, a frequenze che rientrano nella porzione industriale/scientifica/medica dello spettro, che i regolatori rendono disponibile gratuitamente e viene utilizzata dai cordless telefoni, apriporta di garage, strumenti medici e macchinari di fabbrica. E i telefoni potrebbero cavarsela con una bassa potenza, risparmiando le batterie.

Nei test presso i suoi laboratori di Sunnyvale, in California, i chipset di Atheros stanno raggiungendo velocità di trasmissione dati centinaia di volte più veloci rispetto ai modem desktop, una vera banda larga. Non gravati dal dover trasportare la voce, possono essere molto più veloci degli schemi 3G, che forniscono voce e dati insieme. Meng dice anche: L'industria delle comunicazioni dati ha il sopravvento. Poiché l'industria della telefonia cellulare è fortemente regolamentata e totalmente standardizzata, sono stati apportati miglioramenti in modo molto incrementale, come nel 3G rispetto al 2G. Quelle tecnologie hanno 15 anni. Anche alcuni pionieri dei telefoni cellulari, come Martin Cooper, che sviluppò il primo telefono cellulare portatile alla Motorola all'inizio degli anni '70, concordano sul fatto che un doppio sistema potrebbe essere più pratico del 3G ( vedere Tutti hanno torto , ).

Ricoprire le nostre città di nanocelle può sembrare inverosimile, ma Meng insiste che costerebbe meno dell'acquisizione del costoso spettro 3G. Chip Elliott, scienziato principale della BBN Technologies di Verizon, è d'accordo. Stima che una rete che copre una grande città richiederebbe $ 20 milioni in anticipo in attrezzature, più $ 5 milioni in costi di rete annuali. Non male, considerando che lo spettro 3G per la sola città di New York è stato messo all'asta per miliardi di dollari, e l'aggiornamento del sistema richiesto aggiungerà molto di più al costo.

Liberati dalla voce, i sistemi di soli dati potrebbero fornire un percorso più rapido e semplice verso un servizio Internet a banda larga poco costoso, forse anche quel video in streaming della CNN all'angolo della strada. In effetti, il servizio solo dati mobile Ricochet disponibile in commercio di Metricom funziona già a una velocità doppia rispetto ai modem desktop. I tecnologi stanno testando anche schemi di soli dati molto più veloci. Il consenso è che il multiplexing a divisione di frequenza ortogonale, un formato attualmente utilizzato per trasmettere la televisione ad alta definizione in Europa, potrebbe fornire l'opzione migliore. Rajiv Laroia, chief technology officer di Flarion, uno dei principali distributori del programma, afferma che la sua azienda offrirà attrezzature entro la fine del prossimo anno.

Naturalmente, ci sono molti ostacoli a un'infrastruttura di soli dati. Lo spettro industriale/scientifico/medico potrebbe diventare rapidamente sovraffollato, costringendo i vettori a concedere in licenza uno spettro costoso, dopotutto. L'interferenza potrebbe degradare la qualità di quei flussi Web multimediali. Non esiste un protocollo di trasmissione concordato, lasciando i servizi di soli dati aperti all'incompatibilità che affligge il 3G. Per evitare di andare in giro con diversi gadget, avremmo bisogno di quel dispositivo software-radio per passare facilmente dalla modalità voce a quella dati. Inoltre, vagando oltre le aree urbane, è difficile immaginare una nanocella su un palo di recinzione su cinque.

Il che ci riporta alla visione contraria di una rete ibrida: un sistema di telefoni cellulari 2.5G che fornisce voce chiara, cercapersone e accesso a Internet sempre attivo ai nostri dispositivi portatili all'aperto; e il cablaggio della TV via cavo e della rete del computer già in atto all'interno che fornisce l'esperienza a banda larga a tutto volume, a cui il palmare può attingere.

Questa architettura potrebbe essere costruita in modo relativamente rapido ed economico. Internet a banda larga e ad alta velocità sarà presto disponibile in molti ambienti interni, poiché aziende come Cisco Systems e Juniper Networks collegano attivamente cavi in ​​fibra ottica a case e aziende. Un semplice ricetrasmettitore wireless nell'angolo di una hall o di un soggiorno alimenterebbe il tuo dispositivo mobile; potresti accedere alle reti ad alta velocità costruite nei treni e negli aerei moderni allo stesso modo. Questo schema si adatta perfettamente anche a ciò che sta accadendo all'interno di numerose aziende, dove le vecchie reti locali cablate vengono sostituite con reti wireless interne fisse, che sono più economiche e più facili da installare e supportano prontamente velocità di trasmissione dati a banda larga. Sarebbe semplice per il tuo dispositivo mobile collegarsi a questa infrastruttura.

Guardando verso la fine del decennio, potresti finire per utilizzare il wireless 2.5G per comode chiamate da cellulare e accesso al Web mentre sei in giro per la città, quindi passare a una rete wireless fissa quando entri in un bar, nella stazione della metropolitana o sala riunioni, magari utilizzando un telefono Web radio software che commuta tra voce e dati secondo necessità. Apri il tuo CellMate 2.5G mentre percorri Main Street per chiamare casa, quindi converti in modalità dati per scaricare una lista della spesa dopo che il tuo coniuge ti ha parlato di una festa improvvisa che non sapevi di ospitare. Quando entri in Mammoth Grocery, CellMate passa alla rete wireless fissa del negozio in modo da poter controllare rapidamente Online Wine per vedere quale annata completerà la cena. Viene visualizzata la mappa del negozio, che ti conduce alla corsia dei vini. Indirizzi CellMate allo scanner a infrarossi della cassa per addebitare il tuo conto bancario. E quel sistema ibrido indoor/outdoor, piuttosto che la grandiosa visione del 3G, potrebbe essere l'aspetto del futuro per il wireless a banda larga.

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