El teléfono celular universal

La gran revolución inalámbrica, que despegó con la espectacular expansión de los teléfonos móviles en la década de 1990 y que supuestamente traerá Internet de banda ancha al dispositivo que lleva en el bolsillo, está en problemas.



La demanda está aumentando, lo que obliga a los fabricantes de equipos inalámbricos y operadores de redes a invertir miles de millones para satisfacer la inagotable sed de la humanidad de conectarse en cualquier lugar y en cualquier momento. Las ventas mundiales de teléfonos móviles se dispararon de siete millones en 1990 a 700 millones el año pasado y se prevé que alcancen los 1.700 millones en 2005. Cada vez más usuarios esperan que sus teléfonos entreguen señales de voz muy claras y capten su correo electrónico, aunque de forma lenta. .

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Esta historia fue parte de nuestro número de abril de 2001





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Pero, como saben las personas frustradas que llaman, comunicarse con teléfonos móviles es complicado. El problema: las redes inalámbricas de hoy utilizan un laberinto de estándares de transmisión incompatibles, por lo que los guerreros de la carretera no tienen garantizado un tono de marcado cuando viajan. Los operadores inalámbricos de EE. UU. Utilizan tres estándares en competencia, y solo uno de ellos es compatible con el estándar líder en Europa, que a su vez tiene varias variantes. La mayoría de las redes inalámbricas asiáticas están construidas con otro estándar. Esta onda de radio de Babel impide que la mayoría de los teléfonos móviles en los Estados Unidos sean viables en otros lugares. También limita las economías de escala de los fabricantes estadounidenses frente a los competidores extranjeros.

Los problemas de la revolución inalámbrica van más allá de los estándares en conflicto. Los consumidores esperan constantemente funciones más avanzadas, por lo que los modelos que eran de vanguardia en, digamos, 1995 parecerán antiguos para 2003. Para entonces, casi todos los teléfonos móviles nuevos ofrecerán alguna forma de acceso a Internet. Millones de personas en Japón, por ejemplo, adquirieron i-mode, un servicio que les permite usar teléfonos celulares para enviar mensajes de texto, comprar acciones y verificar resultados deportivos. En todo el mundo, las empresas están gastando miles de millones para construir una nueva red, generalmente conocida como tercera generación, o 3G, que se espera que lleve páginas web con detalles de banda ancha, música e incluso videos a su teléfono móvil.

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Por muy emocionantes que sean para los consumidores, estos avances tienen un precio, ya que actualmente no existe una manera fácil de actualizar los teléfonos móviles o las estaciones base que llevan sus señales a la red sin cambiar el hardware. Además, la industria inalámbrica no puede predecir qué ofertas serán las ganadoras; las consecuencias de no adivinar correctamente pueden ser devastadoras. El año pasado, los operadores inalámbricos europeos gastaron mucho para ofrecer teléfonos equipados con un formato conocido como Protocolo de acceso inalámbrico, solo para encontrar al público comprador impaciente con su baja velocidad de descarga. La demanda estaba floja.



No es de extrañar que las empresas inalámbricas estén buscando formas de hacer que sus redes sean flexibles, a fin de evitar costosas modificaciones a medida que cambia la demanda. Una tecnología desarrollada por primera vez por los militares y que ahora están siguiendo varios líderes tecnológicos podría ser la clave. Los expertos conocen la técnica como radio definida por software o SDR. (Radio no se refiere aquí a AM o FM, sino a cualquier equipo que se comunique a través de ondas de radio en frecuencias de radio, como lo hacen los teléfonos celulares). La ventaja que ofrece este nuevo enfoque es que traslada la carga de trabajo de las unidades inalámbricas de componentes dedicados a software. que se puede reprogramar para trabajar en un estándar diferente o agregar aplicaciones. Eso es completamente diferente de los teléfonos móviles y las estaciones base de hoy, en los que prácticamente todo el procesamiento de señales se lleva a cabo mediante circuitos electrónicos diseñados para hacer una y solo una cosa.

La migración hacia redes inalámbricas que son adaptables debido al uso de software reprogramable es una de las tendencias más importantes en la tecnología actual, dice el analista Craig Mathias de MobileInsights en Mountain View, CA. James Gunn, de la consultora Forward Concepts, con sede en Dallas, llama a esta tendencia el siguiente paso revolucionario que necesita la tecnología inalámbrica.

El software flexible también podría ayudar a resolver otro problema básico para toda la empresa inalámbrica: la escasez de espectro (o ancho de banda). A medida que aumenta la demanda de comunicaciones inalámbricas, se acompaña de una escasez de los canales de frecuencia necesarios. La Comisión Federal de Comunicaciones concluyó recientemente que las redes que usan software reprogramable podrían aliviar esa escasez porque podrían buscar y usar canales temporalmente desocupados. En diciembre pasado, la FCC propuso reglas para la concesión de licencias de equipos y software con el fin de acelerar la adopción de la tecnología en EE. UU.

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Los primeros teléfonos móviles se basaron en docenas de componentes de hardware. En los últimos 15 años, se han agregado chips programables, pero su función se establece de manera inmutable en la fabricación. Hoy en día, los chips dedicados de un solo propósito hacen la mayor parte del trabajo en los teléfonos móviles y las estaciones base; Estos chips se fabrican de la forma más sencilla posible para reducir los costes.

Dada la mezcolanza de estándares en conflicto y el advenimiento desigual de la próxima generación de tecnología inalámbrica de banda ancha, los fabricantes como Motorola están comenzando a ver los componentes dedicados como un inconveniente. Un fabricante que adivine mal sobre el futuro estándar se encontrará con una gran cantidad de basura inútil en sus almacenes. Como dice Ken Riordan, del Sector de Comunicaciones Personales de Motorola en Libertyville, IL, si compromete su solución con el hardware y se equivoca, entonces se encontrará en una situación muy peligrosa.

Por lo tanto, el software de uso más general que se puede reprogramar parece atractivo. Nadie comprende las compensaciones mejor que Joseph Mitola III, un ingeniero de radio a quien muchos conocedores perciben como el innovador central en el campo. Al principio de su vida, Mitola se sintió fascinado por el código informático; aprendió Fortran mientras asistía a la escuela secundaria en Providence, RI, en la década de 1960. Cuando llegó a la universidad, Northeastern University en Boston, dice que fue uno de los pocos que sabía cómo programar cualquier cosa. Mitola también había manipulado radios. La combinación de ambos intereses llevó a una carrera en la creación de diseños de radio ultrasecretos para el ejército, incluidas las primeras radios definidas por software, que eran para uso militar ( ver la barra lateral de The Military Seed ). De hecho, la industria inalámbrica comercial se enteró de la tecnología a principios de la década de 1990 principalmente a través de los trabajos y conferencias de Mitola. Sus jefes militares los autorizaron para su divulgación pública, pensando que los militares podrían beneficiarse si el mundo comercial impulsara la tecnología más y redujera los costos.

El problema que Mitola estaba tratando de resolver era similar a la situación que surgiría si tuviera que colocar una nueva placa de circuito en su PC cada vez que quisiera hacer una tarea diferente, digamos, cambiar de la navegación web a una hoja de cálculo. Eventualmente te quedarías sin espacio dentro de la caja. Lo mismo ocurre con los teléfonos móviles. Si desea incluir cuatro funciones más, significa que cada dispositivo debe tener aproximadamente una cuarta parte del tamaño que tenía antes, dice Mitola, ahora en la oficina de McLean, VA, de MITRE, una consultora de I + D sin fines de lucro. Pero, agrega, los chips no se están reduciendo lo suficientemente rápido como para hacerlo posible, dados los muchos estándares y funciones que exige la revolución inalámbrica.

Teléfonos del futuro: aún más inteligentes

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Los dispositivos inalámbricos que se transforman en diferentes personalidades sobre la marcha serían de gran ayuda para sus usuarios. Pero al mismo tiempo crean problemas de política, como suelen hacer las nuevas tecnologías que cruzan fronteras. Históricamente, la FCC autoriza cada equipo para un tipo de uso y canal específico. ¿Cómo deberían los reguladores otorgar licencias a los teléfonos móviles y las estaciones base que se pueden cambiar fácilmente después de que estén en uso? ¿Cuán libres deberían ser los terceros para cargar software nuevo en su teléfono? ¿Cómo será posible distinguir las actualizaciones legítimas de la red de los pícaros que intentan subvertirla?

La FCC decidió que todavía no se necesitaban reglas para cubrir estos escenarios. Pero también concluyó que debería facilitar la evolución de esta tecnología. Una de las principales razones es la falta de espectro suficiente para los servicios inalámbricos de tercera generación en los Estados Unidos en la actualidad. Por lo tanto, los equipos que detectan y utilizan franjas de espectro no utilizadas podrían aliviar lo que la FCC llama la sequía de espectro de EE. UU.

Sin embargo, para hacer esto, será necesario que tanto las estaciones base como los teléfonos se vuelvan súper inteligentes, un salto a lo que Joe Mitola llama radio cognitiva. Un dispositivo cognitivo no solo escaneará su entorno espectral; también tendrá memoria incorporada y mapas y capacidades de posicionamiento. Estos le permitirán reaccionar inteligentemente a su entorno.

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Durante los últimos dos años, Mitola construyó una tosca versión civil de una radio cognitiva como proyecto de doctorado para el Real Instituto de Tecnología de Suecia. Cuando este dispositivo está al aire libre, se configura para usar el protocolo de teléfono celular predominante; cuando se lleva al interior, cambia al formato de la red de área local del edificio. Mitola explica que una versión más avanzada podría saber que la persona que lo transporta está en problemas y enviar una señal de socorro en la frecuencia de emergencia local para dar a los rescatistas su ubicación.

Pero los teléfonos móviles que se reorientan a un nuevo canal para uso temporal tendrían que obtener permiso del licenciatario oficial para alquilar ese espectro durante un período de tiempo. En un trabajo que presagiaba su tesis doctoral, Mitola propuso un sistema de pago que emplearía los protocolos de señal. Con un sistema de este tipo, su computadora de mano inteligente escanearía el espectro para encontrar un canal que no estuviera en uso en ese momento; por ejemplo, podría encontrar uno para el que el departamento de bomberos local tuviera la licencia para usar pero lo estuviera ofreciendo en alquiler. Su radio haría una oferta para alquilar el canal. Las radios del departamento de bomberos, al recibir la oferta, podrían estar de acuerdo o esperar otras ofertas. Pero en el instante en que sonaran las campanas de la estación y los bomberos necesitaran su canal de regreso, sus radios golpearían al inquilino. Mitola reconoce que el propietario del canal podría recuperar el control en 25 milisegundos, un retraso que sería imperceptible para los hablantes humanos. Su teléfono móvil cognitivo cerraría la sesión, calcularía y pagaría una factura por el tiempo utilizado, luego comenzaría a buscar otro canal abierto.

La FCC, al respaldar esta visión, ha unido fuerzas con un aliado poco probable: George Gilder, que se autodenomina vidente del telecosmos y crítico de la FCC por frenar la innovación. Durante años, Gilder ha predicho que la inteligencia crecerá en los límites de la red de telecomunicaciones inalámbricas con el resultado de que los canales se volverán fluidos. Los dispositivos y redes inalámbricos que emplean software flexible, dice, transformarán todo el mundo de las comunicaciones inalámbricas, la forma en que las computadoras personales transformaron las redes cableadas.

Las franjas de espectro que son comercialmente más deseables a menudo se denominan propiedades de primera línea de playa. Pero Gilder quiere que la gente deje de pensar en el espectro como una especie de análogo etéreo a la tierra física. Las radios inteligentes sugieren no una playa sino las interminables olas del océano. No puede arrendar ondas electromagnéticas más de lo que puede arrendar olas del océano.

Hacer que ese océano esté disponible para miles de millones de personas podría ser un impacto de las redes inalámbricas flexibles basadas en software. Pero incluso antes de que alcancemos este nirvana de abundancia de espectro, la tecnología podría hacer que las redes inalámbricas sean más rentables y preparadas para el futuro, y mantener la revolución inalámbrica en marcha.

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