A szikratávíró reneszánsza

Már Európában is hódít a Japánban kitalált i-mode szolgáltatás, a GSM mobiltelefonon is használható mobilinternet.

Vargha Márton
2002. 05. 12. 23:00
VéleményhírlevélJobban mondva - heti véleményhírlevél - ahol a hét kiemelt témáihoz fűzött személyes gondolatok összeérnek, részletek itt.

Sikere, amit a világ többi részéről évek óta irigykedve figyelnek a rádiótelefon-társaságok, az NTT DoCoMo vezetőit is meglepte. Szkeptikusak voltak, hiszen a sima digitális adatátviteli sebességgel vezették be, ami mindössze 9,6 kilobit másodpercenként, és az első készülékeken a kijelző is kicsi volt. Az embereknek mégis tetszett, és hajlandók voltak fizetni a tartalomért, a kis képekért, hírekért, animációkért. Ma már több mint ötvenezer kisebb-nagyobb vállalkozás adatszolgáltatása érhető el Japánban az i-mode-on keresztül. Az NTT DoCoMo lett a világ legnagyobb internetszolgáltatója. Nem csoda, hogy a világon elsőként vezették be a GSM-ben elérhetőnél elvben jóval gyorsabb harmadik generációs rendszert, a WCDMA-t.
Persze a jövő rózsásabb, mint a jelen. A DoCoMo megszenvedett a harmadik generációs rádiótelefonnal, mire jókora késéssel el tudta indítani a kereskedelmi szolgáltatást, az ígért szimmetrikus 2 megabit/másodperc helyett aszimmetrikusan, 384 kilobit/másodperc letöltési és a telefontól induló adatcsomagok esetében 64 kilobit/másodperc feltöltési sebességgel. Ezen is változtatni akarnak 2004-ig, sőt 2006-ra már a továbblépésen törik a fejüket. A vezetékes modemes elérésnél gyorsabb vezeték nélküli, negyedik generációs mobilinternet-hozzáférés bevezetésén. Nem csak a világháló-böngészéssel, a vállalati informatikai rendszer távoli elérésével és egyéb személyes szolgáltatásokkal kalkulálnak, a befektetés megtérülését a gép—gép kapcsolatot igénylő megoldásoktól is várják: az autónavigációtól, a szállításokat végző autók távolból történő rugalmas útvonalkijelölésétől, a háztartási gépek közötti kommunikációtól, az elektronikus pénztárcától. A negyedik generációs rádióátviteli rendszer a világ többi részén még inkább a figyelem középpontjába kerülhet, hiszen a harmadik generációs elképzelések mintha nem váltották volna be a hozzájuk fűzött reményeket. Nem sikerült a gyakorlatba átvinni az egységes világrendszer gondolatát, Amerikában például háromféle harmadik generációs rádiótelefon-rendszer él egymás mellett, és tudjuk, hogy a Kínai Népköztársaság a Siemensszel közösen egy saját szabványon dolgozik. Ahol pedig már működik a 3G, ott — lásd Japán — nem annyira gyors, mint várható lett volna, talán azért, mert a verseny és a tőzsde által szorított gyártók kiforratlan rendszereket adtak el és telepítettek, talán azért, mert arról ritkán volt szó, hogy az átviteli kapacitás az éppen ott forgalmazók között megoszlik, a 2 megabit/másodpercet összesen kell érteni, és nem egyenként. Az újabb üdvöske, a negyedik generációs rádiótelefon-rendszer pártolói tehát okkal reménykedhetnek benne, hogy erőfeszítéseiket, és a sokszor tízmilliárd dolláros befektetést (2002 végéig harmincmilliárd, és még nem vagyunk a végén) siker és bevétel koronázza.
Tavaly volt száz éve, hogy Marconi szikratáviratot küldött és fogadott az Atlanti-óceán két partján. Szikráztatni roppant könnyű, elég két drótot egy elem két sarkához kötni, és egy picit összeértetni: már szikrázik is. De detektálni is egyszerű, ezt mindenki tudja, akinek már volt rossz — szikrázó — villanykapcsolója, amit pont akkor kapcsolt a gyerek, amikor a legizgalmasabb jelenet zajlott a televízióban. Amire a tudósok rájöttek, az az, hogy ha nem növelik — mint Marconi tette — a szikratávíró energiáját, hanem csökkentik, és találnak hozzá olyan félvezetőket, amelyek szikráztatni is meg érzékelni is nagyon gyorsan tudnak, akkor a szikratávíróval helyettesíteni lehet a különféle digitális eszközök között kapcsolatot tartó kábeleket. Miután kiderült, hogy másodpercenként akár sok százezer szikra is kisüthető, elnevezték a technikát UWB-nek, avagy ultraszéles rádióhullámsávnak. Két éve jutottak el odáig, hogy Amerikában frekvenciaengedélyt kértek a további kísérletezéshez, amit idén februárban ki is adott az FCC.
A negyedik generációs rádiós átviteli rendszernek azonban nem csak ez a teljesen új — vagy régi — elveken nyugvó változata van napirenden, hanem egy másik is, amely az időosztást a mostani frekvenciatartomány többszörösébe, a 40-60 gigahertz környékére helyezi át. A másik, szabványosításért küzdő megoldás kutatása a kilencvenes évek elején kezdődött Európában azzal, hogy 2020-ra bevezetésre érett rendszert lehet belőle kifejleszteni. Ebben a fejlesztésben már nemcsak a telefongyárak érdekeltek, hanem az átvitellel foglalkozó cégek is, hiszen komoly átfedése van az öt-hat éve piacon lévő, de mostanában felfutó drót nélküli LAN-nal. A két rendszer, a saját vezeték nélküli helyi hálózat és a szolgáltatói, fizetős, de ennek fejében a teljes infrastruktúrát fenntartó rádiótelefon-hálózat közül az egyik már ma megvalósítható ugyan, de ahhoz túl drága, hogy a háztartásokat be tudja kapcsolni. Mindemellett skandináv operátorok megpróbálnak üzletet csinálni belőle addig is, amíg bevezethetik a 4G-t. A Telia és a Sonera sok száz drót nélküli LAN elérési pontot — a bázisállomás megfelelőjét a vezeték nélküli LAN-hálózatban, a mobil készülékkel kapcsolatot tartó fix berendezést — telepített, és ezekre alapozva kínál kombinált szolgáltatást.
A szabványosításhoz vezető úton legelőrébb jutott Mobile Broadband System kutatásait az Európai Közösség támogatásával végezte több gyártó és egyetem. A mobil szélessávú rendszerben 155 megabit/másodperc átviteli sebesség mellett megvalósítható a garantált sávszélesség is. Az 1995-ben felállított kísérleti hálózat még „csak” 34 megabit/másodpercet tudott, de lehetséges az ilyen sebességű összeköttetések párhuzamos használata. A kísérletek során nemcsak a beltéri képességeket vizsgálták, hanem azt is, hogy milyen a kapcsolat egy épület körül keringő, 50 km/óra körüli sebességgel haladó autóval. Annak a rendszernek a magja a GSM-ben is használt időosztásos rádióátvitel egy változata volt, ami fölött ATM-csomagokat küldözgettek. Azóta változott a kép, fizikai szinten egy úgynevezett ortogonális frekvenciaosztásos multiplexeléssel (ODFM) dolgozó fizikai átvitelben és IPv6 adatcsomagokban gondolkoznak a szabvány-előkészítők.
Amiben mindenki egyetért, az az, hogy a harmadik generációs, nagyobb távolságra szóló, de legfeljebb 2 megabit/másodperc átviteli sebességre képes rádiótelefon után egy olyan rendszer kialakítására kerülhet sor, amely településen, lakott körzetben, de különösen irodában, lakásban biztosítja a kis távolságú, de nagyon gyors vezeték nélküli adatátvitelt, mégpedig úgy, hogy igen gyorsan lehet elérési hálózatot váltani. A használat külsőségei szempontjából ez a negyedik generációs álom nem különbözik a Bluetoothtól. A lényeg ugyanaz, nem kell drót, nem kell aprólékos pontossággal beállított infravörös átvitel, mégis kapcsolatot tudunk tartani a világgal a kezünkben tartott kütyün keresztül. A különbség az információhoz jutás sebességében jelentkezik. Az UWB-vel biztosítható adatsebesség mellett minden információátadás pillanatok alatt történik, de a másik, az ODFM mellett is minimálisra szorítható a különbség a kábeles hálózatba kötött számítógép és a kézben tartott, zsebre vágható, rádiótelefonnal egybeépített internet elérése között.
Napjainkban a 2,5-3,5 gigahertz körüli frekvenciákon dolgozó helyi és húsz-harminc kilométeres távolságot átvinni képes rádiós átviteli rendszerek kezdenek gyorsan terjedni, de ezeknek az 5—11 gigabit/másodperc sebességre képes megoldásoknak vannak hátrányaik. Egyes vélemények szerint drágábbak és főleg jóval energiaigényesebbek, mint a szikratávíró vagy pulzusmoduláció. Ami azt is jelenti, hogy ha egy közösségi teret — például egy szállodát vagy egy hivatalt — akarunk velük beszórni úgy, hogy minden egyes ott lévőnek meglegyen a kapcsolata, akkor jelentősen meg kell emelnünk a változó elektromágneses energiát, más szóval a rádiós környezetszennyezést. Ráadásul korlátok is vannak, ha túl sokan gyűlnek össze egymás közelében, akkor már nem fognak megfelelően működni ezek a rendszerek. Elméleti megfontolások azt mutatják, hogy az UWB többre képes jóval kisebb energiakibocsátás — környezetszennyezés — mellett.
Vita van még azon is, hogy az univerzális — bár már a harmadik generációsat is így hívják — vezeték nélküli világháló (WWWW) milyen frekvenciatartományt használ majd. Mindenképpen egészen kicsi, úgynevezett pikocellák lesznek, de már az sem mindegy, hogy száz- vagy ötszáz méterenként kell-e telepíteni a bázisállomásokat. 1995-ben a 60 gigahertzen dolgozó MBS kísérleti berendezés százméteres távolságig volt használható. Az európai drót nélküli stratégiai kezdeményezésnél a 40 gigahertzet is vizsgálgatják, ebben a tartományban nagyobb cellákat lehet kialakítani, kevesebb lehet a költsége egy ország teljes lefedésének.

Amennyiben végül az UWB-t választják, ez a probléma automatikusan megszűnik. A most használatban lévő valamennyi elektromágneses átviteli technika úgy működik, hogy van egy vivőhullám, és annak valamilyen tulajdonságát megváltoztatva ültetik rá a hasznos információt. Az UWB viszont a fényét összevissza változtatgató lámpához hasonlítható: éppen a hullámhossza az, ami igen gyorsan ide-oda változik a szerint, hogy a kisülések hogyan követik egymást, miközben egy jelnek mindöszsze egy nanoszekundumnyi idő jut. Kétféleképpen tudják ebbe a jelsorozatba beletenni az információt. Az egyik — a gyakoribb — az áramlökés pozíciójának változtatása. Az adó és a vevő időben szinkronizáltan dolgozik, és ha azon a helyen jön energia, akkor ott 1-es áll, ha nem jön, akkor 0. A másik megoldás az energiaváltoztatás. Más energiával adja ki az adó az 1 értékű áramlökést, mint a 0 értékűt. A szikrában nagyon sokféle frekvencia keveredik, az egyenáramú jeltől a hosszúságának megfelelő hullámhosszig. A vevőnek az áramlökés pozíciójával kódoló rendszernél nem egy bizonyos frekvenciát vagy egy szűk frekvenciatartományt — csatornát — kell figyelnie, csak azt, hogy történik-e valami. Ha tehát a két eszköz között van egy akadály, amely bizonyos frekvenciákra árnyékol, az még nem szakítja meg a kapcsolatot — ellentétben például az ODFM-mel vagy a W?ODFM-mel. Ez egyúttal azt is jelenti, hogy a szikra nem fogja zavarni a közelben lévő hagyományos, vivőfrekvenciás eszközöket, mert azok frekvenciatartományára a teljes energiának csak a töredéke jut. (200 pikoszekundumos, 0,2 milliárdod másodperces áramlökésnél a frekvenciatartomány felső határa 5 gigahertz, ha a kisugárzott energia 1 watt, akkor egy frekvenciára ennek átlagosan 1/5000000000-od — egy ötezermilliomod — része jut. Az eloszlás ugyan nem egyenletes, de azért annyira biztosan szétoszlik az energia, hogy minden frekvencián bőven az elfogadható zajszint alatt marad.) Az UWB-összeköttetést ez a tulajdonsága hagyományos módszerekkel felderíthetetlenné teszi: ki tudja, tán már vannak vele titkosszolgálati tapasztalatok.
Nagy előnye az UWB-nek, hogy tisztán biteket közvetít mindenféle át- és visszaalakítás nélkül. A teljes rendszernek négy eleme van, az adóvevő lapka, az UW-antenna, egy digitális processzor, amely az adatcsomagok összeállítását, a hibajavító kódolást, illetve a hibajavítást, tehát a kisugárzandó bitsorozat előállítását és a bejövő visszaalakítását végzi. A negyedik elem az ezt a processzort vezérlő beépített — cserélhető — szoftver. Miután a sávszélesség igen nagy, elméletben akár 1 gigabit/másodperc is lehet, van hely, amin redundáns információ küldésével, különféle hibajavító kódolások alkalmazásával nagyon jó pontosság érhető el. Becslések azt mutatják, hogy az UWB rádiótelefon bázisállomása a használatos rendszerekbelinek mindössze húsz százalékába kerülhet.
A szórt energia révén jóval kisebb energiabefektetéssel lehet biztonságos kapcsolatot tartani a készülékek között, akár több kilométeres távolságból is. Ami azt jelenti, hogy akár az MBS által igényeltnél is jóval kevesebb bázisállomással — nagyobb cellákkal — lehet UWB rádiótelefon-hálózatot kialakítani. A mikrowattokkal, a GSM vagy a 3G telefonkészüléknél szokásos kisugárzott energiának ezredével dolgozó UWB a környezetet is kevésbé terheli. Az UWB egy sok mindenre használható velejárója a GPS-nél jóval pontosabb, néhány centiméter hibájú földrajzi pozíciómeghatározás.
Akárhogy lesz is, a felhasználó nem azon veszi majd észre a negyedik generációs vezeték nélküli hálózatot, hogy szikrázik-e vagy időosztással dolgozik a 40-60 gigahertzes frekvenciatartományban, hanem azokon az eszközökön, amelyekkel és ahogy használja majd vele az internetet. Folytatódhat a végfelhasználói eszközök specializációja, mást használunk majd az ágyban olvasásra, tévézésre, vásárlásra, mint utazás közben vagy munkára. Ezek a gépek teljesen „üresek” lesznek, egy beégetett egyszerű indítóprogram lesz bennük, a többit majd mind a hálózatból küldi beléjük a központ. Az is könnyen meglehet, hogy a rendszer pillanatonként választ majd az éppen legjobb minőségű vagy éppen a legolcsóbb átviteli rendszerek közül. Az átlépés egyik hálózatból a másikba azért lesz fennakadás nélküli, mert minden eszköznek saját, fix internetcíme lesz, így nem vész el a kapcsolat, mint időnként ma, ha egy GPRS-telefon egyik bázisállomás körzetéből átlép egy másikéba. A teljes címezhetőség és az X.500 szabványnak megfelelő világszéles címtár felállítása azonban megköveteli, hogy a mai internetcímzést, az IPv4-et felváltsa az IPv6. Vagy úgy, hogy sikerül standardizálni, vagy úgy, hogy a nagy szolgáltatók elkezdik használni.

Ne maradjon le a Magyar Nemzet legjobb írásairól, olvassa őket minden nap!

Google News
A legfrissebb hírekért kövess minket az Magyar Nemzet Google News oldalán is!

Portfóliónk minőségi tartalmat jelent minden olvasó számára. Egyedülálló elérést, országos lefedettséget és változatos megjelenési lehetőséget biztosít. Folyamatosan keressük az új irányokat és fejlődési lehetőségeket. Ez jövőnk záloga.