Le téléphone portable universel

La grande révolution sans fil, qui a décollé avec la diffusion spectaculaire des téléphones portables dans les années 1990, et qui est censée apporter l'Internet haut débit au gadget de votre poche, est en difficulté.

La demande monte en flèche, obligeant les fabricants d'équipements sans fil et les opérateurs de réseaux à investir des milliards pour répondre à la soif inépuisable de l'humanité de se connecter n'importe où, n'importe quand. Les ventes mondiales de téléphones portables sont passées de sept millions en 1990 à 700 millions l'année dernière et devraient atteindre 1,7 milliard en 2005. De plus en plus d'utilisateurs s'attendent à ce que leurs téléphones fournissent des signaux vocaux très clairs et récupèrent leurs e-mails, bien que lentement. .

Cette histoire faisait partie de notre numéro d'avril 2001

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Mais comme le savent les appelants frustrés, la communication avec les téléphones portables est délicate. Le problème : les réseaux sans fil d'aujourd'hui utilisent un labyrinthe de normes de transmission incompatibles, de sorte que les guerriers de la route ne sont pas assurés d'avoir une tonalité lorsqu'ils voyagent. Les opérateurs sans fil américains utilisent à eux seuls trois normes concurrentes, et une seule d'entre elles est compatible avec la norme leader en Europe, qui comporte elle-même plusieurs variantes. La plupart des réseaux sans fil asiatiques sont construits selon une autre norme. Cette onde radio Babel empêche la plupart des téléphones portables aux États-Unis d'être viables ailleurs. Cela limite également les économies d'échelle des fabricants américains par rapport à leurs concurrents étrangers.

Les problèmes de la révolution sans fil vont au-delà des normes contradictoires. Les consommateurs s'attendent constamment à des fonctionnalités plus avancées, de sorte que les modèles qui étaient à la pointe de la technologie en 1995, par exemple, sembleront antiques d'ici 2003. D'ici là, presque tous les nouveaux téléphones mobiles offriront une forme d'accès à Internet. Des millions de personnes au Japon, par exemple, ont acheté i-mode, un service qui leur permet d'utiliser des téléphones portables pour envoyer des SMS, acheter des actions et consulter des résultats sportifs. Dans le monde entier, les entreprises dépensent des milliards pour construire un nouveau réseau, généralement appelé troisième génération, ou 3G, qui devrait apporter des pages Web détaillées à large bande, de la musique et même des vidéos sur votre téléphone mobile.

Bien qu'excitantes pour les consommateurs, ces avancées ont un prix, car il n'existe actuellement aucun moyen facile de mettre à niveau les téléphones mobiles ou les stations de base qui transportent leurs signaux vers le réseau, sans changer de matériel. De plus, l'industrie du sans fil ne peut pas prédire quelles offres seront gagnantes ; les conséquences de ne pas deviner correctement peuvent être dévastatrices. L'année dernière, les opérateurs sans fil européens ont dépensé beaucoup pour offrir des téléphones équipés d'un format connu sous le nom de protocole d'accès sans fil, seulement pour trouver le public acheteur impatient de leur vitesse de téléchargement lente. La demande était molle.

Il n'est pas étonnant que les entreprises sans fil cherchent des moyens de rendre leurs réseaux flexibles, afin d'éviter des rénovations coûteuses à mesure que la demande évolue. Une technologie d'abord développée par l'armée et actuellement poursuivie par plusieurs leaders technologiques pourrait être la clé. La technique est connue des experts sous le nom de radio définie par logiciel, ou SDR. (La radio ne fait pas référence ici à AM ou FM, mais à tout équipement qui communique via les ondes hertziennes sur des fréquences radio, comme le font les téléphones portables.) L'avantage offert par cette nouvelle approche est qu'elle déplace la charge de travail des unités sans fil des composants dédiés au logiciel. qui peut être reprogrammé pour fonctionner sur une norme différente ou ajouter des applications. C'est complètement différent des téléphones mobiles et des stations de base d'aujourd'hui, dans lesquels pratiquement tout le traitement du signal est effectué par des circuits électroniques conçus pour faire une et une seule chose.

La migration vers des réseaux sans fil qui sont adaptables en raison de leur utilisation de logiciels reprogrammables est l'une des tendances technologiques les plus importantes aujourd'hui, déclare l'analyste Craig Mathias de MobileInsights à Mountain View, en Californie. James Gunn, de la société de conseil Forward Concepts basée à Dallas, appelle cette tendance la prochaine étape révolutionnaire dont la technologie sans fil a besoin.

Un logiciel flexible pourrait également aider à résoudre un autre problème fondamental pour l'ensemble de l'entreprise sans fil : la rareté du spectre (ou de la bande passante). Alors que la demande de communication sans fil explose, il y a une pénurie concomitante des canaux de fréquence nécessaires. La Federal Communications Commission a récemment conclu que les réseaux utilisant des logiciels reprogrammables pourraient atténuer cette pénurie car ils pourraient rechercher et utiliser des canaux temporairement inoccupés. En décembre dernier, la FCC a proposé des règles pour ses licences d'équipements et de logiciels afin d'accélérer l'adoption de la technologie par les États-Unis.

Plutôt un PC

Les premiers téléphones portables reposaient sur des dizaines de composants matériels. Au cours des 15 dernières années, des puces programmables ont été ajoutées, mais leur fonction est définie de manière immuable à la fabrication. Aujourd'hui, les puces dédiées à usage unique effectuent la majeure partie du travail dans les combinés de téléphonie mobile et les stations de base ; ces puces sont rendues aussi simples que possible pour réduire les coûts.

Compte tenu du méli-mélo de normes contradictoires et de l'avènement inégal de la prochaine génération de services sans fil à large bande, les fabricants tels que Motorola commencent à considérer les composants dédiés comme un handicap. Un fabricant qui se trompe sur la future norme se retrouvera avec beaucoup de déchets inutiles dans ses entrepôts. Comme le dit Ken Riordan, du secteur des communications personnelles de Motorola à Libertyville, dans l'Illinois, si vous confiez votre solution au matériel et que vous vous trompez, vous vous retrouverez dans une situation très compromise.

Donc, un logiciel plus généraliste qui peut être reprogrammé semble attrayant. Personne ne comprend mieux les compromis que Joseph Mitola III, un ingénieur radio que de nombreux initiés considèrent comme l'innovateur central dans le domaine. Tôt dans sa vie, Mitola est devenu fasciné par le code informatique ; il a appris le Fortran alors qu'il fréquentait le lycée de Providence, RI, dans les années 1960. Quand il est arrivé à l'université Northeastern à Boston, il a dit qu'il était l'un des rares à savoir comment programmer quoi que ce soit. Mitola avait aussi bricolé des radios. La combinaison des deux intérêts a conduit à une carrière dans la création de conceptions radio top secrètes pour l'armée, y compris les premières radios définies par logiciel, qui étaient à usage militaire ( voir la barre latérale de The Military Seed ). En effet, l'industrie commerciale sans fil a découvert la technologie au début des années 90, principalement grâce aux articles et aux conférences de Mitola. Ses chefs militaires ont autorisé leur diffusion publique, estimant que l'armée pourrait en bénéficier si le monde commercial poussait la technologie plus loin et réduisait les coûts.

Le problème que Mitola essayait de résoudre était similaire à la situation qui se produirait si vous deviez installer une nouvelle carte de circuit imprimé dans votre PC chaque fois que vous vouliez effectuer une tâche différente, par exemple, passer de la navigation Web à une feuille de calcul. Vous finirez par manquer d'espace à l'intérieur de la boîte. Il en va de même pour les téléphones portables. Si vous souhaitez intégrer quatre fonctions supplémentaires, cela signifie que chaque appareil doit avoir environ un quart de sa taille auparavant, explique Mitola, maintenant au bureau de McLean, en Virginie, de MITRE, un cabinet de conseil en R&D à but non lucratif. Mais, ajoute-t-il, les puces ne diminuent pas assez rapidement pour rendre cela possible, étant donné les nombreuses normes et fonctions exigées par la révolution sans fil.

Futurs téléphones - Encore plus intelligents

Les appareils sans fil qui se transforment à la volée en différentes personnalités seraient une aubaine pour leurs utilisateurs. Mais en même temps, elles créent des problèmes politiques, comme le font souvent les nouvelles technologies qui dépassent les frontières. Historiquement, la FCC autorise chaque équipement pour un type d'utilisation et un canal spécifique. Comment les régulateurs devraient-ils autoriser les téléphones mobiles et les stations de base qui peuvent être facilement modifiés après leur utilisation ? Dans quelle mesure les tiers devraient-ils être libres de charger de nouveaux logiciels sur votre téléphone ? Comment sera-t-il possible de distinguer les mises à niveau légitimes du réseau des escrocs essayant de le subvertir ?

La FCC a décidé que des règles pour couvrir ces scénarios n'étaient pas encore nécessaires. Mais il a également conclu que cela devrait faciliter l'évolution de cette technologie. L'une des principales raisons est le manque de spectre pour les services sans fil de troisième génération aux États-Unis à l'heure actuelle. Ainsi, un équipement qui détecte et utilise des bandes de spectre inutilisées pourrait atténuer ce que la FCC appelle la sécheresse du spectre aux États-Unis.

Pour ce faire, cependant, il faudra que les stations de base et les combinés deviennent super intelligents - un saut vers ce que Joe Mitola appelle la radio cognitive. Un dispositif cognitif ne scrutera pas seulement son environnement spectral ; il aura également une mémoire intégrée, des cartes et des capacités de positionnement. Ceux-ci lui permettront de réagir intelligemment à son environnement.

Au cours des deux dernières années, Mitola a construit une version civile grossière d'une radio cognitive dans le cadre d'un projet de doctorat pour l'Institut royal de technologie de Suède. Lorsque cet appareil est à l'extérieur, il se configure pour utiliser le protocole de téléphonie mobile en vigueur ; lorsqu'il est transporté à l'intérieur, il passe au format du réseau local du bâtiment. Mitola explique qu'une version plus avancée pourrait savoir que la personne qui la transporte est en difficulté et envoyer un signal de détresse sur la fréquence d'urgence locale pour donner aux sauveteurs sa position.

Mais les téléphones portables qui se réorientent vers un nouveau canal pour une utilisation temporaire devraient obtenir l'autorisation de louer ce spectre pour une certaine période auprès du titulaire officiel de la licence. Dans un article qui préfigurait sa thèse de doctorat, Mitola a proposé un système de paiement qui utiliserait les protocoles de signal. En utilisant un tel système, votre ordinateur de poche intelligent balayerait le spectre pour trouver un canal qui n'était pas utilisé pour le moment ; par exemple, il pourrait en trouver un que le service d'incendie local avait le permis d'utiliser mais qu'il proposait à la location. Votre radio ferait une offre pour louer la chaîne. Les radios des pompiers, recevant l'offre, pouvaient accepter ou attendre d'autres offres. Mais à l'instant où les cloches de la station ont sonné et que les pompiers ont eu besoin de récupérer leur chaîne, leurs radios ont délogé le locataire. Mitola estime que le propriétaire de la chaîne pourrait reprendre le contrôle en 25 millisecondes, un délai qui serait imperceptible pour les locuteurs humains. Votre téléphone mobile cognitif se déconnecterait, calculant et payant une facture pour le temps utilisé, puis commencerait à rechercher un autre canal ouvert.

La FCC, en endossant cette vision, s'est associée à un allié improbable : George Gilder, autoproclamé voyant du télécosme et critique de la FCC pour avoir freiné l'innovation. Pendant des années, Gilder a prédit que l'intelligence se développerait aux limites du réseau de télécommunications sans fil, avec pour résultat que les canaux deviendraient fluides. Les appareils et réseaux sans fil qui utilisent des logiciels flexibles, dit-il, transformeront le monde entier des communications sans fil, de la même manière que les ordinateurs personnels ont transformé les réseaux câblés.

Les bandes de spectre les plus commercialement souhaitables sont souvent appelées propriétés de premier ordre en bord de mer. Mais Gilder veut que les gens cessent de considérer le spectre comme une sorte d'analogue éthéré de la terre physique. Les radios intelligentes suggèrent non pas une plage mais les vagues infinies de l'océan lui-même. Vous ne pouvez pas louer plus d'ondes électromagnétiques que vous ne pouvez louer d'ondes océaniques.

Rendre cet océan accessible à des milliards de personnes pourrait être l'un des effets des réseaux sans fil flexibles basés sur des logiciels. Mais avant même que nous n'atteignions ce nirvana de l'abondance du spectre, la technologie pourrait rendre les réseaux sans fil plus rentables et pérennes, et maintenir la révolution sans fil en marche.

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