Why Open Spectrum Matters - The End of the Broadcast Nation
Antes de Holluwood fazer Hedy Lammar "a mulher mais linda do mundo" ela era uma aristocrata austríaca casada com um mercador de armas que era tão possessivo que ela teve que sedar sua camareira para fugir.
Before Hollywood made Hedy Lamarr "the world's most beautiful woman" she was an Austrian aristocrat married to an arms merchant who was so possessive that she had to drug his maid in order to escape.
Em Hollywood, ela se tornou amiga de George Antheil, um compositor avant garde. Um dia, enquanto tocava piano a quatro mãos com ele, ela descobriu como combater os bloqueadores usados para impedir que torpedos controlados por rádio de atingirem seus alvos: em vez de ficarem em uma frequência única. os transmissores e receptores deveriam estar sincronizados para trocar de banda como quatro mãos se movendo sobre as teclas de um piano.
In Hollywood, she became friends with George Antheil, an avant garde composer. One day, while playing four-handed piano with him, she realized how to defeat the jamming devices used to keep radio-controlled torpedoes from hitting their target: rather than staying on a single frequency, the transmitter and receiver could be synchronized to switch bands like four hands moving around a piano keyboard.
Ela e Antheil receberam uma patente norte-americana pela invenção em 1942, e em 1958 a eletrônica estava sofisticada o suficiente para possibilitar que a marinha norte-americana começasse a usar alternância de frequências como a base de suas comunicações.
She and Antheil were awarded a U.S. patent on the invention in 1942, and in 1958 electronics were sophisticated enough to enable the U.S. Navy to begin using frequency hopping as the basis of its communications.
Pensar no espectro-como-um-cano não faz sentido em um mundo de alternância de frequências. Na verdade, a invenção de Lamarr contradiz diretamente a essência da metáfora do cano: de que há um único meio, comprimido por paredes duras, de A a B.
[2]Spectrum-as-pipe does not make sense in a frequency-hopping world. In fact, Lamarr's invention directly contradicts the essence of the pipe metaphor: that there is a single medium, contained by hard walls, from A to B. [3]2. Information Theory.
O último golpe nas velhas metáforas veio de Claude Shannon e Warren Weaver em 1949 com o desenvolvimento da sua Teoria da Informação. A capacidade de carregamento de um cano de água agora pode ser estimada com alguma certeza.
The next blow to the old metaphors came from Claude Shannon and Warren Weaver in 1949 with their development of Information Theory. The carrying capacity of a water pipe can be known with near certainty.
De qualquer forma, quantas garrafas de cerveja podem ser enchidas por hora pode ser previsto baseado na veleciodade da serpentina. Mas o espectro não está carregando água nem garrafas.
Likewise, how many beer bottles can be filled per hour can be predicted based on the speed of the conveyor belt. But spectrum is carrying neither water nor bottles.
Ele está carregando informação. E informação não é um bem de limites rígidos: ela pode ser comprimida, em muitas circunstâncias ela sobrevive a alguma perda, e ela é independente do meio que a carrega.
It's carrying information. And information is not a hard-edged good: It can be compressed, in many circumstances it survives some loss, and it is independent of the medium carrying it.
Um sistema otimizado para carregar informação, em vez de preservar a integridade das ondas, pareceria muito diferente do que temos hoje. E seria muito mais eficiente.
A system optimized for carrying information, rather than for preserving the integrity of waves, would look much different than what we have today. And it would be much more efficient.
Na verdade, pesquisas recentes indicam que a quantidade de informação que pode ser carregada por uma frequência aumenta com o número de usuários. A única questão é o quanto ela aumenta. A internet.
In fact, current research indicates that the amount of information a frequency can carry increases with the number of users. The only question is how much it increases.[4]3. The Internet.
A Internet nos ensina três lições em alto e bom som. (a) Padrões abertos funcionam. Em vez de construir uma rede que liga A a B a C tocando nó por nó, os criadores da Internet construiram uma rede estabelecendo padrões para como a informação deve se mover.
The Internet teaches us three lessons loud and clear.(a) Open standards work. Rather than building a network that connects A to B to C by touching copper to copper, the creators of the Internet built a network by establishing standards for how information is to be moved.
Isso é porque a Internet não foi construída como uma coisa que ela pode trazer ao mundo mais banda em muitas ordens de magnitude do que qualquer rede vista antes. Nossa política corrente, apesar disso, trata o espectro como se houvesse uma coisa física para ser dividida.
It is because the Internet was not built as a thing that it has been able to bring the world many orders of magnitude more bandwidth than any previous network. Our current policy, however, treats spectrum as if it were a physical thing to be carved up.
Focando em padrões abertos em vez de no espectro-como-uma-coisa, o meio pode se tornar muito mais eficiente e oferecer uma capacidade muito maior. (b) Descentralização funciona.
By focusing on open standards rather than on spectrum-as-thing, the medium can become far more efficient and offer far greater capacity.(b) Decentralization works.
Manter a arquitetura limpa e simples. Colocar a inteligência nos dispositivos se comunicando através da rede em vez de em computadores centralizados.
Keep the architecture clean and simple. Put the “smarts” in the devices communicating across the network rather than in centralized computers.
Na verdade, controle central e regulação teriam impedido a Internet de se tornar a força que ela se tornou. (c) Abaixando o custo do acesso e da conexão desencadeia inovação acima de qualquer expectiva razoável. O espectro aberto vai fazer pelas comunicações sem fio o que a Internet fez pelos computadores em rede. As tecnologias de hoje Como um resultado de decisões tomadas no começo dos anos 1990, nós construímos decisões baseadas na ciência do começo de 1900, nós construímos um sistema que funciona em torno de limitações tecnológicas que a tecnologia do século 21 superou.
In fact, central control and regulation would have kept the Internet from becoming the force that it has.(c) Lowering the cost of access and connection unleashes innovation beyond any reasonable expectation.Open spectrum will do for wireless communications what the Internet has done for networking computers.Today’s technologyAs a result of decisions based on the science of the early 1900s, we built a system that works around technological limitations that 21st century technology has overcome.
Avanços nos últimos dez anos derrubaram uma de nossas mais importantes suposições sobre comunicações sem fio: "Para conseguir boa recepção, trave em um único sinal." Não mais.
Advances over the past ten years knock into a cocked hat our most important assumptions about wireless communications:“To get good reception, lock onto a signal.” Not any more.
Assim como uma autoestrada que permite aos carros mudar de faixa terão maior capacidade que uma que os tranca em faixas unicas, a banda aumenta com radios adaptivas que podem mudar suas frequências, modulação e rota de informação para compensar e aproveitar as condições do momento. "O radio é um receptor." Até pouco tempo, um radio era um mecanismo prédefinido que podia fazer apenas uma coisa: tocar música, receber dados de voz, etc.
Just as a highway that allows cars to change lanes will have greater capacity than one that locks them into single-lane tunnels, bandwidth increases with adaptive radios that can change their frequencies, modulation, and information routing to compensate for and exploit the current conditions.“A radio is a receiver.” Until recently, a radio was a hard-wired device that could do one thing only: play music, receive voice data, etc.
Mas rádios definidas por softwares são computadores, capazes de serem reprogramadas em tempo real. Elas podem ser atualizadas depois de vendidas, e podem ser dinamicamente colocadas para uma grande variedade de usos, permitindo inovações muito maiores do que simplesmente ser "estações" para serem ouvidas. "Quanto mais vocë coloca em uma rede, melhor ela é." A Internet - uma rede ponto-a-ponto - provou que essa idéia esta invertida.
But software-defined radios are computers, capable of being reprogrammed on the fly. They can be upgraded after they are sold, and that they can dynamically be put to a wide variety of uses, enabling innovation far beyond simply providing more “stations” to listen to.“The more you put into a network, the better it is.” The Internet – an end-to-end network – has proven this idea to be backwards.
É precisamente porque a Internet não foi otimizada para nenhuma aplicação em particular que ela se faz util para toda uma gama de inovações. O espectro pode ser arquitetado da mesma forma: como um transportador de informações utilizado por 'smart devices' como radios adaptivas controladas por software. "Quanto mais usuários, menor a banda." A teoria informacional de Shannon e Weaver que guiou o desenvolvimento do broadcast e das redes ponto a ponto não consideraram as implicações da forma como nossas redes celulares atualmente permitem multiplos usuários simultaneos.
It’s precisely because the Internet wasn’t optimized for any particular application that it’s useful to the broadest range of innovations. Spectrum can be architected the same way: as an information transport utilized by “smart devices” such as adaptive and software-defined radios.“The more users, the less bandwidth.” Shannon and Weaver’s Information Theory that guided the development of broadcast and point-to-point networks did not consider the implications of the way our cellular networks currently enable multiple simultaneous users.
Na decada passada, varios pesquisadores começaram a explorar esse canto desconhecido da teoria, e tem demonstrado uma série de resultados contraintuitivos que mostram que nossas suposições sobre capacidade e interferencia estão simplesmente erradas.
In the past decade, a variety of research teams have begun to explore this unknown corner of the theory, and have shown a variety of counterintuitive results that show that our assumptions about capacity and interference are just wrong.
[5] "É tudo sobre as ondas." Não, é tudo sobre informação.Técnicas de comunicação digital tais quais detectação e correção de erro, [maximum likelihood estimation], [Rake receivers], e outras técnicas desenvolvidas baseadas na teoria informacional de Shannon e no processamento de sinais digitais garantem um arsenal de tecnicas que não vem sendo usadas em sistemas de rádio montadas antes de 1990 (a maior parte dos sistemas comerciais), e.x. antes da telefonia celular digital. "Interferencia é a lei da natureza." Tecnicas de modulação de banda larga tais como DSSS (802.11b - o WiFi), OFDM (802.11a/g), UWB e muitas outras usam novas tecnologias para distribuir informação através de muitas frequencias, criando altas taxas de transmissão a baixo custo e com muita pouca degradação mesmo em ambientes com muita interferencia.
[5]”It’s all about the waves.” No, it’s all about information. Digital communications techniques such as error detection and correction, maximum likelihood estimation, Rake receivers, and other techniques developed based on Shannon's information theory and Digital Signal Processing provide a rich set of techniques that have not been used in radio systems deployed before 1990 (the bulk of commercial systems), i.e. before digital cellular telephones. ”Interference is a law of nature.” Very wideband modulation techniques such as DSSS (802.11b – AKA WiFi), OFDM (802.11a/g), UWB and many others use new technologies to spread information across many frequency bands, creating very high transmission rates at low cost with very little degradation even in noisy environments.
Elas não requerem uso "exclusivo" dessas frequencias de banda, especialmente em uma rede que use tecnicas de correção de erro modernas e adaptivas, e eles não interferem com tecnologias antigas (como a TV) que usem a mesma frequencia.
They do not require "exclusive" use of those frequency bands, especially in a network that uses modern adaptive error-correction techniques, and they do not interfere with older technologies (such as TV) that uses the same frequencies.