Het is absoluut onmogelijk dat er op korte termijn een nieuwe technologie de kop zal opsteken die de wereld net zo ingrijpend zal veranderen als bijvoorbeeld de uitvinding van de transistor. Althans, met deze geruststellende gedachte kruipen wellicht duizenden managers in de IT ’s avonds tussen de lakens. Stel je voor, het bestaan is immers al gecompliceerd genoeg met die niet aflatende stroom van nieuwe computers, netwerktechnologieën en applicaties.
Behoort u tot de zojuist genoemde groep mensen, of voelt u zich aangesproken? Helaas, dames en heren, dan is er slecht nieuws. De nieuwste uitvinding die de wereld op zijn kop gaat zetten bestaat al: TM-UWB of Time Modulated Ultra Wide Band. Anderen noemen de technologie Digital Pulse Wireless. Ook de computerindustrie ziet mogelijkheden.
De eerste ruwe prototypes gebaseerd op deze technologie en op IBM’s nieuwe silicium-germaniumchips worden al getest in de onopvallende onderkomens van het bedrijf Time Domain in Huntsville, Alabama. Het gaat om een mobiele telefoon die op de centimeter nauwkeurig kan bepalen hoever de gesprekspartner is verwijderd. Dan is er nog een videocamera die videobeeld draadloos verstuurt naar een computerscherm. Ten slotte is er een klein handzaam radarapparaat dat binnenshuis gebruikt kan worden en probleemloos door muren ziet. Verder schijnt het Amerikaanse leger ook nog experimenteren met TM-UWB toepassingen voor op het slagveld, maar daarover is niet veel bekend.
Radiogolven
Sinds de ontdekking van draadloze communicatie in de jaren tachtig van de vorige eeuw zijn alle praktische toepassingen van radiocommunicatie gebaseerd op het versturen van radiogolven of continue sinusgolven. Signalen kunnen worden verstuurd door het manipuleren van de amplitude (AM) of de frequentie (FM). Het is ook mogelijk om radiopulsen te versturen in plaats van continue radiogolven, maar daar is nooit een bruikbare toepassing voor gevonden. Nooit? Al meer dan tien jaar geleden slaagde ene Larry Fullerton erin om een tape van de band Chicago vanaf een pulszender in zijn werkhok te versturen naar een ontvanger in de achtertuin. Larry ging even uit zijn dak. Hij had aangetoond dat Digital Pulse Wireless werkte.
Radiopulsen
De radioapparatuur van Larry Fullerton verzendt dus geen radiogolven maar ultra korte radiopulsen. Digital Pulse Wireless opereert met tien tot veertig miljoen pulsen per seconde. Het systeem is digitaal want iedere puls staat voor een één of een nul. De zender en de ontvanger hebben in hun geheugen beide een code die exact een patroon van intervallen vastlegt waarmee de pulsen worden verstuurd. Wanneer een puls 125 picoseconden vóór een exact bepaald tijdstip wordt verstuurd dan staat die puls voor een 1. Wanneer de puls 125 picoseconden ná een exact vastgelegd tijdstip wordt verstuurd, is het een nul. Voila, Digital Pulse Wireless of TM-UWB.
De voordelen van deze digitale puls-technologie zijn overweldigend. Het verzenden van radiopulsen vraagt ongeveer een duizendste deel van de energie die nodig is voor het verzenden van radiogolven. Dat is dus niet alleen een besparing van energie, maar het betekent ook dat een mobiele TM-UWB-telefoon de afmetingen kan hebben van een doosje lucifers. Er is geen interferentie en pulsen kunnen worden verstuurd over het hele radiospectrum! De kans dat radiopulsen tegen elkaar botsen is vrijwel nihil. In potentie kan dat dus een enorme schoonmaak betekenen in het overvolle radiospectrum. Honderden mensen in een kantoor kunnen tegelijkertijd via Digital Pulse Wireless met elkaar communiceren zonder dat ze elkaar storen. En dan is er nog de veiligheid. Voor apparaten die de code van de zender en de ontvanger niet kennen is het onmogelijk om het signaal te onderscheppen.
Wetenschappelijk project
Larry Fullerton is het prototype van de wereldvreemde maar zeer bevlogen uitvinder. Hij werd supergemotiveerd op de dag dat zijn favoriete professor een groep studenten aan de Universiteit van Arkansas voorhield dat er nooit toepassingen zouden zijn voor radiopulstechnologie. Om zijn uitvinding en patenten om te zetten in toepassingen heeft hij samen met Ralph Petroff – de uitvinder van het digitale horloge – de firma Time Domain opgericht. Larry zegt in de Amerikaanse krant USA-Today dat zijn uitvinding tot ongeveer een jaar geleden vooral een ‘wetenschappelijk project’ was dat alleen werkte in dure en complexe laboratorium-opstellingen. En toen was er IBM.
IBM
Medio 1998 nam IBM een nieuw silicium-germaniumchip in productie die speciaal ontworpen is voor gebruik in apparatuur voor draadloze communicatie. Het gaat om een chip waarbij een analoog germanium onderdeel, voor de conversie van bijvoorbeeld voice naar een digitaal signaal, wordt gecombineerd met standaard digitale transistors op één enkele chip. Fullerton ontdekte dat hij met deze chip voor het eerst de beschikking had over een goedkope manier om radiopulsen te verzenden met exacte intervallen in picoseconden en een frequentie van tien tot veertig miljoen per seconde. Time Domain is nu één van de belangrijkste proefkonijnen voor IBM’s nieuwe chip.
De mogelijkheden voor het toepassen van TM-UWB zijn legio. In verschillende publicaties over de technologie worden toepassingen genoemd als lokale-positioneringssystemen, draagbare radar, mobiele telefoons en verzending van data en video. Omdat de radiopulsen op een exact vastgelegd moment vertrekken van de zender kan de ontvanger tot op de centimeter bepalen hoe groot de afstand is tussen beide apparaten. De technologie kan daarom gebruikt worden voor positiebepaling die veel nauwkeuriger is dan de Global Positioning Systems (GPS) die gebruikmaken van satellieten. Radarsystemen die gebaseerd zijn op radiopulsen kunnen – in tegenstelling tot systemen die gebruik maken van radiogolven – gebruikt worden in gebouwen en zijn in staat dwars door muren te kijken.
Kantoornetwerk
De meest voor de hand liggende toepassing van Digital Pulse Wireless in de IT is het draadloze kantoornetwerk waarin mobiele telefoons, servers en notebooks met elkaar communiceren. Omdat de pulsen geen interferentie kennen, is het mogelijk in een beperkte ruimte een groot aantal zenders te gebruiken die elkaar niet storen. Met de thans gangbare Bluetooth-standaard (in de 2,4 gigahertz band) is het mogelijk één miljoen bits per seconde te versturen over een afstand van tien meter met de energie van 100 milliwatts. De eerste prototypes van Time Domain’s pulsezender kunnen 1,25 miljoen bits versturen over een afstand van 80 meter met de energie van slechts 0,5 milliwatts. En Time Domain verwacht dat de capaciteit van het signaal opgevoerd kan worden tot zeker één miljard bits per seconde.
Tegenstand
Met de Digital Pulse Wireless wordt een toekomst denkbaar waarin de frequenties in het radiospectrum niet langer schaars zijn. Dat is een huiveringwekkende gedachte voor overheden die kapitalen opstrijken met het ‘verhuren’ van frequenties en voor bedrijven die miljarden dollars hebben geïnvesteerd in het huren van frequenties. Men mag dan ook veronderstellen dat deze technologie heel wat tegenstand zal ondervinden.
De belangrijkste horde die Time Domain nu in de Verenigde Staten moet nemen is het verkrijgen van goedkeuring van de Federal Communications Commission (FCC). Digital Pulse Wireless maakt gebruik van het hele spectrum en volgens de bestaande wetgeving mag dat niet. Wetenschappers, politici en een pressiegroep uit de computerindustrie onder leiding van Paul Allen zetten de FCC onder druk om ruim baan te maken voor Digital Pulse Wireless.
