טכנולוגיה חדשה המאפשרת שליחה וקבלה של אותות אלחוטיים בו-זמנית בערוץ יחיד פותחה על-ידי חוקרי Stanford. המחקר שלהם יכול לסייע בהקמת רשתות תקשורת מהירות ויעילות יותר, ובכך להכפיל או יותר מכך את המהירות של רשתות קיימות.
“תקשורת אלחוטית היא רחוב חד-סטרי. עבור”.
תעבורה אלחוטית יכולה לזרום רק בכיוון אחד בזמן מסוים בתדר מסוים, ולכן השימוש התדיר ב-”עבור” על-ידי טייסים ובקרי טיסה, משתמשים ב-walkie-talkie (משדר/מקלט ידני) וצוותי חירום בשעה שהם מקבלים את רשות הדיבור.
אך כעת, חוקרי Stanford פיתחו את מכשירי הרדיו הראשונים שיכולים לשדר ולקלוט אותות בו-זמנית.
דבר זה מקנה מהירות כפולה מאשר כל טכנולוגיה קיימת, ועם מאמץ נוסף יוביל לרשתות אף יותר מהירות ויותר יעילות בעתיד.
“הספרים מלמדים שהדבר איננו אפשרי”, אומר Philip Levis, פרופסור-משנה למדעי המחשב והנדסת חשמל. “אולם המערכת החדשה משנה לחלוטין את ההנחות שלנו אודות האופן בו ניתן לתכנן רשתות אלחוטיות”, הוא אומר.
רשתות טלפונים סלולריים מאפשרות למשתמשים לדבר ולשמוע בו-זמנית, אך הן משתמשות בפתרון יקר הדורש תכנון מדוקדק, ההופך את הטכניקה לפחות מעשית עבור רשתות אלחוט אחרות, כולל Wi-Fi.
הברקה בעקבות רעיון פשוט
שלישיית סטודנטים לתואר שני בהנדסת חשמל, Jung Il Choi, Mayank Jain ו-Kannan Srinivasan, החלו לעבוד על גישה חדשה בשעה שהם העלו רעיון הנראה לכאורה פשוט. מה יקרה אם מכשירי האלחוט היו יכולים לבצע אותו הדבר כמו המוח שלנו כאשר אנחנו מדברים ומקשיבים בו-זמנית: לסנן את קול הדיבור שלנו עצמנו?
ברוב הרשתות האלחוטיות, כל התקן צריך לדבר או להאזין לפי תורו. “הדבר דומה לשני אנשים המעבירים בקול רם מסרים זה לזה בו זמנית”, אמר Levis. “אם שני האנשים צועקים באותו הזמן, אף אחד מהם לא ישמע את השני”.
לסטודנטים נדרשו חודשים אחדים לדמיין כיצד יבנו את הרדיו החדש, עם סיוע מ-Levis ו-Sachin Katti, פרופסור-משנה למדעי המחשב והנדסת חשמל. הקושי העיקרי לדו-שיח הבו-זמני היה: האותות הנקלטים מכוסים על-ידי שידורי הרדיו של עצמם, ומונעים דיבור ושמיעה באותו הזמן.
“כאשר רדיו משדר, השידור שלו הוא מיליון או מיליארד מונים חזק יותר מאשר כל דבר שניתן לשמוע (מרדיו אחר)”, אמר Levis. “זה כמו לנסות להאזין ללחישה כאשר אתה בעצמך צועק”.
אולם, הבינו החוקרים, אם מקלט הרדיו היה יכול לסנן את האות מהמשדר שלו עצמו, ניתן היה לשמוע אותות חלשים מבחוץ. “אתה צריך לגרום לכך שלא תשמע את הצעקות של עצמך אך תשמע את הלחישה של מישהו אחר”, אמר Levis.
הפיתוח שלהם מנצל את יתרון העובדה שכל רדיו יודע בדיוק מה הוא משדר, ולכן מה עליו לבטל על-ידי סינון. התהליך דומה לאוזניות המבטלות רעשים. כאשר החוקרים הציגו את התקנם ב-MobiCom 2010, כינוס בינלאומי של מעל 500 מהמומחים העולמיים הטובים ביותר ברישות נייד, הם זכו לפרס על ההצגה הטובה ביותר. עד אז, אנשים לא האמינו שניתן לבצע שידור וקליטה של אותות בו-זמנית, אמר Jain. Levis אמר שהחוקרים אפילו אמרו לסטודנטים שהרעיון שלהם היה “כה פשוט ויעיל שלא יעבוד”, מאחר ש”דבר כה מובן מאליו בוודאי כבר נוסה ללא הצלחה”.
פריצת דרך בטכנולוגיית התקשורת
אולם זה כן עבד, עם השלכות חשובות על רשתות תקשורת עתידיות. ההשפעה הבולטת ביותר של שידור וקליטת אותות בו-זמנית היא בכך שהיא מכפילה את כמות המידע שאתה יכול לשלוח, אמר Levis. המשמעות היא רשתות ביתיות ומשרדיות הרבה יותר משוכללות, יותר מהירות ופחות צפופות.
אולם Levis רואה גם השפעות מעמיקות ביותר של הטכנולוגיה, כגון התגברות על בעיה רצינית בתקשורת של בקרה אווירית. במערכות הקיימות, אם שני מטוסים מנסים לקרוא למגדל הפיקוח באותו הזמן ובאותו הצדר, אף אחד מהם לא יחדור. Levis אומר ששידורים חסומים אלה גרמו להתנגשויות בין מטוסים, דבר שהמערכת החדשה הייתה יכולה למנוע.
לקבוצה פטנט ארעי על הטכנולוגיה והיא פועלת להפיצה לשוק. הם מנסים עתה להגדיל את עצמת השידורים ואת המרחקים בהם הם עובדים. שיפורים אלה הכרחיים לפני שהטכנולוגיה תוכל להפוך למעשית בשימוש ברשתות Wi-Fi.
אבל אפילו יותר מבטיחות הן ההשלכות של המערכת על רשתות עתידיות. בשעה שבונים חומרה ותוכנה כדי לנצל את השידור הדו-כיווני הבו-זמני, “לא ניתן לנבא את השפעת התוצאות”, אמר Levis.
