home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Telecom / 1996-04-telecom-walnutcreek.iso / george.gilder.essays / new.rule.of.wireless < prev    next >
Text File  |  1994-12-20  |  55KB  |  1,083 lines

  1. Reply-To: gaj@pcs.win.net (Gordon Jacobson)
  2. Date: Fri, 29 Oct 1993 02:53:15
  3. Subject: George Gilder's Article - The New Rule of Wireless
  4.  
  5.  
  6.      I have seen references to George Gilder's articles in this and
  7. other newsgroups, beginning with his first article in the series from
  8. last December, "Into the Fibersphere." This is the first of four
  9. articles I would like to upload to comp.dcom.telecom.  I contacted the
  10. author and Forbes and as the preface below indicates obtained
  11. permission to post on the Internet. Please note that the preface must
  12. be included when cross posting this article to another newsgroup.
  13.  
  14.         The following was received directly from Forbes ASAP on
  15. Wednesday October 27, 1993.
  16.  
  17.  
  18. Date:          Wed Oct 27, 1993 9:17 pm GMT
  19. From:          Forbes ASAP / MCI ID: 579-9624
  20. TO:       Gordon Jacobson
  21. Subject:  PLEASE UPLOAD TO INTERNET
  22.  
  23.  
  24.  
  25.      
  26.      The following article, THE NEW RULE OF THE WIRELESS, was
  27. first published in Forbes ASAP, March 29th, 1993.  It is a
  28. portion of George Gilder's book, Telecosm, which will be
  29. published next year by Simon & Schuster, as a sequel to
  30. Microcosm, published in 1989 and Life After Television published
  31. by Norton in 1992.  Subsequent chapters of Telecosm will be
  32. serialized in Forbes ASAP.
  33.  
  34.  
  35.                   THE NEW RULE OF THE WIRELESS
  36.  
  37.                                BY
  38.                                 
  39.                                 
  40.                           GEORGE GILDER
  41.      
  42.      At first glance, Vahak Hovnanian, a homebuilding tycoon in
  43. New Jersey, would seem an unlikely sort to be chasing rainbows.
  44. Yet in the converging realms of computers and communications that
  45. we call the telecosm, rainbows are less a matter of hue and
  46. weather than they are a metaphor for electromagnetism: the
  47. spectrum of wavelengths and frequencies used to build businesses
  48. in the Information Age.
  49.      
  50.      An Armenian Christian from Iraq, Hovnanian ran a business
  51. building high-quality "affordable" housing.  His first coup came
  52. on Labor Day in 1958 when, together with his three older
  53. brothers, he bought an apparently undesirable property near the
  54. waterfront in Tom's River for $20,000.  From this modest
  55. beginning has arisen not only one of the nation's largest
  56. homebuilding enterprises (divided among the four immigrant
  57. brothers), but also a shattering breakthrough on some seemingly
  58. bleak frontiers of the electromagnetic spectrum.  Together with
  59. maverick inventor Bernard Bossard, Hovnanian has launched a
  60. wireless cellular TV business in frequencies once thought usable
  61. only in outer space.
  62.      
  63.      Perhaps the reason Hovnanian feels comfortable today
  64. pioneering on the shores of the telecosm is that some 35 years
  65. ago he was an engineer at Philco Semiconductor following in the
  66. theoretical steps of AT&T Bell Laboratories titan William
  67. Shockley.  Shockley led the team that plunged into the microcosm
  68. of solid-state physics and invented the transistor.  At the heart
  69. of all-digital electronics, this invention still reverberates
  70. through the world economy and imposes its centrifugal rules of
  71. enterprise.
  72.      
  73.      This law of the microcosm dictates exponential rises in
  74. computer efficiency as transistors become smaller.  It is this
  75. law that drives the bulk of the world's computations to ever-
  76. cheaper machines and pushes intelligence from the center to the
  77. fringes of all networks.  Today the microcosm is converging with
  78. the telecosm and igniting a new series of industrial shocks and
  79. surprises.
  80.      
  81.      The convergence of microcosm and telecosm in an array of
  82. multimedia industries - from personal intelligent communicators
  83. to video teleputers to digital films and publishing - is now the
  84. driving force of world economic growth.  John Sculley, chairman
  85. and CEO of Apple Computer, has projected that by 2002 there will
  86. be a global business in multimedia totaling some $3.5 trillion -
  87. close to the size of the entire U.S. economy in the early 1980s.
  88.      
  89.      This new world of computer communications will break down
  90. into two domains - the fibersphere and the atmosphere.  The
  91. fibersphere is the domain of all-optical networks, with both
  92. communications power - bandwidth - and error rate improving by
  93. factors in the millions.  In "Into the Fibersphere" (Forbes ASAP,
  94. December 7, 1992), we saw that the potential capacity for
  95. communications in the fibersphere is 1,000 times greater than all
  96. the currently used frequencies in the air - and so radically
  97. error-free that it mandates an entirely new model of wired
  98. telecommunications.  Now we will discover that the atmosphere
  99. will offer links as mobile and ubiquitous as human beings are.
  100. It thus will force the creation of an entirely new model of
  101. wireless networks.
  102.      
  103.      In one sense, Sculley's $3 5 trillion dream can be seen as
  104. the pot of gold at the end of Maxwell's rainbow.  In 1865, in a
  105. visionary coup that the late Richard Feynman said would leave the
  106. American Civil War of the same decade as a mere "parochial
  107. footnote" by comparison, Scottish physicist James Clerk Maxwell
  108. discovered the electromagnetic spectrum.  Encompassing nearly all
  109. the technologies imagined by Sculley, Maxwell's rainbow reaches
  110. from the extremely low frequencies (and gigantic wavelengths)
  111. used to communicate with submarines all the way through the
  112. frequencies used in radio, television and cellular phones, on up
  113. to the frequencies of infrared used in TV remotes and fiber
  114. optics, and beyond that to visible and ultraviolet light and X-
  115. rays.  In a fabulous feat of unification, Maxwell reduced the
  116. entire spectrum to just four equations in vector calculus.  He
  117. showed that all such radiations move at the speed of light - in
  118. other words, the wavelength times the frequency equals the speed
  119. of light.  These equations pulse at the heart of the information
  120. economy today.
  121.      
  122.      Virtually all electromagnetic radiation can bear
  123. information, and the higher the frequencies, the more room they
  124. provide for bearing information.  As a practical matter, however,
  125. communications engineers have aimed low, thronging the
  126. frequencies at the bottom of the spectrum, comprising far less
  127. than one percent of the total span.
  128.      
  129.      The vast expansion of wireless communications forecast by
  130. Sculley, however, will require the use of higher frequencies far
  131. up Maxwell's rainbow.  This means a return to the insights of
  132. another great man who walked the halls of Bell Labs in the late
  133. 1940s at the same time as future Nobel laureate William Shockley,
  134. and who left the world transformed in his wake.
  135.      
  136.      In 1948, the same year that Shockley invented the
  137. transistor, Claude Shannon invented the information theory that
  138. underlies all modern communications.  At first encounter,
  139. information theory is difficult for nonmathematicians, but
  140. computer and telecom executives need focus on only a few key
  141. themes.  In defining how much information can be sent down a
  142. noisy channel, Shannon showed that engineers can choose between
  143. narrowband high-powered solutions and broadband low-powered
  144. solutions.
  145.  
  146.  
  147.  
  148. >From Long & Strong to Wide & Weak
  149.  
  150.      
  151.      Assuming that usable bandwidth is scarce and expensive, most
  152. wireless engineers have strived to economize on it.  Just as you
  153. can get your message through in a crowded room by talking louder,
  154. you can overcome a noisy channel with more powerful signals.
  155. Engineers therefore have pursued a strategy of long and strong:
  156. long wavelengths and powerful transmissions with the scarce radio
  157. frequencies at the bottom of the spectrum.
  158.      
  159.      Economizing on spectrum, scientists created mostly analog
  160. systems such as AM radios and televisions.  Using every point on
  161. the wave to convey information and using high power to overcome
  162. noise and extend the range of signals, the long and strong
  163. approach seemed hugely more efficient than digital systems
  164. requiring complex manipulation of long strings of on-off bits.
  165.      
  166.      Ironically, however, the long and strong policy of
  167. economizing on spectrum led to using it all up.  When everyone
  168. talks louder, no one can hear very well.  Today, the favored
  169. regions at the bottom of the spectrum are so full of spectrum-
  170. hogging radios, pagers, phones, television, long-distance, point-
  171. to-point, aerospace and other uses that heavy-breathing experts
  172. speak of running out of "air."
  173.      
  174.      Shannon's theories reveal the way out of this problem.  In a
  175. counterintuitive and initially baffling redefinition of the
  176. nature of noise in a communications channel, Shannon showed that
  177. a flow of signals conveys information only to the extent that it
  178. provides unexpected data - only to the extent that it adds to
  179. what you already know.  Another name for a stream of unexpected
  180. bits is noise.  Termed Gaussian, or white, noise, such a
  181. transmission resembles random "white" light, which cloaks the
  182. entire rainbow of colors in a bright blur.  Shannon showed that
  183. the more a transmission resembles this form of noise, the more
  184. information it can hold.
  185.      
  186.      Shannon's alternative to long and strong is wide and weak:
  187. not fighting noise with electrical power but joining it with
  188. noiselike information, not talking louder but talking softer in
  189. more elaborate codes using more bandwidth.  For example, in
  190. transmitting 40 megabits per second - the requirement for truly
  191. high-resolution images and sounds - Shannon showed some 45 years
  192. ago that using more bandwidth can lower the needed signal-to-
  193. noise ratio from a level of one million to one to a ratio of 30.6
  194. to one.  This huge gain comes merely from increasing the
  195. bandwidth of the signal from two megahertz (millions of cycles
  196. per second) to eight megahertz.  That means a 33,000-fold
  197. increase in communications efficiency in exchange for just a
  198. fourfold increase in bandwidth.
  199.      
  200.      Such an explosion of efficiency radically limits the need to
  201. waste watts in order to overcome noise.  More communications
  202. power comes from less electrical power.  Thus, Shannon shows the
  203. way to fulfill Sculley's vision of universal low-powered wireless
  204. communications.
  205.      
  206.      This vision of wide and weak is at the heart of the most
  207. promising technologies of today, from the advanced digital
  208. teleputer sets of American HDTV to ubiquitous mobile phones and
  209. computers in so-called personal communications networks (PCNs).
  210. Shannon's theories of the telecosm provide the basic science
  211. behind both Sculley's dream and Hovnanian's video spectrum
  212. breakthrough.
  213.      
  214.      Shannon's world, however, is not nirvana, and there is no
  215. free lunch.  Compensating for the exponential rise in
  216. communications power is an exponential rise in complexity.
  217. Larger bandwidths mean larger, more complex codes and
  218. exponentially rising burdens of computation for the decoding and
  219. error-correcting of messages.  In previous decades, handling 40
  220. megabits per second was simply out of the question with existing
  221. computer technology.  For the last 30 years, this electronic
  222. bottleneck has blocked the vistas of efficient communication
  223. opened by Shannon's research.
  224.      
  225.      In the 1990s, however, the problem of soaring complexity has
  226. met its match - and then some - in exponential gains of computer
  227. efficiency.  Not only has the cost-effectiveness of microchip
  228. technology been doubling every 18 months but the pace of advance
  229. has been accelerating into the 1990s.  Moreover, the chips
  230. central to digital communications - error correction,
  231. compression, coding and decoding - are digital signal processors.
  232. As we have seen, the cost-effectiveness of DSPs has been
  233. increasing - in millions of computer instructions per second
  234. (MIPS) per dollar - some tenfold every two years.
  235.      
  236.      This wild rush in DSPs will eventually converge with the
  237. precipitous plunge in price-performance ratios of general-purpose
  238. microprocessors.  Led by Silicon Graphics' impending new TFP Cray
  239. supercomputer on a chip, Digital Equipment's Alpha AXP device and
  240. Hewlett Packard's Precision Architecture 7100, micros are moving
  241. beyond 100-megahertz clock rates.  They are shifting from a
  242. regime of processing 32-bit words at a time to a regime of
  243. processing 64-bit words.  This expands the total addressable
  244. memory by a factor of four billion.  Together with increasing use
  245. of massively parallel DSP architectures, these gains will keep
  246. computers well ahead of the complexity problem in broadband
  247. communications.
  248.      
  249.      What this means is that while complexity rises exponentially
  250. with bandwidth, computer efficiencies are rising even faster.
  251. The result is to open new vistas of spectrum in the atmosphere as
  252. dramatic as the gains of spectrum so far achieved in the
  253. fibersphere.
  254.  
  255.  
  256.  
  257. Attacking Through the Air
  258.  
  259.      
  260.      Hovnanian's campaign into the spectrum began when a cable
  261. company announced one day in 1985 that under the Cable Act of
  262. 1984 and franchise rights granted by local governments, it had
  263. the right to wire one of his housing developments then under
  264. construction.  Until that day, Hovnanian's own company could
  265. package cable with his homes through what are called satellite
  266. master antenna TV systems.  In essence, each Hovnanian
  267. development had its own cable head end where programs are
  268. collected and sent out to subscribers.
  269.      
  270.      When the cable company, now Monmouth Cable Vision, went to
  271. court and its claim was upheld by a judge, Hovnanian sought
  272. alternatives.  First he flirted with the idea of having the phone
  273. company deliver compressed video to his homes.  In 1986, in the
  274. era before FCC Commissioner Alfred Sikes, that was both illegal
  275. and impractical.  Then he met Bernard Bossard and decided to
  276. attack through the air.  An early pioneer in microchips who had
  277. launched a semiconductor firm and eventually sold it to M/A COM,
  278. Bossard was familiar with both the soaring power of computers and
  279. the murky problems of broadband noise that have long restricted
  280. the air to a small number of broadcast AM TV stations.
  281.      
  282.      Air delivery of cable television programming had long seemed
  283. unpromising.  Not only was there too little spectrum available to
  284. compete with cable, but what spectrum there was, was guarded by
  285. the FCC and state public utilities commissions.  Nonetheless, in
  286. the early 1990s "wireless cable" did become a niche market, led
  287. by Microband Wireless Cable and rivals and imitators across the
  288. land.  Using fragments of a frequency band between 2.5 and 2.7
  289. gigahertz (billions of cycles per second), Microband, after some
  290. financial turmoil, now profitably broadcasts some 16 channels to
  291. 35,000 New York City homes in line of sight from the top of the
  292. Empire State Building.  As long as they are restricted to a
  293. possible maximum of 200 megahertz and use AM, however, wireless
  294. firms will not long be able to compete with the cable industry.
  295. Cable companies offer an installed base of potential gigahertz
  296. connections and near universal coverage.
  297.      
  298.      Having spent much of his life working with microwaves for
  299. satellites and the military, Bossard had a better idea.  He
  300. claimed he could move up the spectrum and pioneer on frontiers of
  301. frequency between 27.5 and 29.5 gigahertz, previously used
  302. chiefly in outer space.  That would mean he could command in the
  303. air some half a million times the communications power, or
  304. bandwidth, of typical copper telephone links, some ten times the
  305. bandwidth of existing wireless cable, some four times the
  306. bandwidth of the average cable industry coaxial connection, and
  307. twice the bandwidth of the most advanced cable systems.
  308.      
  309.      The conventional wisdom was that these microwaves (above
  310. about 12 gigahertz) are useless for anything but point-to-point
  311. transmissions and are doubtful even for these.  For radio
  312. communication, the prevailing folklore preferred frequencies that
  313. are cheap to transmit long distances and that can penetrate
  314. buildings and tunnels, bounce off the ionosphere or scuttle
  315. across continents along the surface of the earth.  The higher the
  316. frequency, the less it can perform these feats essential to all
  317. broadcasting - and the less it can be sent long distances at all.
  318.      
  319.      Moreover, it was believed, these millimeter-sized microwaves
  320. not only would fail to penetrate structures and other obstacles
  321. but would reflect off them and off particles in the air in a way
  322. that would cause hopeless mazes of multipath.  Multipath would be
  323. translated into several images, i.e., ghosts, on the screen.
  324.      
  325.      Finally, there was the real show-stopper.  Everyone knew
  326. that these frequencies are microwaves.  The key property of
  327. microwaves, as demonstrated in the now ubiquitous ovens, is
  328. absorption by water.  Microwaves cook by exciting water molecules
  329. to a boil.  Microwave towers are said to kill birds by
  330. irradiating their fluids.  Microwave radar systems won't work in
  331. the rain.  Mention microwaves as a possible solution to the
  332. spectrum shortage, and everyone - from editors at Forbes to gurus
  333. at Microsoft, from cable executives to Bell Labs researchers -
  334. laughs and tells you about the moisture problem.
  335.      
  336.      So it was no surprise that when in 1986 Bossard went to M/A
  337. COM and other companies and financiers with his idea of TV
  338. broadcasting at 28 gigahertz, he was turned down flat.  Amid much
  339. talk of potential "violations of the laws of physics," jokes
  340. about broiling pigeons and warnings of likely resistance from the
  341. FCC, he was spurned by all.  In fairness to his detractors,
  342. Bossard had no license, patent or prototype at the time.  But
  343. these holes in his plan did not deter Vahak Hovnanian and his son
  344. Shant from investing many millions of dollars in the project.  It
  345. could be the best investment the Hovnanian tycoons ever made.
  346.  
  347.  
  348.  
  349. New Rule of Radio
  350.  
  351.      
  352.      For 35 years, the wireless communications industry has been
  353. inching up the spectrum, shifting slowly from long and strong
  354. wavelengths toward wide and weak bands of shorter wavelengths.
  355. Mobile phone services have moved from the 1950s radio systems
  356. using low FM frequencies near 100 megahertz, to the 1960s
  357. spectrum band of 450 megahertz, to the current cellular band of
  358. 900 megahertz accommodating more than 10 million cellular
  359. subscribers in the U.S.
  360.      
  361.      During the 1990s, this trend will accelerate sharply.
  362. Accommodating hundreds of millions of users around the world,
  363. cellular communications will turn digital, leap up the spectrum
  364. and even move into video.  Shannon's laws show that this will
  365. impel vast increases in the cost-effectiveness of communications.
  366.      
  367.      In general, the new rule of radio is the shorter the
  368. transmission path, the better the system.  Like transistors on
  369. semiconductor chips, transmitters are more efficient the more
  370. closely they are packed together.  As Peter Huber writes in his
  371. masterly new book, The Geodesic Network 2, the new regime favors
  372. "geodesic networks," with radios intimately linked in tiny
  373. microcells.  As in the law of the microcosm, the less the space,
  374. the more the room.
  375.      
  376.      This rule turns the conventional wisdom of microwaves upside
  377. down.  For example, it is true that microwaves don't travel far
  378. in the atmosphere.  You don't want to use them to transmit 50,000
  379. watts of Rush Limbaugh over 10 midwestern states, but to
  380. accommodate 200 million two-way communicators will require small
  381. cells; you don't want the waves to travel far.  It is true that
  382. microwaves will not penetrate most buildings and other obstacles,
  383. but with lots of small cells, you don't want the waves to
  384. penetrate walls to adjacent offices.
  385.      
  386.      Microwaves require high-power systems to transmit, but only
  387. if you want to send them long distances.  Wattage at the receiver
  388. drops off in proportion to the fourth power of the distance from
  389. the transmitter.  Reducing cell sizes as you move up the spectrum
  390. lowers power needs far more than higher frequencies increase
  391. them.  Just as important, mobile systems must be small and light.
  392. The higher the frequency, the smaller the antenna and the lighter
  393. the system can be.
  394.      
  395.      All this high-frequency gear once was prohibitively
  396. expensive.  Any functions over two gigahertz require gallium
  397. arsenide chips, which are complex and costly.  Yet the cost of
  398. gallium arsenide devices is dropping every day as their market
  399. expands.  Meanwhile, laboratory teams are now tweaking microwaves
  400. out of silicon.  In the world of electronics - where prices drop
  401. by a third with every doubling of accumulated sales - any
  402. ubiquitous product will soon be cheap.
  403.      
  404.      The law of the telecosm dictates that the higher the
  405. frequency, the shorter the wavelength, the wider the bandwidth,
  406. the smaller the antenna, the slimmer the cell and ultimately, the
  407. cheaper and better the communication.  The working of this law
  408. will render obsolete the entire idea of scarce spectrum and
  409. launch an era of advances in telecommunications comparable to the
  410. recent gains in computing.  Transforming the computer and phone
  411. industries, the converging spirits of Maxwell, Shannon and
  412. Shockley even pose a serious challenge to the current
  413. revolutionaries in cellular telephony.
  414.  
  415.  
  416.  
  417. The New PC Revolution: PCN
  418.  
  419.      
  420.      Many observers herald the huge coming impact of wireless on
  421. the computer industry, and they are right.  But this impact will
  422. be dwarfed by the impact of computers on wireless.
  423.      
  424.      In personal communications networks (PCN), the cellular
  425. industry today is about to experience its own personal computer
  426. revolution.  Just as the personal computer led to systems
  427. thousands of times more efficient in MIPS per dollar than the
  428. mainframes and minicomputers that preceded it, PCNs will bring an
  429. exponential plunge of costs.  These networks will be based on
  430. microcells often measured in hundreds of meters rather than in
  431. tens of miles and will interlink smart digital appliances,
  432. draining power in milliwatts rather than dumb phones using watts.
  433. When the convulsion ends later this decade, this new digital
  434. cellular phone will stand as the world's most pervasive PC.  As
  435. mobile as a watch and as personal as a wallet, these PICOs will
  436. recognize speech, navigate streets, take notes, keep schedules,
  437. collect mail, manage money, open the door and start the car,
  438. among other computer functions we cannot imagine today.
  439.      
  440.      Like the computer establishment before it, current cellular
  441. providers often seem unprepared for this next computer
  442. revolution.  They still live in a world of long and strong - high-
  443. powered systems at relatively low frequencies and with short-
  444. lived batteries - rather than in a PCN world of low-power systems
  445. at microwave frequencies and with batteries that last for days.
  446.      
  447.      Ready or not, though, the revolution will happen anyway, and
  448. it will transform the landscape over the next five years.  We can
  449. guess the pattern by considering the precedents.  In computers,
  450. the revolution took 10 years.  It began in 1977 when large
  451. centralized systems with attached dumb terminals commanded nearly
  452. 100 percent of the world's computer power and ended in 1987 with
  453. such large systems commanding less than one percent of the
  454. world's computer power.  The pace of progress in digital
  455. electronics has accelerated sharply since the early 1980s.
  456. Remember yesterday, when digital signal processing (DSP) - the
  457. use of specialized computers to convert, compress, shape and
  458. shuffle digital signals in real time - constituted an exorbitant
  459. million-dollar obstacle to all-digital communications? Many
  460. current attitudes toward wireless stem from that time, which was
  461. some five years ago.  Today, digital signal processors are the
  462. fastest-moving technology in all computing.  Made on single chips
  463. or multichip modules, DSPs are increasing their cost-
  464. effectiveness tenfold every two years.  As radio pioneer Donald
  465. Steinbrecher says, "That changes wireless from a radio business
  466. to a computer business."
  467.      
  468.      Thus, we can expect the cellular telephone establishment to
  469. reach a crisis more quickly than the mainframe establishment did.
  470. The existing cellular infrastructure will persist for vehicular
  471. use.
  472.      
  473.      As the intelligence in networks migrates to microcells, the
  474. networks themselves must become dumb.  A complex network, loaded
  475. up with millions of lines of software code, cannot keep up with
  476. the efflorescent diversity and creativity among ever more
  477. intelligent digital devices on its periphery.  This rule is true
  478. for the broadband wire links of fiber optics, as intelligent
  479. switching systems give way to passive all-optical networks.  It
  480. is also true of cellular systems.
  481.      
  482.      Nick Kauser, McCaw Cellular Communications' executive vice-
  483. president and chief of technology, faced this problem early in
  484. 1991 when the company decided to create a North American Cellular
  485. Network for transparent roaming throughout the regions of
  486. Cellular One.  "The manufacturers always want to sell switches
  487. that do more and more.  But complex switches take so long to
  488. program that you end up doing less and less," says Wayne Perry,
  489. McCaw vice-chairman.  Each time Kauser tried to change software
  490. code in one of McCaw's Ericsson switches, it might have taken six
  491. months.  Each time he wanted to add customer names above a 64,000
  492. limit, Ericsson tried to persuade him to buy a new switch.  The
  493. Ericsson switches, commented one McCaw engineer, offer a huge
  494. engine but a tiny gas tank.  The problem is not peculiar to
  495. Ericsson, however; it is basic to the very idea of complex switch-
  496. based services on any supplier's equipment.
  497.      
  498.      When McCaw voiced frustration, one of the regional Bell
  499. operating companies offered to take over the entire problem at a
  500. cost of some $200 million.  Instead, Kauser created a Signaling
  501. System 7 (SS-7) network plus an intelligent database on four
  502. Tandem fault-tolerant computers, for some $15 million.  Kauser
  503. maintains that the current services offered by North American
  504. Cellular could not be duplicated for 10 times that amount, if at
  505. all, in a switch-based system.  Creating a dumb network and off-
  506. loading the intelligence on computer servers saved McCaw hundreds
  507. of millions of dollars.
  508.      
  509.      The law of the microcosm is a centrifuge, inexorably pushing
  510. intelligence to the edges of networks.  Telecom equipment
  511. suppliers can no more trap it in the central switch than IBM
  512. could monopolize it in mainframes.
  513.      
  514.      Kauser should recognize that this rule applies to McCaw no
  515. less than to Ericsson.  His large standardized systems with 30-
  516. mile cells and relatively dumb, high-powered phones resemble big
  517. proprietary mainframe networks.  In the computer industry, these
  518. standardized architectures gave way to a mad proliferation of
  519. diverse personal computer nets restricted to small areas and
  520. interlinked by hubs and routers.  The same pattern will develop
  521. in cellular.
  522.  
  523.  
  524.  
  525. Could "Charles" Upend McCaw?
  526.  
  527.      
  528.      Together with GTE and the regional Bell operating company
  529. cellular divisions, McCaw is now in the position of DEC in 1977.
  530. With its new ally, AT&T, McCaw is brilliantly attacking the
  531. mainframe establishment of the wire-line phone companies.  But
  532. the mainframe establishment of wires is not McCaw's real
  533. competition.  Not stopping at central switches, the law of the
  534. microcosm is about to subvert the foundations of conventional
  535. cellular technology as well.  Unless McCaw and the other cellular
  536. providers come to terms with the new PC networks that go by the
  537. name of PCNs, they will soon suffer the fate of the minicomputer
  538. firms of the last decade.  McCaw could well be upended by its
  539. founder's original vision of his company - a PICO he called
  540. "Charles."
  541.      
  542.      Just as in the computer industry in the late 1970s, the
  543. fight for the future is already under way.  Complicating the
  544. conflict is the influence of European and Japanese forces
  545. protecting the past in the name of progress.  Under pressure from
  546. EEC industrial politicians working with the guidance of engineers
  547. from Ericsson, the Europeans have adopted a new digital cellular
  548. system called Groupe Speciale Mobile (GSM) after the commission
  549. that conceived it.
  550.      
  551.      GSM is a very conservative digital system that multiplies
  552. the number of users in each cellular channel by a factor of
  553. three.  GSM uses an access method called time-division multiple
  554. access (TDMA).  Suggestive of the time-sharing methods used by
  555. minicomputers and mainframes to accommodate large numbers of
  556. users on centralized computers, TDMA stems from the time-division
  557. multiplexing employed by phone companies around the world to put
  558. more than one phone call on each digital line.  Thus, both the
  559. telephone and the computer establishments are comfortable with
  560. time division.
  561.      
  562.      Under pressure from European firms eager to sell equipment
  563. in America, the U.S. Telephone Industry Association two years ago
  564. adopted a TDMA standard similar to the European GSM.  Rather than
  565. creating a wholly new system exploiting the distributed powers of
  566. the computer revolution, the TIA favored a TDMA overlay on the
  567. existing analog infrastructure.  Under the influence of Ericsson,
  568. McCaw and some of the RBOCs took the TDMA bait.
  569.      
  570.      Thus, it was in the name of competitiveness and
  571. technological progress, and of keeping up with the Europeans and
  572. Japanese, that the U.S. moved to embrace an obsolescent cellular
  573. system.  It made no difference that the Europeans and Japanese
  574. were technologically well in our wake.  Just as in the earlier
  575. case of analog HDTV, however, the entrepreneurial creativity of
  576. the U.S. digital electronics industry is launching an array of
  577. compelling alternatives just in time.
  578.      
  579.      Infusing cellular telephony with the full powers of wide and
  580. weak - combining Shannon's vision with computer advances - are
  581. two groups of engineers from MIT who spun out to launch new
  582. companies.  Qualcomm Inc. of San Diego, is led by former
  583. professor Irwin Jacobs and telecom pioneer Andrew Viterbi.  A
  584. Shannon disciple whose eponymous algorithm is widely used in
  585. digital wire-line telephony, Viterbi now is leading an effort to
  586. transform digital wireless telephony.  The other firm,
  587. Steinbrecher Corp. of Woburn, Mass., is led by an inventor from
  588. the MIT Radio Astronomy Lab named Donald Steinbrecher.
  589.      
  590.      Like Bernie Bossard and Vahak Hovnanian, the leaders of
  591. Qualcomm and Steinbrecher received the ultimate accolade for an
  592. innovator: They were all told their breakthroughs were
  593. impossible.  Indeed, the leaders at Qualcomm were still
  594. contending that Steinbrecher's system would not work just weeks
  595. ago when PacTel pushed the two firms together.  Now they provide
  596. the foundations for a radical new regime in distributed wireless
  597. computer telephony.
  598.  
  599.  
  600.  
  601. Signals in Pseudonoise
  602.  
  603.      
  604.      Ten years ago at Linkabit, the current leaders of Qualcomm
  605. conceived and patented the TDMA technology adopted as the U.S.
  606. standard by the Telephone Industry Association.  Like analog
  607. HDTV, it was a powerful advance for its time.  But even then,
  608. Viterbi and Jacobs were experimenting with a Shannonesque
  609. technology.
  610.      
  611.      A classic example of the efficacy of wide and weak, CDMA
  612. exploits the resemblance between noise and information.  The
  613. system began in the military as an effort to avoid jamming or air-
  614. tapping of combat messages.  Qualcomm brings CDMA to the
  615. challenge of communications on the battlefronts of big-city
  616. cellular.
  617.      
  618.      Rather than compressing each call into between three and 10
  619. tiny TDMA time slots in a 30-kilohertz cellular channel,
  620. Qualcomm's CDMA spreads a signal across a comparatively huge 1.
  621. 25-megahertz swath of the cellular spectrum.  This allows many
  622. users to share the same spectrum space at one time.  Each phone
  623. is programmed with a specific pseudonoise code, which is used to
  624. stretch a low-powered signal over a wide frequency band.  The
  625. base station uses the same code in inverted form to "despread"
  626. and reconstitute the original signal.  All other codes remain
  627. spread out, indistinguishable from background noise.
  628.      
  629.      Jacobs compares TDMA and CDMA to different strategies of
  630. communication at a cocktail party.  In the TDMA analogy, each
  631. person would restrict his or her talk to a specific time slot
  632. while everyone else remains silent.  This system would work well
  633. as long as the party was managed by a dictator who controlled all
  634. conversations by complex rules and a rigid clock.  In CDMA, on
  635. the other hand, everyone can talk at once but in different
  636. languages.  Each person listens for messages in his or her own
  637. language or code and ignores all other sounds as background
  638. noise.  Although this system allows each person to speak freely,
  639. it requires constant control of the volume of the speakers.  A
  640. speaker who begins yelling can drown out surrounding messages and
  641. drastically reduce the total number of conversations that can be
  642. sustained.
  643.      
  644.      For years, this problem of the stentorian guest crippled
  645. CDMA as a method of increasing the capacity of cellular systems.
  646. Spread spectrum had many military uses because its unlocalized
  647. signal and cryptic codes made it very difficult to jam or
  648. overhear.  In a cellular environment, however, where cars
  649. continually move in and out from behind trucks, buildings and
  650. other obstacles, causing huge variations in power, CDMA systems
  651. would be regularly swamped by stentorian guests.  Similarly,
  652. nearby cars would tend to dominate faraway vehicles.  This was
  653. termed the near-far problem.  When you compound this challenge
  654. with a static of multipath signals causing hundreds of 10,000-to-
  655. 1 gyrations in power for every foot traveled by the mobile unit -
  656. so-called Rayleigh interference pits and spikes - you can
  657. comprehend the general incredulity toward CDMA among cellular
  658. cognoscenti.  Indeed, as recently as 1991, leading experts at
  659. Bell Labs, Stanford University and Bellcore confidently told me
  660. the problem was a show-stopper; it could not be overcome.
  661.      
  662.      Radio experts, however, underestimate the power of the
  663. microcosm.  Using digital signal processing, error correction and
  664. other microcosmic tools, wattage spikes and pits 100 times a
  665. second can be regulated by electronic circuitry that adjusts the
  666. power at a rate of more than 800 times a second.
  667.      
  668.      To achieve this result, Qualcomm uses two layers of
  669. controls.  First is a relatively crude top layer that employs the
  670. automatic gain control device on handsets to constantly adjust
  671. the power sent by the handset to the level of power received by
  672. it from the base station.  This rough adjustment does not come
  673. near to solving the problem, but it brings a solution into reach
  674. by using more complex and refined techniques.
  675.      
  676.      In the second power-control step, the base station measures
  677. the handset's signal-to-noise and bit-error ratios once every
  678. 1.25 milliseconds (800 times a second).  Depending on whether
  679. these ratios are above or below a constantly recomputed
  680. threshold, the base station sends a positive or negative pulse,
  681. either raising or lowering the power some 25 percent.
  682.  
  683.  
  684.  
  685. Dynamic Cells
  686.  
  687.      
  688.      Passing elaborate field tests with flying colors, this power-
  689. control mechanism has the further effect of dynamically changing
  690. the size of cells.  In a congested cell, the power of all phones
  691. rises to overcome mutual interference.  On the margin, these high-
  692. powered transmissions overflow into neighboring cells where they
  693. may be picked up by adjacent base station equipment.  In a quiet
  694. cell, power is so low that the cell effectively shrinks,
  695. transmitting no interference at all to neighboring cells and
  696. improving their performance.  This kind of dynamic adjustment of
  697. cell sizes is impossible in a TDMA system, where adjacent cells
  698. use completely different frequencies and fringe handsets may
  699. begin to chirp like Elmer Fudd.
  700.      
  701.      Once the stentorian voice could be instantly abated, power
  702. control changed from a crippling weakness of CDMA into a
  703. commanding asset.  Power usage is a major obstacle to the PCN
  704. future.  All market tests show that either heavy or short-lived
  705. batteries greatly reduce the attractiveness of the system.
  706. Because the Qualcomm feedback system keeps power always at the
  707. lowest feasible level, batteries in CDMA phones actually are
  708. lasting far longer than in TDMA phones.  CDMA phones transmit at
  709. an average of two milliwatts, compared with 600 milliwatts and
  710. higher for most other cellular systems.
  711.      
  712.      A further advantage of wide and weak comes in handling
  713. multipath signals, which bounce off obstacles and arrive at
  714. different times at the receiver.  Multipath just adds to the
  715. accuracy of CDMA.  The Qualcomm system combines the three
  716. strongest signals into one.  Called a rake receiver and co-
  717. invented by Paul Green, currently at IBM and author of Fiber
  718. Optic Networks (Prentice Hall, 1992), this combining function
  719. works even on signals from different cells and thus facilitates
  720. hand-offs.  In TDMA, signals arriving at the wrong time are pure
  721. interference in someone else's time slot; in CDMA, they
  722. strengthen the message.
  723.      
  724.      Finally, CDMA allows simple and soft hand-offs.  Because all
  725. the phones are using the same spectrum space, moving from one
  726. cell to another is easy.  CDMA avoids all the frequency juggling
  727. of TDMA systems as they shuffle calls among cells and time slots.
  728. As the era of PCN microcells approaches, this advantage will
  729. become increasingly crucial.  Cellular systems that spurn
  730. Qualcomm today may find themselves in a quagmire of TDMA
  731. microcells tomorrow.  Together, all the gains from CDMA bring
  732. about a tenfold increase over current analog capacity.  In
  733. wireless telephony above all, wide and weak will prevail.
  734.      
  735.      Like any obsolescent scheme challenged by a real innovation
  736. - and like minicomputers and mainframes challenged by the PC -
  737. TDMA is being sharply improved by its proponents.  The inheritors
  738. of the Linkabit TDMA patents at Hughes and International Mobile
  739. Machines Corp.  (IMMC) have introduced extended TDMA, claiming a
  740. 19-fold advance over current analog capacity.  Showing a
  741. conventional cellular outlook, however, E-TDMA fatally adopts the
  742. idea of increasing capacity by lowering speech quality.  This
  743. moves in exactly the wrong direction.  PCN will not triumph
  744. through compromises based on a scarce-spectrum mentality.  PCN
  745. will multiply bandwidth to make the acoustics of digital cellular
  746. even better than the acoustics of wire-line phones, just as the
  747. acoustics of digital CDs far excel the acoustics of analog
  748. records.
  749.      
  750.      Riding the microcosmic gains of digital signal processing,
  751. CDMA inherently offers greater room for improvement than TDMA
  752. does.  Bringing the computer revolution to cellular telephony,
  753. CDMA at its essence replaces frequency shuffling with digital
  754. intelligence.  Supplanting the multiple radios of TDMA - each
  755. with a fixed frequency - are digital-signal-processing chips that
  756. find a particular message across a wide spectrum swath captured
  757. by one broadband radio.
  758.      
  759.      With the advance in digital electronics, the advantage of
  760. CDMA continually increases.  As the most compute-intensive
  761. system, CDMA gains most from the onrushing increases in the cost-
  762. effectiveness of semiconductor electronics.  Qualcomm recently
  763. announced that it has reduced all the digital signal processing
  764. for CDMA into one application-specific chip.
  765.      
  766.      For all the indispensable advances of CDMA, however,
  767. Qualcomm cannot prevail alone.  It brilliantly executes the move
  768. to digital codes, but proprietary mainframe computer networks are
  769. digital, too.  As presently conceived, CDMA still aspires to be a
  770. cellular standard using the same mainframe architecture of mobile
  771. telephone switching offices that now serve the analog cellular
  772. system.  In itself the Qualcomm solution does little to move
  773. cellular toward the ever cheaper, smaller and more open
  774. architectures that now dominate network computing and will shape
  775. PCN.
  776.  
  777.  
  778.  
  779. Hearing Feathers Crash Amid Heavy Metal
  780.  
  781.      
  782.      Consummating the PCN revolution - with its millions of
  783. microcells around the globe and its myriad digital devices and
  784. frequencies - will require a fundamental breakthrough in cellular
  785. radio technology.  In the new Steinbrecher minicell introduced
  786. early this month at the Cellular Telephone Industry Association
  787. show, that breakthrough is at hand.  The first true PC server for
  788. PCN, this small box ultimately costing a few thousand dollars
  789. will both replace and far outperform a 1,000-square-foot base
  790. station costing more than a million dollars.
  791.      
  792.      Once again, in an entrepreneurial economy, crucial
  793. innovations come as an utter surprise to all the experts in the
  794. field.  Donald Steinbrecher began in the Radio Astronomy Lab at
  795. MIT in the 1960s and early 1970s, creating receivers that could
  796. resolve a random cosmic ray among a mass of electromagnetic
  797. noise.  This required radios with huge dynamic range - radios
  798. that could hear a feather drop at a heavy metal rock concert.  He
  799. and his students solved this intractable problem by creating
  800. unique high-performance receivers and frequency "Mixers."  These
  801. could process huge spans of spectrum with immense variations of
  802. power and translate them without loss into intermediate
  803. frequencies.  Then, computer systems convert the signals from
  804. analog to digital and analyze them with digital signal
  805. processors.
  806.      
  807.      Moving out to begin his own company in 1973, Steinbrecher
  808. and his colleagues made several inventions in the fields of radar
  809. and digital signal analysis.  At first, most of their customers
  810. were national security contractors in the intelligence field.
  811. For example, Steinbrecher supplied the radios for the ROTHR
  812. (remote over the horizon radar) systems that became famous for
  813. their role in the war against airborne drug traffic.  Then in
  814. 1986, the company was asked if its equipment could work in the
  815. cellular band.
  816.      
  817.      After cosmic rays and battlefield radar, the cellular band
  818. was easy.  When he saw that the digital signal processors at the
  819. heart of his systems were dropping in price tenfold every two
  820. years, Steinbrecher knew that his esoteric radios could become a
  821. consumer product.
  822.      
  823.      Translated to cellular, this technology opens entire new
  824. frontiers for wireless telephony.  Rather than tuning into one
  825. fixed frequency as current cellular radios do, Steinbrecher's
  826. cells can use a high-dynamic-range digital radio to down-convert
  827. and digitize the entire cellular band.  TDMA, CDMA, near or far,
  828. analog cellular, video, voice or data, in any combination, it
  829. makes no difference to the Steinbrecher system.  His minicell
  830. converts them all at once to a digital bit stream.  The DSPs take
  831. over from there, sorting out the TDMA and CDMA signals from the
  832. analog signals and reducing each to digital voice.  To the extent
  833. the Steinbrecher system prevails, it would end the need for
  834. hybrid phones and make possible a phased shift to PCN or a
  835. variety of other digital services.
  836.      
  837.      Hoping to use Qualcomm chipsets and other technology,
  838. Steinbrecher could facilitate the acceptance of CDMA.  For CDMA,
  839. the minicell provides a new, far cheaper radio front end that
  840. offers further relief to the near-far problem and is open to the
  841. diverse codes and fast-moving technologies of PCN.  For the
  842. current cellular architecture, however, Steinbrecher offers only
  843. creative destruction, doing for large base stations what the
  844. integrated circuit did for racks of vacuum tubes in old telephone
  845. switches.
  846.      
  847.      In essence, the new minicell replaces a rigid structure of
  848. giant analog mainframes with a system of wireless local area
  849. networks.  Reconciling a variety of codes and technologies, the
  850. Steinbrecher devices resemble the smart hubs and routers from
  851. SynOptics Communications and Cisco Systems that are transforming
  852. the world of wired computer networks.
  853.      
  854.      Best of all, at a time when the computer industry is
  855. preparing a massive invasion of the air, these wide and weak
  856. radios can handle voice, data and even video at the same time.
  857. Further, by cheaply accommodating a move from scores of large
  858. base stations to scores of thousands of minicells per city - on
  859. poles, down alleys or in elevator shafts - the system fulfills
  860. the promise of the computer revolution as a spectrum multiplier.
  861. Since each new minicell can use all the frequencies currently
  862. used by a large cell site, the multiplication of cells achieves a
  863. similar multiplication of bandwidth.
  864.      
  865.      Finally, the Steinbrecher receivers can accommodate the
  866. coming move into higher frequencies.  Banishing once and for all
  867. the concept of spectrum scarcity, these high-dynamic-range
  868. receivers can already handle frequencies up to the "W band" of 90
  869. gigahertz and more.
  870.  
  871.  
  872.  
  873. Boundless Bandwidth
  874.  
  875.      
  876.      The future of wireless communications is boundless
  877. bandwidth, accomplished through the Shannon strategy of wide and
  878. weak signals, moving to ever smaller cells with lower power at
  879. higher frequencies.  The PCN systems made possible by Qualcomm
  880. and Steinbrecher apply this approach chiefly to voice and data.
  881. Recent announcements by Bossard and Hovnanian extend the concept
  882. to television video as well.  Last December, they disclosed that
  883. their company, Cellular Vision, was already wirelessly delivering
  884. 49 cable television channels to 350 homes near Brighton Beach,
  885. Long Island, in the 28-gigahertz band.  They declared a plan to
  886. soon sign up some 5,000 new customers a month all over New York.
  887.      
  888.      Among engineers in cellular and cable firms, Cellular Vision
  889. evokes the same responses of incredulity and denial familiar at
  890. Qualcomm and Steinbrecher.  Like them, Bossard is resolutely on
  891. the right side of the Shannon and Shockley divide.  In answer to
  892. the multitude of qualms and objections and demurrals, all three
  893. companies cite the huge benefits of more bandwidth.  Qualcomm can
  894. assign some 416 times as much bandwidth to each call as a current
  895. cellular or TDMA system.  Steinbrecher's minicell receivers can
  896. process 4,160 times as much bandwidth as an analog cell site or
  897. TDMA radio.
  898.      
  899.      Hovnanian achieves some 300 times the bandwidth of a
  900. broadcast TV station and some three times the bandwidth of even a
  901. typical cable head end.  For Hovnanian's so-called multipoint
  902. local distribution system, the FCC has allocated a total of two
  903. gigahertz between 27.5 and 29.5 gigahertz - one gigahertz for TV
  904. and one gigahertz for experimental data and phone service.  This
  905. large swath of spectrum allows Cellular Vision to substitute
  906. bandwidth for power.  Using FM rather than the AM system of
  907. cable, Cellular Vision gains the same kind of increased fidelity
  908. familiar in FM radio.  Assigning 20 megahertz to each channel -
  909. three times the six megahertz of an analog system - Cellular
  910. Vision proves the potency of wide and weak by getting 20 decibels
  911. - some 10 times - more signal quality.  These extra decibels come
  912. in handy in the rain.
  913.      
  914.      With a radius of three miles, Cellular Vision cells are
  915. about 100 times smaller than telephone cells.  Transmitting only
  916. 10 milliwatts per channel over a three-mile radius, the system
  917. gets far better signal-to-noise ratios than the three-watt radios
  918. of cellular phones or the multikilowatt systems of AM radio or
  919. television broadcasts.  The millimeter wavelengths at 28
  920. gigahertz allow narrowband high-gain antennas that lock onto the
  921. right signal and isolate it from neighboring cells.  At 28
  922. gigahertz, small antennas command the performance of much larger
  923. ones (for example, a six-inch antenna at 28 gigahertz is
  924. equivalent to a three-foot antenna at 4 gigahertz or a 300-foot
  925. antenna at broadcast television frequencies).
  926.      
  927.      In Brighton Beach the receiving antennas, using a fixed-
  928. phased-array technology, are just four inches square, and the
  929. transmitting antennas deliver 49 channels from a one-inch
  930. omnidirectional device on a box the size of a suitcase.  Between
  931. cells, these transmitters can send programming and other
  932. information through a conventional point-to-point microwave link.
  933.  
  934.  
  935.  
  936. Singing in the Rain
  937.  
  938.      
  939.      So what happens in the rain? Well, it seems that Cellular
  940. Vision does better than conventional cable.  When you have small
  941. cells in geodesic low-power wireless networks using the full
  942. computational resources of modern microchips, you have plenty of
  943. extra decibels in your signal-to-noise budget to endure the most
  944. violent storms.  Indeed, the 350 Brighton Beach customers of
  945. Cellular Vision received continuous service during the November
  946. 1992 near hurricane in New York, which brought floods that
  947. interrupted many cable networks for hours.  One competitive
  948. advantage of Cellular Vision over cable seems to be less
  949. vulnerability to water.
  950.      
  951.      Moving television radically toward the regime of wide and
  952. weak, Bossard and the Hovnanians have changed the dimensions of
  953. the air.  However, they cannot escape the usual burdens of the
  954. innovator.  Any drastic innovation must be some 10 times as good
  955. as what it replaces.  Otherwise, the installed base, engineering
  956. momentum and customer loyalty of the incumbents will prevail
  957. against it.
  958.      
  959.      Cellular Vision faces a wired cable system with some $18
  960. billion in installed base.  Already deploying fiber at a fast
  961. pace, cable companies plan to move within the next year toward
  962. digital compression schemes that increase capacity or resolution
  963. by a factor of between six and 10 (depending on the character of
  964. the programming).  That means some 500 digital channels or more.
  965. TCI, the leading cable company, has ordered some one million
  966. cable converter and decompression boxes from General Instruments'
  967. Jerrold subsidiary for delivery late in 1993.  In the U.S. cable
  968. industry, Hovnanian faces an aggressively moving target.  Most
  969. cable experts doubt he can make much of a dent.
  970.      
  971.      This view may be shortsighted.  Clearly, Cellular Vision -
  972. and its likely imitators - can compete in the many areas with
  973. incompetent cable systems, in areas yet unreached by cable or in
  974. new projects launched by developers such as the Hovnanians.  In
  975. the rest of the world, cable systems are rare.  Cellular Vision
  976. is finding rich opportunities abroad, from Latvia to New Zealand.
  977. Most of all, as time passes, Cellular Vision might find itself
  978. increasingly well positioned for a world of untethered digital
  979. devices.
  980.      
  981.      Such a cellular system could be adapted to mobile telephone
  982. or computer services.  With a bit-error rate of one in 10
  983. billion, it could theoretically transmit computer data without
  984. error correction.  With one gigahertz of bandwidth, the system
  985. could function easily as a backbone for PCN applications,
  986. collecting calls from handsets operating at lower frequencies and
  987. passing them on to telephone or cellular central offices or to
  988. intelligent network facilities of the local phone companies.
  989.      
  990.      The future local loop will combine telephone, teleputer and
  991. digital video services, together with speech recognition and
  992. other complex features, in patterns that will differ from
  993. neighborhood to neighborhood.  Easily customizable from cell to
  994. cell, a system like Bossard's might well offer powerful
  995. advantages.
  996.      
  997.      In an era of bandwidth abundance, the Negroponte switch -
  998. with voice pushed to the air and video onto wires - may well give
  999. way to this division between fibersphere and atmosphere.  With
  1000. the fibersphere offering virtually unlimited bandwidth for fixed
  1001. communications over long distances, the local loop will be the
  1002. bottleneck, thronged with millions of wireless devices.  Under
  1003. these conditions, a move to high-frequency cellular systems is
  1004. imperative to carry the increasing floods of digital video
  1005. overflowing from the fibersphere.
  1006.      
  1007.      In any case, led by Qualcomm, Steinbrecher and Cellular
  1008. Vision, a new generation of companies is emerging to challenge
  1009. the assumptions and structures of the existing information
  1010. economy.  All these companies are recent startups, with
  1011. innovations entirely unexpected by international standards
  1012. bodies, university experts and government officials.  They are
  1013. the fruit of an entrepreneurial America, guided by the
  1014. marketplace into the microcosm and telecosm.
  1015.  
  1016.  
  1017.  
  1018. Why Imitate European Failures?
  1019.  
  1020.      
  1021.      Meanwhile, the European and Japanese experiences with
  1022. government-guided strategies should give pause to proponents of
  1023. similar policies here.  Thirty years of expensive industrial
  1024. policy targeting computers has left the Europeans with no
  1025. significant computer firms at all.  The Japanese have done
  1026. better, but even they have been losing market share across the
  1027. board to the U.S.
  1028.      
  1029.      In the converging crescendos of advance in digital wireless
  1030. telephony and computing, progress is surging far beyond all the
  1031. regulatory maps and guidebooks of previous years.  If the entire
  1032. capacity of the 28-gigahertz band, renewed every three miles, is
  1033. open to telephony and video, bandwidth will be scarcely more
  1034. limiting in wireless than it is in glass.
  1035.      
  1036.      In this emerging world of boundless bandwidth, companies
  1037. will prevail only by transcending the folklore of scarcity and
  1038. embracing the full promise of the digital dawn.  In an era of
  1039. accelerating transition, the rule of success will be self-
  1040. cannibalization.  Wire-line phone companies are not truly
  1041. profitable today; their reported earnings all spring from slow
  1042. depreciation of installed plant and equipment that are fast
  1043. becoming worthless.  As George Calhoun of IMMC demonstrates in
  1044. his superb new book, Wireless Access and the Local Telephone
  1045. Network (Artech, 1992), new digital wireless connections are
  1046. already less than one-third the cost of installing wire-line
  1047. phones.  For the RBOCs, aggressively attacking their own
  1048. obsolescent enterprises is their only hope of prosperity.
  1049.      
  1050.      As Joseph Schlosser of Coopers & Lybrand observes, self-
  1051. cannibalization will not appear to be in the financial interests
  1052. of the established firms; it will not prove out in net-present-
  1053. value terms.  There will be no studies to guarantee its success.
  1054. Executives will have to earn their pay by going with their gut.
  1055. As semiconductor and computer companies have already learned,
  1056. phone and cable companies will discover that self-cannibalization
  1057. is the only way to succeed in this era - the only way to stop
  1058. others from capturing the heart of your business.
  1059.      
  1060.      This is the lesson of the last decade.  When Craig McCaw
  1061. sold his cable properties and plunged into cellular telephony and
  1062. $2 billion of Michael Milken's junk bond debt, there was no way
  1063. to prove him right.  Today AT&T is preparing to launch him as a
  1064. rival to Bill Gates as the nation's richest man.  Yet McCaw
  1065. cannot rest on his laurels; the hour of the cannibal is at hand.
  1066.      
  1067.      In theory, the transition should not be difficult for this
  1068. resourceful and ingenious entrepreneur, who has long been a
  1069. leading prophet of ubiquitous wireless phones and computers - his
  1070. predicted personal digital assistant, "Charles."  But a company
  1071. that has paid billions for its 25-megahertz national swath of
  1072. long and strong frequencies faces especially acute dilemmas in
  1073. moving toward a regime of wide and weak.  As a man - and company
  1074. - that has made such transitions before, McCaw is favored by
  1075. history and by AT&T.  As a giant pillar of the new establishment,
  1076. though, McCaw may find it as difficult to shift gears as did the
  1077. computer establishment before him.  The stakes are even higher.
  1078. The next decade will see the emergence of fortunes in ever-
  1079. changing transmutations of PCN, digital video, multimedia and
  1080. wireless computers that dwarf the yields of cable and cellular.
  1081. The window of opportunity opens wide and weak.
  1082.  
  1083.