home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Current Shareware 1994 January / SHAR194.ISO / textfile / wireless.zip / WIRE
Text File  |  1993-10-29  |  56KB  |  1,086 lines

  1. The following was received directly from Forbes ASAP on Wednesday
  2. October 27, 1993.
  3. -----------------
  4.  
  5.  
  6. Date:          Wed Oct 27, 1993 9:17 pm GMT
  7. From:          Forbes ASAP / MCI ID: 579-9624
  8.  
  9.  
  10. TO:       Gordon Jacobson
  11. Subject:  PLEASE UPLOAD TO INTERNET
  12.  
  13.  
  14.  
  15.      
  16.      The following article, THE NEW RULE OF THE WIRELESS, was
  17. first published in Forbes ASAP, March 29th, 1993.  It is a
  18. portion of George Gilder's book, Telecosm, which will be
  19. published next year by Simon & Schuster, as a sequel to
  20. Microcosm, published in 1989 and Life After Television published
  21. by Norton in 1992.  Subsequent chapters of Telecosm will be
  22. serialized in Forbes ASAP.
  23.  
  24.  
  25.  
  26.      
  27.      Please post The New Rule of The Wireless to any Usenet
  28. newsgroups deemed suitable.
  29.  
  30.  
  31.  
  32.  
  33.  
  34.                   THE NEW RULE OF THE WIRELESS
  35.  
  36.  
  37.  
  38.  
  39.  
  40.                                 
  41.                                BY
  42.                                 
  43.                                 
  44.                           GEORGE GILDER
  45.      
  46.      At first glance, Vahak Hovnanian, a homebuilding tycoon in
  47. New Jersey, would seem an unlikely sort to be chasing rainbows.
  48. Yet in the converging realms of computers and communications that
  49. we call the telecosm, rainbows are less a matter of hue and
  50. weather than they are a metaphor for electromagnetism: the
  51. spectrum of wavelengths and frequencies used to build businesses
  52. in the Information Age.
  53.      
  54.      An Armenian Christian from Iraq, Hovnanian ran a business
  55. building high-quality "affordable" housing.  His first coup came
  56. on Labor Day in 1958 when, together with his three older
  57. brothers, he bought an apparently undesirable property near the
  58. waterfront in Tom's River for $20,000.  From this modest
  59. beginning has arisen not only one of the nation's largest
  60. homebuilding enterprises (divided among the four immigrant
  61. brothers), but also a shattering breakthrough on some seemingly
  62. bleak frontiers of the electromagnetic spectrum.  Together with
  63. maverick inventor Bernard Bossard, Hovnanian has launched a
  64. wireless cellular TV business in frequencies once thought usable
  65. only in outer space.
  66.      
  67.      Perhaps the reason Hovnanian feels comfortable today
  68. pioneering on the shores of the telecosm is that some 35 years
  69. ago he was an engineer at Philco Semiconductor following in the
  70. theoretical steps of AT&T Bell Laboratories titan William
  71. Shockley.  Shockley led the team that plunged into the microcosm
  72. of solid-state physics and invented the transistor.  At the heart
  73. of all-digital electronics, this invention still reverberates
  74. through the world economy and imposes its centrifugal rules of
  75. enterprise.
  76.      
  77.      This law of the microcosm dictates exponential rises in
  78. computer efficiency as transistors become smaller.  It is this
  79. law that drives the bulk of the world's computations to ever-
  80. cheaper machines and pushes intelligence from the center to the
  81. fringes of all networks.  Today the microcosm is converging with
  82. the telecosm and igniting a new series of industrial shocks and
  83. surprises.
  84.      
  85.      The convergence of microcosm and telecosm in an array of
  86. multimedia industries - from personal intelligent communicators
  87. to video teleputers to digital films and publishing - is now the
  88. driving force of world economic growth.  John Sculley, chairman
  89. and CEO of Apple Computer, has projected that by 2002 there will
  90. be a global business in multimedia totaling some $3.5 trillion -
  91. close to the size of the entire U.S. economy in the early 1980s.
  92.      
  93.      This new world of computer communications will break down
  94. into two domains - the fibersphere and the atmosphere.  The
  95. fibersphere is the domain of all-optical networks, with both
  96. communications power - bandwidth - and error rate improving by
  97. factors in the millions.  In "Into the Fibersphere" (Forbes ASAP,
  98. December 7, 1992), we saw that the potential capacity for
  99. communications in the fibersphere is 1,000 times greater than all
  100. the currently used frequencies in the air - and so radically
  101. error-free that it mandates an entirely new model of wired
  102. telecommunications.  Now we will discover that the atmosphere
  103. will offer links as mobile and ubiquitous as human beings are.
  104. It thus will force the creation of an entirely new model of
  105. wireless networks.
  106.      
  107.      In one sense, Sculley's $3 5 trillion dream can be seen as
  108. the pot of gold at the end of Maxwell's rainbow.  In 1865, in a
  109. visionary coup that the late Richard Feynman said would leave the
  110. American Civil War of the same decade as a mere "parochial
  111. footnote" by comparison, Scottish physicist James Clerk Maxwell
  112. discovered the electromagnetic spectrum.  Encompassing nearly all
  113. the technologies imagined by Sculley, Maxwell's rainbow reaches
  114. from the extremely low frequencies (and gigantic wavelengths)
  115. used to communicate with submarines all the way through the
  116. frequencies used in radio, television and cellular phones, on up
  117. to the frequencies of infrared used in TV remotes and fiber
  118. optics, and beyond that to visible and ultraviolet light and X-
  119. rays.  In a fabulous feat of unification, Maxwell reduced the
  120. entire spectrum to just four equations in vector calculus.  He
  121. showed that all such radiations move at the speed of light - in
  122. other words, the wavelength times the frequency equals the speed
  123. of light.  These equations pulse at the heart of the information
  124. economy today.
  125.      
  126.      Virtually all electromagnetic radiation can bear
  127. information, and the higher the frequencies, the more room they
  128. provide for bearing information.  As a practical matter, however,
  129. communications engineers have aimed low, thronging the
  130. frequencies at the bottom of the spectrum, comprising far less
  131. than one percent of the total span.
  132.      
  133.      The vast expansion of wireless communications forecast by
  134. Sculley, however, will require the use of higher frequencies far
  135. up Maxwell's rainbow.  This means a return to the insights of
  136. another great man who walked the halls of Bell Labs in the late
  137. 1940s at the same time as future Nobel laureate William Shockley,
  138. and who left the world transformed in his wake.
  139.      
  140.      In 1948, the same year that Shockley invented the
  141. transistor, Claude Shannon invented the information theory that
  142. underlies all modern communications.  At first encounter,
  143. information theory is difficult for nonmathematicians, but
  144. computer and telecom executives need focus on only a few key
  145. themes.  In defining how much information can be sent down a
  146. noisy channel, Shannon showed that engineers can choose between
  147. narrowband high-powered solutions and broadband low-powered
  148. solutions.
  149.  
  150.  
  151.  
  152. From Long & Strong to Wide & Weak
  153.  
  154.      
  155.      Assuming that usable bandwidth is scarce and expensive, most
  156. wireless engineers have strived to economize on it.  Just as you
  157. can get your message through in a crowded room by talking louder,
  158. you can overcome a noisy channel with more powerful signals.
  159. Engineers therefore have pursued a strategy of long and strong:
  160. long wavelengths and powerful transmissions with the scarce radio
  161. frequencies at the bottom of the spectrum.
  162.      
  163.      Economizing on spectrum, scientists created mostly analog
  164. systems such as AM radios and televisions.  Using every point on
  165. the wave to convey information and using high power to overcome
  166. noise and extend the range of signals, the long and strong
  167. approach seemed hugely more efficient than digital systems
  168. requiring complex manipulation of long strings of on-off bits.
  169.      
  170.      Ironically, however, the long and strong policy of
  171. economizing on spectrum led to using it all up.  When everyone
  172. talks louder, no one can hear very well.  Today, the favored
  173. regions at the bottom of the spectrum are so full of spectrum-
  174. hogging radios, pagers, phones, television, long-distance, point-
  175. to-point, aerospace and other uses that heavy-breathing experts
  176. speak of running out of "air."
  177.      
  178.      Shannon's theories reveal the way out of this problem.  In a
  179. counterintuitive and initially baffling redefinition of the
  180. nature of noise in a communications channel, Shannon showed that
  181. a flow of signals conveys information only to the extent that it
  182. provides unexpected data - only to the extent that it adds to
  183. what you already know.  Another name for a stream of unexpected
  184. bits is noise.  Termed Gaussian, or white, noise, such a
  185. transmission resembles random "white" light, which cloaks the
  186. entire rainbow of colors in a bright blur.  Shannon showed that
  187. the more a transmission resembles this form of noise, the more
  188. information it can hold.
  189.      
  190.      Shannon's alternative to long and strong is wide and weak:
  191. not fighting noise with electrical power but joining it with
  192. noiselike information, not talking louder but talking softer in
  193. more elaborate codes using more bandwidth.  For example, in
  194. transmitting 40 megabits per second - the requirement for truly
  195. high-resolution images and sounds - Shannon showed some 45 years
  196. ago that using more bandwidth can lower the needed signal-to-
  197. noise ratio from a level of one million to one to a ratio of 30.6
  198. to one.  This huge gain comes merely from increasing the
  199. bandwidth of the signal from two megahertz (millions of cycles
  200. per second) to eight megahertz.  That means a 33,000-fold
  201. increase in communications efficiency in exchange for just a
  202. fourfold increase in bandwidth.
  203.      
  204.      Such an explosion of efficiency radically limits the need to
  205. waste watts in order to overcome noise.  More communications
  206. power comes from less electrical power.  Thus, Shannon shows the
  207. way to fulfill Sculley's vision of universal low-powered wireless
  208. communications.
  209.      
  210.      This vision of wide and weak is at the heart of the most
  211. promising technologies of today, from the advanced digital
  212. teleputer sets of American HDTV to ubiquitous mobile phones and
  213. computers in so-called personal communications networks (PCNs).
  214. Shannon's theories of the telecosm provide the basic science
  215. behind both Sculley's dream and Hovnanian's video spectrum
  216. breakthrough.
  217.      
  218.      Shannon's world, however, is not nirvana, and there is no
  219. free lunch.  Compensating for the exponential rise in
  220. communications power is an exponential rise in complexity.
  221. Larger bandwidths mean larger, more complex codes and
  222. exponentially rising burdens of computation for the decoding and
  223. error-correcting of messages.  In previous decades, handling 40
  224. megabits per second was simply out of the question with existing
  225. computer technology.  For the last 30 years, this electronic
  226. bottleneck has blocked the vistas of efficient communication
  227. opened by Shannon's research.
  228.      
  229.      In the 1990s, however, the problem of soaring complexity has
  230. met its match - and then some - in exponential gains of computer
  231. efficiency.  Not only has the cost-effectiveness of microchip
  232. technology been doubling every 18 months but the pace of advance
  233. has been accelerating into the 1990s.  Moreover, the chips
  234. central to digital communications - error correction,
  235. compression, coding and decoding - are digital signal processors.
  236. As we have seen, the cost-effectiveness of DSPs has been
  237. increasing - in millions of computer instructions per second
  238. (MIPS) per dollar - some tenfold every two years.
  239.      
  240.      This wild rush in DSPs will eventually converge with the
  241. precipitous plunge in price-performance ratios of general-purpose
  242. microprocessors.  Led by Silicon Graphics' impending new TFP Cray
  243. supercomputer on a chip, Digital Equipment's Alpha AXP device and
  244. Hewlett Packard's Precision Architecture 7100, micros are moving
  245. beyond 100-megahertz clock rates.  They are shifting from a
  246. regime of processing 32-bit words at a time to a regime of
  247. processing 64-bit words.  This expands the total addressable
  248. memory by a factor of four billion.  Together with increasing use
  249. of massively parallel DSP architectures, these gains will keep
  250. computers well ahead of the complexity problem in broadband
  251. communications.
  252.      
  253.      What this means is that while complexity rises exponentially
  254. with bandwidth, computer efficiencies are rising even faster.
  255. The result is to open new vistas of spectrum in the atmosphere as
  256. dramatic as the gains of spectrum so far achieved in the
  257. fibersphere.
  258.  
  259.  
  260.  
  261. Attacking Through the Air
  262.  
  263.      
  264.      Hovnanian's campaign into the spectrum began when a cable
  265. company announced one day in 1985 that under the Cable Act of
  266. 1984 and franchise rights granted by local governments, it had
  267. the right to wire one of his housing developments then under
  268. construction.  Until that day, Hovnanian's own company could
  269. package cable with his homes through what are called satellite
  270. master antenna TV systems.  In essence, each Hovnanian
  271. development had its own cable head end where programs are
  272. collected and sent out to subscribers.
  273.      
  274.      When the cable company, now Monmouth Cable Vision, went to
  275. court and its claim was upheld by a judge, Hovnanian sought
  276. alternatives.  First he flirted with the idea of having the phone
  277. company deliver compressed video to his homes.  In 1986, in the
  278. era before FCC Commissioner Alfred Sikes, that was both illegal
  279. and impractical.  Then he met Bernard Bossard and decided to
  280. attack through the air.  An early pioneer in microchips who had
  281. launched a semiconductor firm and eventually sold it to M/A COM,
  282. Bossard was familiar with both the soaring power of computers and
  283. the murky problems of broadband noise that have long restricted
  284. the air to a small number of broadcast AM TV stations.
  285.      
  286.      Air delivery of cable television programming had long seemed
  287. unpromising.  Not only was there too little spectrum available to
  288. compete with cable, but what spectrum there was, was guarded by
  289. the FCC and state public utilities commissions.  Nonetheless, in
  290. the early 1990s "wireless cable" did become a niche market, led
  291. by Microband Wireless Cable and rivals and imitators across the
  292. land.  Using fragments of a frequency band between 2.5 and 2.7
  293. gigahertz (billions of cycles per second), Microband, after some
  294. financial turmoil, now profitably broadcasts some 16 channels to
  295. 35,000 New York City homes in line of sight from the top of the
  296. Empire State Building.  As long as they are restricted to a
  297. possible maximum of 200 megahertz and use AM, however, wireless
  298. firms will not long be able to compete with the cable industry.
  299. Cable companies offer an installed base of potential gigahertz
  300. connections and near universal coverage.
  301.      
  302.      Having spent much of his life working with microwaves for
  303. satellites and the military, Bossard had a better idea.  He
  304. claimed he could move up the spectrum and pioneer on frontiers of
  305. frequency between 27.5 and 29.5 gigahertz, previously used
  306. chiefly in outer space.  That would mean he could command in the
  307. air some half a million times the communications power, or
  308. bandwidth, of typical copper telephone links, some ten times the
  309. bandwidth of existing wireless cable, some four times the
  310. bandwidth of the average cable industry coaxial connection, and
  311. twice the bandwidth of the most advanced cable systems.
  312.      
  313.      The conventional wisdom was that these microwaves (above
  314. about 12 gigahertz) are useless for anything but point-to-point
  315. transmissions and are doubtful even for these.  For radio
  316. communication, the prevailing folklore preferred frequencies that
  317. are cheap to transmit long distances and that can penetrate
  318. buildings and tunnels, bounce off the ionosphere or scuttle
  319. across continents along the surface of the earth.  The higher the
  320. frequency, the less it can perform these feats essential to all
  321. broadcasting - and the less it can be sent long distances at all.
  322.      
  323.      Moreover, it was believed, these millimeter-sized microwaves
  324. not only would fail to penetrate structures and other obstacles
  325. but would reflect off them and off particles in the air in a way
  326. that would cause hopeless mazes of multipath.  Multipath would be
  327. translated into several images, i.e., ghosts, on the screen.
  328.      
  329.      Finally, there was the real show-stopper.  Everyone knew
  330. that these frequencies are microwaves.  The key property of
  331. microwaves, as demonstrated in the now ubiquitous ovens, is
  332. absorption by water.  Microwaves cook by exciting water molecules
  333. to a boil.  Microwave towers are said to kill birds by
  334. irradiating their fluids.  Microwave radar systems won't work in
  335. the rain.  Mention microwaves as a possible solution to the
  336. spectrum shortage, and everyone - from editors at Forbes to gurus
  337. at Microsoft, from cable executives to Bell Labs researchers -
  338. laughs and tells you about the moisture problem.
  339.      
  340.      So it was no surprise that when in 1986 Bossard went to M/A
  341. COM and other companies and financiers with his idea of TV
  342. broadcasting at 28 gigahertz, he was turned down flat.  Amid much
  343. talk of potential "violations of the laws of physics," jokes
  344. about broiling pigeons and warnings of likely resistance from the
  345. FCC, he was spurned by all.  In fairness to his detractors,
  346. Bossard had no license, patent or prototype at the time.  But
  347. these holes in his plan did not deter Vahak Hovnanian and his son
  348. Shant from investing many millions of dollars in the project.  It
  349. could be the best investment the Hovnanian tycoons ever made.
  350.  
  351.  
  352.  
  353. New Rule of Radio
  354.  
  355.      
  356.      For 35 years, the wireless communications industry has been
  357. inching up the spectrum, shifting slowly from long and strong
  358. wavelengths toward wide and weak bands of shorter wavelengths.
  359. Mobile phone services have moved from the 1950s radio systems
  360. using low FM frequencies near 100 megahertz, to the 1960s
  361. spectrum band of 450 megahertz, to the current cellular band of
  362. 900 megahertz accommodating more than 10 million cellular
  363. subscribers in the U.S.
  364.      
  365.      During the 1990s, this trend will accelerate sharply.
  366. Accommodating hundreds of millions of users around the world,
  367. cellular communications will turn digital, leap up the spectrum
  368. and even move into video.  Shannon's laws show that this will
  369. impel vast increases in the cost-effectiveness of communications.
  370.      
  371.      In general, the new rule of radio is the shorter the
  372. transmission path, the better the system.  Like transistors on
  373. semiconductor chips, transmitters are more efficient the more
  374. closely they are packed together.  As Peter Huber writes in his
  375. masterly new book, The Geodesic Network 2, the new regime favors
  376. "geodesic networks," with radios intimately linked in tiny
  377. microcells.  As in the law of the microcosm, the less the space,
  378. the more the room.
  379.      
  380.      This rule turns the conventional wisdom of microwaves upside
  381. down.  For example, it is true that microwaves don't travel far
  382. in the atmosphere.  You don't want to use them to transmit 50,000
  383. watts of Rush Limbaugh over 10 midwestern states, but to
  384. accommodate 200 million two-way communicators will require small
  385. cells; you don't want the waves to travel far.  It is true that
  386. microwaves will not penetrate most buildings and other obstacles,
  387. but with lots of small cells, you don't want the waves to
  388. penetrate walls to adjacent offices.
  389.      
  390.      Microwaves require high-power systems to transmit, but only
  391. if you want to send them long distances.  Wattage at the receiver
  392. drops off in proportion to the fourth power of the distance from
  393. the transmitter.  Reducing cell sizes as you move up the spectrum
  394. lowers power needs far more than higher frequencies increase
  395. them.  Just as important, mobile systems must be small and light.
  396. The higher the frequency, the smaller the antenna and the lighter
  397. the system can be.
  398.      
  399.      All this high-frequency gear once was prohibitively
  400. expensive.  Any functions over two gigahertz require gallium
  401. arsenide chips, which are complex and costly.  Yet the cost of
  402. gallium arsenide devices is dropping every day as their market
  403. expands.  Meanwhile, laboratory teams are now tweaking microwaves
  404. out of silicon.  In the world of electronics - where prices drop
  405. by a third with every doubling of accumulated sales - any
  406. ubiquitous product will soon be cheap.
  407.      
  408.      The law of the telecosm dictates that the higher the
  409. frequency, the shorter the wavelength, the wider the bandwidth,
  410. the smaller the antenna, the slimmer the cell and ultimately, the
  411. cheaper and better the communication.  The working of this law
  412. will render obsolete the entire idea of scarce spectrum and
  413. launch an era of advances in telecommunications comparable to the
  414. recent gains in computing.  Transforming the computer and phone
  415. industries, the converging spirits of Maxwell, Shannon and
  416. Shockley even pose a serious challenge to the current
  417. revolutionaries in cellular telephony.
  418.  
  419.  
  420.  
  421. The New PC Revolution: PCN
  422.  
  423.      
  424.      Many observers herald the huge coming impact of wireless on
  425. the computer industry, and they are right.  But this impact will
  426. be dwarfed by the impact of computers on wireless.
  427.      
  428.      In personal communications networks (PCN), the cellular
  429. industry today is about to experience its own personal computer
  430. revolution.  Just as the personal computer led to systems
  431. thousands of times more efficient in MIPS per dollar than the
  432. mainframes and minicomputers that preceded it, PCNs will bring an
  433. exponential plunge of costs.  These networks will be based on
  434. microcells often measured in hundreds of meters rather than in
  435. tens of miles and will interlink smart digital appliances,
  436. draining power in milliwatts rather than dumb phones using watts.
  437. When the convulsion ends later this decade, this new digital
  438. cellular phone will stand as the world's most pervasive PC.  As
  439. mobile as a watch and as personal as a wallet, these PICOs will
  440. recognize speech, navigate streets, take notes, keep schedules,
  441. collect mail, manage money, open the door and start the car,
  442. among other computer functions we cannot imagine today.
  443.      
  444.      Like the computer establishment before it, current cellular
  445. providers often seem unprepared for this next computer
  446. revolution.  They still live in a world of long and strong - high-
  447. powered systems at relatively low frequencies and with short-
  448. lived batteries - rather than in a PCN world of low-power systems
  449. at microwave frequencies and with batteries that last for days.
  450.      
  451.      Ready or not, though, the revolution will happen anyway, and
  452. it will transform the landscape over the next five years.  We can
  453. guess the pattern by considering the precedents.  In computers,
  454. the revolution took 10 years.  It began in 1977 when large
  455. centralized systems with attached dumb terminals commanded nearly
  456. 100 percent of the world's computer power and ended in 1987 with
  457. such large systems commanding less than one percent of the
  458. world's computer power.  The pace of progress in digital
  459. electronics has accelerated sharply since the early 1980s.
  460. Remember yesterday, when digital signal processing (DSP) - the
  461. use of specialized computers to convert, compress, shape and
  462. shuffle digital signals in real time - constituted an exorbitant
  463. million-dollar obstacle to all-digital communications? Many
  464. current attitudes toward wireless stem from that time, which was
  465. some five years ago.  Today, digital signal processors are the
  466. fastest-moving technology in all computing.  Made on single chips
  467. or multichip modules, DSPs are increasing their cost-
  468. effectiveness tenfold every two years.  As radio pioneer Donald
  469. Steinbrecher says, "That changes wireless from a radio business
  470. to a computer business."
  471.      
  472.      Thus, we can expect the cellular telephone establishment to
  473. reach a crisis more quickly than the mainframe establishment did.
  474. The existing cellular infrastructure will persist for vehicular
  475. use.
  476.      
  477.      As the intelligence in networks migrates to microcells, the
  478. networks themselves must become dumb.  A complex network, loaded
  479. up with millions of lines of software code, cannot keep up with
  480. the efflorescent diversity and creativity among ever more
  481. intelligent digital devices on its periphery.  This rule is true
  482. for the broadband wire links of fiber optics, as intelligent
  483. switching systems give way to passive all-optical networks.  It
  484. is also true of cellular systems.
  485.      
  486.      Nick Kauser, McCaw Cellular Communications' executive vice-
  487. president and chief of technology, faced this problem early in
  488. 1991 when the company decided to create a North American Cellular
  489. Network for transparent roaming throughout the regions of
  490. Cellular One.  "The manufacturers always want to sell switches
  491. that do more and more.  But complex switches take so long to
  492. program that you end up doing less and less," says Wayne Perry,
  493. McCaw vice-chairman.  Each time Kauser tried to change software
  494. code in one of McCaw's Ericsson switches, it might have taken six
  495. months.  Each time he wanted to add customer names above a 64,000
  496. limit, Ericsson tried to persuade him to buy a new switch.  The
  497. Ericsson switches, commented one McCaw engineer, offer a huge
  498. engine but a tiny gas tank.  The problem is not peculiar to
  499. Ericsson, however; it is basic to the very idea of complex switch-
  500. based services on any supplier's equipment.
  501.      
  502.      When McCaw voiced frustration, one of the regional Bell
  503. operating companies offered to take over the entire problem at a
  504. cost of some $200 million.  Instead, Kauser created a Signaling
  505. System 7 (SS-7) network plus an intelligent database on four
  506. Tandem fault-tolerant computers, for some $15 million.  Kauser
  507. maintains that the current services offered by North American
  508. Cellular could not be duplicated for 10 times that amount, if at
  509. all, in a switch-based system.  Creating a dumb network and off-
  510. loading the intelligence on computer servers saved McCaw hundreds
  511. of millions of dollars.
  512.      
  513.      The law of the microcosm is a centrifuge, inexorably pushing
  514. intelligence to the edges of networks.  Telecom equipment
  515. suppliers can no more trap it in the central switch than IBM
  516. could monopolize it in mainframes.
  517.      
  518.      Kauser should recognize that this rule applies to McCaw no
  519. less than to Ericsson.  His large standardized systems with 30-
  520. mile cells and relatively dumb, high-powered phones resemble big
  521. proprietary mainframe networks.  In the computer industry, these
  522. standardized architectures gave way to a mad proliferation of
  523. diverse personal computer nets restricted to small areas and
  524. interlinked by hubs and routers.  The same pattern will develop
  525. in cellular.
  526.  
  527.  
  528.  
  529. Could "Charles" Upend McCaw?
  530.  
  531.      
  532.      Together with GTE and the regional Bell operating company
  533. cellular divisions, McCaw is now in the position of DEC in 1977.
  534. With its new ally, AT&T, McCaw is brilliantly attacking the
  535. mainframe establishment of the wire-line phone companies.  But
  536. the mainframe establishment of wires is not McCaw's real
  537. competition.  Not stopping at central switches, the law of the
  538. microcosm is about to subvert the foundations of conventional
  539. cellular technology as well.  Unless McCaw and the other cellular
  540. providers come to terms with the new PC networks that go by the
  541. name of PCNs, they will soon suffer the fate of the minicomputer
  542. firms of the last decade.  McCaw could well be upended by its
  543. founder's original vision of his company - a PICO he called
  544. "Charles."
  545.      
  546.      Just as in the computer industry in the late 1970s, the
  547. fight for the future is already under way.  Complicating the
  548. conflict is the influence of European and Japanese forces
  549. protecting the past in the name of progress.  Under pressure from
  550. EEC industrial politicians working with the guidance of engineers
  551. from Ericsson, the Europeans have adopted a new digital cellular
  552. system called Groupe Speciale Mobile (GSM) after the commission
  553. that conceived it.
  554.      
  555.      GSM is a very conservative digital system that multiplies
  556. the number of users in each cellular channel by a factor of
  557. three.  GSM uses an access method called time-division multiple
  558. access (TDMA).  Suggestive of the time-sharing methods used by
  559. minicomputers and mainframes to accommodate large numbers of
  560. users on centralized computers, TDMA stems from the time-division
  561. multiplexing employed by phone companies around the world to put
  562. more than one phone call on each digital line.  Thus, both the
  563. telephone and the computer establishments are comfortable with
  564. time division.
  565.      
  566.      Under pressure from European firms eager to sell equipment
  567. in America, the U.S. Telephone Industry Association two years ago
  568. adopted a TDMA standard similar to the European GSM.  Rather than
  569. creating a wholly new system exploiting the distributed powers of
  570. the computer revolution, the TIA favored a TDMA overlay on the
  571. existing analog infrastructure.  Under the influence of Ericsson,
  572. McCaw and some of the RBOCs took the TDMA bait.
  573.      
  574.      Thus, it was in the name of competitiveness and
  575. technological progress, and of keeping up with the Europeans and
  576. Japanese, that the U.S. moved to embrace an obsolescent cellular
  577. system.  It made no difference that the Europeans and Japanese
  578. were technologically well in our wake.  Just as in the earlier
  579. case of analog HDTV, however, the entrepreneurial creativity of
  580. the U.S. digital electronics industry is launching an array of
  581. compelling alternatives just in time.
  582.      
  583.      Infusing cellular telephony with the full powers of wide and
  584. weak - combining Shannon's vision with computer advances - are
  585. two groups of engineers from MIT who spun out to launch new
  586. companies.  Qualcomm Inc. of San Diego, is led by former
  587. professor Irwin Jacobs and telecom pioneer Andrew Viterbi.  A
  588. Shannon disciple whose eponymous algorithm is widely used in
  589. digital wire-line telephony, Viterbi now is leading an effort to
  590. transform digital wireless telephony.  The other firm,
  591. Steinbrecher Corp. of Woburn, Mass., is led by an inventor from
  592. the MIT Radio Astronomy Lab named Donald Steinbrecher.
  593.      
  594.      Like Bernie Bossard and Vahak Hovnanian, the leaders of
  595. Qualcomm and Steinbrecher received the ultimate accolade for an
  596. innovator: They were all told their breakthroughs were
  597. impossible.  Indeed, the leaders at Qualcomm were still
  598. contending that Steinbrecher's system would not work just weeks
  599. ago when PacTel pushed the two firms together.  Now they provide
  600. the foundations for a radical new regime in distributed wireless
  601. computer telephony.
  602.  
  603.  
  604.  
  605. Signals in Pseudonoise
  606.  
  607.      
  608.      Ten years ago at Linkabit, the current leaders of Qualcomm
  609. conceived and patented the TDMA technology adopted as the U.S.
  610. standard by the Telephone Industry Association.  Like analog
  611. HDTV, it was a powerful advance for its time.  But even then,
  612. Viterbi and Jacobs were experimenting with a Shannonesque
  613. technology.
  614.      
  615.      A classic example of the efficacy of wide and weak, CDMA
  616. exploits the resemblance between noise and information.  The
  617. system began in the military as an effort to avoid jamming or air-
  618. tapping of combat messages.  Qualcomm brings CDMA to the
  619. challenge of communications on the battlefronts of big-city
  620. cellular.
  621.      
  622.      Rather than compressing each call into between three and 10
  623. tiny TDMA time slots in a 30-kilohertz cellular channel,
  624. Qualcomm's CDMA spreads a signal across a comparatively huge 1.
  625. 25-megahertz swath of the cellular spectrum.  This allows many
  626. users to share the same spectrum space at one time.  Each phone
  627. is programmed with a specific pseudonoise code, which is used to
  628. stretch a low-powered signal over a wide frequency band.  The
  629. base station uses the same code in inverted form to "despread"
  630. and reconstitute the original signal.  All other codes remain
  631. spread out, indistinguishable from background noise.
  632.      
  633.      Jacobs compares TDMA and CDMA to different strategies of
  634. communication at a cocktail party.  In the TDMA analogy, each
  635. person would restrict his or her talk to a specific time slot
  636. while everyone else remains silent.  This system would work well
  637. as long as the party was managed by a dictator who controlled all
  638. conversations by complex rules and a rigid clock.  In CDMA, on
  639. the other hand, everyone can talk at once but in different
  640. languages.  Each person listens for messages in his or her own
  641. language or code and ignores all other sounds as background
  642. noise.  Although this system allows each person to speak freely,
  643. it requires constant control of the volume of the speakers.  A
  644. speaker who begins yelling can drown out surrounding messages and
  645. drastically reduce the total number of conversations that can be
  646. sustained.
  647.      
  648.      For years, this problem of the stentorian guest crippled
  649. CDMA as a method of increasing the capacity of cellular systems.
  650. Spread spectrum had many military uses because its unlocalized
  651. signal and cryptic codes made it very difficult to jam or
  652. overhear.  In a cellular environment, however, where cars
  653. continually move in and out from behind trucks, buildings and
  654. other obstacles, causing huge variations in power, CDMA systems
  655. would be regularly swamped by stentorian guests.  Similarly,
  656. nearby cars would tend to dominate faraway vehicles.  This was
  657. termed the near-far problem.  When you compound this challenge
  658. with a static of multipath signals causing hundreds of 10,000-to-
  659. 1 gyrations in power for every foot traveled by the mobile unit -
  660. so-called Rayleigh interference pits and spikes - you can
  661. comprehend the general incredulity toward CDMA among cellular
  662. cognoscenti.  Indeed, as recently as 1991, leading experts at
  663. Bell Labs, Stanford University and Bellcore confidently told me
  664. the problem was a show-stopper; it could not be overcome.
  665.      
  666.      Radio experts, however, underestimate the power of the
  667. microcosm.  Using digital signal processing, error correction and
  668. other microcosmic tools, wattage spikes and pits 100 times a
  669. second can be regulated by electronic circuitry that adjusts the
  670. power at a rate of more than 800 times a second.
  671.      
  672.      To achieve this result, Qualcomm uses two layers of
  673. controls.  First is a relatively crude top layer that employs the
  674. automatic gain control device on handsets to constantly adjust
  675. the power sent by the handset to the level of power received by
  676. it from the base station.  This rough adjustment does not come
  677. near to solving the problem, but it brings a solution into reach
  678. by using more complex and refined techniques.
  679.      
  680.      In the second power-control step, the base station measures
  681. the handset's signal-to-noise and bit-error ratios once every
  682. 1.25 milliseconds (800 times a second).  Depending on whether
  683. these ratios are above or below a constantly recomputed
  684. threshold, the base station sends a positive or negative pulse,
  685. either raising or lowering the power some 25 percent.
  686.  
  687.  
  688.  
  689. Dynamic Cells
  690.  
  691.      
  692.      Passing elaborate field tests with flying colors, this power-
  693. control mechanism has the further effect of dynamically changing
  694. the size of cells.  In a congested cell, the power of all phones
  695. rises to overcome mutual interference.  On the margin, these high-
  696. powered transmissions overflow into neighboring cells where they
  697. may be picked up by adjacent base station equipment.  In a quiet
  698. cell, power is so low that the cell effectively shrinks,
  699. transmitting no interference at all to neighboring cells and
  700. improving their performance.  This kind of dynamic adjustment of
  701. cell sizes is impossible in a TDMA system, where adjacent cells
  702. use completely different frequencies and fringe handsets may
  703. begin to chirp like Elmer Fudd.
  704.      
  705.      Once the stentorian voice could be instantly abated, power
  706. control changed from a crippling weakness of CDMA into a
  707. commanding asset.  Power usage is a major obstacle to the PCN
  708. future.  All market tests show that either heavy or short-lived
  709. batteries greatly reduce the attractiveness of the system.
  710. Because the Qualcomm feedback system keeps power always at the
  711. lowest feasible level, batteries in CDMA phones actually are
  712. lasting far longer than in TDMA phones.  CDMA phones transmit at
  713. an average of two milliwatts, compared with 600 milliwatts and
  714. higher for most other cellular systems.
  715.      
  716.      A further advantage of wide and weak comes in handling
  717. multipath signals, which bounce off obstacles and arrive at
  718. different times at the receiver.  Multipath just adds to the
  719. accuracy of CDMA.  The Qualcomm system combines the three
  720. strongest signals into one.  Called a rake receiver and co-
  721. invented by Paul Green, currently at IBM and author of Fiber
  722. Optic Networks (Prentice Hall, 1992), this combining function
  723. works even on signals from different cells and thus facilitates
  724. hand-offs.  In TDMA, signals arriving at the wrong time are pure
  725. interference in someone else's time slot; in CDMA, they
  726. strengthen the message.
  727.      
  728.      Finally, CDMA allows simple and soft hand-offs.  Because all
  729. the phones are using the same spectrum space, moving from one
  730. cell to another is easy.  CDMA avoids all the frequency juggling
  731. of TDMA systems as they shuffle calls among cells and time slots.
  732. As the era of PCN microcells approaches, this advantage will
  733. become increasingly crucial.  Cellular systems that spurn
  734. Qualcomm today may find themselves in a quagmire of TDMA
  735. microcells tomorrow.  Together, all the gains from CDMA bring
  736. about a tenfold increase over current analog capacity.  In
  737. wireless telephony above all, wide and weak will prevail.
  738.      
  739.      Like any obsolescent scheme challenged by a real innovation
  740. - and like minicomputers and mainframes challenged by the PC -
  741. TDMA is being sharply improved by its proponents.  The inheritors
  742. of the Linkabit TDMA patents at Hughes and International Mobile
  743. Machines Corp.  (IMMC) have introduced extended TDMA, claiming a
  744. 19-fold advance over current analog capacity.  Showing a
  745. conventional cellular outlook, however, E-TDMA fatally adopts the
  746. idea of increasing capacity by lowering speech quality.  This
  747. moves in exactly the wrong direction.  PCN will not triumph
  748. through compromises based on a scarce-spectrum mentality.  PCN
  749. will multiply bandwidth to make the acoustics of digital cellular
  750. even better than the acoustics of wire-line phones, just as the
  751. acoustics of digital CDs far excel the acoustics of analog
  752. records.
  753.      
  754.      Riding the microcosmic gains of digital signal processing,
  755. CDMA inherently offers greater room for improvement than TDMA
  756. does.  Bringing the computer revolution to cellular telephony,
  757. CDMA at its essence replaces frequency shuffling with digital
  758. intelligence.  Supplanting the multiple radios of TDMA - each
  759. with a fixed frequency - are digital-signal-processing chips that
  760. find a particular message across a wide spectrum swath captured
  761. by one broadband radio.
  762.      
  763.      With the advance in digital electronics, the advantage of
  764. CDMA continually increases.  As the most compute-intensive
  765. system, CDMA gains most from the onrushing increases in the cost-
  766. effectiveness of semiconductor electronics.  Qualcomm recently
  767. announced that it has reduced all the digital signal processing
  768. for CDMA into one application-specific chip.
  769.      
  770.      For all the indispensable advances of CDMA, however,
  771. Qualcomm cannot prevail alone.  It brilliantly executes the move
  772. to digital codes, but proprietary mainframe computer networks are
  773. digital, too.  As presently conceived, CDMA still aspires to be a
  774. cellular standard using the same mainframe architecture of mobile
  775. telephone switching offices that now serve the analog cellular
  776. system.  In itself the Qualcomm solution does little to move
  777. cellular toward the ever cheaper, smaller and more open
  778. architectures that now dominate network computing and will shape
  779. PCN.
  780.  
  781.  
  782.  
  783. Hearing Feathers Crash Amid Heavy Metal
  784.  
  785.      
  786.      Consummating the PCN revolution - with its millions of
  787. microcells around the globe and its myriad digital devices and
  788. frequencies - will require a fundamental breakthrough in cellular
  789. radio technology.  In the new Steinbrecher minicell introduced
  790. early this month at the Cellular Telephone Industry Association
  791. show, that breakthrough is at hand.  The first true PC server for
  792. PCN, this small box ultimately costing a few thousand dollars
  793. will both replace and far outperform a 1,000-square-foot base
  794. station costing more than a million dollars.
  795.      
  796.      Once again, in an entrepreneurial economy, crucial
  797. innovations come as an utter surprise to all the experts in the
  798. field.  Donald Steinbrecher began in the Radio Astronomy Lab at
  799. MIT in the 1960s and early 1970s, creating receivers that could
  800. resolve a random cosmic ray among a mass of electromagnetic
  801. noise.  This required radios with huge dynamic range - radios
  802. that could hear a feather drop at a heavy metal rock concert.  He
  803. and his students solved this intractable problem by creating
  804. unique high-performance receivers and frequency "Mixers."  These
  805. could process huge spans of spectrum with immense variations of
  806. power and translate them without loss into intermediate
  807. frequencies.  Then, computer systems convert the signals from
  808. analog to digital and analyze them with digital signal
  809. processors.
  810.      
  811.      Moving out to begin his own company in 1973, Steinbrecher
  812. and his colleagues made several inventions in the fields of radar
  813. and digital signal analysis.  At first, most of their customers
  814. were national security contractors in the intelligence field.
  815. For example, Steinbrecher supplied the radios for the ROTHR
  816. (remote over the horizon radar) systems that became famous for
  817. their role in the war against airborne drug traffic.  Then in
  818. 1986, the company was asked if its equipment could work in the
  819. cellular band.
  820.      
  821.      After cosmic rays and battlefield radar, the cellular band
  822. was easy.  When he saw that the digital signal processors at the
  823. heart of his systems were dropping in price tenfold every two
  824. years, Steinbrecher knew that his esoteric radios could become a
  825. consumer product.
  826.      
  827.      Translated to cellular, this technology opens entire new
  828. frontiers for wireless telephony.  Rather than tuning into one
  829. fixed frequency as current cellular radios do, Steinbrecher's
  830. cells can use a high-dynamic-range digital radio to down-convert
  831. and digitize the entire cellular band.  TDMA, CDMA, near or far,
  832. analog cellular, video, voice or data, in any combination, it
  833. makes no difference to the Steinbrecher system.  His minicell
  834. converts them all at once to a digital bit stream.  The DSPs take
  835. over from there, sorting out the TDMA and CDMA signals from the
  836. analog signals and reducing each to digital voice.  To the extent
  837. the Steinbrecher system prevails, it would end the need for
  838. hybrid phones and make possible a phased shift to PCN or a
  839. variety of other digital services.
  840.      
  841.      Hoping to use Qualcomm chipsets and other technology,
  842. Steinbrecher could facilitate the acceptance of CDMA.  For CDMA,
  843. the minicell provides a new, far cheaper radio front end that
  844. offers further relief to the near-far problem and is open to the
  845. diverse codes and fast-moving technologies of PCN.  For the
  846. current cellular architecture, however, Steinbrecher offers only
  847. creative destruction, doing for large base stations what the
  848. integrated circuit did for racks of vacuum tubes in old telephone
  849. switches.
  850.      
  851.      In essence, the new minicell replaces a rigid structure of
  852. giant analog mainframes with a system of wireless local area
  853. networks.  Reconciling a variety of codes and technologies, the
  854. Steinbrecher devices resemble the smart hubs and routers from
  855. SynOptics Communications and Cisco Systems that are transforming
  856. the world of wired computer networks.
  857.      
  858.      Best of all, at a time when the computer industry is
  859. preparing a massive invasion of the air, these wide and weak
  860. radios can handle voice, data and even video at the same time.
  861. Further, by cheaply accommodating a move from scores of large
  862. base stations to scores of thousands of minicells per city - on
  863. poles, down alleys or in elevator shafts - the system fulfills
  864. the promise of the computer revolution as a spectrum multiplier.
  865. Since each new minicell can use all the frequencies currently
  866. used by a large cell site, the multiplication of cells achieves a
  867. similar multiplication of bandwidth.
  868.      
  869.      Finally, the Steinbrecher receivers can accommodate the
  870. coming move into higher frequencies.  Banishing once and for all
  871. the concept of spectrum scarcity, these high-dynamic-range
  872. receivers can already handle frequencies up to the "W band" of 90
  873. gigahertz and more.
  874.  
  875.  
  876.  
  877. Boundless Bandwidth
  878.  
  879.      
  880.      The future of wireless communications is boundless
  881. bandwidth, accomplished through the Shannon strategy of wide and
  882. weak signals, moving to ever smaller cells with lower power at
  883. higher frequencies.  The PCN systems made possible by Qualcomm
  884. and Steinbrecher apply this approach chiefly to voice and data.
  885. Recent announcements by Bossard and Hovnanian extend the concept
  886. to television video as well.  Last December, they disclosed that
  887. their company, Cellular Vision, was already wirelessly delivering
  888. 49 cable television channels to 350 homes near Brighton Beach,
  889. Long Island, in the 28-gigahertz band.  They declared a plan to
  890. soon sign up some 5,000 new customers a month all over New York.
  891.      
  892.      Among engineers in cellular and cable firms, Cellular Vision
  893. evokes the same responses of incredulity and denial familiar at
  894. Qualcomm and Steinbrecher.  Like them, Bossard is resolutely on
  895. the right side of the Shannon and Shockley divide.  In answer to
  896. the multitude of qualms and objections and demurrals, all three
  897. companies cite the huge benefits of more bandwidth.  Qualcomm can
  898. assign some 416 times as much bandwidth to each call as a current
  899. cellular or TDMA system.  Steinbrecher's minicell receivers can
  900. process 4,160 times as much bandwidth as an analog cell site or
  901. TDMA radio.
  902.      
  903.      Hovnanian achieves some 300 times the bandwidth of a
  904. broadcast TV station and some three times the bandwidth of even a
  905. typical cable head end.  For Hovnanian's so-called multipoint
  906. local distribution system, the FCC has allocated a total of two
  907. gigahertz between 27.5 and 29.5 gigahertz - one gigahertz for TV
  908. and one gigahertz for experimental data and phone service.  This
  909. large swath of spectrum allows Cellular Vision to substitute
  910. bandwidth for power.  Using FM rather than the AM system of
  911. cable, Cellular Vision gains the same kind of increased fidelity
  912. familiar in FM radio.  Assigning 20 megahertz to each channel -
  913. three times the six megahertz of an analog system - Cellular
  914. Vision proves the potency of wide and weak by getting 20 decibels
  915. - some 10 times - more signal quality.  These extra decibels come
  916. in handy in the rain.
  917.      
  918.      With a radius of three miles, Cellular Vision cells are
  919. about 100 times smaller than telephone cells.  Transmitting only
  920. 10 milliwatts per channel over a three-mile radius, the system
  921. gets far better signal-to-noise ratios than the three-watt radios
  922. of cellular phones or the multikilowatt systems of AM radio or
  923. television broadcasts.  The millimeter wavelengths at 28
  924. gigahertz allow narrowband high-gain antennas that lock onto the
  925. right signal and isolate it from neighboring cells.  At 28
  926. gigahertz, small antennas command the performance of much larger
  927. ones (for example, a six-inch antenna at 28 gigahertz is
  928. equivalent to a three-foot antenna at 4 gigahertz or a 300-foot
  929. antenna at broadcast television frequencies).
  930.      
  931.      In Brighton Beach the receiving antennas, using a fixed-
  932. phased-array technology, are just four inches square, and the
  933. transmitting antennas deliver 49 channels from a one-inch
  934. omnidirectional device on a box the size of a suitcase.  Between
  935. cells, these transmitters can send programming and other
  936. information through a conventional point-to-point microwave link.
  937.  
  938.  
  939.  
  940. Singing in the Rain
  941.  
  942.      
  943.      So what happens in the rain? Well, it seems that Cellular
  944. Vision does better than conventional cable.  When you have small
  945. cells in geodesic low-power wireless networks using the full
  946. computational resources of modern microchips, you have plenty of
  947. extra decibels in your signal-to-noise budget to endure the most
  948. violent storms.  Indeed, the 350 Brighton Beach customers of
  949. Cellular Vision received continuous service during the November
  950. 1992 near hurricane in New York, which brought floods that
  951. interrupted many cable networks for hours.  One competitive
  952. advantage of Cellular Vision over cable seems to be less
  953. vulnerability to water.
  954.      
  955.      Moving television radically toward the regime of wide and
  956. weak, Bossard and the Hovnanians have changed the dimensions of
  957. the air.  However, they cannot escape the usual burdens of the
  958. innovator.  Any drastic innovation must be some 10 times as good
  959. as what it replaces.  Otherwise, the installed base, engineering
  960. momentum and customer loyalty of the incumbents will prevail
  961. against it.
  962.      
  963.      Cellular Vision faces a wired cable system with some $18
  964. billion in installed base.  Already deploying fiber at a fast
  965. pace, cable companies plan to move within the next year toward
  966. digital compression schemes that increase capacity or resolution
  967. by a factor of between six and 10 (depending on the character of
  968. the programming).  That means some 500 digital channels or more.
  969. TCI, the leading cable company, has ordered some one million
  970. cable converter and decompression boxes from General Instruments'
  971. Jerrold subsidiary for delivery late in 1993.  In the U.S. cable
  972. industry, Hovnanian faces an aggressively moving target.  Most
  973. cable experts doubt he can make much of a dent.
  974.      
  975.      This view may be shortsighted.  Clearly, Cellular Vision -
  976. and its likely imitators - can compete in the many areas with
  977. incompetent cable systems, in areas yet unreached by cable or in
  978. new projects launched by developers such as the Hovnanians.  In
  979. the rest of the world, cable systems are rare.  Cellular Vision
  980. is finding rich opportunities abroad, from Latvia to New Zealand.
  981. Most of all, as time passes, Cellular Vision might find itself
  982. increasingly well positioned for a world of untethered digital
  983. devices.
  984.      
  985.      Such a cellular system could be adapted to mobile telephone
  986. or computer services.  With a bit-error rate of one in 10
  987. billion, it could theoretically transmit computer data without
  988. error correction.  With one gigahertz of bandwidth, the system
  989. could function easily as a backbone for PCN applications,
  990. collecting calls from handsets operating at lower frequencies and
  991. passing them on to telephone or cellular central offices or to
  992. intelligent network facilities of the local phone companies.
  993.      
  994.      The future local loop will combine telephone, teleputer and
  995. digital video services, together with speech recognition and
  996. other complex features, in patterns that will differ from
  997. neighborhood to neighborhood.  Easily customizable from cell to
  998. cell, a system like Bossard's might well offer powerful
  999. advantages.
  1000.      
  1001.      In an era of bandwidth abundance, the Negroponte switch -
  1002. with voice pushed to the air and video onto wires - may well give
  1003. way to this division between fibersphere and atmosphere.  With
  1004. the fibersphere offering virtually unlimited bandwidth for fixed
  1005. communications over long distances, the local loop will be the
  1006. bottleneck, thronged with millions of wireless devices.  Under
  1007. these conditions, a move to high-frequency cellular systems is
  1008. imperative to carry the increasing floods of digital video
  1009. overflowing from the fibersphere.
  1010.      
  1011.      In any case, led by Qualcomm, Steinbrecher and Cellular
  1012. Vision, a new generation of companies is emerging to challenge
  1013. the assumptions and structures of the existing information
  1014. economy.  All these companies are recent startups, with
  1015. innovations entirely unexpected by international standards
  1016. bodies, university experts and government officials.  They are
  1017. the fruit of an entrepreneurial America, guided by the
  1018. marketplace into the microcosm and telecosm.
  1019.  
  1020.  
  1021.  
  1022. Why Imitate European Failures?
  1023.  
  1024.      
  1025.      Meanwhile, the European and Japanese experiences with
  1026. government-guided strategies should give pause to proponents of
  1027. similar policies here.  Thirty years of expensive industrial
  1028. policy targeting computers has left the Europeans with no
  1029. significant computer firms at all.  The Japanese have done
  1030. better, but even they have been losing market share across the
  1031. board to the U.S.
  1032.      
  1033.      In the converging crescendos of advance in digital wireless
  1034. telephony and computing, progress is surging far beyond all the
  1035. regulatory maps and guidebooks of previous years.  If the entire
  1036. capacity of the 28-gigahertz band, renewed every three miles, is
  1037. open to telephony and video, bandwidth will be scarcely more
  1038. limiting in wireless than it is in glass.
  1039.      
  1040.      In this emerging world of boundless bandwidth, companies
  1041. will prevail only by transcending the folklore of scarcity and
  1042. embracing the full promise of the digital dawn.  In an era of
  1043. accelerating transition, the rule of success will be self-
  1044. cannibalization.  Wire-line phone companies are not truly
  1045. profitable today; their reported earnings all spring from slow
  1046. depreciation of installed plant and equipment that are fast
  1047. becoming worthless.  As George Calhoun of IMMC demonstrates in
  1048. his superb new book, Wireless Access and the Local Telephone
  1049. Network (Artech, 1992), new digital wireless connections are
  1050. already less than one-third the cost of installing wire-line
  1051. phones.  For the RBOCs, aggressively attacking their own
  1052. obsolescent enterprises is their only hope of prosperity.
  1053.      
  1054.      As Joseph Schlosser of Coopers & Lybrand observes, self-
  1055. cannibalization will not appear to be in the financial interests
  1056. of the established firms; it will not prove out in net-present-
  1057. value terms.  There will be no studies to guarantee its success.
  1058. Executives will have to earn their pay by going with their gut.
  1059. As semiconductor and computer companies have already learned,
  1060. phone and cable companies will discover that self-cannibalization
  1061. is the only way to succeed in this era - the only way to stop
  1062. others from capturing the heart of your business.
  1063.      
  1064.      This is the lesson of the last decade.  When Craig McCaw
  1065. sold his cable properties and plunged into cellular telephony and
  1066. $2 billion of Michael Milken's junk bond debt, there was no way
  1067. to prove him right.  Today AT&T is preparing to launch him as a
  1068. rival to Bill Gates as the nation's richest man.  Yet McCaw
  1069. cannot rest on his laurels; the hour of the cannibal is at hand.
  1070.      
  1071.      In theory, the transition should not be difficult for this
  1072. resourceful and ingenious entrepreneur, who has long been a
  1073. leading prophet of ubiquitous wireless phones and computers - his
  1074. predicted personal digital assistant, "Charles."  But a company
  1075. that has paid billions for its 25-megahertz national swath of
  1076. long and strong frequencies faces especially acute dilemmas in
  1077. moving toward a regime of wide and weak.  As a man - and company
  1078. - that has made such transitions before, McCaw is favored by
  1079. history and by AT&T.  As a giant pillar of the new establishment,
  1080. though, McCaw may find it as difficult to shift gears as did the
  1081. computer establishment before him.  The stakes are even higher.
  1082. The next decade will see the emergence of fortunes in ever-
  1083. changing transmutations of PCN, digital video, multimedia and
  1084. wireless computers that dwarf the yields of cable and cellular.
  1085. The window of opportunity opens wide and weak.
  1086.