home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Telecom / 1996-04-telecom-walnutcreek.iso / george.gilder.essays / ethersphere < prev    next >
Internet Message Format  |  1994-12-20  |  43KB

  1. Received: from delta.eecs.nwu.edu by MINTAKA.LCS.MIT.EDU id aa15399;
  2.           14 Nov 94 19:20 EST
  3. Received: by delta.eecs.nwu.edu (4.1/SMI-4.0-proxy)
  4.     id AA11073; Mon, 14 Nov 94 10:12:43 CST
  5. Return-Path: <telecom>
  6. Received: by delta.eecs.nwu.edu (4.1/SMI-4.0-proxy)
  7.     id AA11066; Mon, 14 Nov 94 10:12:40 CST
  8. Date: Mon, 14 Nov 94 10:12:40 CST
  9. From: telecom@delta.eecs.nwu.edu (TELECOM Digest (Patrick Townson))
  10. Message-Id: <9411141612.AA11066@delta.eecs.nwu.edu>
  11. To: telecom
  12. Subject: George Gilder's Ninth Article - Ethersphere
  13.  
  14.  
  15. With pleasure, a special issue of the Digest today featuring another
  16. of the fine essays by George Gilder which have graced this journal
  17. many times in the past ...
  18.  
  19. Like the others, this one will be permanently displayed in the Telecom
  20. Archives for future reference. Various readers have asked how to
  21. locate other Gilder essays, and briefly, what you need to do is 
  22. connect with the Telecom Archives at lcs.mit.edu and check out the
  23. directory called 'telecom-archives', and within that directory a
  24. sub-directory on special reports and a further sub-directory housing
  25. several essays by Mr. Gilder.  If using anonymous ftp you would
  26. do: ftp lcs.mit.edu, then login anonymous, giving your name@site as
  27. the password. Of course you can use gopher or WWW if you prefer; you
  28. need to make the same connection to lcs.mit.edu and the Telecom
  29. Archives.
  30.  
  31. My thanks to Gordon Jacobson <gaj@portman.com> for seeing to it I
  32. got a copy of this to pass along to TELECOM Digest readers. 
  33.  
  34.  
  35. Patrick Townson
  36. TELECOM Digest Editor
  37.  
  38.   From: gaj@portman.com (Gordon Jacobson)
  39.   Subject: George Gilder's Ninth Article - Ethersphere
  40.  
  41.     This series of articles by George Gilder provide some interesting
  42. technological and cultural background that helps prepare readers to
  43. better understand and place in proper perspective the events relative
  44. to the National Data Super Highway, which are unfolding almost daily
  45. in the national press.  I contacted the author and Forbes and as the
  46. preface below indicates obtained permission to post on the Internet.
  47. Please note that the preface must be included when cross posting or
  48. uploading this article.
  49.  
  50.  
  51.          The following article, Ethersphere, was first published
  52.          in Forbes ASAP, October 10, 1994.  It is a portion of
  53.          George Gilder's book, Telecosm, which will be published
  54.          next year by Simon & Schuster, as a sequel to Microcosm,
  55.          published in 1989 and Life After Television published by
  56.          Norton in 1992.  Subsequent chapters of Telecosm will be
  57.          serialized in Forbes ASAP.
  58.  
  59.  
  60.                                ETHERSPHERE
  61.                                    BY
  62.                               GEORGE GILDER
  63.           
  64.                 New low earth orbit satellites mark as
  65.                 decisive a break in the history of space-
  66.                 based communications as the PC represented in
  67.                 the history of computing.  Pay attention to
  68.                 much-maligned Teledesic.  Backed by Craig
  69.                 McCaw and Bill Gates, it is the only LEO
  70.                 fully focused on serving computers.
  71.  
  72.      
  73. "They'll be crowding the skies."
  74.  
  75.      THUS STEVEN DORFMAN, president of telecommunications and space
  76. operations for GM Hughes_the colossus of the satellite industry_warned
  77. the world of a new peril in the skies.  Planning to launch 840
  78. satellites in low earth orbits, at an altitude of some 435 miles, were
  79. a gang of cellular phone jocks and computer hackers from Seattle going
  80. under the name of Teledesic.  Led by Craig McCaw and Bill Gates, they
  81. were barging onto his turf and threatening to ruin the neighborhood.
  82.      
  83.      You get the image of the heavens darkening and a new Ice Age
  84. looming as more and more of this low-orbit junk_including a total of
  85. some 1,200 satellites from Motorola's Iridium, Loral- Qualcomm's
  86. Globalstar and Teledesic, among other LEO projects_accumulates in the
  87. skies.  Ultimately, from this point of view, you might imagine the
  88. clutter of LEOs eclipsing the geostationary orbit itself, the
  89. so-called Clarke belt, some 21,000 miles farther out.  Named after
  90. science-fiction guru Arthur C. Clarke, the geostationary orbit is the
  91. girdle and firmament of the Hughes empire.
  92.      
  93.      In an article in Wireless magazine in 1945, Clarke first
  94. predicted that satellites in orbit 22,282 miles (35,860 kilometers)
  95. above the equator, where the period of revolution is 24 hours, could
  96. maintain a constant elevation and angle from any point on Earth.  In
  97. such a fixed orbit, a device could remain for decades, receiving
  98. signals from a transmitter on the earth and radiating them back across
  99. continents.
  100.      
  101.      The Clarke orbit also posed a problem, however_the reverse square
  102. law for signal power.  Signals in space attenuate in proportion to the
  103. square of the distance they travel.  This means that communications
  104. with satellites 22,000 miles away typically require large antenna
  105. dishes (as much as 10 meters wide) or megawatts of focused beam power.
  106.      
  107.      Now, however, a new satellite industry is emerging, based on
  108. gains in computer and microchip technology.  These advances allow the
  109. use of compact handsets with small smart antennas that can track low
  110. earth orbit satellites sweeping across the skies at a speed of 25,000
  111. kilometers an hour at a variety of altitudes between 500 and 1,400
  112. kilometers above the earth.  Roughly 60 times nearer than
  113. geostationary satellites, LEOs find the inverse square law working in
  114. their favor, allowing them to offer far more capacity, cheaper and
  115. smaller antennas, or some combination of both.  Breaking out of the
  116. Clarke orbit, these systems vastly expand the total available room for
  117. space-based communications gear.
  118.      
  119.      It is indeed possible to "crowd" the Clarke belt_a relatively
  120. narrow swath at a single altitude directly above the equator.  But
  121. even this swath does not become physically congested; collisions are
  122. no problem.  The Clarke belt becomes crowded because the ability of
  123. antennas on the ground to discriminate among satellites is limited by
  124. the size of the antenna.  Spaceway and Teledesic both plan to use the
  125. Ka band of frequencies, between 17 gigahertz and 30 gigahertz, or
  126. billions of cycles per second.  In this band, reasonably sized
  127. antennas 66 centimeters wide can distinguish between geostationary
  128. satellites two degrees apart.  That's some 800 miles in the Clarke
  129. belt.  Thus no physical crowding.  But it means that there are only a
  130. total of 180 Clarke slots for Ka band devices, including undesirable
  131. space over oceans.
  132.      
  133.      LEOs, however, can be launched anywhere between the earth's
  134. atmosphere and a layer of intense radiation called the Van Allen Belt.
  135. The very concept of crowding becomes absurd in this 900- kilometer
  136. span of elevations for moving orbits that can be 500 meters apart or
  137. less.  Thus the 21 proposed orbital planes of Teledesic occupy a total
  138. of 10 kilometers of altitude.  At this rate, 70 or more Teledesic
  139. systems, comprising some 65,000 satellites, could comfortably fit in
  140. low earth orbits.
  141.      
  142.      Nonetheless, it was clear that the LEOs, one way or another, were
  143. crowding Hughes.  Hughes commands satellite systems or projects that
  144. compete with every one of the LEOs.  Hughes responded to the threat of
  145. Teledesic by announcing the expansion of its Spaceway satellite
  146. system, then planned for North America alone, to cover the entire
  147. globe.  Then, invoking the absolute priority currently granted
  148. geostationary systems, Hughes asked the Federal Communications
  149. Commission to block Teledesic entirely by assigning Spaceway the full
  150. five gigahertz of spectrum internationally available in the Ka band.
  151.      
  152.      On May 27, Dorfman summoned the upstarts, Craig McCaw and
  153. Teledesic President Russell Daggatt, to Hughes headquarters in Los
  154. Angeles for a talk.  Busy with Microsoft_the Redmond, Wash., company
  155. that in 1993 temporarily surpassed the market value of General
  156. Motors_Teledesic partner Bill Gates did not make the trip.  But as the
  157. epitome of the personal computer industry, his presence haunted the
  158. scene.
  159.      
  160.      Together with Spaceway chief Kevin McGrath, Dorfman set out to
  161. convince the Seattle venturers to give up their foolhardy scheme and
  162. instead join with Hughes in the nine satellites of Spaceway.  Not only
  163. could Spaceway's nine satellites cover the entire globe with the same
  164. services that Teledesic's 840 satellites would provide, Spaceway could
  165. be expanded incrementally as demand emerged.  Just loft another Hughes
  166. satellite.  Indeed, Spaceway's ultimate system envisaged 17
  167. satellites.  With "every component proprietary to Hughes," as Dorfman
  168. said, the satellites only cost some $ 150 million apiece.  By
  169. contrast, most of the $ 9 billion Teledesic system would have to be
  170. launched before global services could begin.
  171.      
  172.      Nonetheless, the new LEOs marked as decisive a break in the
  173. history of space-based communications as the PC represented in the
  174. history of computing.  Moreover, Teledesic would be the only LEO fully
  175. focused on serving computers_the first truly "global Internet," as
  176. McCaw's vice president Tom Alberg depicted it.  It brings space
  177. communications at last into the age of ubiquitous microchip
  178. intelligence, and it brings the law of the microcosm into space
  179. communications.
  180.      
  181.      If you enjoyed the New World of Wireless on the ground with its
  182. fierce battles between communications standards, technical geniuses,
  183. giant companies, impetuous entrepreneurs and industrial politicians on
  184. three continents_you will relish the reprise hundreds and even
  185. thousands of miles up.  Launching Teledesic, McCaw and Gates were
  186. extending bandwidth abundance from earth into space.  Observers,
  187. however, often did not like what they heard.
  188.  
  189.  
  190. BAD PRESS FOR TWO BILLIONAIRES
  191.  
  192.      Every so often, the media is taken by the notion of technology as
  193. a morality tale.  In place of a gripping saga of unjustly obscure
  194. geniuses enriching the world by their heroic creativity in the teeth
  195. of uncomprehending bureaucrats and politicians, the media treat
  196. technology ventures as a school for scandal.  We have mock exposes of
  197. computer hype, monopoly, vaporware, viruses, infoscams, netporn,
  198. securities "fraud" and deviously undocumented software calls.  Pundits
  199. gabble endlessly about the gap yawning between the information rich
  200. and the information poor, thus consigning themselves undeniably, amid
  201. many yawns, to the latter category.  While American market share
  202. climbs near 70% in computers, networks, software and leading-edge
  203. semiconductors, analysts furrow the brows of the Atlantic Monthly with
  204. tales of farseeing foreign teams, spearheaded by visionary government
  205. officials, capturing the markets of American cowboy capitalists.  They
  206. spiel implausible yams of tough-minded trade warriors prying open the
  207. jaws of Japan for Toys "R" Us, closing down vicious Korean vendors of
  208. low-priced dynamic RAMs, or blasting through barriers to U.S. telecom
  209. gear in the Tokyo-Osaka corridor, saving the day for Motorola's
  210. soon-to-be cobwebbed factories for analog cellular phones.
  211.      
  212.      One of these sagas began early this year with two Seattle
  213. billionaires, McCaw and Gates, allegedly boarding McCaw's sleek yacht
  214. and going on an ego trip.  With McCaw pitching in an early nickel, and
  215. the boat, and Gates hoisting his name as a sail, the two tycoons
  216. seemed to sweep away from the shores of rationality, as the media told
  217. it, into a sea of microwaves and arsenic.  Spinning out Teledesic to
  218. build an information superhighway in the sky, they proposed to strew
  219. the heavens with 840 satellites, plus 84 spares.  All would whirl
  220. around the world at a height of 700 kilometers (435 miles), using what
  221. they told the FCC would be some 500 million gallium arsenide
  222. microchips to issue frequencies between 20 and 60 gigahertz from some
  223. 180,000 phased-array antennas.  The entire project seemed suffused
  224. with gigahertz and gigabucks.  "We're bandwidth bulls," says Teledesic
  225. President Daggatt.
  226.      
  227.      In case the hype of the sponsors failed to keep the system
  228. radiant and aloft, fueling it also would be a total of 12,000
  229. batteries fed by thin film solar collectors stretching out behind the
  230. satellite "birds" in some 130 square kilometers of gossamer wings.
  231. Working at 4% efficiency, these cells would collectively generate 10
  232. megawatts of power, enough to light a small city, but, so the critics
  233. said, insufficient to reach Seattle at microwave frequencies in the
  234. rain.  (The Teledesic frequencies are readily absorbed by water in the
  235. air).  To manage the elaborate mesh of fast-packet communications
  236. among the satellites and ground terminals, the constellation would
  237. bear some 282,000 Mips, or millions of instructions per second, of
  238. radiation-hard microprocessors and a trillion bytes or so of rad-hard
  239. RAM.  In effect, Teledesic would be launching into space one of the
  240. world's largest and most expensive massively parallel computer
  241. systems.
  242.      
  243.      At a mere $9 billion, to be put up by interested investors,
  244. Teledesic's lawyers told the FCC, the price would be a bargain for the
  245. U.S. and the world.  (By contrast, current plans call for $15 billion
  246. just to lay fiber for interactive TV in California).  But former
  247. Motorola, now Kodak, chief George Fisher fresh from pondering numbers
  248. for the apparently similar Iridium projects_suggested that $ 40
  249. billion for Teledesic would be more like it.  (Teledesic had the
  250. improbable result of making Iridium's 66-satellite plan, greeted in
  251. 1990 with much of the scorn now lavished on Teledesic, seem modest).
  252. Just rocketing the 840 satellites into orbit was said to entail a
  253. successful launch every week for a year and a half at a time when
  254. hoisting satellites is still a precarious and sometime thing.
  255.      
  256.      Even if Teledesic succeeded in getting the things up, so other
  257. scientists suggested, the satellites would then be impaled on some
  258. 7,000 pieces of space debris in the chosen orbits.  In any case, so it
  259. was widely reported, 10% would fail every year, some tumbling out of
  260. orbit, others joining the whirl of litter, where they would fly ready
  261. to impale the remainder of the satellites and the remnants of the two
  262. billionaires' reputations.
  263.      
  264.      Surely these sages know that by the year 2001, when the systems
  265. would be up and running, the world will be swimming in the bandwidth
  266. of "information superhighways."  Why support this lavish launch of
  267. technology for a communications system that would be dwarfed by
  268. capabilities already demonstrated on the ground?
  269.      
  270.      Summing up a near-consensus of critics, John Pike, director of
  271. the Federation of American Scientists' Space Policy Project, declared
  272. to the Wall Street Journal, "God save us.  It's the stupidest thing
  273. I've ever heard of!" Provoking Pike may have been the origins of the
  274. multisatellite architecture in the Star Wars "brilliant pebbles"
  275. program.  Teledesic's most amazing achievement to date has been to
  276. displace the Strategic Defense Initiative as Pike's peak example of
  277. stupidity.
  278.      
  279.      While McCaw and Gates could be dismissed as tyros in the
  280. satellite field, Hughes is world champion.  Since 1963, the company
  281. has put 107 communications satellites into orbit.  With 19 in 1994,
  282. this year should be its biggest ever.  In 1993, well before the
  283. Teledesic announcement, Dorfman announced the first version of
  284. Spaceway_a $ 660 million, two-satellite system offering voice, data
  285. and video services_as a contribution to "information superhighways."
  286.      
  287.      In the midst of all the terrestrial uproar surrounding
  288. superhighwaymen Al Gore, John Malone of TCI, Raymond Smith of Bell
  289. Atlantic and scores of other telco and cable magnates, however, no one
  290. paid much attention to Hughes.
  291.      
  292.      Then came Gates and McCaw with Teledesic and claims of 20 million
  293. potential subscribers, two million simultaneous connections,
  294. billion-bit-per-second "gigalinks," bandwidth on demand and an array
  295. of other features, all advertised at a cost for Spaceway-type services
  296. nearly three times lower per bit per second.  Everyone noticed
  297. Teledesic.
  298.      
  299.      At the end of July, though, Hughes raised the stakes.  With
  300. successful launches under way in China, Brazil and French Guiana to
  301. provide exclamation points, Hughes made a new submission to the FCC,
  302. extending Spaceway into a nine-satellite global system costing $ 3.2
  303. billion.  McGrath plausibly claimed it could be in place long before
  304. Teledesic and offer nearly all its functionality at a third of the
  305. price.
  306.      
  307.      Already planned to be in place by 1998, however, were several
  308. other LEO projects, led by Motorola's Iridium and Loral- Qualcomm's
  309. Globalstar.  As mobile phone projects, these systems could not readily
  310. offer service at T-1 data rates.  But their sponsors promised
  311. availability for simple E-mail, faxes and paging.
  312.      
  313.      By mid-1994, Motorola seemed to command the financial momentum.
  314. The company succeeded in raising some $ 800 million in equity
  315. investments from companies around the globe, including Lockheed and
  316. Raytheon (which would build the satellites), Great Wall of China and
  317. Khrunichev Enterprises of Russia (which together would launch a third
  318. of them), the Mawarid Group of Saudi Arabia (which pitched in $ 120
  319. million) and Kyocera, Mitsui and DDI, which together put up another $
  320. 120 million (Kyocera will build the dual mode handsets for Japan and
  321. DDI will sell and service them).  On August 10, an Indian consortium
  322. purchased a 5% stake and a seat on the board for $ 38 million.
  323. Motorola claimed its share of the equity was dropping to 28.5%, well
  324. on the way to the company's final target of 15%.  Motorola estimates
  325. that much of the additional $ 2 billion in the plan could come from
  326. debt securities and loans.
  327.      
  328.      Iridium's attractions are impressive.  It provides ubiquitous
  329. global phone service at a premium price with little or no dependence
  330. on local terrestrial facilities.  In times of disaster or political
  331. crisis, or in places with sparse or unreliable local service, the
  332. system can route calls among the 66 satellites in space bypassing all
  333. infrastructure on the ground.  For an elite of government officials
  334. and corporate figures operating in remote areas, the availability of
  335. Iridium should be worth the money.  A bold and visionary concept when
  336. it emerged in 1987 from a team in the company's satellite systems
  337. engineering group, it endows many regions of the earth with voice and
  338. limited data communications for the first time.  For example, it
  339. actually focuses on polar domains, such as parts of Siberia, poorly
  340. served by other satellite systems.  Kazuo Inamori, the venerable
  341. chairman of Kyocera, also believes that Iridium will be popular in the
  342. 60% of territorial Japan not currently covered by cellular.
  343.  
  344.  
  345. "GIVE US SPECTRUM, LET OTHERS FIGHT"
  346.  
  347.      None-the-less, beyond the bold and ingenious concept (Daggatt
  348. calls Iridium "the real pioneer of LEOs"), the system suffers from
  349. technical flaws.  Were it not for Globalstar, perhaps these flaws
  350. would not have become evident until alter the 66 birds were aloft.  A
  351. far simpler and cheaper solution, Globalstar uses 48 satellites with
  352. no links between them.  Each functions as a "bent pipe" transponder,
  353. receiving signals from a phone on the ground and passing them back to
  354. any gateway within the satellite's 1,500-mile-wide footprint, linked
  355. to locally available telephone networks.  Because Globalstar uses
  356. local phone systems rather than bypassing them, the system has been
  357. able to raise a total of some $ 300 million in support from Alcatel,
  358. France Telecom, Vodafone (serving the United Kingdom, Australia and
  359. Hong Kong), Airtouch-U S West, Hyundai and DACOM in Korea, Deutsche
  360. Aerospace and Alenia.
  361.      
  362.      This amount may seem small beside the billion raised by Iridium.
  363. But Globalstar has capital costs (at $ 1.8 billion) one- half
  364. Iridium's, circuit costs one-third Iridium's, and terminal costs (at $
  365. 750 each) one-fourth Iridium's.  With no intelligence in space,
  366. Globalstar relies entirely on the advance of intelligent phones and
  367. portable computer devices on the ground; it is the Ethernet of
  368. satellite architectures.  Costing one-half as much as Iridium, it will
  369. handle nearly 20 times more calls.
  370.      
  371.      The advantages of Globalstar stem only partly from its avoidance
  372. of complex intersatellite connections and use of infrastructure
  373. already in place on the ground.  More important is its avoidance of
  374. exclusive spectrum assignments.  Originating several years before
  375. spread-spectrum technology was thoroughly tested for cellular phones,
  376. Iridium employs time division multiple access, an obsolescent system
  377. that requires exclusive command of spectrum but offers far less
  378. capacity than code division multiple access.
  379.      
  380.      Like conventional cellular or radio transmissions that
  381. differentiate signals by time slot or frequency, TDMA sharply
  382. restricts the reuse of spectrum in nearby cells.  By contrast, CDMA is
  383. a form of spread-spectrum communications that differentiates signals
  384. by a spreading code and allows the use of the same frequencies all the
  385. time, everywhere.  Just as you can reduplicate wireline spectrum
  386. merely by laying another fiber, you can now manufacture new spectrum
  387. in the air merely by breaking large cells into smaller ones.
  388.      
  389.      Among some six companies seeking low earth orbit satellite
  390. approval from the FCC in 1993, only Iridium used TDMA, requiring
  391. national and international bodies to pick it as a winner from the
  392. outset and assign it exclusive spectrum.  By contrast, in a majority
  393. report issued to the FCC on April 6, 1993, CDMA companies in the U.S.,
  394. including TRW, Loral-Qualcomm, Celsat and American Mobile Satellite,
  395. could all agree to share spectrum and let the market choose winners.
  396. A Motorola lawyer explained to Space News, "Give us the spectrum and
  397. let the others fight for whatever's left."  In the face of
  398. alternatives with no need for exclusive spectrum allocations, Iridium
  399. could fly only if it offered radically superior performance or
  400. capacity.  But TDMA dooms it to generally inferior performance and
  401. capacity.
  402.      
  403.      Unlike TDMA systems, which can "see" only one satellite signal at
  404. a time, CDMA handsets have "path" diversity, using "rake receivers"
  405. that can combine a number of weak signals into an intelligible stream.
  406. Iridium and other TDMA systems compensate by using more power.  But no
  407. practical amount of power can propel a satellite signal through a tin
  408. roof.  And excess power means larger handsets or heavier satellites.
  409. Iridium satellites together use 80% more power than Globalstar's, yet
  410. employ antennas nearly twice as large and offer 18.2 times less
  411. capacity per unit area.
  412.      
  413.      Teledesic also suffers from the use of TDMA.  But Teledesic's T-1
  414. capabilities would compensate with 100,000 times more bandwidth and
  415. with a bit error rate that can accommodate the new fiber standards
  416. such as SONET-ATM (synchronous optical network/asynchronous transfer
  417. mode), which send packets without retransmission.  The issue is
  418. whether these features can justify the political, financial, and
  419. performance costs of using a modulation scheme_TDMA_that severely
  420. limits spectrum sharing and path diversity.
  421.      
  422.      So what is this, another saga of hubris on the information
  423. super-highway_to go with the Raymond Smith-John Malone follies?
  424. Perhaps good new ideas are harder to come by as company revenues grow
  425. into the billions, and Gates and McCaw disinvest and diversify as fast
  426. as they can from their increasingly cumbrous vessels of wealth.
  427. Having recently passed the billion-dollar mark in his systematic
  428. process of disinvestment from Microsoft_he retains $ 8 billion or
  429. so_Gates at times seemed embarrassed by his link to this gigantic
  430. project.  He told us it was too early to write about Teledesic.
  431.      
  432.      No, the story is in fact more interesting.  Impelled by the
  433. onrushing rise in the cost-effectiveness of individual chips compared
  434. to multichip systems, the Law of the Microcosm dictates
  435. decentralization of all information architectures.  During the 1980s,
  436. this centrifuge struck the mainframe computer establishment of IBM.
  437. During the 1990s, the personal teleputer, summoning and shaping films
  438. and files of images from around the world, will collide with the
  439. centralized establishments of TV broadcasting.  At the end of the
  440. century, Teledesic and the other LEOs will usher in the age of
  441. decentralization in space.
  442.      
  443.      From this point of view, Gates' participation becomes more
  444. readily intelligible.  Gates seems always to follow the microcosm
  445. wherever it leads.  A vision of software for decentralized systems of
  446. personal computers informs everything Microsoft does.
  447.      
  448.      In 1994, for example, Microsoft made an investment in Metricom, a
  449. wireless terrestrial system that supplies links of up to 56 kilobits
  450. per second to portable computers or personal digital assistants.
  451. Within cells, the devices can communicate directly with one another;
  452. outside the cell, Metricom routes its calls through an expandable mesh
  453. of nodes each the size of a shoebox and costing less than $ 1,000.
  454. Based on spread- spectrum technology, the system operates at power
  455. levels low enough to avoid the need for FCC licenses.  Yet it can be
  456. expanded to metropolitan-area dimensions.
  457.      
  458.      In many respects, Teledesic is Metricom in the sky.  It is
  459. focused on computer communications.  It routes packets by the most
  460. convenient path through a mesh of nodes.  It is based on
  461. microprocessor technology.  (Both Teledesic and Metricom plan to
  462. employ devices from Motorola's 68000 family).  As Gates explains the
  463. system: "Some functions are most efficiently performed by large
  464. numbers of small processors working together, rather than a few large
  465. ones."  The entire new generation of low earth orbit satellite systems
  466. relies on this centrifugal force of the microcosm.
  467.      
  468.      It was not supposed to happen this way.  Just as Grosch's Law of
  469. the computer industry implied that computer power rose by the square
  470. of the cost, there was a similar law of the satellite industry that
  471. held satellite efficiency to be proportional to see.  In a popular
  472. text, "Communications Satellite Systems," published in 1978, James
  473. Martin cited an AT&T study showing that just six satellites could
  474. carry all the long-distance traffic from the American continent; no
  475. fiber optics would be necessary.  "The next major thrust in the space
  476. segment should capitalize on the economies of scale which today's
  477. technology offers," wrote Martin, urging creation of "massive
  478. hardware" as heavy as several tons and "immensely powerful satellites
  479. with large antennas beaming as much information as we are capable of
  480. using to our rooftops."  Many satellite advocates, led by Arthur C.
  481. Clarke, viewed with impatient scorn the expensive terrestrial systems
  482. that somehow forestalled the manifest destiny of big birds to rule the
  483. world of communications.
  484.  
  485. BRINGING THE MICROCOSM TO SPACE
  486.  
  487.      In 1994, the big bird dream still flourishes in Spaceway, the
  488. international consortium Inmarsat, and the new launch this summer of
  489. direct broadcast satellite technology by Hughes's DirecTV, Hubbard's
  490. USSB, TCI's Primestar, and Rupert Murdoch's imperial systems in Europe
  491. and Asia.  Using centralized satellites in geosynchronous orbits, DBS
  492. is the ultimate broadcast medium, reaching billions of potential
  493. customers at the cost of reaching hundreds of thousands through
  494. cable-TV systems.  But these geostationary satellite systems suffer
  495.  from the same flaws as mainframes: sclerosis by centralization.  At a
  496. time when customers want the choice, control, convenience and
  497. interactivity of computers, the big birds offer one-size-fits-all
  498. programming at specified times, with little ability to control the
  499. flow or interact with it.
  500.      
  501.      The real showstopper in the long run, though, is a nagging
  502. half-second time delay for Clarke orbit signals.  Bad enough for
  503. voice, a half-second is near eternity for computer communications; for
  504. the living-room and desktop supercomputers of 2001, a half-second
  505. delay would mean gigabytes of information to be stored in buffers.
  506. While companies across the country, from Intel to Digital Equipment,
  507. are rushing to market with cable modems to allow computer connections
  508. to CATV coax, geosatellites remain mostly computer-hostile.  Even with
  509. the new digital cosmetics of DBS, geosynchronous satellites are a last
  510. vestige of centralization in a centrifugal world.
  511.      
  512.      By contrast, Teledesic brings the microcosm to space.  Rather
  513. than gaming economies of scale from using a few huge satellites,
  514. Teledesic gains economies of scale by launching as many small birds as
  515. possible.  Based on Peter Huber's concept of a geodesic network_a mesh
  516. of peers equally spaced apart like the nodes in a geodesic
  517. dome_Teledesic is not a hierarchy but a heterarchy.  Distributing the
  518. system responsibilities among 840 autonomous satellites diminishes the
  519. requirements, such as message throughput and power usage, for each
  520. one.  Building redundancy into the entire constellation, rather than
  521. within each satellite, yields higher overall reliability, while
  522. reducing the complexity and price of each unit.
  523.      
  524.      As Craig McCaw explains, "At a certain point, redundant systems
  525. create more complexity and weight than they are worth.  Rather than
  526. having each satellite a 747 in the sky with triply redundant systems,
  527. we have hundreds of satellites that offer self- redundancy."
  528. Eschewing the Hughes philosophy of "every component proprietary to
  529. Hughes," Teledesic will manufacture and launch a large number of
  530. satellite peers, using off-the-shelf parts whenever possible.  This
  531. approach also provides economies of scale that, according to a study
  532. by brilliant pebbles contractor Martin Marietta, could lower unit
  533. costs by a factor of one hundred or more.
  534.      
  535.      Just as microcosmic technology uses infinitesimal low-powered
  536. transistors and puts them so close together that they work faster than
  537. large high-powered transistors, Teledesic satellites follow the rules
  538. of low and slow.  Rather than one big powerful bird spraying signals
  539. across continents, Teledesic offers 840, programmably targetable at
  540. small localities.  Just 435 miles out, the delay is measured in
  541. milliseconds rather than half-seconds.
  542.      
  543.      The total computing power and wattage of the constellation seems
  544. large, as is needed to sustain a volume of some two million
  545. connections at a time, four times Spaceway's capacity.  But with other
  546. link features equal, between 1,226 and 3,545 times more power is
  547. needed to communicate with a geostationary satellite than with a LEO.
  548.      
  549.      Perhaps most important, unlike Iridium, TRW's Odyssey, and
  550. Globalstar, Teledesic from the outset has targeted the fastest-
  551. growing market of the future: communications for the world's 125
  552. million PCs, now growing some 20% a year.  And Teledesic has correctly
  553. chosen the technology needed to extend computer networks
  554. globally_broadband low earth orbit satellites.  The real issue is not
  555. the future of Teledesic but the future of Iridium.
  556.      
  557.      In the short run Iridium's voice services cannot compete with
  558. Globalstar's cheaper and more robust CDMA system.  But in the long run
  559. Iridium could be trumped by Teledesic.  Although Teledesic has no such
  560. plans, the incremental cost of incorporating an "L" band transceiver
  561. in Teledesic, to perform the Iridium functions for voice, would be
  562. just 10% of Teledesic's total outlays, or less than $ 1 billion
  563. (compared with the $ 3.4 billion initial capital costs of Iridium).
  564. But 840 linked satellites could offer far more cost-effective service
  565. than Iridium's 66.
  566.      
  567.      Iridium's dilemma is that the complexities and costs of its
  568. ingenious mesh of intersatellite links and switches can be justified
  569. only by offering broadband computer services.  Yet Iridium is a
  570. doggedly narrowband system focused on voice.
  571.      
  572.      Iridium eventually will have to adopt Teledesic's broadband logic
  573. and architecture.  To protect its global lead in wireless
  574. communications and equipment, Motorola should join with Teledesic now,
  575. rather than later.  Working with Lockheed, Motorola is making
  576. impressive gains in satellite-manufacturing technology.  Supplying
  577. both handsets and space gear for computer networks, Motorola could
  578. turn its huge investment of time, money and prestige in Iridium into a
  579. dramatic global coup in wireless computer services.  As part of a
  580. broadband system, Iridium could still become a superb brand name for
  581. Motorola.  But persisting in a narrowband strategy in the name of
  582. avoiding Teledesic's larger initial costs, Motorola's executives will
  583. end up inflicting serious strategic costs on the company.
  584.      
  585.      Most of the famous objections to Teledesic are based on ignorance
  586. or misinformation.  Launch anxieties spring chiefly from the GEO
  587. experience.  LEOs are 60 times nearer and between a tenth and a third
  588. the weight.  Teledesic satellites are designed to be hoisted in groups
  589. of eight or more.  From Great Wall in China to Khrunichev in Russia,
  590. companies around the world will soon be competing to supply low-cost
  591. launching facilities for the system.  Orbital Sciences, an entrepreneurial 
  592. dervish near Washington's Dulles Airport with some $190 million in
  593. revenues, has developed a low-cost method for lofting groups of LEOs
  594.  from an adapted Lockheed 1011 Tristar.
  595.      
  596.      Other fears are similarly fallacious.  Teledesic will work fine
  597. in the rain because the high minimum vertical angle (40 degrees) of
  598. its satellite links from the ground reduces the portion of the path
  599. exposed to water to a manageable level.  By contrast, geostationary
  600. satellites must operate at eight degrees, passing the signal through a
  601. long span of atmosphere.  Made of tough new composite materials,
  602. Teledesic satellites will endure the kind of debris found in space
  603. mostly unscathed.  The solar arrays can accept holes without
  604. significantly damaging overall performance.  All in all, Teledesic's
  605. designers expect the birds to remain in orbit for an average of ten
  606. years.  With most of its key technologies plummeting in price along
  607. with the rest of electronic components, the system may well cost even
  608. less and perform better than its business plan promises or George
  609. Fisher speculates.
  610.      
  611.      Indeed, widely charged with reckless technological presumption,
  612. the designers of Teledesic in fact seem recklessly cautious in their
  613. assumptions about the rate of microchip progress.  For example, their
  614. dismissal of CDMA assumes that the high speed of the spreading code
  615. functions_requiring digital signal processors that race at least 100
  616. times the data rate_pushes cheap T-1 performance far into the future.
  617. Yet in early 1995, Texas Instruments will ship its multimedia video
  618. processor, a marvel that combines four 64-bit DSPs, a 32-bit RISC CPU,
  619. 50 kilobytes of on-chip memory, a floating-point unit and a 64bit
  620. direct memory access controller all on one chip.  This device now
  621. performs two billion operations per second and, with an upgrade from
  622. 35 megahertz to 50 megahertz clock rate, soon will perform three
  623. billion.  The estimated cost in 1995 is around $ 400, or a stunning $
  624. 133 per bop (current Pentiums charge three times as much for 100
  625. mips).  Five years from now, when Teledesic gets serious, that kind of
  626. one-chip computing power can implement CDMA for broadband data without
  627. any cost penalty.  Future generations of CDMA systems may be able to
  628. offer, at a dramatically lower price, the same broadband services in
  629. mobile applications that Teledesic now promises for fixed services
  630. only.
  631.      
  632.      Assuming that Teledesic meets the CDMA challenge, the other fear
  633. is that terrestrial systems will capture enough of the market to
  634. render Teledesic unprofitable.  This fear, however, can come true only
  635. if governments delay this supremely beneficial system well into the
  636. next century.
  637.      
  638.      Unlike the competition, satellite systems can provide global
  639. coverage at once.  Whether for $9 billion or $90 billion, no
  640. terrestrial system will cover the entire world, or even the entire
  641. U.S., within decades of Teledesic.  As soon as it is deployed, it will
  642. profoundly change the geography and topography of the globe.  Suddenly
  643. the most remote rural redoubt, beach, or mountain will command
  644. computer communications comparable to urban corporations today.  The
  645. system can make teleconferencing, telecommuting, telemedicine, and
  646. teleschooling possible anywhere.  Gone will be the differences among
  647. regions in access to cultural and information resources.  People will
  648. be able to live and work where they want rather than where
  649. corporations locate them.
  650.      
  651.      This change transforms the dimensions of the world as decisively
  652. as trains, planes, automobiles, phones and TVs changed them in
  653. previous eras.  It will extend "universal service" more dramatically
  654. than any new law can.
  655.      
  656.      Moreover, Teledesic can eliminate the need to cross- subsidize
  657. rural customers.  Determining the cost of wire-line services are the
  658. parameters of population density and distance from the central office.
  659. Rural customers now cost between 10 and 30 times as much to serve with
  660. wires as urban customers do.  Teledesic will bring near-broadband
  661. capabilities to everyone in the world at the same price.
  662.      
  663.      Most important, this expansion of the communications frontier
  664. will foster the very economic development that will fuel the demand
  665. for the service.  Today, it does not pay to bring telecommunications
  666. to poor countries that might benefit most.  Teledesic and other
  667. satellite services break the bottleneck of development. Simultaneously 
  668. opening the entire world, it enriches every nation with new capital
  669. exceeding the fruits of all the foreign aid programs of the era.
  670.      
  671.      Teledesic is a venture worthy of McCaw and Gates.  In its impact
  672. on the world, it may even rival the Herculean contributions of its
  673. sponsors in cellular and software.  The issue is not the technology or
  674. the commitment of the principals.  The issue is the readiness of the
  675. U.S. government to accommodate this venture.  Before Teledesic can be
  676. approved internationally, it will have to attain a license from the
  677. FCC in the U.S.  It has taken four years to approve Iridium.  It took
  678. 30 years to approve cellular.  How long will it take to approve
  679. Teledesic?
  680.      
  681.      Currently Teledesic, Iridium and Globalstar face several
  682. political obstacles.  The International Telecommunications Union's
  683. Radio Regulation 2613 gives GEOs absolute priority over LEOs.  For
  684. Spaceway, Hughes is now demanding an exclusive license for the full
  685. five gigahertz available in the Ka-band worldwide, leaving no room for
  686. Teledesic or any other Ka-band LEO.  Under current law, Hughes or
  687. other GEO systems could usurp any LEO that was launched.
  688.      
  689.      LEOs are a major American innovation.  The U.S. government should
  690. take the lead now in spearheading a change in the regulations to
  691. accommodate LEOs.  This is no minor matter.  As the dimensions and
  692. promise of Teledesic loom more starkly, the Japanese or Europeans are
  693. certain to make similar proposals.  "When they do," Craig McCaw
  694. predicts, "they will immediately have their government on board.  They
  695. will be able to go to the ITU right away.  My greatest fear is that we
  696. will have the technology all ready, and foreign companies will beat us
  697. out because they can get their governments in line."
  698.      
  699.      The U.S. government was on board for Apollo 25 years ago and the
  700. U.S. won the first space race.  This space race is just as important,
  701. but the government is treating it as some sleepy-time infrastructure
  702. project.  In fact, it is the information superhighway going global and
  703. ubiquitous.  It is the ultimate promise of the information age, says
  704. McCaw.
  705.  
  706. SUSTAINING THE U.S. LEAD IN TECHNOLOGY
  707.  
  708.      McCaw explains: "It'll mean ecological disaster if China mimics
  709. what we did_building more and more urban towers and filling them up
  710. with people who queue up every day on turnpikes into the city,
  711. emitting fumes into the air, and then building new towers and new
  712. highways when you want to move the company, and then digging up the
  713. highways to install new wires."
  714.      
  715.      McCaw waves toward the window, out at Lake Washington.  "Look at
  716. that floating bridge.  It took $ 1.5 billion to cross Lake Washington,
  717. then it got busted in a storm.  Cross this lake, any lake, any ocean
  718. in the world with broadband wireless.  That's the promise of
  719. Teledesic.  All you do is to reconfigure the communications in
  720. software at zero incremental cost.  No wires for the final
  721. connections.  It's what we do in Hong Kong and Shanghai, where
  722. everyone uses a cellular phone."
  723.      
  724.      President Clinton, Vice President Gore and other members of the
  725. administration continually ask what they can do for technology.  One
  726. thing they can do is vastly streamline the process for approval of
  727. communications projects.  At the moment, Congress is determined to
  728. retain bureaucratic dominance over the most dynamic enterprise and
  729. technology in the world economy_what they like to term the information
  730. superhighway.  They see it as a possible source of congressional
  731. power, campaign finance, employment and pelf, like the Baby Bells
  732. today or like existing construction projects.  Rather than turn
  733. telecom into a vast porkbellied poverty program, however, the
  734. administration should deregulate the field.  Communications companies
  735. must be permitted to compete and collaborate wherever the technology
  736. leads.
  737.      
  738.      Whether the administration knows it or not, these technologies
  739. are its greatest political asset.  The high-tech industries unleashed
  740. in the 1980s by venture capital and junk bonds are now the prime fuel
  741. of the economy of the 1990s.  Comprising perhaps 60% of incremental
  742. GDP and 48% of exports, the momentous upsurge of computers and
  743. communications is even compensating for the mistakes of the Bush and
  744. Clinton regimes and making plausible Clinton's continuing claims of
  745. economic success.  But now Clinton, Gore and FCC Chairman Reed Hundt
  746. must make a choice.  If they want to maintain this redemptive U.S.
  747. lead in technology, they must be willing to forge new alliances in
  748. Congress to get the politicians and bureaucrats out of the way of the
  749. future.  A good start would be to open the floodgates for the global
  750. onrush of low earth orbit satellites dedicated to computer
  751. communications.  If they do, they can help make the world, as McCaw's
  752. Alberg puts it, "a truly global Internet in an ever- expanding
  753. ethersphere."
  754.  
  755. AND THE WINNER IS...
  756.  
  757.      Globalstar is the easy winner for current offering of mobile
  758. phone services under a CDMA regime of spectrum sharing.  But Teledesic
  759. can add phone services to its broadband computer system.  Over time,
  760. Teledesic's 840 satellites will outperform Globalstar's 48.  Big
  761. question: When will microchip technology advance enough to allow
  762. broadband applications over CDMA?  When that happens, Globalstar has a
  763. shot at the grand prize.
  764.      
  765.      Iridium is both too expensive to compete in mobile phones and too
  766. narrowband for data.  Today's champ Spaceway is maturing.  Big winner
  767. for the next decade is ... Teledesic.
  768.                                 
  769.                                 
  770.                               #####
  771.  
  772.  
  773.  
  774.  
  775.  
  776.  
  777.  
  778.