ریاضیاتِی که گوشی شما را دو اتاق دور از روتر متصل نگه میدارد، برای پیدا کردن پدیدهای ساخته شد که در واقع وجود نداشت. در دههٔ ۷۰ میلادی، گروهی از رادیو اخترشناسان به دنبال ردپای رادیویی سیاهچالههای منفجرشونده به اندازهٔ پروتون میرفتند. خالی برگشتند. اما در مسیر، روشی برای پردازش سیگنال توسعه دادند تا سیگنال پاکی را از آشوبی تار و نویزی استخراج کنند؛ این روش بعدها بخشی ثبت‑اختصاصی از استاندارد Wi‑Fi شد که روتر شما امروز از آن استفاده میکند. من چهار نقطه دسترسی در سقف خانه دارم و سرعت ورودی ۱٬۲۰۰ Mbps است. زنجیرهٔ این جستوجوی ناموفق تا هزینهٔ سختافزاری امروزی کمتر از آنچه تصور میکنید است و بسیار از رفتار شبکههای خانگی را توضیح میدهد.
پیشبینی ۱۹۷۴، رادیو اخترشناسان را به شکار فرستاد
هاوکینگ گفت سیاهچالههای ریز باید ردپای رادیویی باقی بگذارند
استیون هاوکینگ در سال ۱۹۷۴ کار خود را منتشر کرد و استدلال کرد که سیاهچالهها بهصورت دائمی بسته نیستند. او محاسبه کرد که سیاهچالههای بسیار کوچک به‑تدریج تبخیر میشوند و پایانشان را در انفجار انرژی همراه با امواج رادیویی میگیرند. سیاهچالهای بهاندازهٔ پروتون که جرم کوهستانی دارد، بهطور مؤثری مرگ خود را در تمام طیف رادیویی فریاد میزند.
جان او‑سولیوین، مهندس استرالیایی که بر روی تلسکوپهای رادیویی در هلند کار میکرد، تصمیم گرفت به دنبال چنین سیاهچالهای بگردد. حساسیت مانع نبود؛ واضحسازی بود. یک پالس رادیویی که هزاران سال نوری از غاز و گرد و غبار میگذرد، بهصورت نوک تیز نمیرسد. فرکانسهای مختلف داخل همان پالس اندک سرعتهای متفاوتی دارند، بنابراین سیگنال بهیک برجستگی کمارتفاع و پهن کشیده میشود و زیر صدای پسزمینهٔ یونیورسال فرو میرود.
او‑سولیوین و همکارانش ابزارهای ریاضی مبتنی بر تبدیل فوریهٔ سریع ساختند تا کشیدگی را معکوس کنند و نوک اصلی را بازسازی کنند. این ابزارها مؤثر بودند. سیاهچالهها هرگز ظاهر نشدند.
ریاضیات پس از مأموریت بقا یافت
حذف تارگی سیگنال مسألهای عمومی شد
تبدیل فوریهٔ سریع، موجپراکندگی نامنظم را به فرکانسهای تک تک تجزیه میکند. وقتی بفهمید هر فرکانس چهطور در مسیر خود تاخیر یا اعوجاج داشته، میتوانید بهعقبگرد رفته و سیگنال اصلی را بازسازی کنید. اخترشناسان از آن برای واضحسازی دادههای تلسکوپ استفاده کردند. هیچکدام از این مراحل به فضا اختصاصی نیست.
تا اواخر اونزۀ ۱۹۸۰، او‑سولیوین به استرالیا بازگشت و رهبری پردازش سیگنال در بخش رادیوفیزیک CSIRO را عهدهدار شد. این سازمان به دنبال کاربردهای تجاری برای توانمندیهای گروه رادیو اخترشناسی خود بود و شبکهبندی بیسیم رایانهای هدف واضحی بود. تلاشهای اولیه داخل منزل شکست خورد؛ سرعتها کم، ارتباطها قطع میشد و هیچ راهحل پاکی وجود نداشت.
او‑سولیوین ساختار مسأله را درک کرد. سیگنالی که درون یک ساختمان جهش میکند، به علتی متفاوت از سیگنالی که در فضای بین‑ستارهای عبور میکند، خراب میشود، اما گیرنده با همان آشوب سر و کار دارد. او ریاضیات اخترشناسی را از قفسه برداشت. تیمی از CSIRO شامل Graham Daniels، John Deane، Diethelm Ostry و Terry Percival آن را به چیزی تبدیل کردند که یک شبکهٔ کامپیوتری بتواند اجرا کند.
اتاق نشیمن شما نسخهٔ کوچکی و پرنواز از فضای عمیق است
بازتابها از دیوارهای خشک و وسایل الکترونیکی در زمانهای مختلف میرسند
در سال ۲۰۰۸، دادگاه ایالات متحده هنگام بررسی حقاختراع CSIRO، مسألهٔ داخلی را به زبان ساده توضیح داد. امواج رادیویی از دیوارها، مبلمان و وسایل الکترونیکی پرش میکنند؛ بنابراین یک ارسال از طریق مسیرهای مختلف به گیرنده میرسد و در زمانهای متفاوت برخورد میکند. مهندسان این پدیده را «چندمسیری» مینامند. در سرعتهای پایین داده، تقریباً بهنظر نمیرسد. اگر سرعت را بالا ببرید، پژواک یک بیت روی بیت بعدی میافتد و گیرنده نمیتواند تشخیص دهد کدام بیت کدام است.
اختراع ایالات متحده شماره ۵,۴۸۷,۰۶۹ سه تکنیک را برای غلبه بر این مشکل ترکیب کرد. داده به شاکنههای موازی بسیاری تقسیم میشود؛ هر کدام بهگونهای آهسته کار میکند که پژواکی بیخطر بین نمادها قرار گیرد. تصحیح خطای پیشرو هر آسیبی که هنوز عبور کرده را ترمیم میکند. درهمریزی بیتها خطاها را پراکنده میکند بهجای اینکه در یک نقطه تجمع یابند. این حقاختراع در ۲۳ ژانویهٔ ۱۹۹۶ صادر شد و بخشی از استانداردهای ۸۰۲.11a و ۸۰۲.11g شد.
یادگیری این نکته، دیدگاه من نسبت به شبکهٔ خودم را تغییر داد. قدرت سیگنال عددی است که همه بر آن تمرکز میکنند، اما بازتابها هستند که بهصورت ساکت کیفیت اتصال را کاهش میدهند؛ به همین دلیل تخصیص کانال جداگانه به هر نقطه دسترسی سرعتهایم را بیشتر از هر خرید سختافزاری ارتقا داد و چرا نقاط دسترسی با سیم از شبکهٔ مش بیسیم در خانهای پر از دیوارهای داخلی برترند.
استرالیا Wi‑Fi را اختراع نکرد؛ داستان واقعی جذابتر است
این حق ثبت، بخش دشوار را پوشش داد، نه کل ایده
نسخهٔ رایج این روایت با ادعای اختراع Wi‑Fi توسط استرالیا به پایان میرسد، اما واقعیت متفاوت است. وکیل دادگاه آزمایشی CSIRO در سال ۲۰۰۹ به هیئت منصفه گفت مؤسسه مفهوم LAN بیسیم را اختراع نکرده، فقط روش مؤثری برای فعالسازی آن ارائه داده است. شبکههای بیسیم پیش از آن در چندین مکان در حال توسعه بودند. Vic Hayes ریاست کمیته IEEE را بر عهده داشت که رویکردهای رقابتی را به استاندارد ۸۰۲.۱۱ تبدیل کرد و او به شکل تقریباً مساوی به عنوان پدر Wi‑Fi شناخته میشود.
سیستمی که CSIRO در اختیار داشت، قطعهای بود که سرعت و پایداری بیسیم داخلی را تا حدی میآمد که ارزش تجاری میداد، و این شرکت سالها بر آن حقالامتیاز جمعآوری کرد. چهاردهم شرکت، از جمله Intel، Dell، Microsoft و Nintendo، در سال ۲۰۰۹ برای مبلغی حدود ۲۰۵ میلیون دلار تسویهحساب کردند. گروه دیگری شامل AT&T، T‑Mobile و Lenovo در سال ۲۰۱۲ با افزودن تقریباً ۲۲۹ میلیون دلار به این مبلغ، بهسرانجام رسید. مجموع حقالامتیازها و توافقات از ۴۳۰ میلیون دلار فراتر رفت.
حل مشکل اساسی بیسیم داخلی ادعایی محدودتر از اختراع Wi‑Fi است. این ادعا نیز درست است و توضیح میدهد چرا این تکنیک از آن پس در تقریباً هر نقطه دسترسی فروختهشدهای گنجانده شده است.
چیزی که شکار سیاهچالهٔ شکستخورده در سقف شما گذاشت
تحقیقات همیشه به نتایجی که دنبالشان میگردند نمیرسند. O’Sullivan سالها به دنبال سیگنالی بود که تا به امروز هیچکس کشف نکرده است و ابزاری که برای آن ساخت، اکنون در firmware تمام دستگاههای متصل خانه من اجرا میشود. نقاط دسترسی من این ابزار را بهصورت مداوم فراخوانی میکنند و دادههای واقعی را از پژواکهای خودشان چندین بار در هر ثانیه جدا میسازند. این دلایل قانعکنندهای برای تأمین هزینهٔ کنجکاوی بدون سود مشهود است و یادآور این است که فیزیک بهکار رفته برای شکست شبکه، همان فیزیک است که امکانپذیرش آن را فراهم کرده؛ به همین دلیل هنوز برای هر دستگاه ثابت، اتصال Ethernet را حفظ میکنم.
منبع: این مطلب ترجمه و بومیسازی مقالهای از MakeUseOf به قلم Jonathon Jachura است. مشاهده مقاله اصلی