A wifit kétszer találták fel

Ahol nem tudunk vezetékes kapcsolaton keresztül csatlakozni az internetre, ott ezt wifi segítségével is megtehetjük. Ez tehát egy vezeték nélküli, a rádióhullámok mikrohullámú tartományában működő rendszer. Sokan úgy tudják, hogy a neve a Wireless Fidelity (pontos, a hangot hűségesen visszaadó drótnélküli készülék) kifejezés rövidítéséből ered, ez azonban tévedés. A nevet egy marketing cég találta ki, amelynél úgy gondolták, hogy ha az új eszköz neve játékosan rímel egy már jól ismert és témaközeli kifejezésre – mondjuk a „hi-fi”-re –, akkor az emberek hamar megtanulják a nevét. Nem tévedtek.

Mi a sajátossága a wifi mikrohullámú rendszerének?

A wifi fontos jellemzője, hogy mindennél nagyobb biztonsággal zárja ki az adatátvitelben mind a pontatlanságokat, mind a zavarás, beavatkozás lehetőségét. Ezt azzal éri el, hogy az ún. FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum), magyarul frekvenciaugratásos széles spektrumú eljárást alkalmazza. Ennek lényege, hogy az adó és a vevő folyamatosan változtatja a frekvenciát, és így minden csatornán csak rövid ideig tart az átvitel.

Az ilyen leleményes technikák gyakran kapcsolódnak össze a háborúkkal is, így nem csoda, hogy az igénye már az I. világháború idején felmerült. Többek között a rádiózás történetéből jól ismert Nikola Tesla is foglalkozott a rádiójelek megvédésének fontosságával, amelyet akkor csak a német hadsereg ismert. A civil kommunikációban viszont az a jelentősége, hogy ennek alkalmazásával a wifi szűk körű rendszerei is kialakíthatók.

Ilyenekkel találkozhatunk a kávéházakban vagy szállodákban is, amelyeknél ilyenkor egy külön jelszóval kell belépnünk a rendszerbe. De otthon is rákapcsolódhatunk egy saját wifire a számítógépünkkel és a mobilunkkal, ha van hozzá routerünk is. (A router, vagyis „útválasztó” olyan intelligens hálózati eszköz, amelynek a beérkező adatcsomagokat a lehető legoptimálisabb úton továbbítja.)

A wifi-rendszerek ennek megfelelően a következők lehetnek:

– Magán hálózat, amelyet szigorúan saját felhasználásra alakítottak ki, és amelyre csak egy titkos jelszóval lehet rákapcsolódni;

– Publikus, nyílt hálózat, amely bármilyen wi-fi routerrel kialakítható, és amelyhez bárki csatlakozhat mindenféle korlátozás nélkül;

– Publikus, de zárt hálózat, amelynél egy speciális szoftver biztosítja, hogy a hálózatot csak egy kód ismeretében és csupán korlátozott ideig lehessen használni. Ezt a formát rendszerint az olyan éttermek, kávézók használják, ahol az internetelérés a fogyasztáshoz van kötve.

– Publikus, de részlegesen zárt hálózat, amelynek két típusa lehet: az egyiket szűkebb, a másiket tágabb kör használhatja, de mindkettőnél az a cél, hogy a felhasználók ne élhessenek vissza a lehetőséggel, és ne terhelhessék le aránytalanul az adott wi-fi-pont üzemeltetőjének hálózatát;

– Léteznek továbbá olyan kereskedelmi HotSpot szolgáltatások is, amelyek csak díjfizetés ellenében és korlátozott ideig használhatók.

Miért akart egy színésznő és egy zeneszerző titkosítható hálózatot?

A szórt spektrumú technikát, ami később a wifi technológiai alapját adta, Hedy Lamarr színésznő és George Antheil zeneszerző szabadalmaztatta Titkos Kommunikációs Rendszer néven 1942-ben, Amerikában. Ők eltérő indítékkal láttak neki a munkának: Lamarrnak inkább érzelmi és politikai indítékai voltak, Antheilt viszont az mozgatta, hogy mechanikus (lyukszalagos) zongorára írt műveken dolgozott, és az ezekkel járó technikai gondokat akarta megoldani.

A wifit megalapozó mechanizmus első feltalálója, Hedy Lamarr az egyik leghíresebb színésznő volt a múlt század második felében. Nemcsak sokoldalú műveltségével tűnt ki a sztárok közül, de azzal is, hogy nem vette át a szokásos hollywoodi stílust: nem ivott, csak ritkán járt partikra, és inkább a barátaival töltötte az időt. (Fotó forrása: monsooninfo.blog.hu)

A főszerep Lamarré volt, aki egyébként Bécsben született Hedwig Eva Maria Kiesler néven. Apja osztrák bankár, anyja Budapestről származó, zsidó zongorista volt, őt magát pedig már gyerekkorában nagyon sok minden érdekelte. És bár a tudomány is vonzotta, végül mégis a színészetet választotta. Egy időre összeházasodott egy fegyvergyárossal, aki Hitlernek is szállított fegyvereket és egyre inkább nácibaráttá vált, amiért is végül elvált tőle. Mi több: látva a fejleményeket, egyre aktívabban küzdött a nácizmus ellen.

Amikor pedig a német tengeralattjárók polgári utasszállító hajókat is megtámadtak, annyira felháborodott, hogy valamilyen módon mindenképp segíteni akart a szövetséges haderőknek. Mivel még gyerekkorában sok mindent megtanult fizikából és emellett meglehetősen kreatív is volt, úgy gondolta, most is fel tudja használni ezt a képességét.

Akkoriban a tengeralattjárókkal folytatott harcokban a torpedók irányítása jelentette a legnagyobb gondot. Jól ismerte Tesla egyik tanítványa, Jonathan Zenneck témába vágó írását, és ebből kiindulva támadt egy olyan ötlete, amelynek technikai része ráadásul érintette a szomszédjában lakó zeneszerzőt is, és így benne segítőtársra talált. Az ötlet az volt, hogy ha a torpedókat rádióvezérléssel irányítják és adás közben a jel gyorsan vált egyik frekvenciáról a másikra, akkor az akciókat nem lehet kívülről megzavarni, és a torpedó biztonságosan célba érhet. A frekvenciák közti átugráláshoz az adatcsomagok jeleit speciális módon kell felbontani (különböző frekvenciájú, fázisú és amplitúdójú jelek összegére), amit a Fourier-transzformáció segítségével lehet végrehajtani.

Lamarr elhatározását tett követte, és hamarosan megszületett a torpedók rádió-távvezérlésére szolgáló adóberendezés született, amely frekvenciaugratásos adásmóddal védte a jelküldést, mind a felderítés, mind zavarás ellen. Antheil közreműködésének örök nyoma, hogy a torpedóvezérlőnél ugyanúgy 88 frekvenciát használtak, ahogyan a zongorákon is 88 a billentyűk száma.

A találmány azonnal hasznosult: a katonaság bóják kihelyezésével alkalmazta a rendszert a tengeren. A vízre helyezett bóják a hálózat segítségével érzékelték a tengeralattjárókat, majd az azokról szerzett információkat repülőgépekhez vagy a saját tengeralattjáróikhoz továbbították, amelyekről azután pontosan irányítható torpedókat tudtak kilőni az ellenséges tengeralattjárókra.

A kommunikációs technológia később is jelentős szerepeket játszott a vizeken vívott csatákban. A hadsereg azonban nem szívesen fogadott el ötleteket civilektől. A találmányt szigorúan titkosnak minősítették, majd Lamarr-ról és társáról szándékosan elfeledkeztek. És bár eközben a polgári kommunikációban is dolgoztak a modern, vezeték nélküli technológiák fejlesztésén, a feltaláló és segítője semmiféle elismerést nem kapott.

Erre majd csak jóval később került sor, amikor is Lamarr – akit közben az egyik legnevesebb filmsztárként tartottak számon – 84 évesen, 1997-ben megkapta a feltalálók Oscar-díjának nevezett BULBIE Gnass Spirit of Achievement Award életműdíjat. Hogy a segítőjét mivel honorálták, arról sajnos nincs hír.

A filmcsillag után: csillagászok

Mivel a technológia létezéséről csak a haditengerészet tudott, amikor a csillagászatban is igény keletkezett egy hasonlóra, a dolgot még egyszer fel kellett találni. Ennek a második feltalálásnak a története az 1970-es évek elején kezdődött.

Ekkor kezdett el Stephen Hawking azzal foglalkozni, hogy létezhetnek az univerzumban olyan ősi, 10¹² kg-nál kisebb tömegű fekete lyukak, amelyek tízmilliárd éves időskálán megsemmisülnek, és hogy az eseményt valahogy követni kéne műszerekkel. Számításai szerint ezek megsemmisülésének pillanatát nagyenergiájú gammasugárzásnak, valamint rövid (a másodperc milliomod részéig tartó) rádiókitöréseknek kellene kísérnie a 3 GHz körüli frekvencián.

John O’Sullivan ugyan nem akadt az épp összeomló fekete lyukak nyomára, de munkatársaival együtt megoldotta, hogy a Földön létezzen olyan vezeték nélküli hálózat, amellyel minden szempontból biztonságosan lehet kommunikálni, valamint az internethez csatlakozni. (Fotó: Jacky Ghossein)

Mivel a kettő közül a rádióhullámok vétele látszott kivitelezhetőnek, a rádiócsillagászok ezen a vonalon indultak el. Közöttük John D. O’Sullivan jutott a legmesszebbre. (Róla itt olvashatsz részletesebben.)

Ő Ausztráliában szerzett csillagászati doktorátust, de először Hollandiában, az ASTRON kutatóintézetnél kezdett dolgozni. O’Sullivan abból indult ki, hogy ha léteznek is a kérdéses rádiókitörések (ezeknek eddig semmi jelük nem volt), azok alakja eltorzul, mielőtt a jelek a világűr átszelése után eljutnának a földi rádiótávcsövekbe.

A feladat tehát az, hogy ha mégis eléjük kerülnek ilyenek, akkor azokból rekonstruálni tudják az eredeti jel alakját, és ami szintén nagyon fontos: ezeket el tudják különíteni a világűrt folyamatosan kitöltő, kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás zajától. O'Sullivan úgy vélte, hogy megfelelő frekvenciájú rádióhullámokkal észlelni lehetne ezeket a jeleket, és ennek jegyében látott hozzá egy olyan eszköz kifejlesztéséhez, amellyel kimutatható lenne a létezésük. (A kutatást a már említett Fourier-transzformáció matematikai módszer is segítette.)

Hosszú ideig nem járt sikerrel, majd Ausztráliában folytatta a kutatásait. Ott egy ettől eltérő feladatot kapott: egy vezeték nélküli adatátviteli rendszert kellett kidolgoznia a számítógépes rendszerekhez. Ez viszont egy fontos ponton érintkezett az ő csillagászati kutatásaival, hiszen a fekete lyukak észlelésére használt eszközt szintén arra is használták, hogy gyenge és zavaros rádiójeleket észleljenek a legzajosabb környezetben. Márpedig ez a földi vezeték nélküli rendszereknél is probléma.

O'Sullivan ebből kiindulva újratervezte a rendszert úgy, hogy számítógépek közötti adatátvitelre is használható legyen. (Részletesebben itt olvashatsz erről.) Végül ő és csoportja a Fourier-transzformációval elért korábbi eredményeket is felhasználva sikeresen előállítottak egy olyan csipet, amellyel már a kellő gyorsasággal lehetett elvégezni a szükséges számításokat. Ez pedig annyiban kapcsolódik a wifihez, hogy a modulált jeleket az egyik végponton sok különböző vivőfrekvenciájú, keskenysávú komponensre ültették, majd a másikon gyorsan újra összerakták. Mindezt még további kísérletezések követték, míg végre 2000 körül megszületett a helyi drótnélküli internet-kapcsolat technológiája, és ezzel megnyílt az út a világszerte használható wifi felé.

Lévai Júlia