Sådan bliver fremtidens drømmemobil

Det er ikke sjældent at se mobiler og andre apparater blive markedsført med adjektiver som ”ultimativ” og ”kompromisløs”. Udvikling af mobiler indebærer dog altid svære overvejelser – hvilke egenskaber kan forenes, og hvilke finesser er kunderne interesserede i at betale lidt ekstra for?

Lav vægt eller lang batteritid? Flot metalcover eller bedre modtagelse? Den nyeste kamerasensor eller lidt lavere prisseddel? Tekniske landvindinger gør dog, at sammensætninger, der var umulige før, nu let kan finde plads i specifikationerne.

”Vi ser stadig en stærk udvikling af mobilelektronik”, fortæller Björn Ekelund, chef for strategi og industrispørgsmål på Ericssons enhed for mobilmodemmer.

”Hastighed og strømforbrug bliver stadig bedre, Moores lov klinger ikke af det næste stykke tid. Muligvis med undtagelse af prisen – prisen på produktionsudstyr til de nye halvlederprocessorer med 16, 14 og 10 nanometers linjebredde stiger næsten eksponentielt”.

Ydeevne og datamængder fortsætter med at stige

Moores lov – opkaldt efter Intel-grundlæggeren Gordon E-Moore – siger, at antallet at transistorer, der kan bygges ind i en integreret kreds, fordobles hvert andet år.

Chips med meget kraft på lille flade er afgørende for mange komponenter i mobilen – fra applikationsprocessoren til kamerasensorer og flashhukommelse.

De hurtigste mobiler lige nu benytter ofte en applikationsprocessor – også kaldet System-on-chip eller SOC – fra Qualcomm, Samsung eller Apple. Mobilens SOC indeholder tunge funktioner som hovedprocessor, grafikprocessor og arbejdshukommelse.

Hovedprocessoren (Central Processing Unit, forkortet CPU) har to egenskaber, mobilproducenterne ofte fremhæver – antallet af kerner og klokkefrekvensen.

En mobil kan for eksempel have fire kerner på 1,5 GHz. Hver kerne udgør i princippet en komplet CPU og sammen kan de dele arbejdsopgaverne og øge mobilens ydeevne. Men sammenhængen mellem klokkefrekvens, antallet af kerner og ydeevne er ikke så kraftigt, som reklamerne antyder.

”Processorkraft er centralt for en smartphone, men GHz som måleenhed for ydeevnen kan nok ikke bruges mere. Præcis som med PC handler det i dag om andre faktorer. Hukommelse og arkitektonisk innovation afgør ydeevnen – ikke kun hvor hurtig man måler processoren”, siger Björn Ekelund.

Hver ekstra processorkerne indebærer, at mobilen kan løse flere opgaver samtidig, og stigningen fra 32 til 64 bits gør det muligt at bygge mobiler med mere end 3 GB arbejdshukommelse, også kaldet RAM. Men for at drage nytte af hardwaren, skal styresystemet og appene følge med udviklingen.

Stigningen fra en til to kerner var et løft, men endnu en fordobling til fire kerner giver ikke lige så stort afkast i ydeevne. iOS til iPhone 5S og det kommende Android L er 64-bit-systemer men de rigtige gevinster ydeevnemæssigt kommer først, når appene har behov for – og skrives til – at udnytte mere arbejdshukommelse.

Kraftfulde processorer i mobilen hæver strømforbruget, mens dele som modem og sensorer bruger mindre og mindre, men også her spiller softwaren en stor rolle.
”Mellemklassemobiler, hvor man ikke leger med grænserne på samme måde som med topmodellerne, har fået dramatisk bedre batteritid de senere år.

OS-udviklerne lægger stor vægt på ressourceeffektivitet. Et eksempel er, at mange Android-telefoner næsten fik nyt liv med Androids ”Jelly Bean”-opdatering, og at iOS 5 brugte betydeligt mindre af dit dataabonnement end iOS 4”, mener Björn Ekelund.

Ud over processorkraft er hurtig dataoverførsel et must for topmodellerne – og intet tyder på, at den udvikling klinger af.

Lige nu er udviklingen af 5G-teknikken i gang. Björn Ekelund fortæller, at Ericsson har vist prototyper på både terminaler og basisstationer til 5G, og produkter til markedet forventes omkring 2020. Ambitionen er, at almindelige brugere skal få adgang til hastigheder på 1 Gbit/s.

”Hungeren efter data hos de kunderne er næsten umættelig. Hver ny generation af kommunikationsteknologi udnytter luften mere effektivt. Antallet af megabyte per bruger og kvadratkilometer bliver højere, og hver generation har resulteret i omkring 10 gange højere hastighed. Fra en 10-20 Kbit/s med de første digitale mobile til flere hundrede Mbit/s med 4G”, siger Björn Ekelund.

Når det gælder opkoblingen til mobilnettet og andre trådløse net, er ikke kun mængden af data – men også antallet af enheder – en udfordring. Inden for computerverden tales der om, at antallet af IP-adresser er ved at løbe tør, og det påvirker også mobilerne. I softwaren skal der være understøttelse af et større antal adresser – det der kaldes IPv6 – mens hardwaren skal kunne klare flere radioteknikker for at håndtere forskellige typer kommunikation så effektivt som muligt. Ud over mobilnet og Wi-Fi er der Bluetooth, NFC og forskellige standarder til for eksempel iBeacon og trådløse sportssensorer.

Kommende trådløs teknik kan give både hurtig dataoverførsel og nye typer sensorer. En mulig udvikling er Ultra Wideband (UWB) – en radioteknik, der benytter et meget bredt frekvensområde. UWB kan arbejde over frekvensbånd, der er 10 gange større end et helt 3G-bånd og give meget høje hastigheder i forhold til effekten – for eksempel for at erstatte USB- eller HDMI-kabler. Som sensor kan UWB give bedre positionering indendørs.

GPS, russiske Glonass og det nye Galileo-system fungerer fint udendørs, men signalerne bliver blokeret eller dæmpes kraftigt af de fleste byggematerialer. Med UWB ville mobilerne forsat kunne navigere indendørs ved at reflektere radioimpulser mod omgivelserne og skabe et radarbillede.

En mobil, der kan navigere indendørs, er brikken, der mangler i mange typer tjenester – vejvisning gennem lufthavne og metrosystemer, forstærket virkelighed (augmented reality) på museer eller kortlægning af, hvordan kunder opfører sig i et indkøbscenter.

En ubåd kan navigere uden kontakt til satellitter ved hjælp af bevægelsessensorer og gyroskoper – såkaldt inertinavigation. Mobilens bevægelsessensorer kan måle de samme ting, men selv små fejl i målingerne forplanter sig hurtigt, og præcisionen er ikke god nok til at give en brugbar position. Indendørsnavigation i dag bygger i stedet på, at mobilen opfanger radiosendere med en kendt position – for eksempel basisstationer, trådløse netværk eller Bluetooth-enheder.

Præcisionen begrænses af, hvor mange sendere, der findes, og hvor godt de er kortlagt. Databaserne er ofte lavet af brugerdata, der er meget svært af kvalitetssikre, eftersom trådløse netværk kan flytte sig eller ændre egenskaber uden varsling. For at løse opgaven skal mobilerne kunne kombinere referencepunkter fra radiomiljøet med data fra bevægelsessensorerne – og kommende teknik som UWB – for at fjerne fejlkilderne, så de også kan holde styr på positionen indendørs.

Mobilens sensorer bruges ikke kun til positionering. I næsten hver modelgeneration introduceres en nye form for sensorteknik. For nogle år siden var kompas og barometer eksotiske finesser – nu introduceres afstandsmåling med laser eller ultralyd, luftfugtighedsmålere og nye typer af sports- og sundhedssensorer. Mobilen har øjne, ører og veludviklede fornemmelser for balance og retning, men mangler næse.

Det er et område, hvor vi vil få nyheder i form af hardware og mobil-apps de kommende år. Selskaber som Senseair, Sensirion og Texas Instruments ligger i startblokkene i forhold til at komme med sensorer til forskellige typer gasser og partikler med mål og strømforbrug, der kan klare mobilens krav. En mobil med ”næse” skulle gerne kunne løse opgaver som at teste, om madvarer er friske eller fordærvede, udføre spiritusprøver, eller afgøre om ventilationen i et rum er god nok.