A mi korunkban jelentek meg az infomániások: olyan emberek, akiknek állandóan információra van szükségük, ezért mindig a hálózaton akarnak lenni. Ezeknek a felhasználóknak a sodrott érpár, a koax és a száloptika használhatatlan. „Sláger”-adataikat anélkül akarják megkapni a hordozható számítógépeikre, noteszgépeikre, ingzsebben, kézben vagy karórájukon hordozható számítógépeikre, hogy közben hozzá lennének láncolva a földi kommunikációs infrastruktúrához. Ezekre a felhasználói igényekre a vezeték nélküli kommunikáció a válasz.
A következő szakaszokban általánosan tekintjük át a vezeték nélküli kommunikációt, mivel sok fontosabb alkalmazása is van amellett, hogy internetkapcsolatot biztosítani azoknak, akik a tengerpartról akarnak szörfölni a világhálón. A vezeték nélküli rendszerek egyes körülmények között a rögzített eszközök számára is kínálnak előnyöket. Például ha egy épülethez a terep adottságai miatt (hegyek, dzsungel, mocsarak stb.) nehéz elvezetni egy üvegszálat, akkor a vezeték nélküli megoldás jobb lehet. Érdemes megjegyezni, hogy a modern vezeték nélküli digitális kommunikáció a Hawaii-szigeteken kezdődött, ahol a Csendes-óceán nagy területen szigetelte el a felhasználókat a számítóközpontjuktól, és a telefonrendszer használhatatlannak bizonyult.
Amikor mozognak az elektronok, elektromágneses hullámokat keltenek maguk körül. Ezek az elektromágneses hullámok a szabad térben (sőt még a vákuumban is) tovaterjednek. Az elektromágneses hullámok létezését elsőként James Clerk Maxwell skót fizikus ismerte fel 1865-ben, majd később, 1887-ben Heinrich Hertz német fizikus elsőként állított elő, és figyelt meg ilyen hullámokat. Az elektromágneses hullám másodpercenkénti rezgésszámát frekvenciának (f) nevezzük. A frekvencia mértékegysége – Heinrich Hertz tiszteletére – a Hertz (Hz). Két egymást követő hullámcsúcs (vagy hullámvölgy) közötti távolságot hullámhossznak hívunk, és a görög 
(lambda) betűvel jelölünk.
Ha egy elektronikus áramkörhöz megfelelő méretű antennát csatlakoztatunk, akkor az elektromágneses hullámokat szét lehet úgy szórni, hogy kicsivel arrébb venni lehessen azokat. Az összes vezeték nélküli átviteli mód ezen az elven alapul.
A vákuumban minden elektromágneses hullám a frekvenciájától függetlenül ugyanazzal a sebességgel terjed. Ezt a sebességet fénysebességnek (c) hívjuk, és értéke kb. 3 × 108 m/s, azaz kb. 30 cm/ns. Rézben és üvegszálban ez a sebesség nagyjából a 2/3-ára csökken, és kismértékben frekvenciafüggővé válik. A fénysebesség egyben a végső sebességhatár is. Semmilyen tárgy vagy jel nem képes ennél gyorsabban haladni.
Az f, a 
és a (vákuumbeli) c között az alábbi összefüggés áll fenn:
Mivel c konstans, f ismeretében 
meghatározható, és ez fordítva is igaz. Például egy 100 MHz-es jel hullámhossza kb. 3 m, egy 1 GHz-es jel hullámhossza 30 cm és egy 10 cm hullámhosszú jel frekvenciája pedig 3 GHz.
Az elektromágneses spektrum a 2.10. ábrán látható. A rádióhullám, a mikrohullám, az infravörös hullám és a látható fény a spektrumnak az a része, amely amplitudó-, frekvencia- vagy fázismoduláció révén alkalmas információtovábbításra. Az ultraibolya, a röntgen- és a gamma-sugarak a nagyobb frekvencia miatt még jobbak lennének, de ezeket nehéz előállítani és modulálni, nem terjednek jól az épületekben, és veszélyesek az élővilágra. A 2.10. ábra alján található sávokat az ITU által megadott hivatalos elnevezésekkel illettük. Az LF sáv hullámainak hullámhossza 1 és 10 km között van (a megfelelő frekvenciatartomány kb. 30 kHz-től 300 kHz-ig terjed). Az LF, az MF és a HF rövidítés a kisfrekvenciás (Low Frequency), a középfrekvenciás (Medium Frequency), illetve nagyfrekvenciás (High Frequency) hullámokat jelenti. Persze, amikor az elnevezések születtek, akkor még senki nem gondolt arra, hogy a 10 MHz-es tartomány fölé menjen, így az ennél magasabb sávokat Very, Ultra, Super, Extremely és Tremendously High frekvenciasávoknak nevezték el. Ezek fölött már nincsen neve a sávoknak, pedig a hihetetlenül (Incredibly), a megdöbbentően (Astonishingly) és a bámulatosan (Prodigiously) nagy frekvencia (IHF, AHF és PHF) elnevezések nem hangoznának rosszul.
A Shannon-egyenletből (2.3) tudjuk, hogy az elektromágneses hullámmal továbbítható információ mennyisége függ a vett jel teljesítményétől és arányos a sávszélességgel. A 2.10. ábrából kiderül, hogy a hálózatos szakemberek miért szeretik annyira az üvegszálakat. Sok GHz-nyi sávszélesség áll rendelkezésre adatátvitelhez a mikrohullámú tartományban, és még több az üvegszálban, hiszen ez a logaritmikus skálánkon még távolabb jobbra helyezkedik el. Nézzük meg például a 2.7. ábrán látható 1,3 mikronos sávot, ami 0,17 mikron szélességű. Ha a (2.4) egyenletet használjuk, hogy megállapítsuk a kezdő- és végfrekvenciákat a kezdő- és véghullámhosszokból, akkor arra az eredményre jutunk, hogy a frekvenciatartomány megközelítőleg 30 000 GHz. Elfogadható, 10 dB-es jel/zaj viszonnyal ez 300 Tb/s.
A legtöbb átvitel viszonylag keskeny frekvenciasávot használ (vagyis 
). A jeleiket erre a keskeny frekvenciasávra koncentrálják, hogy minél hatékonyabban kihasználják az adott spektrumot és elfogadható adatsebességet érjenek el elegendő teljesítményű átvitellel. Ennek ellenére egyes esetekben széles sávot használnak, három különböző változatban. A frekvenciaugrásos szórt spektrumú (Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS) átvitel esetén az adó frekvenciáról frekvenciára ugrál, másodpercenként több százszor. Ez a módszer népszerű a katonai rendszerekben, mivel nehézzé teszi az adások felderítését, és szinte lehetetlen a zavarásuk. Jó ellenállást mutat a többutas jelgyengüléssel (multipath fading) és a keskeny sávú interferenciával szemben is, mivel a vevő nem ragad elég hosszú időre egy gyenge frekvencián ahhoz, hogy befejezze a kommunikációt. Ez a robusztusság hasznos a spektrum zsúfolt részei számára, például az ISM-sáv számára is, amelyet röviden ismertetünk. Ezt a módszert kereskedelmi rendszerekben is alkalmazzák, például mind a 802.11 korábbi verziói, mind a Bluetooth ezt a megoldást használja.
Érdekes háttértörténet, hogy ennek a módszernek az egyik feltalálója az osztrák születésű szexbomba, Hedy Lamarr volt. Ő volt az első olyan nő, aki meztelenül tűnt fel a mozivásznon (az Extázis című 1933-as cseh filmben). Az első férje egy fegyvergyáros volt, aki elmesélte neki, hogy milyen könnyen lehet zavarni azokat a rádiójeleket, amelyekkel akkoriban a torpedókat irányították. Amikor felfedezte, hogy a férje Hitlernek ad el fegyvereket, teljesen elborzadt, és szobalánynak álcázva magát elszökött férjétől. Hollywoodba menekült, hogy ott folytassa filmszínésznői karrierjét. A szabadidejében feltalálta a frekvenciaugrást, hogy segítse az amerikai háborús erőfeszítéseket. Az ő elrendezése 88 frekvenciát használt, ami a zongora billentyűinek (és frekvenciáinak) száma. A találmányért ő és a barátja, George Antheil zeneszerző megkapták az Egyesült Államok 2 292 387-es számú szabadalmát. Az amerikai haditengerészetet ennek ellenére sem sikerült meggyőzniük arról, hogy a találmányuknak gyakorlati haszna is van, ezért sosem kaptak jogdíjat a szabadalom után. A szabadalom csak évekkel a lejárata után vált népszerűvé.
A szórt spektrum másik formája a közvetlen sorozatú szórt spektrum (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS), amely egy széles frekvenciasávon teríti szét a jelet. Ez a megoldás egyre népszerűbb az üzleti világban, mint spektrálisan hatékony mód arra, hogy több jel ugyanazon a frekvenciasávon osztozzon. Ezekhez a jelekhez különböző kódokat rendelnek, ennek a módszernek a neve CDMA (Code Division Multiple Access – kódosztásos többszörös hozzáférés), amire ebben a fejezetben még később visszatérünk. A 2.11. ábrán ez a módszer látható a frekvenciaugrással összehasonlítva. Ez az alapja a 3G mobiltelefon-hálózatoknak és a GPS (Global Positioning System – globális helymeghatározó rendszer) is ezt használja. A közvetlen sorozatú szórt spektrum, mint a frekvenciaugrásos szórt spektrum, még különböző kódok nélkül is képes tolerálni a keskeny sávú interferenciát és a többutas terjedés miatti jelgyengülést, mivel a szükséges jelnek csak egy töredéke veszik el. Néhány korábbi, 802.11b vezeték nélküli LAN is ezt a megoldást használja. A szórt spektrumú kommunikáció történetének lebilincselő és részletes leírását lásd Scholtz [1982] művében.
A harmadik, széles sávú kommunikációs módszer az UWB (Ultra-WideBand – ultraszéles sáv) kommunikáció. Az UWB gyors impulzusok sorozatát küldi, váltogatva azok pozícióját az információ továbbítása érdekében. A gyors átmenet olyan jelet eredményez, amely nagyon széles frekvenciasávban terjed, ritka eloszlásban. Az UWB-t olyan jelekként definiálják, amelynek a sávszélessége legalább 500 MHz vagy a jelek középfrekvenciájához tartozó frekvenciasáv legalább 20%-a. Az UWB is látható a 2.11. ábrán. Ezzel a nagy sávszélességgel az UWB-nek lehetősége van nagy sebességű kommunikációra. Mivel széles frekvenciasávon terjed, jelentős mennyiségű, más keskeny sávú jelektől származó, viszonylag erős interferenciát tud tolerálni. Legalább ennyire fontos, hogy nem okoz káros interferenciát más keskeny sávú rádiójeleknél, mivel az UWB nagyon kis energiát közöl egy adott frekvencián rövid távú átvitel esetén. Erre mondják azt, hogy elfér más jelek alatt (underlay). A békés együttélésnek köszönhetően az alkalmazások a vezeték nélküli PAN-okban akár 1 Gb/s sebességgel működnek, azonban a kereskedelmi siker vegyes. Használható továbbá szilárd objektumokon (földön, falon és emberi testeken) átlátó képalkotó rendszerekben, illetve precíz helymeghatározó rendszerekben.
Most (a rádióval kezdve) azt fogjuk megtárgyalni, hogyan használják a 2.11. ábra elektromágneses spektrumának egyes részeit. Azt feltételezzük, hacsak másképp nem állítjuk, hogy minden átvitel keskeny frekvenciasávot használ.
A rádióhullámok egyszerűen előállíthatók, nagy távolságra jutnak el, és könnyen áthatolnak az épületek falain, így széles körben használják ezeket mind kültéri, mind beltéri alkalmazásokban. A rádióhullámok minden irányba terjednek, így az adót és a vevőt nem kell fizikailag precízen egymáshoz illeszteni.
Legtöbbször jó, hogy a rádióhullámok minden irányba terjednek, de van, amikor ez problémát jelent. Az 1970-es években a General Motors elhatározta, hogy az új Cadillacek fékrendszerébe számítógéppel vezérelt blokkolásgátlót épít be. Amikor az autó vezetője rálépett a fékpedálra, a számítógép folyamatosan megnyomta és elengedte a féket, így az autó kerekei nem blokkoltak. Egy szép napon egy ohiói autópályarendőr rádiótelefonján felhívta a központot, és arra lett figyelmes, hogy a mellette haladó Cadillac hirtelen úgy elkezdett ugrálni, mint egy bakkecske. Amikor a rendőr félreállította az autót, a sofőr mentegetőzött, hogy ő nem csinált semmit, a kocsija viszont meghibbant.
Végül kezdett tisztázódni a kép: a Cadillacek időnként megvadultak, de csak Ohio jelentősebb autópályáin, és csak akkor, amikor az autópálya-rendőrség szolgálatban volt. A General Motors sokáig nem értette, hogy miért nincs semmi gond a Cadillacekkel más államokban és Ohio alacsonyabb rendű útjain. Hosszas kutatás után rájöttek arra, hogy a Cadillacben levő vezetékek olyan antennaként működnek, amelyek az ohiói autópálya-rendőrség új rádiós rendszerének frekvenciájára érzékenyek.
A rádióhullámok terjedési tulajdonságai frekvenciafüggők. Kis frekvencián a rádióhullámok minden akadályon áthatolnak, viszont a teljesítményük a forrástól távolodva erősen – a levegőben nagyjából 
szerint – csökken, mivel a jel energiájából nagyobb felületen felületegységre kevesebb jut. Ezt a csillapítást szakaszveszteségnek (path loss) nevezzük. A nagyfrekvenciás rádióhullámok egyenes vonal mentén terjednek, és a tárgyakról visszaverődnek. A szakaszveszteség szintén csökkenti a teljesítményt, habár a vételi jel erősen függhet a visszaverődéstől is. Az eső és egyéb akadályok jobban elnyelik a nagyfrekvenciás rádióhullámokat, mint a kisfrekvenciásokat. A rádióhullámokat a villamos motorok és más elektronikus berendezések minden frekvenciatartományban zavarják.
Érdekes összehasonlítani a rádióhullámok csillapodását a vezetékes közegben továbbított jelek csökkenésével. Üvegszál, koax és sodrott érpár esetén a jelerősség távolságegységenként ugyanannyival csökken, például sodrott érpár esetén 100 méterenként 20 dB-lel. A rádió esetében a jelerősség csökkenése a távolság kétszeresével arányos, például szabad térben 6 dB-lel duplázódásonként. Mivel a rádióhullámok nagyon messzire eljutnak, ezért komoly problémát jelent a felhasználók közötti interferencia. Emiatt minden országban szigorúan engedélyhez kötik a rádióadóval ellátott eszközök használatát, néhány eset kivételével, amelyekről később lesz szó ebben a fejezetben.
A VLF-, LF- és MF-frekvenciasávokban a rádióhullámok a 2.12.(a) ábrán látható módon a földfelszínt követik. Ezeket a hullámokat akár 1000 km távolságra is venni lehet kisebb frekvenciák esetén. Nagyobb frekvenciákon a hatótávolság csökken. Az AM-rádióadások az MF-sávot használják, ezért nem lehet tisztán fogni a bostoni rádiók adásait New Yorkban. Ebben a sávban a rádióhullámok átjutnak az épületek falain, ezért tudjuk a zsebrádiót lakásunkban is hallgatni. Ezek a sávok azért nem alkalmasak adatkommunikációra, mert viszonylag kicsi az általuk biztosított sávszélesség [lásd (2.3) egyenlet].
A HF- és a VHF-sávokban a földközeli hullámokat a földfelszín kezdi elnyelni. Azok a hullámok viszont, amelyek eljutnak az ionoszféráig, a 2.12.(b) ábrán látható módon visszaverődnek a földre. (Az ionoszféra a földfelszín felett 100 és 500 km közötti magasságban található légréteg, amelyben elektromosan töltött részecskék mozognak.) Bizonyos légköri feltételek mellett a hullámok többször is visszaverődhetnek. Az amatőr rádiósok ezeket a sávokat használják nagy távolságú beszélgetéseikhez. A hadsereg szintén használja a HF- és a VHF-sávot.
2.12. ábra - (a) A VLF-, az LF- és az MF-sávban a rádióhullámok követik a Föld felszínének a görbületét. (b) A HF-sávban a rádióhullámok visszaverődnek az ionoszféráról
100 MHz felett a hullámok szinte teljesen egyenes vonalban terjednek, és így jól fókuszálhatók. Ha a teljes energiát egy kicsi nyalábba sűrítjük egy parabolaantenna (mint az ismerős műholdas tv-antenna) használatával, akkor jelentősen megnő a jel/zaj arány, de az adó és a vevő antennáit nagyon pontosan kell egymás felé irányítani. Ez az irányítottság még azt is lehetővé teszi, hogy több egymás mellett elhelyezett adó interferencia nélkül kommunikáljon több egymás mellett levő vevővel, ha néhány, minimális távolságtartási szabályt betartanak. Az üvegszálak előtt évtizedekig ezek a mikrohullámok jelentették a nagy távolságú telefonátvitel lelkét. Az MCI (amely az AT&T egyik első versenytársa volt a piac felszabadítása után) teljes rendszere az egymástól néhányszor tíz kilométerre levő tornyok között folyó mikrohullámú kommunikációra épült. Még a cég neve is erre utalt (Microwave Communications, Inc., MCI – Mikrohullámú Távközlési Vállalat). Az MCI azóta már átállt az üvegszálas megoldásokra, és – cégegyesülések és csődök hosszú sorozatán keresztülmenve – a távközlési piac átrendeződése során a Verzion része lett.
Mivel a mikrohullámok egyenes vonal mentén terjednek, ezért a földfelszín görbülete problémát jelent, ha az adótornyok túlságosan messze vannak egymástól. (Gondoljunk csak egy San Francisco és Amsterdam közötti kapcsolatra.) Ezért meghatározott távolságonként ismétlőkre van szükség. Minél magasabbak az adótornyok, annál messzebbre lehetnek egymástól. Az ismétlők egymástól mért távolsága durván az adótornyok magasságának négyzetgyökével arányos. Ez azt jelenti, hogy 100 m magas tornyok esetén az ismétlőket egymástól 80 km távolságra lehet telepíteni.
A kisfrekvenciás rádióhullámokkal szemben a mikrohullámok nem képesek áthatolni az épületek falain. Ráadásul, az adóegység hiába fókuszálja jól a mikrohullámú sugarakat, azok a levegőben mindenképpen szóródnak valamennyire. A hullámok egy kis része megtörhet az alacsonyabb légköri rétegeknél, ezek a hullámok valamivel később érnek célba, mint a közvetlen beérkező hullámok. A megtört hullámok fázisa nem egyezik meg a közvetlen beérkező hullámokéval, így ezek akár ki is olthatják egymást. Ez a jelenség, a többutas jelgyengülés (multipath fading), sokszor komoly gondot okoz. A jelgyengülés függ az időjárástól és a frekvenciától. Egyes szolgáltatók a csatornáik 10%-át készenlétben tartják arra az esetre, ha az elgyengülés időlegesen tönkretenné valamelyik frekvenciasávot.
Az egyre szélesebb sávok iránti igény egyre nagyobb frekvenciák használatára készteti az üzemeltetőket. A 10 GHz-ig terjedő sávok használata mindennapos, de körülbelül 4 GHz-nél egy új probléma merül fel: a víz elnyeli a sugarakat. Ezek a hullámok csak néhány centiméter hosszúak, és ezeket elnyeli az eső. Ez a hatás igen kiváló lenne, ha az ember egy hatalmas szabadtéri mikrohullámú sütő építését tervezné az arra repülő madarak megsütésére, de a kommunikáció számára súlyos probléma. Hasonlóan a többutas jelgyengüléshez, az egyetlen megoldás itt is az, hogy az esős területeken keresztülmenő kapcsolatokat leállítják, és a forgalmat más irányba terelik.
Összefoglalva az eddigieket, a mikrohullámú átvitelt olyan széles körben használják a nagy távolságú távbeszélőrendszerekben, a mobiltelefon-hálózatokban, a televíziós műsorszórásban és még sok más területen, hogy komoly frekvenciahiány lépett fel. A fénykábellel szemben ugyanis számos előnye van. A legfontosabb talán az, hogy nem kell áthaladási engedélyt szerezni. Bőven elég 50 km-enként egy kis földdarabot megvenni, oda egy mikrohullámú adótornyot építeni, és a telefonrendszert átvezetve rajta közvetlenül is tudunk kommunikálni. Ennek a módszernek köszönheti az MCI, hogy olyan gyorsan fejlődött, amikor nagy távolságú telefonszolgáltatással kezdett el foglalkozni. (A Sprint más utat választott. Ezt a céget a Southern Pacific Railroad hozta létre, amely nagy mennyiségű útvonal birtokában volt, és a fényvezető kábeleket egyszerűen az utak mellé a földbe fektette.)
A mikrohullámú technika viszonylag nem drága. Két egyszerű adótorony felépítése (ami akár egy négy huzallal kifeszített oszlop is lehet) és egy-egy antenna ráhelyezése olcsóbb lehet, mint 50 kilométernyi fényvezető kábel lefektetése egy zsúfolt városrészben vagy a hegyekben. Még a telefontársaságoktól bérelt fényvezető kábeleknél is olcsóbb, különösen akkor, ha a telefontársaságnak még nem fizették ki azoknak a rézvezetékeknek a teljes árát, amelyeket fényvezető kábelekre cserélt le.
A teljes fejetlenség elkerülése érdekében országos és nemzetközi egyezmények szabályozzák, hogy ki milyen frekvenciát használhat. Mivel mindenki nagyobb adatsebességet szeretne elérni, mindenki szélesebb spektrumot akar. Az egyes országok kormányai adják ki a sávokat az AM- és FM-rádiók, a tv-k és a mobiltelefonok számára, valamint a telefontársaságok, a rendőrség, a hajózás, a navigáció, a hadsereg, a kormány és más, egymással versengő felhasználók számára. A világ egyes országai között az ITU-R egyik ügynöksége, a WARC próbálja összehangolni ezt a frekvenciakiosztást, hogy olyan készülékeket lehessen gyártani, amelyek több országban is működnek. Az egyes országokra azonban nem kötelező érvényűek az ITU-R javaslatai, néhány alkalommal már az FCC (Federal Communications Commission – szövetségi kommunikációs bizottság), az Egyesült Államok frekvenciakiosztásáért felelős szervezete is elutasította az ITU-R javaslatait (általában azért, mert valamelyik politikailag erős csoporttól kellett volna elvenni a spektrum egy részét).
Amikor a spektrum egy darabját már egy bizonyos felhasználásra (például mobiltelefonok) kijelölték, még mindig nyitva áll az a másik kérdés, hogy az egyes szolgáltatók mely frekvenciákat használhatják. Ennek a problémának a megoldására eddig háromféle algoritmust alkalmaztak. A legrégibb, amelyet gyakran szépségversenynek hívnak, abból áll, hogy minden szolgáltató elmagyarázza azt, hogy szerinte miért az ő javaslata szolgálja leginkább a közérdeket, majd a kormányhivatalnokok eldöntik, hogy a szép történetek közül melyik tetszett nekik a legjobban. Az, hogy egy kormányhivatalnok több milliárd dollárt érő jogokat ad a kedvenc vállalatának, gyakran vezet megvesztegetéshez, korrupcióhoz, rokonok előnyben részesítéséhez vagy még ezeknél is rosszabb dolgokhoz. Továbbá, még egy olyan, egyébként teljesen őszinte és lelkiismeretes kormányhivatalnoknak is sok magyarázkodnivalója lenne, aki szerint egy külföldi cég a helyi cégek közül bármelyiknél jobban tudná elvégezni a munkát.
Ez a megfigyelés vezetett a 2. algoritmushoz, amelyben sorsolást tartanak az érdeklődő vállalatok között. Ezzel az ötlettel az a baj, hogy olyan cégek is részt vehetnek a sorsoláson, akik egyáltalán nem akarják használni a spektrumot. Ha mondjuk egy gyorsétterem vagy egy cipőbolthálózat nyeri meg a sorsolást, akkor nagy profittal és kockázatmentesen eladhatja a jogokat egy hálózati szolgáltatónak.
Sokan kritizálták ezt a módszert azért, hogy ilyen nagy hasznot ad át éber, de egyébként teljesen véletlenül kiválasztott vállalatoknak. Ez a kritika vezetett a 3. algoritmushoz: a sávszélességet elárverezik, és a legtöbbet ajánló cégnek adják oda. Amikor Angliában, 2000-ben elárverezték a harmadik generációs mobiltelefon-rendszerekhez használható frekvenciákat, körülbelül 4 millió dollár bevételre számítottak. A licit végén 40 millió dollárt kaptak, miután a szolgáltatók vadul egymásra kínáltak. Mind halálosan meg volt rémülve attól, hogy lekési a mobiltelefon-piac hajóját. Ez az esemény kapzsi gondolatokat ébresztett a közeli kormányokban is, és arra ösztönözte őket, hogy ők is árveréseket rendezzenek. A módszer működött, de néhány szolgáltatót akkora adósságba juttatott, hogy most a csőd szélén állnak. Még a legjobb esetekben is sok évig fog tartani, amíg a jogosítványok díja megtérül.
A frekvenciák szabályozásának egy teljesen más megközelítése az, hogy egyáltalán nem szabályozzuk azokat. Mindenkit hagyjunk úgy adni, ahogy akar, de szabályozzuk az adáshoz használható teljesítményt, így az állomások hatótávolsága lerövidül, és nem alakul ki közöttük interferencia. Ennek megfelelően a legtöbb kormány néhány olyan frekvenciasávot tart fenn, amelyek használatát nem köti engedélyhez. Ezek az úgynevezett ISM- (Industrial, Scientific, Medical – ipari, tudományos, orvosi) sávok. A garázskapuk távirányítói, a vezeték nélküli telefonok, a rádióvezérelt játékok, a vezeték nélküli egerek és még számtalan más háztartási eszköz használja az ISM-sávokat. A nem koordinált berendezések közötti interferencia minimalizálására az FCC azt ajánlja, hogy minden, az ISM-sávokat használó eszköz korlátozza az adóteljesítményét (például 1 wattra), és használjon más technikákat a jelek szétszórására egy adott frekvenciatartományban. Az eszközöknek továbbá arra is ügyelniük kell, hogy elkerüljék az interferenciát a radarállomásokkal.
Az ISM-sávok pontos helye kissé eltérő az egyes országokban. Az Egyesült Államokban például az 1 watt alatti teljesítményű eszközök a 2.13. ábrán látható frekvenciasávokat használhatják az FCC engedélye nélkül. A 900 MHz-es sávot használta a 802.11 korai verziója, de ez a sáv zsúfolt. A 2,4 GHz-es sáv a legtöbb országban elérhető, a Bluetooth és a 802.11b/g vezeték nélküli LAN-ok közül jó néhány ebben a sávban működik, habár ebben a sávban a mikrohullámú sütők és a radarállomások interferenciát okoznak. A spektrum 5 GHz-es része tartalmazza az U-NII (Unlicensed National Information Infrastructure – engedély nélküli nemzeti információs infrastruktúra) sávokat. Az 5 GHz-es sávok viszonylag fejletlenek, de mivel itt a legnagyobb a sávszélesség és a 802.11a ezeket a sávokat használja, népszerűségük gyorsan nő.
Az engedély nélküli sávok zajos siker volt az elmúlt évtizedben. A spektrum szabad használatának lehetősége rengeteg találmány megszületését eredményezte a vezeték nélkül LAN és PAN területén, létjogosultságát az olyan technikák széles körű elterjedése is igazolja, mint a 802.11 és a Bluetooth. Az újítások folytatásához még szélesebb spektrum szükséges. Az FCC 2009-es döntése egy izgalmas fejlemény az Egyesült Államokban, ami lehetővé teszi a 700 MHz körüli üres helyek (white spaces) engedély nélküli használatát. Az üres helyek olyan frekvenciasávok, amelyek kiosztásra kerültek, de helyileg nincsenek használatban. Az analógról a teljesen digitális televíziózásra történő 2010-es átállás üres helyeket szabadított fel 700 MHz körül az Egyesült Államokban. Az üres helyek használatának egyetlen nehézsége, hogy azoknak az eszközöknek, amelyeknek nincs engedélye, alkalmasnak kell lenniük a közelben lévő engedéllyel bíró adók észlelésére, beleértve a vezeték nélküli mikrofonokat is, amelyeknek elsőbbségük van a frekvenciasáv használatára
Egy másik nagy felbolydulás a 60 GHz-es sáv körül zajlik. Az FCC 2001-ben megnyitotta az 57 és 64 GHz közötti tartományt engedélyhez nem kötött műveletek számára. Ez a tartomány a spektrum hatalmas részét teszi ki, többet mint az összes ISM-sáv együttvéve, ezért alkalmas arra, hogy támogassa azokat a nagy sebességű hálózatokat, amelyek a nagy felbontású televízióadás levegőn át történő sugárzásához szükségesek a nappalinkban. 60 GHz-en az oxigén elnyeli a rádióhullámokat. Ez azt jelenti, hogy a jelek nem terjednek távolra, ezáltal kitűnően alkalmasak kis hatótávolságú hálózatokhoz. A nagy frekvenciák (a 60 GHz az EHF (Extremly High Frequency – extrém nagy frekvencia) vagy „milliméteres” sávban található, éppen az infravörös sugárzás alatt) eleinte kihívást jelentettek a berendezések készítőinek, de a termékek ma már piacon vannak.
A vezeték nélküli infravörös hullámokat elsősorban a kis hatótávolságú kommunikációra használják előszeretettel. A televíziók, a videomagnók és a Hi-Fi-készülékek távirányítóiban mind infravörös hullámú adóegység található. Az infravörös hullám viszonylag jól irányítható, olcsó és könnyen előállítható. Van azonban egy óriási hátránya: szilárd testeken nem képes áthatolni. (Próbaképpen álljunk be a távirányító és a tv-készülék közé, és nézzük meg, hogy működik-e a távirányító.) Általánosságban azt mondhatjuk, hogy minél jobban közeledünk a kisfrekvenciás rádióhullámoktól a látható fény felé, a hullámok annál inkább fényhullámként, és annál kevésbé rádióhullámként viselkednek.
Mindezek ellenére előnyökkel is jár az a tény, hogy az infravörös hullámok nem tudnak áthatolni a falakon. Azt is jelenti ugyanis, hogy egy épület egyik szobájában működő infravörös rendszer és a szomszédos szobák vagy épületek rendszerei között nem lép fel interferencia: nem irányíthatjuk a szomszédjaink tv-jét a saját távirányítónkkal. Mindezen felül az infravörös rendszerek lehallgatási biztonsága éppen emiatt jobb a rádiós rendszerekénél. Az ISM-sávokon kívül üzemelő rádiós rendszerekkel ellentétben az infravörös rendszerek üzemeltetéséhez a fenti okok miatt nincsen szükség külön engedélyre. Az infravörös kommunikációnak korlátozott haszna van az asztalon, például összeköttetést biztosíthat egy noteszgép és egy nyomtató között az IrDA (Infrared Data Association – Infravörös Adatátviteli Társaság) szabványának megfelelően, de egyébként nem egy fontos szereplő a távközlés világában.
A vezeték nélküli fényjelzést vagy szabadtéri optikai rendszereket már évszázadok óta használják. Paul Revere nevezetes útja előtt bináris fényjeleket küldött a bostoni Old North Church tornyából. Ennek egy modern változata az, amikor két épület lokális hálózatát a tetejükre szerelt lézerek segítségével kapcsoljuk össze. A lézert alkalmazó optikai jelátvitel alapvetően egyirányú, így mindkét épületnek külön lézerforrásra és fényérzékelőre van szüksége. Ez a megoldás igen nagy sávszélességgel rendelkezik nagyon olcsón és viszonylag biztonságos, mert a keskeny lézersugarat nehéz letapogatni. Viszonylag egyszerű egy ilyen rendszert kiépíteni, és szemben a mikrohullámmal, nincs szükség az FCC engedélyére.
A nagyon keskeny lézersugár nem csak előnyös, hanem bizonyos tekintetben hátrányos is. Ahhoz, hogy egy 1 mm széles lézersugarat egy 500 m-re levő, 1 mm széles célra irányítsunk, Annie Oakley[12] célzóképességére lenne szükségünk. Annak érdekében, hogy a lézersugarak kissé szórjanak, lencséket helyeznek a fény útjába. Hogy fokozzuk a nehézségeket, a szél és a hőmérséklet-ingadozás is torzíthatja a sugarat, továbbá a lézersugarak esőn és sűrű ködön nem képesek áthatolni, napsütésben viszont remekül működnek. Persze ezeknek a tényezőknek a többsége nem számít, amikor a cél két űrhajó összekapcsolása.
Könyvünk egyik szerzője (AST) jelen volt egyszer egy modern szállodában megrendezett európai konferencián, ahol a szervezők gondosan előkészítettek egy terminálszobát a résztvevők számára, hogy az unalmas előadások alatt e-leveleiket tudják olvasgatni. Mivel a helyi telefontársaság nem volt hajlandó három napra egy csomó vonalat kiépíteni, ezért a szervezők egy lézert tettek föl a tetőre, és megcélozták vele a néhány kilométerre levő egyetem számítógépközpontjának épületét. A konferencia előtti estén az egészet kipróbálták, és tökéletesen működött. Másnap reggel 9 órakor, verőfényes napsütésben a kapcsolat teljesen megszűnt, és egész nap nem működött. Ez a jelenség a következő két napon ugyanúgy megismétlődött. A konferencia után a szervezők rájöttek a probléma nyitjára. A tűző nap annyira felmelegítette a tetőt, hogy megindult egy felfelé irányuló hőáramlás, ahogy ez a 2.14. ábrán látható. Ez a turbulens áramlás eltérítette a lézersugarakat, és a detektor előtt táncoltatta azokat, a hőségben vibráló aszfalthoz hasonlóan. A tanulság az, hogy a vezeték nélküli optikai kapcsolatot megfelelő hibahatárral kell tervezni ahhoz, hogy ideális és kevésbé ideális körülmények között is jól működjön.
2.14. ábra - A hőáramlások megzavarhatják a lézeres távközlési rendszerek működését. Az ábra olyan kétirányú rendszert mutat, amelyben két lézerforrás található
A vezeték nélküli optikai távközlés ma még egzotikus hálózati technológiának tűnhet, de hamarosan sokkal elterjedtebbé válhat. Körülvesznek bennünket fényt érzékelő kamerák, fényt kibocsátó LED-es megjelenítők vagy kijelzők (display). A kommunikáció ezen kijelzők fölötti rétegbe helyezhető azáltal, hogy az információt olyan mintákba kódoljuk, amelyek LED-eket ki-be kapcsolgatnak úgy, hogy az az emberi érzékelés küszöbszintje alatt van. A látható fénnyel történő kommunikáció ilyen formában eredendően biztonságos és egy kis sebességű hálózatot képez a kijelző közvetlen környezetében. Ezáltal a mindenütt jelen lévő számítástechnika sokféle esetét képzelhetjük el. A megkülönböztető jelzést használó járművek villogó fénye figyelmeztethetné a közeli közlekedési lámpákat és járműveket, hogy segítsenek megtisztítani az utat. A tájékoztató jelzések térképet sugározhatnának. Még a karácsonyi fények is olyan dalokat játszhatnának, amelyek összhangban vannak a kijelzőjükkel.
[12] A szerző itt egy amerikai céllövő bajnoknőre utal, aki céllövő tehetsége révén vált híressé, és aki lövöldözős show-műsorával az 1900-as évek elején az első amerikai női szupersztár lett. (A lektor megjegyzése)