सेल फोन्स : फ्रिक्वेन्सी रियूज (अच्युत गोडबोले)

कॅरियर कंपनी आपल्याला मिळालेले ३५ चॅनेल्स पूर्ण शहरासाठी वापरण्याऐवजी प्रत्येक क्लस्टरसाठी अॅलोकेट करते. आता प्रत्येक क्लस्टरमध्ये ७ सेल्स असल्यामुळे एका क्लस्टरमधल्या प्रत्येक सेलला ३५/७ म्हणजे ५ चॅनेल्स म्हणजेच ५ ठराविक तऱ्हेच्या फ्रिक्वेन्सीज अॅलोकेट होतील. म्हणजे प्रत्येक सेलमध्ये एकाच वेळी ५ संभाषणं चालू शकतील आणि पूर्ण क्लस्टरमध्ये ३५! यामध्ये संभाषणं एकमेकांत मिसळण्याचा प्रश्न येत नव्हता. याचं कारण या क्लस्टरमधल्या प्रत्येक सेलसाठी ठराविक फ्रिक्वेन्सीज राखून ठेवलेल्या असतात. त्यामुळे कुठल्याही सेलमध्ये त्याला अॅलोकेट केलेल्या फ्रिक्वेन्सीशिवाय दुसऱ्या कुठल्याही फ्रिक्वेन्सीचे सिग्नल्स आले तरी तो सेल त्या सिग्नल्सकडे दुर्लक्ष करतो आणि त्यामुळे संभाषण नीटपणे चालू शकतं.

सन १९४० मध्ये मोटोरोलानं अमेरिकन आर्मीसाठी एक मोबाईल टेलिफोन विकसित केला. ही टेलिफोनची यंत्रणाही कारमध्येच ठेवलेली असली, तरी आता त्याला हँडसेट बसवला गेला होता. कारच्या डॅशबोर्डच्या खाली बसवलेल्या या हँडसेटला अँटेना जोडलेला असायचा. बॅटरी कारच्या हूडखाली बसवलेली असायची, तर ट्रान्स्मिटर आणि रिसिव्हर यांचं एक भलंमोठं धूड कारच्या ट्रंकमध्ये बसवलेलं असायचं. बेल लॅब्जनं या हँडसेटमध्ये एक मजेशीर यंत्रणा बसवली होती. कोणालाही फोन लावला, की या हँडसेटमधून घंटेसारखा आवाज यायचा.

यानंतर अनेक कंपन्यांनी कार फोन्सची निर्मिती करायला सुरवात केली आणि हे फोन्स विकसितही झाले. अमेरिकेत बेल लॅब्ज आणि सरकारची ‘फेडरल कम्युनेकेशन्स कमिशन’ (एफसीसी) या दोघांनी मिळून ही सेवा सर्वसामान्यांसाठी पुरवायला सुरवात केली. ही सेवा त्यांनी हायवे आणि अर्बन अशा दोन प्रकारांत विभागली. अमेरिकेतला मोठा भूभाग आणि अमेरिकेच्या आजूबाजूच्या समुद्री भागातून जाणारी जहाजं यांच्यासाठी ‘हायवे सेवा’ होती. ही सेवा लवकरच ८५ शहरांमध्ये पसरली; तर ‘अर्बन सेवा’ ही मुख्यत्वे ज्यांना फक्त शहरापुरतीच सेवा हवी आहे अशांना पुरवण्यात येत होती. डॉक्टर्स, डिलिव्हरी ट्रक्स, अँम्ब्युलन्सेस किंवा वर्तमानपत्राचे रिपोटर्स यांच्यामध्ये ही सेवा खूपच लोकप्रिय होती.

ही सेवा प्रसिद्ध झाली असली, तरी संभाषणात कित्येकदा गोंधळ उडायचा. याचं कारण त्यावेळी एकमेकांची संभाषणं एकमेकांत मिसळून खूपच विनोदी गोष्टी घडायच्या. आपल्याकडे काही वेळा टेलिफोनमध्ये विचित्र संभाषणं एकत्र होतात तसं. समजा दोन माणसांमध्ये वाढत्या महागाईविषयी फोनवर चर्चा चालू आहे; आणि त्याचवेळी समजा एक बाई आपल्या मुलीला खीर कशी करायची ते फोनवर शिकवतेय. आता जर ही संभाषणं एकत्र झाली तर ऐकू येईल ते काहीसं असं असेल : ‘‘भाज्यांचे भाव किती कडाडलेत?’’, ‘‘दूध तापवून घे आणि आटव.’’, ‘‘पण सरकार त्याविषयी काहीच करत नाहीये.’’, ‘‘तू मात्र त्यात शेवया टाक.’’, ‘‘पेट्रोल किती महाग झालं आहे?’’, ‘‘तू केशर तयार ठेवलं आहेस ना?’’..वगैरे. तसाच तिथं अनेकदा गोंधळ माजायचा.
यावर उपाय म्हणून प्रत्येक रेडिओ फोनच्या संभाषणासाठी काही ठराविक फ्रिक्वेन्सीज राखून ठेवल्या जायच्या. यालाच ‘चॅनेल्स’ म्हणतात. मात्र, दर शहरासाठी मोबाईल फोनच्या कम्युनिकेशनसाठी इतक्या कमी फ्रिक्वेन्सीज किंवा चॅनेल्स राखून ठेवलेल्या असायच्या, की त्यात दर शहरात असे फक्त २५ किंवा फार फार तर ४० चॅनेल्स मिळायचे. या पद्धतीत दर शहरात एकच मध्यवर्ती टॉवर आणि एकच अॅन्टेना असायचे. त्यामुळे कोणत्याही माणसाला कुठूनही जर कोणाशीही संपर्क साधायचा असेल, तर तो संपर्क शहरातला मध्यवर्ती टॉवर आणि अॅन्टेना यांच्यामार्फतच होऊ शके. यांना आपण ‘मोबाईल फोन’ असं म्हणू शकतो; पण ते सेल फोन्स नव्हते. याचं कारण यात ‘सेल’ची कल्पना वापरली नव्हती. शहरात एकच मध्यवर्ती टॉवर असल्यामुळे मोठ्या शहरात या पद्धतीत संदेशाला फोनपासून मध्यवर्ती टॉवरपर्यंत पोचायला कित्येक वेळा चाळीस-पन्नास किलोमीटर अंतर प्रवास करायला लागे. यामुळे रेडिओ टेलिफोन्सचे ट्रान्स्मिटर्स खूप शक्तिशाली असावे लागत. अर्थातच त्यांना खूपच ऊर्जा लागे. यात दर शहरात फक्त चाळीस चॅनेल्स असल्यामुळे एकाच वेळी त्या शहरात चाळीस लोक इतर चाळीस जणांशी वेगवेगळ्या फ्रिक्वेन्सीजवर (चॅनेल्सवर) संभाषण करू शकायचे; पण शहरात तर एकाच वेळी हजारो/लाखो लोकांना एकमेकांशी बोलण्याची सोय असायला हवी होती. मग करायचं काय?
यावर उपाय सुचवला तो सन १९४७ मध्ये बॅल लॅब्जमधल्या डग्लस रिंग या माणसानं लिहिलेल्या एका शोधनिबंधामध्ये. त्यानं त्यात सर्वपथम ‘सेल’ची कल्पना मांडली. कुठलंही शहर हे अनेक सेल्सनी विभागलं गेलं आहे असं कल्पायचं असं त्यानं त्यात लिहिलं होतं. एवढंच नव्हे, तर त्यानं फ्रिक्वेन्सीजच्या पुनर्वापराचीही (फ्रिक्वेन्सी रीयूज) कल्पना मांडली. ही कल्पना खूपच क्रांतिकारक होती; पण त्याच्या कल्पनांना त्यावेळी कोणीही फारसा प्रतिसाद दिला नाही. तरीही रिंगनं आपल्या संशोधनाचा धडाका चालूच ठेवला आणि एकूण डझनभर पेटंट्स मिळवली. एवढं असूनही इतिहासात त्याचं नाव फारसं घेतलं जात नाही. रिंगचा सन २००० मध्ये वयाच्या ९३व्या वर्षी मृत्यू झाला.

रिंगची कल्पना काय होती हे समजावून घ्यायचं असेल, तर सर्वप्रथम सेलची कल्पना काय आहे हे समजून घेणं आपल्याला गरजेचं आहे. या कल्पनेप्रमाणं प्रत्येक शहराचे अनेक काल्पनिक भाग पाडायचे आणि प्रत्येक भागाला ‘सेल’ असं म्हणायचं. शेजारच्या आकृतीत B, C, D, E, F, G आणि X हे सेल्स दाखवले आहेत. या सेलचा आकार कसाही असू शकतो; पण शक्यतोवर तो आकृतीत दाखवल्याप्रमाणं षटकोनी ठेवतात. यामुळे मग हे सेल्स एकमेकांना बरोबर चिकटू शकतात आणि त्यामुळे शहरातली कुठलीही जागा सुटत नाही. त्यामुळे शहरातला कुठलाही बिंदू नक्की कुठल्यातरी एका सेलमध्ये असेलच आणि नक्की कुठल्यातरी एकाच सेलमध्ये असेल अशी ही योजना असते. अशा ७ षटकोनी सेल्सना एक ‘क्लस्टर’ असं म्हणतात. एका क्लस्टरमध्ये एक मध्यवर्ती सेल (आपल्या उदाहरणात X) आणि त्या सेलच्या ६ बाजूंना चिकटलेले ६ षटकोनी सेल्स (आपल्या उदाहरणात B, C, D, E, F आणि G) असतात. शेजारच्या आकृतीत असे ३ क्लस्टर्स दाखवले ओहत.

प्रत्येक सरकारकडे कम्युनिकेशनसाठी बऱ्याच फ्रिक्वेन्सीज असतात. त्यातल्या काही फ्रिक्वेन्सीज सरकार लष्करासाठी, काही विमानवाहतुकीसाठी, काही रेडिओसाठी, तर काही टीव्हीसाठी राखून ठेवतं आणि तसंच काही मोबाईल कम्युनिकेशन्ससाठीही राखून ठेवतं. आता मोबाईल कम्युनिकेशनसाठी ज्या फ्रिक्वेन्सीज राखून ठेवलेल्या असतात, त्या फ्रिक्वेन्सीज (किंवा चॅनेल्स) सरकार ज्यांना ही मोबाईल सेवा लोकांना द्यायची आहे, अशा कॅरियर कंपन्यांमध्ये (उदाहरणार्थ, एअरटेल, जिओ, व्होडाफोन, आयडिया इत्यादी) काही पैसे आकारून वाटून टाकतं. (यातूनच २G स्कॅम झाला होता). आता समजा आपल्या शहरात एका कॅरिअरला एकूण फक्त ३५ चॅनेल्स मिळालेली आहेत. (प्रत्यक्षात हा आकडा मोठा असतो). त्यामुळे सेल किंवा ‘क्लस्टर’ची कल्पना यायच्याअगोदर संपूर्ण शहरात एकाच वेळी फक्त ३५ संभाषणं चालू शकली असती; पण प्रत्यक्षात तर शहरात एकाच वेळी हजारो/लाखो लोकांना बोलायचं असतं. मग काय करायचं?
मग आता कॅरियर कंपनी आपल्याला मिळालेले ३५ चॅनेल्स पूर्ण शहरासाठी वापरण्याऐवजी प्रत्येक क्लस्टरसाठी अॅलोकेट करते. आता प्रत्येक क्लस्टरमध्ये ७ सेल्स असल्यामुळे एका क्लस्टरमधल्या प्रत्येक सेलला ३५/७ म्हणजे ५ चॅनेल्स म्हणजेच ५ ठराविक तऱ्हेच्या फ्रिक्वेन्सीज अॅलोकेट होतील. म्हणजे प्रत्येक सेलमध्ये एकाच वेळी ५ संभाषणं चालू शकतील आणि पूर्ण क्लस्टरमध्ये ३५! यामध्ये संभाषणं एकमेकांत मिसळण्याचा प्रश्न येत नव्हता. याचं कारण या क्लस्टरमधल्या प्रत्येक सेलसाठी ठराविक फ्रिक्वेन्सीज राखून ठेवलेल्या असतात. त्यामुळे कुठल्याही सेलमध्ये त्याला अॅलोकेट केलेल्या फ्रिक्वेन्सीशिवाय दुसऱ्या कुठल्याही फ्रिक्वेन्सीचे सिग्नल्स आले तरी तो सेल त्या सिग्नल्सकडे दुर्लक्ष करतो आणि त्यामुळे संभाषण नीटपणे चालू शकतं. समजा B सेलमधला एक फोन B सेलमध्ये, पण B सेल आणि C सेल यांच्या सीमारेषेजवळ असेल, तर त्याचे सिग्नल्स फार फार तर ती सीमारेषा ओलांडून C सेलमध्ये जातील, पण C सेल त्यांच्याकडे दुर्लक्ष करेल. याचं कारण B आणि C सेल्समध्ये वेगवेगळ्या फ्रिक्वेन्सीज लागू पडतात. यामुळे एका क्लस्टरमधल्या दोन वेगवेगळ्या सेल फोन्समधली संभाषणं एकमेकांत मिसळण्याचा प्रश्नच उद्‍भवत नाही.

हे तर पूर्वीसारखंच झालं; पण गंमत आता सुरू होते. ज्या ३५ फ्रिक्वेन्सीज एका क्लस्टरमध्ये वापरल्या होत्या त्याच त्याला लागून असलेल्या आणि पूर्ण शहरातल्या सगळ्या क्लस्टर्समध्येही वापरल्या जातात; आणि तिथंही त्यांची दर सेलसाठी ५ चॅनेल्स या रीतीनं विभागणी होते. इथं कुठल्याही क्लस्टरमधल्या B सेलमध्ये त्याच ५ फ्रिक्वेन्सीज वापरल्या जातात. म्हणजे क्लस्टर-१ मधल्या B सेलमध्ये ज्या ५ फ्रिक्वेन्सीज वापरल्या जातात, त्याच फ्रिक्वेन्सीज क्लस्टर-२ आणि क्लस्टर-३ मधल्या B सेलमध्ये वापरल्या जातात. तसंच C सेलचं, D सेलचं आणि G आणि X सेलपर्यंत इतरही सगळ्या सेल्सचं असतं.

आता प्रश्न उरतो तो म्हणजे जेव्हा दोन क्लस्टर्स एकमेकांना जोडलेली असतात, तेव्हा त्याच फ्रिक्वेन्सीज ज्यात वापरल्या आहेत असे सेल्स जर एकमेकांना लागून असतील तर काय होईल? तर त्या दोन सेल्समधली संभाषणं एकमेकांमध्ये मिसळून गोंधळ नाही का होणार? पण हेही क्लस्टर्सच्या रचनेमुळे टाळलं जातं. उदाहणार्थ, कुठल्याही क्लस्टरमधला सेल B आणि त्याला लागून असलेल्या क्लस्टरमधला सेल B यांच्यात एक ठराविक अंतर असतं. शेजारच्या आकृतीत बघितलं तर हे लक्षात येईल. आपल्या उदाहरणात, शेजारच्या आकृतीत दाखवल्याप्रमाणं हे अंतर २ (सेल्स)चं आहे. या दोन्ही B सेल्सना त्याच फ्रिक्वेन्सीज कळतात. त्यामुळे एका B सेलच्या फ्रिक्वेन्सीज वापरून केलेलं संभाषण मधल्या दोन सेल्सचं अंतर पार करून पुढच्या क्लस्टरच्या B सेलमध्ये शिरलं तरच संभाषणं मिक्स होण्याचा धोका निर्माण होतो. मात्र, सेल फोनची ऊर्जा इतकी कमी असते, की त्याचे सिनल्स इतक्या दूरपर्यंत जाऊच शकत नाहीत. ते फार फार तर त्या सेलच्या सीमारेषेपर्यंत किंवा त्याला लागून असलेल्या सेलच्या काही भागात जाऊ शकतात. या रचनेमुळे आपल्याला प्रत्येक शहरामध्ये एकाला एक लागलेले म्हणजेच एकमेकांना चिकटलेले असे पाहिजे तेवढे क्लस्टर्स निर्माण करता येतात आणि त्यामुळे हजारो/लाखो लोक एकाच वेळी त्याच फ्रिक्वेन्सीज पुन:पुन्हा वापरून सेल फोन्सवरून बोलू शकतात. हीच ती सेलची आणि फ्रिक्वेन्सी रियूजची कल्पना. आपल्या उदाहरणात प्रत्येक सेलमध्ये एकाच वेळी ५ संभाषणंच होऊ शकतात असं आपण गृहीत धरलंय. प्रत्यक्षात हाही आकडा खूपच मोठा असल्यामुळे फारशी अडचण येत नाही. ही सेलची आणि फ्रिक्वेन्सी रियूजची कल्पना पुढे क्रांतिकारीच ठरली; पण डग्लस रिंगनं ती मांडली, त्यानंतर बराच काळ ती धूळ खातच पडली होती!