Технология WAP
Что такое WAP?
WAP (wireless application protocol) по своей сути - это набор спецификаций, которые определяют: протокол коммуникаций между сервером приложений и непосредственно клиентом; метод использования специфических функций на терминале (мобильном телефоне) клиента и собственно язык отображения информации для беспроводных приложений - WML (Wireless Markup Language). WAP, как и многие современные стандарты (уже существующие и только находящиеся в разработке), - это открытый стандарт. Иными словами, в разработке WAP принимает участие большое количество компаний (на сегодня членами форума WAP являются практически все ведущие телекоммуникационные компании мира), и, как следствие, спецификации WAP удовлетворяют многим требованиям:
· глобальный стандарт, не зависящий от различных стандартов мобильной связи;
· оптимизирован для узкополосных (сети сегодняшнего дня) сетей;
· оптимизирован для мобильных терминалов с ограниченными способностями, особенно с точки зрения пользовательского интерфейса;
· обеспечивает интеграцию сервиса телефонии и микробраузера.
Форум WAP был основан в 1997 году компаниями Ericsson, Motorola, Nokia и Unwired Planet. В настоящее время членами этого консорциума являются более 250 компаний. Как и во всех крупных административных структурах, решением задач Форума занимаются многочисленные секции и комитеты. Основные направления разработок:
· микробраузеры;
· скриптинг и программирование;
· приложения беспроводной телефонии (WTA - Wireless Telephony Application) и WTA-интерфейс для мобильных устройств;
· формат контента (информационного наполнения) для приложений;
· уровни стека протокола: приложений, взаимодействий, транспортный и безопасности.
Помимо чисто операторских проблем (вроде того, где оптимальнее разместить WAP-шлюз) в разработках важное место занимает и расширение спектра возможных услуг на основе WAP - это, например, обеспечение полной поддержки смарт-карт для осуществления электронных платежей и реализация сервиса WAP поверх Bluetooth с использованием последней в качестве транспортной технологии, а также конвергенция нынешнего стандарта WML с XHTML (Extensible Hypertext Markup Language).
Перспективы WAP
Открытый стандарт WAP, оптимизированный для мобильных телефонов с небольшими экранами и узкой полосой пропускания, можно считать первым шагом к реальности широкополосных систем третьего поколения. Наряду с WAP существует еще несколько аналогичных технологий, обеспечивающих Интернет-сервис на мобильном терминале. Это SIM-Toolkit (Schlumberger), l-mode (NTT), Palm VII (Palm Computing) и Windows (Microsoft/Wireless Knowedge). Из вышеперечисленных "конкурентов" бесспорным лидером сейчас является система l-mode, которая уже имеет несколько миллионов подписчиков (начало 2000 года) и обширное информационное наполнение. Но, несмотря на ошеломляющий успех l-mode, японский оператор NTT рассматривает возможность миграции на технологию WAP - именно за счет универсальности WAP и наибольшей приближенности к стандартам третьего поколения. Не последнюю роль здесь сыграла и всемирная поддержка WAP, тогда как остальные "конкуренты" имеют "локальную окраску".
В настоящее время WAP является основной технологией доставки и отображения информации из Интернет. На этой же позиции стандарт и останется в ближайшие несколько лет. Как следует из исследования, проведенного компанией Ericsson, сервис, основанный на WAP, будет бурно развиваться. Если в середине 2000 года только 20% абонентов, имеющих WAP-телефоны, пользуются этими услугами, то к 2004 году их число возрастет до 95%. По данным корпорации IDC (The International Data Corporation), соотношение числа пользователей финансовых услуг, предоставляемых на основе WAP, и подписчиков аналогичных услуг, использующих "проводной" Интернет, вырастет с 23% в 1999 году до 36% в 2004. И приблизительно 50% всех финансовых операций через WAP будут проходить через WAP-шлюзы финансовых ведомств.
Как работает WAP?
В соответствии с многоуровневой моделью сетевых взаимодействий WAP для своей работы использует аналогичную схему. Для сравнения можно привести архитектуры стандартного Интернет и Интернет в версии WAP.
| Internet | Wireless Application Protocol |
| HTML, JavaScript | Уровень приложений (WAE) |
| HTTP | Уровень взаимодействий (WSP) |
| Уровень транзакций (WTP) |
| PLS SSI | Уровень безопасности (WTLS) |
| TCP/IP UDP/IP | Транспортный уровень (WDP) |
| Несущие:
SMS, USSD, CSD, IS-136, CDMA, CDPD, PDC-P, GPRS, Etc.
В |
В настоящее время наиболее уязвимое место в этой архитектуре - низший, несущий уровень. Самыми распространенными реализациями несущих для WAP сейчас являются SMS (Short Message Service) и CSD (Circuit-Switched Data), каждая из которых имеет существенные ограничения. Так, CSD-телефону требуется около 30 секунд для установки связи, что довольно много. Это время может быть сокращено до 8-10 секунд при обращении к серверам быстрого доступа, но, тем не менее, такое время неприемлемо не только для завтрашнего, но и для сегодняшнего WAP. В противовес CSD WAP-over-SMS работает гораздо быстрее, но обратная сторона медали - узкая полоса пропускания и, как результат, большое время прокачки значительных объемов информации.
Так или иначе, WAP требует новой несущей, которая будет удовлетворять всем необходимым требованиям времени. В качестве такой несущей сегодня выступает GPRS (General Packet Radio Service). С развертыванием систем с поддержкой GPRS, которая имеет полосу пропускания много большую, чем CSD, пользователи смогут со всей полнотой ощутить прелести WAP. Благодаря тому что GPRS обеспечивает скорость передачи данных до 115 Кбит/с, и пользователь постоянно находится в режиме online, время на получение необходимой информации сокращается до минимума. В заключение
Подводя итоги, следует сказать, что внедрение WAP дало начало лавинообразному процессу слияния доселе отделенных друг от друга мобильной связи и Интернет. Эта конвергенция порождает огромное количество услуг, которые становятся доступны с одного мобильного устройства. А ведь именно это лежит в идеологическом фундаменте третьего поколения мобильной связи.
Технология GPRS (General Packet Radio Service)
GPRS - это радио-сервис, основанный на пакетной коммутации, который дает возможность постоянного - "always on" - соединения, вытесняя трудоемкое и отнимающее много времени соединение через dial-up.
Необходимость решения для доступа из сотовых сетей в интернет и локальные корпоративные сети обсуждалась в течение многих лет. Широкое распространение такого рода технологий замедлялось из-за проблем с покрытием, стоимостью, эксплуатационными качествами и безопасным удаленным доступом в корпоративных сетях. Запуск основанного на GSM-сетях сервиса GPRS (General Packet Radio Service) имеет потенциал для изменения этой ситуации и обеспечения соединения "в любое время и в любом месте".
GPRS - это радио-сервис, основанный на пакетной коммутации, который дает возможность постоянного - "always on" - соединения, вытесняя трудоемкое и отнимающее много времени соединение через dial-up. Данный сервис обеспечивает также реальную пропускную способность свыше 40 кбит/с - это примерно те же скорости, что и в случае хороших наземных соединениях через модем. В целом, GPRS (General Packet Radio Service) является очередной ступенью от GSM к сотовым сетям третьего поколения - 3G. GPRS предлагает более быструю передачу данных через сети GSM со скоростями от 9.6 до 115 кбит/с. Эта новая технология создает пользователям возможность производить телефонные звонки и передавать данные одновременно. (Например, если вы имеете мобильный телефон, поддерживающий функцию GPRS, вы имеете возможность одновременно разговаривать по телефону и получать сообщения по электронной почте).
Наиболее привлекательным аспектом технологии GPRS для поставщиков услуг, помимо снижения стоимости эксплуатации, является простота управления при ее использовании, а также новые биллинговые возможности, ставшие доступными после перехода от коммутируемой к пакетной передаче данных. Клиенты также получают от внедрения этой технологии свои преимущества, поскольку она дает им множество усовершенствованных сервисов от провайдера, наряду с совершенно новыми.
Технология GPRS продвинула мобильные системы на шаг вперед, сделав более удобным и доступным использование медиа-контента в небольших мобильных устройствах. Среди других важных преимуществ GPRS - более эффективное использование радио-спектра. Пользователи теперь занимают радио-ресурсы только тогда, когда происходит реальная передача данных. Это, по сути, означает, что в одной точке доступа можно обслужить большее число пользователей, тогда как скорости передачи данных остаются высокими.
Улучшенная функциональность и эффективность GPRS ведет к снижению стоимости коммерческого предоставления сервисов передачи данных. Предлагая новые привлекательные возможности своим абонентам благодаря новой технологии, провайдеры привлекают все большее число клиентов. Но самым важным преимуществом GPRS является существенно улучшенное качество сервисов передачи данных. Функции QoS стали вполне доступными, и их даже можно будет измерить в терминах надежности, времени отклика и поддерживаемых возможностей. Новые приложения, разработанные для пользователей GPRS, окажутся привлекательными для многих клиентов мобильной связи и позволят провайдерам облегчить введение новых сервисов и модификацию старых.
Основные вехи
После того, как этот еще относительно новый сервис впервые был представлен на рынке и прежде чем он, наконец, устоялся, можно выделить несколько стадий его “становления”. Внедрение сервиса GPRS включает стандартизацию, развитие инфраструктуры, испытания сетей, заключение контрактов, развертывание сети, готовность терминалов, разработка приложений и т.п. Вот эти основные вехи внедрения GPRS: Date Milestone
1999 - 2000, полностью Операторы сетей заключают контракты на тестирование и коммерческий запуск инфраструктуры GPRS.Встраивание инфраструктуры GPRS в сети GSM
Лето 2000 Стало возможным первое тестирование сервисов GPRS. Типовые скорости передачи данных - 28 кбит/с.Например, T-Mobil планирует тестирование GPRS на Expo2000 в Ганновере летом 2000 года
Начало 2001 Терминалы GPRS стали доступными в коммерческих количествах
Весь 2001 Сетевые операторы запустили сервисы GPRS в коммерческое использование и развернули сеть GPRS. Первые пользователи начинают регулярно использовать сервисы GPRS для неголосовых мобильных коммуникаций
2001/2 Типовые скорости - 56 кбит/с. Новые специализированные приложения GPRS, более высокие скорости передачи данных, решения для увеличения емкости сетей
2002 Типовые скорости - 112 кбит/с.Фаза 2 GPRS/ EDGE начинает осуществляться на практике
2002 Поддержка GPRS в новых моделях мобильных телефонов GSM становиться обычным явлением, а использование этого сервиса достигает критической массы. (Эквивалентной статусу SMS в 1999 году)
2002/3 3GSM работает в коммерческих масштабах
Как и сам стандарт GSM, сервис GPRS развивался фазами. Во время первой фазы ожидалось, что коммерческое использование сервиса начнется в 2000/2001 гг. Поддерживается решение GPRS по принципу “точка-точка” (пересылка информации отдельному пользователю GPRS), но не “точка-мультиточка” (пересылка одной и той же информации одновременно нескольким пользователям GPRS). Фаза 2 GPRS еще не является полностью определенной, но как ожидается, будут поддерживаться более высокие скорости передачи данных путем внедрения новых уже существующих технологий, таких как EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution), в дополнение к поддержке решения “точка-мультиточка”.
Как работает GPRS?
GPRS - это стандарт ETSI (European Telecommunications Standards Institute) для пакетной коммутации в системах GSM. В настоящее время по всему миру наиболее широко распространены сети на основе GSM и их называют сетями второго поколения (2G). Технология GSM использует вариацию TDMA (time division multiple access) и является наиболее широко используемой из трех основных цифровых беспроводных технологий (TDMA, GSM и CDMA).
GSM оцифровывает и сжимает данные, затем пересылает их по каналу с двумя другими потоками пользовательских данных, каждый в своем собственном временном интервале (в тайм-слоте). Функционирует на частоте либо 900 МГц, либо 1800 МГц. GSM имеет более 120 миллионов пользователей по всему миру и доступен в 120 странах, согласно данным GSM MoU Association. С тех пор, как большинство операторов сетей GSM заключили роуминговые соглашения с иностранными операторами, пользователи продолжают пользоваться своими мобильными телефонами во время путешествий в другие страны.
GPRS является т.н. накладывающейся технологией, распространяемой на сетях GSM, CDMA и TDMA. Эта технология применяет новый метод эффективной передачи пакетных данных по радиосетям. Технология пакетной коммутации основана на методах IP и X.25, оба из которых очень популярны и широко используются во многих сетях. Пакетная коммутация GPRS работает в целом так же, как и пакетная коммутация IP, то есть данные расщепляются на пакеты и пересылаются по назначению разными путями по сети, затем снова собираются на принимающей стороне. Пакетная коммутация GPRS допускает любой существующий трафик IP или X.25 для пересылки данных через радиосеть GPRS.
GPRS использует радиополосу шириной в 200 кГц, и она делится на восемь каналов. Общая емкость каналов составляет 271 кбит/с, но каждый из этих каналов способен передавать потоки данных в 14.4 кбит/с. Теоретически возможна скорость в 115 кбит/с, но в реальных условиях она используется крайне редко или вообще не используется. Средняя скорость в 48 кбит/с является наиболее вероятной оценкой, поскольку точки доступа поделены между множественными пользователями, причем диапазон или расположение приемника будут также зависеть от имеющейся в наличии ширины полосы. Этот результат гораздо лучше, чем могут предложить существующие устройства мобильных коммуникаций, дающие всего 9.6 кбит/с. Другим важным аспектом интернет-связи через GPRS - и это первое такого рода внедрение для широкополосной сети - является то, что соединение с интернет непрерывно (всегда “он-лайн”), и в то же время ему не приходится подтягивать ресурсы из точек доступа в то время, когда оно не используется, потому что данные передаются только тогда, когда в этом есть необходимость. Приемник запрашивает информацию, и устройство подтягивает в этот момент радио-ресурсы, а затем снова находится в нерабочем состоянии, пока не начинает принимать запрошенную информацию. Радио-полосы распределяются динамическим образом, в зависимости от типа контента - одновременно несколько или даже больше, в зависимости от того, передается ли текстовое сообщение или “живое” видео. Когда пользователь включает устройство, поддерживающее GPRS, обычно оно автоматически ищет канал GPRS в данной местности. Если соответствующий канал найден, устройство будет пытаться соединиться с сетью.
Сеть GPRS:
Сеть GPRS - наложенная сеть, располагающаяся поверх инфраструктур GSM. Ключевые компоненты сети GPRS включают:
• PCU- Блок управления пакетами, дающий возможность станциям GSM пересылать и получать пакеты при GPRS коммуникациях.
• SGSN - Часть инфраструктуры GSM, ответственная за отсылку и получение пакетов от абонентов в своем районе обслуживания. Этот блок также производит авторизацию, контактируя с сервером и проверяя информацию о пользователе. Кроме того, он отслеживает маршрут перемещений абонента, чтобы иметь возможность надлежащим образом распределять ресурсы, а также собирает поступающую биллинговую информацию, пересылая ее в главный офис.
• GGSN - Компонент сети GSM, ответственный за взаимодействие с интернет и другими общественными сетями, передающими данные и голос. Компонент хранит маршрутизирующую базу данных, базу данных с адресами и фильтрующую базу данных.
• GTP - Туннелирующий протокол GPRS, основанный на протоколах TCP/IP, инкапсулирующий пакеты IP и X.25, приходящие из узлов SGSN в GGSN.
Когда пользователь GPRS делает звонок, устройство GPRS контактирует со станцией GSM, которая в свою очередь обращается к станции SGSN, которая взаимодействует с другими станциями SGSN или станциями GGSN, если ей нужно получить доступ к сети другого рода (IP или X.25). Для пользователя GPRS соединение получается “бесшовным”, нет процедуры “установления звонка”. Технология GPRS, накладываемая поверх сети GSM, изначально была предназначена для того, чтобы динамически и индивидуально распределять радио-ресурсы GSM “попакетно”, по мере необходимости. Если к соте GSM одновременно подключается сразу много пользователей GPRS, и сота GSM не способна поддерживать такой объем голосового трафика, станция GPRS воспользуется радиоресурсами соседних сот GSM. Таким образом, в реальности пользователи GPRS обслуживаются многими сотами GSM одновременно, когда в этом возникает необходимость. Итак, SGSN получает запрос на соединение, запрашивает информацию о профиле пользователя из узла HLR и производит аутентификацию пользователя. В этой точке может осуществляться шифрование. SGSN использует информацию о профиле (включая имя точки доступа, которое идентифицирует сеть и оператора) для определения, к которому узлу GGSN производить маршрутизацию. Выбранные ворота могут предоставлять сервис удаленной аутентификации пользователя (Remote Authentication Dial-In User Service, RADIUS) и назначать динамический адрес интернет-протокола (IP) пользователю перед настройкой соединений во внешние сети. Этот процесс называется "контекстная активация пакетного профиля данных" и установки могут варьироваться от оператора к оператору. Он может включать дополнительные функции, такие как менеджмент QoS (Quality of Service - качество сервиса) и менеджмент виртуальных частных сетей (virtual private network, VPN). Когда мобильное устройство выключено или находится вне зоны покрытия GPRS, его контекст дезактивируется и устройство отсоединяется от сети.
Когда мобильный пользователь посылает данные, узел SGSN направляет пакеты на соответствующий узел GGSN. GGSN затем направляет данные в соответствии с текущим "контекстом", устанавливаемым для данной сессии. В обратном направлении, пакеты, предназначенные для пользователя, направляются в GGSN, ассоциированный с IP адресом пользователя. Узел GGSN проверяет полученные пакеты в соответствии с текущим контекстом, идентифицирует SGSN, обслуживающий данного пользователя и направляет движение в соответствующем направлении. Узел SGSN затем пересылает пакеты на базовую станцию, где находится пользователь.
Преимущества GPRS
GPRS обеспечивает более высокие скорости передачи данных, постоянное соединение - "всегда онлайн", устойчивость соединения, широкую поддержку приложений и сильные механизмы безопасности.
Увеличение скорости передачи данных
GPRS в настоящее время поддерживает средние скорости передачи данных порядка 115 кбит/с, но такие скорости достигаются только при задействовании всех восьми тайм-слотов (промежутков времени) для GPRS. Вместо этого носители и конечные устройства будут конфигурироваться типовым образом, чтобы работать с определенным количеством тайм-слотов для данных, передаваемых в обоих направлениях. Например, устройство GPRS может быть настроено для работы максимум с четырьмя слотами в прямом направлении и двумя слотами в обратном направлении. В хороших радиоусловиях это дает скорости приблизительно в 50 кбит/с в прямом направлении и 20 кбит/с в обратном направлении. Это более чем в три раза быстрее, чем в нынешних сетях GSM (14.4 кбит/с) и того же порядка, что и при хорошем модемном аналоговом соединении в кабельной линии. Совокупная ширина полосы узла сотовой связи делится между голосовым трафиком и трафиком данных. Операторы GPRS по-разному используют эту ширину полосы. Обычно они конфигурируют сети, давая приоритет голосовому трафику; некоторые из них назначают тайм-слоты для трафика данных, чтобы гарантировать минимальный уровень этого сервиса в высокозагруженные голосовым трафиком промежутки времени. Неиспользованная емкость, зарезервированная под голосовой трафик, может быть динамически переопределена под передачу данных. Имея более высокие скорости передачи данных, GPRS дает возможность реализации приложений, требующих более высокой ширины полосы и в настоящее время не осуществимых на сетях GSM.
Постоянное соединение
Постоянное соединение - "всегда онлайн" - устраняет задержки по времени, характерные для dial-up соединения, связанные с установлением нового соединения с сетью всякий раз, когда требуется отсылать и получать данные. Информация может передаваться конечному пользователю в режиме реального времени. GPRS позволяет провайдерам осуществлять биллинговый учет попакетно, а не поминутно, давая таким образом возможность предоставлять пользователям более эффективные по стоимости сервисы.
Устойчивость соединения
GPRS улучшила целостность передачи данных путем применения ряда механизмов. Во-первых, пользовательские данные кодируются с некоторой избыточностью, что улучшает их устойчивость к неблагоприятным радиоусловиям. Уровень избыточности при кодировании можно варьировать, в зависимости от тех же радиоусловий. GPRS определяет четыре кодирующие схемы - с CS1 по CS4. Вначале поддерживаются только CS1 и CS2, которые обеспечивают примерно 9 и 13 кбит/с на каждый тайм-слот. Если в полученном фрейме обнаружена ошибка в BSS, этот фрейм до передачи его на центральную сеть GPRS периодически повторяется, пока не будет получен в приемлемом качестве.
Широкая поддержка приложений
Подобно сети интернет, GPRS основан на пакетной коммутации данных. Это означает, что все собственные IP приложения могут быть реализованы в рамках GPRS - такие как e-mail, Web-доступ, мгновенная передача сообщений и передача файлов. Кроме того, его более высокие скорости передачи данных дают возможность GPRS осуществлять работу приложений, требующих большей ширины полосы (таких как мультимедийный веб-контент), которые не идут в условиях более медленных GSM dial-up соединений. GPRS более-менее хорошо подходит для приложений, основанных на Wireless Application Protocol (WAP). WAP достиг широкого распространения в новом поколении мобильных телефонов, поддерживающих микробраузеры.
Безопасность
GPRS строится на проверенной на практике модели аутентификации и авторизации, используемой GSM. При инициации сессии пользователя аутентифицируют, используя секретную информацию, содержащуюся на смарт-карте, называемой “модуль идентификации абонента” (Subscriber Identity Module, SIM). Аутентификационные данные посылаются на узел сети HLR и там подтверждаются. GPRS дает возможность дополнительной аутентификации путем использования таких протоколов как RADIUS - перед тем, как абонентам будет разрешен доступ в интернет или корпоративную сеть данных. GPRS поддерживает шифрование пользовательских данных при передаче через беспроводный интерфейс с мобильного терминала на SGSN. Кроме того, может иметь место высокоуровневое сквозное шифрование VPN (Virtual Private Network), когда пользователь подсоединяется к частной корпоративной сети. Итак, если разделить эти преимущества на те, что касаются пользователей и поставщиков услуг, то получаем следующую картину:
Для поставщиков услуг:
• Новый рынок и возрастание прибыли при переходе к предложению новых мультимедийных и контент-сервисов для клиентов.
• Многие клиенты с большей вероятностью захотят приобрести мобильный телефон с функцией GPRS, нежели покупать новый персональный компьютер, поскольку моделей телефонов на рынке существует гораздо больше, чем ПК.
• GPRS позволяет снизить себестоимость услуг за счет эффективного использования ресурсов.
• Новые возможности использования ширины полосы позволяют разрабатывать более продвинутые приложения, без вынужденного уменьшения качества контента.
Для клиентов:
• Сервисы QoS становятся доступными в качестве продаваемого продукта. Теперь, когда технология GPRS представила первое приложение с коммутацией пакетов для абонентов мобильной связи, поставщики услуг могут использовать обычные технологии для внедрения сервисных приложений в условиях традиционных IP сетей.
• Скорость гораздо выше, по сравнению с существующими сейчас скоростями GMS, и будет продолжать расти, что является очевидным преимуществом для пользователей. Скорости увеличатся в пять раз, а в некоторых случаях, и более.
• Низкая стоимость (зависящая от объема передаваемых данных);
• Постоянное соединение;
• Приложения, которые могут работать в многозадачном режиме (одновременно и текст, и голос, и видео).
Ограничения GPRS
Уже совершенно понятно, что GPRS является важным новым сервисом для мобильных устройств, не просто дающим возможность передачи данных, а существенно улучшающим спектральную эффективность, емкость и функциональность, по сравнению с используемыми до сих пор неголосовыми мобильными сервисами. Однако важно отметить, что GPRS имеет и некоторые ограничения, которые описаны ниже:
Ограниченная емкость соты
GPRS оказывает существенное влияние на существующую емкость соты сети. Объем имеющихся радиоресурсов, которые могут быть использованы для различных целей, ограничен, причем использование ресурсов для одной цели препятствует одновременному их использованию для других. Например, и голосовые вызовы, и GPRS-сессии используют одни и те же сетевые ресурсы. Ощутимость влияния зависит от количества тайм-слотов, зарезервированных для эксклюзивного использования GPRS, если это имеет место быть. Однако в действительности GPRS динамически управляет назначением каналов и позволяет уменьшать нагрузку канала сигнала в пиковое время путем пересылки коротких сообщений по GPRS каналам. Результат: Потребность в SMS как в дополнительном носителе, использующем другой тип радиоресурсов.
Реальные скорости гораздо ниже
Достижение теоретически максимальной скорости передачи данных через GPRS - 172.2 кбит/с потребовало бы, чтобы отдельный пользователь использовал все восемь тайм-слотов без какой-либо защиты от ошибок. Ясно, что на практике достаточно маловероятно, чтобы оператор сети позволил использовать все тайм-слоты одному пользователю GPRS. Кроме того, “первое поколение” GPRS-терминалов жестко лимитировано на поддержку всего одного, двух или трех тайм-слотов. Поэтому ширина полосы, доступная пользователю GPRS, так же жестко лимитирована. По этой причине теоретические максимальные скорости GPRS не могут быть достигнуты в реальных сетях и на реальных терминалах. Реальность такова, что мобильные сети, вероятно, всегда будут иметь более низкие скорости передачи данных, по сравнению с фиксированными сетями. Результат: Относительно высокие скорости передачи данных через мобильные устройства могут не быть доступными индивидуальным пользователям мобильных сервисов , пока не появились возможности существенного повышения скоростей на сетях GSM Evolution (EDGE) или Universal Mobile Telephone System (3GSM).
Неоптимальная модуляция
GPRS основан на технологии модуляции, известной как GMSK (Gaussian minimum-shift keying). Сети EDGE основаны на новой модуляционной схеме, допускающей гораздо более высокие скорости передачи данных через воздушный интерфейс - это называют модуляцией 8 PSK (eight-phase-shift keying). Поскольку 8 PSK также будет использоваться в 3GSM, сетевым операторам потребуется учесть этот момент на некоторой стадии перехода к сетям мобильной связи третьего поколения. Результат: Необходимость EDGE.
Задержки передачи
Пакеты GPRS посылаются по всем направлениям, чтобы в итоге достичь одного и того же пункта назначения. Это создает опасность того, что один или несколько таких пакетов потеряются или будут повреждены во время передачи данных по радиосвязи. Стандарты GPRS учитывают это неотъемлемое свойство беспроводных пакетных технологий, закладывая в свои стратегии задачи сохранения целостности данных и ретрансмиссии. Однако в результате этой подстраховки могут происходить задержки передачи. Вследствие этого приложения, требующие высокого качества передачи видеоизображений, могут выполняться на должном уровне при использовании HSCSD (High Speed Circuit Switched Data, высокоскоростная коммутация каналов данных). HSCSD - это просто коммутация каналов данных, при которой отдельный пользователь может использовать до четырех разных каналов одновременно. Из-за принципа сквозной связи между отправителем и получателем, задержки передачи менее вероятны. Результат: Необходимость HSCSD.
Где применяется GPRS
Неголосовые мобильные сервисы, такие как SMS и GPRS, лежат в основе широкого спектра корпоративных и потребительских приложений. Данный раздел описывает те из них, что относятся непосредственно к GPRS. В прошлые десятилетия мобильные приложения, подобные GPRS, использовались исключительно военными, медицинскими, правительственными и транспортными организациями, но не было ни стандартов, ни провайдеров, позволяющих широко распространить данные технологии, чтобы сделать их доступными для обычных людей. И только относительно недавно абоненты начали со все возрастающей активностью пользоваться GPRS, поскольку технология стала гораздо дешевле и доступней. Кроме того, абоненты мобильных систем всегда хотели иметь возможность использовать те же приложения, которыми они пользуются, когда работают на персональных компьютерах. Предпринималось множество попыток, с привлечением различных технологий, для того, чтобы предложить пользователям мобильной связи те же возможности, что и интернет, при помощи существующих технологий, но проблема состояла в том, чтобы минимизировать весь контент, а также трансформировать его таким образом, чтобы сделать его совместимым с параметрами устройства и используемой полосы. В условиях постоянной миниатюризации электроники многие новые мобильные устройства становятся быстрее, эффективнее и более похожими на персональные компьютеры. С усовершенствованием аппаратной части будет предложено множество приложений. Приложения, используемые в домашних условиях очень важны, однако приложения для бизнеса, похоже, совершат настоящий прорыв в этой технологии. Многие аналитики предупреждают, что к 2002-2003 почти половину повседневных бизнес-операций можно будет производить при помощи мобильных устройств.
• Текст - Текстовые приложения для нового поколения мобильных устройств будут значительно отличаться от своих предшественников. Поскольку устройства будут функционировать с использованием IP, они не будут нуждаться в специальных системах передачи сообщений. Пользователь будет иметь возможность пользоваться любой существующей интернет-системой, предназначенной для передачи сообщений (ICQ, MSN, AOL ... и т.д.). И шансы таковы, что даже если поставщики услуг решат не создавать единой системы передачи сообщений, пользователи будут иметь возможность использовать для этого существующее бесплатно распространяемое программное обеспечение (например, Trillium). Пользователи имеют возможность получать на свои мобильные телефоны широкий спектр контента - котировки акций, спортивные результаты, погоду информацию о полетах, заголовки новостей, напоминания, результаты лотерей, шутки, гороскопы, информацию о ситуации на дорогах, местные сервисы и тому подобное. Эта информация не обязана быть чисто текстовой - это могут быть также карты, графики или другие типы визуальной информации. Длина короткого сообщения в 160 символов достаточна для передачи “количественной” информации, такой как цены на акции, спортивные результаты или сводка погоды. Однако когда информация носит качественный характер, например, гороскопы или новости, 160 символов не хватает ни на что другое, кроме как раздразнить интерес или вызвать раздражение получателя информации. По этой причине GPRS, наиболее вероятно, будет использоваться для информационных сервисов, построенных на “качественной” информации для конечных пользователей, имеющих устройства, поддерживающие GPRS, но при этом SMS будет продолжать использоваться для пересылки большей части “количественной” информации. Интересно, что чат-приложения являются формой “качественной” информации, для которой может сохраниться передача при помощи SMS, чтобы добиться краткости подачи мысли и уменьшить долю не относящихся к делу посланий.
• Картинки - В условиях повышения разрешающей способности дисплеев мобильных устройств, становится все более целесообразно пересылать полноцветные фотографии, открытки и презентации. А ведь еще совсем недавно пользователи имели возможность созерцать на экранах мобильных телефонов лишь черно-зеленые изображения, на которые можно было смотреть только под определенным углом зрения и угадывать, что там могло быть изображено. Неподвижные изображения, такие как фотографии, картинки, открытки, поздравления и презентации, а также неподвижные веб-страницы можно посылать и получать по мобильной сети. При помощи GPRS можно посылать изображения с цифровой камеры, соединенной при помощи GPRS радиоустройства непосредственно с интернет-сайтами.
• Звук - Новые устройства смогут использовать не только новые аудио-возможности, но и услуги передачи звука через интернет. Устройства также можно настроить на отправку и получение звуковых фрагментов в реальном времени. И не вызывает сомнения, что со временем интерфейс голосовых команд будет доступен для любых простых команд. Такого рода технология уже доступна сегодня в самых дорогих автомобилях и самых продвинутых сотовых телефонах. GPS и сервисы дорожных карт также являются сегодня весьма привлекательными для пользователей сервисами. В Японии почти все автомобили оборудованы стандартной опцией для DVD GPS системы. Несмотря на многочисленные попытки улучшения качества голосовой связи в мобильных сетях, таких как Enhanced Full Rate (EFR), требуемого качества они по-прежнему не предоставляют. Существует ряд обычных в практике, например, журналистов или полицейских ситуаций, когда необходимо фиксировать разговоры с людьми или радиосообщения при помощи портативных микрофонов профессионального качества связи и посылать эту информацию на радиостанцию или в отделение полиции. Если просто оставить мобильный телефон включенным или надиктовать на мобильный телефон нужную информацию, это не даст достаточного качества звука для анализа и перезаписи голоса, когда точная идентификация голоса важна. Поскольку даже короткие голосовые фрагменты занимают значительный объем в виде файлов, GPRS или другие высокоскоростные мобильные сервисы передачи данных в подобных случаях насущно необходимы.
• Видео - Так же, как и с передачей звука, пользователи имеют возможность работать с живым видео. В качестве запоминающих устройств, процессоры становятся миниатюрнее, а скорости доступа повышаются, что является существенным моментом при использовании сотовых телефонов для проведения видеоконференций, что вскоре станет повседневной практикой. Более того, просмотр телевизионных передач вскоре будет возможен не только при помощи телевизоров, но и через мобильные устройства. Со временем природа и форма мобильных коммуникаций становится все менее текстовой и более визуальной. Беспроводная индустрия движется от текстовых сообщений к сообщениям в виде иконок и картинок, и далее - от передачи фотографий и чертежей, к видеосообщениям и пересылке фильмов, которые можно загружать и просматривать в полном объеме через мобильное устройство. Пересылка движущихся изображений через мобильную среду находит применения и в смежных нишах рынка. Например, это касается мониторинга автостоянок или мониторинга жилищ в отсутствии хозяев - против случайных гостей или воров, когда система, в случае срабатывания, может отправлять в адрес хозяина изображение происходящего. Также могут быть очень востребованы приложения для видеоконференций, в которых, например, команды дистрибьюторов могут проводить свои регулярные встречи по продажам без необходимости собираться в специальном “физическом” месте встречи - это еще одно приложение для передачи движущихся изображений.
• Интернет - Еще недавно технологии, используемые мобильными устройствами, были ограничены возможностями самих мобильных устройств. С усовершенствованием мобильных коммуникаций и электроники мобильные телефоны становятся все отчетливее похожи на компьютеры. Таким образом, большинство функций ПК становятся доступными и на мобильных устройствах. Такие функции, как электронная почта, группы новостей, интерактивный чат через web-интерфейс, будут доступны вне зависимости от места нахождения пользователя. Этими сервисами можно будет пользоваться в автомобилях, дома, в офисах, на улице. Использование Circuit Switched Data для поиска и просмотра веб-страниц никогда не поддерживало приложения для мобильных пользователей. Из-за низких скоростей передачи Circuit Switched Data, требуется слишком много времени для того, чтобы данные были переданы с интернет-сервера на браузер. В качестве альтернативы пользователи отключают изображения и выводят только текст, сталкиваясь с затруднениями при чтении текстовых страниц на экране. По этой причине поиск и просмотр веб-страниц гораздо лучше подходит для работы с GPRS.
• Чат - Чат может быть отделен от основных информационных сервисов, поскольку источником информации в этом случае является лицо, с которым ведется разговор, тогда как обычно информационные сервисы “потребляются” из интернет-сайтов. "Интенсивность информации" - количество информации, переданной на единицу сообщения - в чате обычно ниже, поскольку у него иные задачи: люди в чате чаще выражают свои мнения, нежели сообщают фактические данные. Точно так же, как и в интернете, где чат-группы являются очень популярным интернет-приложением, группы близких по интересам людей - так называемые общества по интересам - все чаще начинают использовать неголосовые мобильные сервисы в качестве инструментов для общения и дискуссий. “Совместная деятельность” GPRS с интернет позволяет мобильным пользователям принимать полноценное участие в интернет-чатах, без необходимости создания каких-либо отдельных групп, предназначенных специально для мобильных пользователей. Так как число участников является важным фактором, определяющим оценку участия в группах новостей, использование GPRS здесь было бы предпочтительно. Однако GPRS в своей первой фазе не поддерживает сервисы типа точка-мультиточка, что затрудняет пересылку отдельного сообщения группе людей. По этой причине, как ожидается, в обозримом будущем SMS сохранит свою значимость для чат-приложений, хотя распространения GPRS можно ожидать скорее раньше, чем позже.
• Совместный доступ к документации/совместная работа - Передача данных по мобильной сети облегчает совместное использование документов и удаленную совместную работу. Это позволяет разным людям, находящимся в разных местах, работать с одними и теми же документами одновременно. Могут быть предусмотрены даже мультимедийные приложения, содержащие одновременно голосовые фрагменты, текст, картинки и изображения. Эти виды приложений могут быть полезны в процессе решения задач в различных областях деятельности, таких как пожаротушение, медицина, размещение рекламных объявлений, архитектура, журналистика и т.п. Даже решение по поводу того, на какой курорт заказывать путевку, можно принимать удаленно, если есть возможность совместно с менеджером турагентства просмотреть необходимые проспекты и документы с комментариями, без необходимости посещения турагентства физически. Находясь где угодно, человек может иметь преимущества вследствие возможности комментировать совместно просматриваемые визуальные изображения, касающиеся вопроса, по которому может быть полезна совместная работа. Обеспечивая достаточную пропускную способность, GPRS облегчает мультимедийные приложения, такие как совместное использование документов.
• Коммуникации во время выполнения заданий - Достаточно распространена ситуация, когда сотрудники компании, оказывающей услуги, большую часть времени проводят “в поле”, выполняя определенные задания. Неголосовые мобильные сервисы могут быть использованы для назначения новых заданий и коммуникации в плане их выполнения - между сотрудниками, постоянно находящимися в офисе и мобильным “полевым” сотрудникам. Обычно клиенты компаний звонят в офис (call center), штат которого принимает звонок и рассматривает его. Их звонки требуют визита “полевого” сотрудника компании. Приложения для отсылки заданий могут, как вариант, комбинироваться с приложениями определения местоположения автомобиля - чтобы определять ближайшего к месту назначения сотрудника, которого можно послать на обслуживание клиента. Неголосовые сервисы GSM могут быть использованы не только для пересылки заданий, но также как инструменты для инженеров по эксплуатации или продавцов, которые могли бы постоянно поддерживать свой офис информированным о прогрессе в выполнении тех или иных задач. Удаленный сотрудник может посылать сообщение о состоянии типа "Задание 1234 выполнено, занимаюсь 1235". 160 символов короткого сообщения достаточны для осуществления большинства коммуникаций, необходимых для продаж, сервисов или каких-либо других приложений для назначения заданий, таких как заказ пиццы по мобильному телефону и заказ курьера. Однако 160 символов требует определенных ухищрений для того, чтобы можно было вместить в этот объем данные о клиенте, т.е. неизбежно придется пользоваться сокращениями. Эти 160 символов не оставляют много пространства для того, чтобы дать разъездному сотруднику какую-либо информацию о проблеме, о которой поступил запрос, или подробное описание клиента. Разъездные представители компании имеют возможность прибыть к клиенту, но помимо этого они не снабжены практически никакой информацией. Вот где GPRS придется к месту, позволяя гораздо лучше проинформировать сотрудника, поскольку очень легко можно как отправить, так и получить существенный объем информации. При помощи GPRS, например, можно послать сотруднику фотографию клиента и его дома, чтобы помочь ему в поиске и идентификации клиента. Благодаря всем этим преимуществам, ожидается, что приложения для назначения заданий в первую очередь появятся среди приложений для коммуникаций на основе GPRS.
• Корпоративная электронная почта - Если до половины сотрудников компании некоторое время своего рабочего дня проводят не в офисе, для них важно оставаться в контакте с офисом путем расширения возможности использования корпоративных систем электронной почты за пределы офисных персональных компьютеров. Корпоративные системы электронной почты работают на компьютерах внутренней сети (LAN) и включают такие приложения, как Microsoft Mail, Outlook, Outlook Express, Microsoft Exchange, Lotus Notes и Lotus cc:Mail. Поскольку устройства, поддерживающие GPRS, более широко распространены в корпорациях, чем среди индивидуальных пользователей мобильными телефонами, наиболее вероятно, что для приложений корпоративной электронной почты с использованием GPRS рынок будет больше, чем для приложений электронной почты через интернет.
• Электронная почта через интернет - Сервисы электронной почты через интернет имеют форму шлюзовых сервисов, при котором сообщения не сохраняются или сервисов почтового ящика, в котором сообщения сохраняются. В случае шлюзовых сервисов беспроводная платформа электронной почты просто переводит сообщение из SMTP, интернет-протокола электронной почты, в SMS и посылает его в SMS-центр. В случае сервисов электронной почты электронной почты в виде почтового ящика, сообщения сохраняются, а пользователь получает уведомление на свой мобильный телефон и может затем прочесть сообщение в исходном виде, переслать его и так далее. Получив новое письмо, большинство пользователей услуг электронной почты через интернет не получают на свой мобильный телефон уведомления об этом факте. Когда они находятся вне офиса, им приходится периодически присоединяться к почтовому ящику, если они ждут письма. Однако, связывая интернет-email с механизмом предупреждения, таким как SMS или GPRS, пользователи могут получать уведомление о поступлении нового письма.
• Определение местоположения автомобилей - Это приложение интегрирует системы спутникового позиционирования, которые дают людям информацию, где они находятся, при помощи неголосовых мобильных сервисов. Global Positioning System (GPS) является свободной к использованию глобальной сетью из 24 спутников, поддерживаемой Департаментом Обороны США. Любой человек, имеющий GPS приемник, может получить информацию о своем местоположении со спутника и таким образом понять, где он находится. Приложения для определения местоположения автомобилей могут быть использованы для предоставления нескольких сервисов, включая удаленную диагностику состояния автомобиля, определение местонахождения угнанных автомобилей и информирование о новой тарификации парка арендованных автомобилей. Сервис передачи коротких сообщений (SMS) является идеальным для пересылки от Global Positioning System (GPS) такой информации о местоположении, как долгота, широта, азимут и высота. Координаты, определяемые GPS, обычно в записи имеют порядка 60 символов в длину. В качестве альтернативы можно использовать GPRS.
• Удаленный доступ к LAN - Для всех уже очевидно, что мобильные устройства превращаются в миниатюрные персональные компьютеры, так что все уже свыклись с тем, что они способны или будут способны поддерживать большинство приложений, поддерживаемых персональными компьютерами. Другой привлекательной функцией корпоративных мобильных устройств будут VPN. В настоящее время они интенсивно развиваются и становятся крайне популярными среди пользователей мобильных услуг. Совместное использование файлов, создание пользовательских зон, запрос баз данных, персонифицированный вход в систему, совместная работа, интеграция с другими устройствами и многие другие функции обычного персонального компьютера с большой вероятностью будут предложены для широкого использования пользователям мобильной связи. Когда сотрудники, чья работа связана с частыми передвижениями, находятся не за столами в офисе, им жизненно необходима связь с внутренней сетью (Local Area Network) компании. Удаленные приложения LAN осуществляют доступ к любым приложениям, которые сотрудник использовал бы, сидя за своим столом, таким как доступ к интранет, к сервисам корпоративной электронной почты, таким как Microsoft Exchange или Lotus Notes, и к приложениям с базами данных, выполняемыми в Oracle, Sybase или любой другой среде. Мобильный терминал, такой как карманный компьютер или ноутбук, имеет то же самое программное обеспечение, что и персональный компьютер на столе сотрудника, либо урезанные версии приложений доступны через корпоративную LAN. По этой причине данная область приложений с наибольшей вероятностью станет конгломератом удаленного доступа к нескольким различным типам информации - таким как электронная почта, интранет, базы данных. Вся эта информация может быть доступна через инструменты веб-браузинга, а может быть, все же потребует соответствующих программных приложений для мобильных устройств. Идеальный инструмент для удаленного доступа к LAN зависит от количества данных, которые необходимо пересылать, но скорость и минимальная задержка реакции GPRS делают эту технологию как раз идеальным инструментом.
• Пересылка файлов - Как предполагает этот общий термин, приложения для пересылки файлов выполняют любую форму загрузки большого объема данных через мобильную сеть. Такими данными могут быть презентационные документы для менеджера турагентства, описание устройства для сервис-инженера или программное приложение, такое как Adobe Acrobat Reader, чтобы прочесть документы. Источником этой информации может быть один из методов интернет-коммуникаций, такой как FTP (File Transfer Protocol), telnet, http или Java - либо их собственная база данных или действующая платформа. Безотносительно к источнику и типу файла, который необходимо переслать, этот тип приложений требует большой пропускной способности. Поэтому высокоскоростные мобильные сервисы передачи данных, типа GPRS, EDGE или 3GSM, жизненно необходимы для того, чтобы удовлетворительно выполнять такого рода задачи.
• Домашняя автоматизация - Возможности мобильных устройств могут быть с огромной пользой расширены и для личных нужд, и для нужд бизнеса, за счет компактных и простых функций домашних и бизнес-приложений. Например, критически важной функцией является встраивание в мобильные телефоны сигнальных устройств. Все что угодно, от оповещения о пожаре в доме до уведомления о получении электронной почты, может мгновенно доводиться до сведения пользователя мобильного телефона. В приложениях для домашней автоматизации удаленная система безопасности комбинируется с удаленным контролем. В основном вы можете наблюдать свой дом откуда угодно, где бы вы ни находились - в дороге, на отдыхе или в офисе. Если ваша охранная сигнализация сработает, вы не просто будете предупреждены, вы сможете также увидеть, кто именно пытается проникнуть в ваше жилище и, возможно, даже запереть их внутри. То есть вы можете не только видеть происходящее в вашем доме, но также и производить в доме какие-то действия. Вы можете удаленно включить свой видеомагнитофон на запись телепрограммы, включить плиту, чтобы подогреть ужин к своему приходу домой и тому подобное. Ваш мобильный телефон, оборудованный GPRS, реально действует как пульт дистанционного управления, типа тех, что мы ежедневно используем для телевизора, видеомагнитофона, hi-fi и т.п., но на гораздо большем расстоянии. Поскольку Internet Protocol (IP) будет скоро во всех устройствах - не только в мобильных телефонах, оборудованных GPRS, но и во всех типах бытовой техники и в каждом устройстве - к этим устройствам можно будет обращаться и выдавать им инструкции. Ключевым инструментом для домашней автоматизации будет Bluetooth, который позволяет объединять в сеть различные несовместимые устройства и осуществлять взаимодействие между ними.
Сети 3G: следующий шаг
Прямым следствием эволюции услуг GSM/GPRS является создание UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Это следующий этап от GPRS в направлении реальной мобильной сети третьего поколения (3G). Это широкополосная технология, основанная на пакетной передаче при скоростях передачи данных до 2 Мбит/с в помещениях и 348 кбит/с на открытых пространствах. UMTS предложит совместимый (последовательный) набор сервисов клиентам мобильных сетей, вне зависимости от того, где они находятся. UMTS, основанный на коммуникационном стандарте GSM, поддержан всеми ведущими производителями. Эти планы реализовывались в течение 2002 года. Пользователи услуг мобильной связи будут иметь доступ как к беспроводной, так и к спутниковой передаче сигнала. Спектр EMR для UMTS был предварительно распределен на полосы по 1885 - 2025 МГц для будущих систем IMT-2000, и 1980 - 2010 МГц и 2170 - 2200 МГц для спутникового подразделения систем UMTS. Наиболее удобный пока кандидат для перехода к 3G - это WCDMA (Wide Band Code Division Multi Access). Попросту говоря, WCDMA является основой технологии беспроводной передачи, которая использует уникальный пользовательский код для кодирования каналов. Каналы не используют отдельные полосы каналов, но разделяют полосу в 5 МГц, что дает им невероятную ширину полосы. Технология GPRS представляет собой первый значительный шаг по направлению к новой эре связи - в любое время, в любом месте. Следующим шагом после GPRS для мобильной индустрии станет фокусировка непосредственно на построении сетей 3G на основе сетей 2.5G, что позволит в конечном счете обеспечить более высокую емкость и скорости данных, а также поддерживать новые мультимедийные сервисы. Ключевые технологии 3G включают:
Повышенные скорости передачи данных для систем GPRS Evolution (EDGE) - Повышение скоростей передачи данных для сети GPRS примерно до 384 кбит/с на канал.
Широкополосный CDMA (WCDMA) - Использует радиоканал CDMA 5 МГц для поддержки теоретических скоростей передачи данных до 2 Мбит/с. WCDMA, как ожидается, станет доминирующим стандартом при переходе к сетям 3G и будет развертываться по всему миру в соединении с сетями GSM/GPRS.
Cdma2000 - Поддерживает более высокие скорости передачи данных 3G, представлена версия под названием 1xEV, которая дает возможность достижения скоростей в 2.4 Мбит/с и которая, вероятно, будет внедряться в США и ряде стран Азии. Широкомасштабное внедрение этих сетей, как ожидается, будет происходить в течение нескольких будущих лет. Итак, технология GPRS принесла мобильной индустрии много пользы, сделав доступ в интернет с мобильных устройств более удобным, благодаря высокой скорости передачи данных и тому, что устройства GPRS обеспечивают функции, подобные тем, что обеспечивают персональные компьютеры. Это облегчает поставщикам услуг внедрение этих сервисов и расширяет услуги доступа в интернет с мобильных устройств, оборудованных GPRS модулем, и облегчает интеграцию с более старыми мобильными сотовыми технологиями. GPRS - явно не 3G протокол, но эта технология сама по себе является важной вехой и очередным эволюционным этапом в направлении к 3G. Примерно в то же время, когда станут доступными первые устройства 3G, будет происходить эволюция не только в технологии, но также в представлении людей о технологиях. В самом ближайшем будущем мобильные устройства станут гораздо более полезными для людей и будут существенно улучшать каждый день нашей жизни. Многие мрачно пророчат, что технология покорит нас, но как показывает реальность, на самом деле до сих пор технология освобождала нас.
Технология IRDA
Общая информация Из следующей схемы можно увидеть какую нишу в электроманнитном спектре занимают инфракрасные лучи. Частота инфракрасных волн лежит в пределах примерно от 100 гигагерц до 100 террагерц.
