Как только два компьютера были соединены кабелем, сразу же ум человеческий стал искать способы этот кабель разорвать. Сейчас, когда даже самые смелые мечты становятся реальностью, передача данных «по воздуху» приняла вполне обыденный характер и физическое воплощение, подтвержденное технологическими стандартами и руководствами для пользователей. Условно все системы беспроводной связи можно разделить на три неравные группы: персональные сети, радиосети средней дальности и беспроводный интернет. О каждой из них мы расскажем отдельно.
Интернет придет из космоса
Одним из самых ярких проявлений «мира без проводов» стала возможность доступа в глобальную сеть через высокоскоростной спутниковый канал. Технология организации «космического» интернета достаточно проста. Известно, что между телевизионными кадрами принципиально возможна передача любой информации. Таким образом работает, например, хорошо всем известный телетекст. Если же вместо текстовой информации передавать IP-пакеты, а на принимающей стороне установить соответствующим образом настроенный программно-технический комплекс, то получится вполне работоспособная система беспроводной связи.
Однако стоимость подобной системы окажется очень высокой. Для того чтобы снизить затраты, работа организуется так, что запросы на передачу информации направляются по наземным кабельным сетям, а ответы передаются через спутник.
Сегодня на территории России пользователь может выбирать одну из трех систем, предоставляющих подобный «асимметричный» доступ в Сеть — DirectPC, ZakNet и NetStar. Кроме того, также доступна значительно более дорогостоящая система NetSat.
С легкой руки компании Diamond Communications в России самой распространенной системой стала DirectPC (стоимость оборудования — 850-950 долларов, стоимость трафика — от 0,7 до 1,0 доллара за 1 Мб). Сегодня она доступна практически на всей российской территории. Зона вещания спутника Eutelsat Hot Bird 3 покрывает европейскую часть России, а спутник PAS2 ретранслирует данные на Сибирь и Дальний Восток.
Система ZakNet (стоимость комплекта оборудования — 1200 долларов, стоимость трафика с учетом всех скидок — от 16 до 45 центов за 1 Мб), собственность кувейтской компании ZakSat, может служить альтернативой DirectPC в Сибири и на Дальнем Востоке, поскольку использует спутник AsiaSat-2, для которого зона уверенного приема включает именно эти регионы. На территории европейской части России прием неуверенный, поэтому вам понадобится принимающая тарелка диаметром как минимум 2,5 м. Стоимость ее несколько компенсируется за счет низкого размера оплаты реального трафика.
В 1998 году российские компании — интегратор «Классика», провайдер «Демос-Интернет» и телекомпания «МИР» разработали и внедрили систему высокоскоростного асимметричного доступа NetStar (стоимость абонентского комплекта оборудования- около 500 долларов). Система NetStar использует для ретрансляции данных полосу 2 Мбит/с цифрового канала спутника IntelSat-604, который обеспечивает зону покрытия от Восточного Урала до Западной Европы. Все эти системы используют похожие наборы оборудования для создания абонентского терминала. Он состоит из принимающей спутниковой антенны-тарелки, и платы ресивера, которая вставляется в компьютер. Системы DirectPC и ZakNet используют ресиверы, работающие по оригинальным фирменным протоколам. Конвертор, используемый в системе NetStar, работает в соответствии с открытым стандартом DVB (цифровой поток со сжатием по алгоритму MPEG-2). В соответствии с этим стандартом, принципиально возможная скорость передачи данных может достигать 53 Мбит/с.
Многие аналитики склонны считать NetStar самой приемлемой для российского пользователя. Система имеет наилучшие показатели по стоимости трафика (от 30 до 60 центов за Мб) и пиковой скорости передачи данных (до 1,5 Мб/с). Но при работе проявляется неготовность системы к высокоскоростному обмену данными с зарубежными сегментами интернета. Вызвано это тем, что управляющий центр системы (МТРК «Мир») присоединен к Сети через многострадальную М9 — единственно возможный для системы на сегодня магистральный вариант. Конечно, это скорее недостаток всей российской сети. Компания «Классика» намерена решить эту проблему подключением к сетям Sonera каналом на 155 Мбит/с и Global One (34 Мбит/с).
Особого внимания заслуживает новая мобильная система NetStar Mobile. Ее идея — в объединении приема данных системой NetStar и передача их по спутниковым каналам телефонной сети InmarSat. Для реализации этой системы используется мобильный терминал WorldPhone производства норвежской фирмы NERA SatCom, полностью адаптированный для России. Запросы направляются в операторский центр со скоростью до 2,4 Мбит/с. При подключении к NetStar Mobile единовременные затраты составят около 1000 долларов, при этом стоимость услуг сети InmarSat — 10 долларов в месяц, включая оплату трафика в 12,5 Мб.
Система высокоскоростного доступа NetSat Express ACCESS PLUS занимает в «спутниковом» интернете примерно то же место, что и выделенные каналы на наземных линиях. Вместо платы трансивера здесь используется спутниковый модем, к которому напрямую может подключаться маршрутизатор. Скорость доступа, предоставляемая системой, достигает 2 Мбит/с. Общая стоимость подключения к этой системе составляет примерно 5500 долларов. Оплаты трафика не предусмотрено, а ежемесячный взнос составляет от 1000 до 5000 долларов в зависимости от гарантированной ширины арендуемого канала.
Радиосети
Любой специалист, занимающийся телекоммуникациями, скажет вам, что мало иметь глобальный доступ к сетям. Для организации действенной связи необходимо решить так называемую «проблему последней мили». То есть надо подвести линию связи от поставщика услуг (провайдера) до конечного потребителя.
Проблема эта, решаемая с переменным успехом на протяжении всей истории развития телекоммуникаций, сегодня имеет и беспроводные решения. В реестре международного комитета IEEE под номером 802.11 значится стандарт RadioEthernet, являющийся аналогом кабельного стандарта локальных сетей. Он имеет два применения. Первое — реализация подключения к локальной сети «ограниченно мобильного» пользователя, диапазон перемещения которого ограничен, например, пределами одного здания. Второе — это соединение терминалов по радиолучу.
Появление на свет стандарта, регламентирующего сети RadioEthernet, обеспечило приход на рынок большого числа производителей приемопередающего оборудования. Однако основные позиции на рынке занимают три компании. Это Lucent Technologies, производящая радиокарты и продукты серий WaveLAN и Wave Point II, компания AiroNet, наиболее известный продукт которой — мосты ARLAN, и компания BreezCom, которая производит как оборудование для организации локальных сетей, так и оборудование серии BreezLink, предназначенное для организации синхронных каналов типа «точка-точка».
Изделия серии WaveLAN компании Lucent — это унифицированные PCMCIA-платы, которые, кстати, можно вставить и в ISA-слот с помощью специального переходника. Для организации сотовой беспроводной сети масштаба предприятия может быть использована серия устройств Wave Point II, которое представляет собой мост для сопряжения беспроводной и кабельной частей локальной сети. В состав устройства входят три модуля — два сетевых радиоинтерфейса, выполненных в виде модулей PCMCIA и один интерфейс кабельной сети Ethernet.
Клиентское устройство ARLAN UC4800 и точка доступа ARLAN AP4800 производства AiroNet — это набор оборудования для организации шлюза между локальной кабельной сетью и сетью RadioEthernet. С помощью маршрутизатора ЛВС подключается к универсальному клиенту ARLAN UC4800, который в свою очередь подключается к ARLAN AP4800. Таким образом организуется конвертер интерфейсов Ethernet — RadioEthernet. За счет применения прогрессивного метода модуляции информационная скорость в канале может достигать 11 Мбит/с. Предусмотрена поддержка стандарта IEEE 802.11 на скоростях 1 и 2 Мбит/с, что обеспечивает совместимость с оборудованием других производителей.
Производительность устройств серии WaveLAN в полтора-два раза выше аналогичных показателей устройств серии ARLAN. Однако мосты ARLAN могут выполнять функции репитера, что позволяет организовывать распределенные сети на расстояниях, во много раз превышающих расстояние прямой видимости без использования оборудования иных фирм-производителей.
Радиомодемы BreezLink компании BreezCom предназначены для организации синхронного канала передачи данных между удаленными пользователями в режиме «точка-точка». В устройствах BreezLink применяется технология с разделением каналов приема и передачи информации. Это необходимо в тех случаях, когда критичным параметров является время доставки информации. Максимальная скорость передачи информации — до 2 Мбит в секунду.
Вполне естественно, что для организации компьютерной связи по радиоканалам необходимо использовать специализированные антенны. Используются два типа антенн — однонаправленные и всенаправленные, предназначенные для организации взаимодействий «точка-точка» и «точка — много точек» соответственно. Дальность связи при работе с усилителями в режим «точка-точка» может достигать 25 км. Таким образом, минимальный комплект оборудования для организации связи «точка-точка» будет включать две радио-карты для компьютеров и две однонаправленные антенны.
Однако, если вы все-таки решили организовать полноценную беспроводную сеть, то лучше всего организовать связь типа «точка — много точек». Возможность присоединения большого числа абонентов позволит вам достаточно быстро окупить стоимость оборудования. Для организации подобной сети вам будет необходим мост типа Aironet BR 500 и всенаправленная антенна. Альтернативой всенаправленной антенне, дальность действия которой не превышает 11 км, может стать антенный разветвитель, который позволит подключить к мосту до четырех однонаправленных антенн.
Несмотря на всю свою прогрессивность, компьютерные радиосети не лишены недостатков. Самым большим из них является то, что эффективная работа определяется расстоянием прямой видимости. Все неровности рельефа преодолеваются за счет применения дополнительных повторителей в недоступных точках. Это может существенно увеличить общую стоимость оборудования. Соответственно, в местностях с ровным рельефом радиосети могут стать достойной альтернативой высокоскоростным каналам.
Еще одним недостатком является сравнительно низкая (2-10 Мбит/с) скорость передачи данных. В то время как в кабельных ЛВС стандартом де-факто становится скорость 100 Мбит/с, радиосети могут стать тормозящим звеном системы «кабельная сеть — радиосеть».
Персональные сети
До определенного времени развитие беспроводных сетей происходило по нескольким независимым направлениям. За это время появились множество новых протоколов и стандартов связи компьютерных сетей (RadioEthernet), сотовых телефонов (WAP) и даже бытовой техники (Easy PC, Universal Plug-and-Play). Долго продолжаться такое не могло, и вот в мае 1998 пять крупнейших компаний-производителей компьютеров и средств связи (Intel, IBM, Toshiba, Ericsson и Nokia) объединили свои усилия по созданию единого универсального протокола беспроводного соединения. Проще говоря, наконец-то получила свое развитие благотворная идея связи «всего-со-всем без проводов». Уже через несколько месяцев число организаций-членов консорциума SIG (Special Interest Group) превысило 800.
По условиям соглашения, компании предоставляли консорциуму необходимые ресурсы для научно-технического поиска, а получали за это возможность льготного использования разрабатываемой технологии.
Первая редакция спецификации BlueTooth, которая была так названа в честь легендарного датского короля, сумевшего объединить своих разноязыких подданных, появилась в июле 1999 года. Подход, реализованный в этой спецификации, позволяет раз и навсегда устранить не только уже существующие неувязки работы различных устройств в одной сети, но и многие проблемы, которые могут появиться в дальнейшем.
Пришедшая из программной платформы Piano (корпорация Motorola) идея единого динамического сетевого пространства заключается в том, что устройства, способные вступить в контакт, периодически пытаются обнаружить друг друга. Взаимодействие, установка связи и обмен информацией происходят в тот момент, когда устройства находятся в пределах зоны досягаемости. При этом могут соединяться не только отдельные устройства, но и микросети (piconet) таких устройств.
Физическое соединение в технологии BlueTooth реализуется небольшими модулями радиоинтерфейсов, которые встраиваются в устройства и выполняют функции посредника. Размер (9×9 мм), радиус действия (до 10 м) и потребляемая мощность (менее 0,1 Вт) этих интерфейсов невелики, но очень высок их «интеллектуальный» уровень. Модули BlueTooth позволяют осуществлять взаимодействие практически любых электронных устройств, в том числе радиотелефонов и бытовой техники.
Технология работы BlueTooth напоминает реализацию стандарта RadioEthernet. При приеме и передаче используется высокочастотный диапазон 2402 — 2480 ГГц, разбитый на 79 полос шириной 1 ГГц. Выбор этого набора частот обусловлен тем, что его не надо лицензировать ни в одной стране мира.
Универсальность подхода BlueTooth позволяет организовывать каналы, по которым можно передавать как данные, так и голос. Одновременно могут поддерживаться три канала для передачи голоса или один канал для голоса и один — для данных. Пропускная способность при передаче голоса составляет 64 кбит/с.
Передача данных может происходить синхронно и асинхронно. Скорость передачи данных в асинхронном двунаправленном канале происходит со скоростью до 721 кбит/с. Если канал организован симметрично, то передача и приема происходит с одинаковой скоростью — до 432,6 кбит/с.
Любые устройства, снабженные радиоинтерфейсами BlueTooth, способны самоорганизовываться в сети. Основой таких сетей являются микросети (piconet). В одну микросеть может входить от двух до восьми устройств. При этом как голосовые, так и цифровые устройства равноправны и имеют одинаковую реализацию.
В режиме standby, когда ни одно устройство друг с другом не связано, каждые 1,28 секунды радиоинтерфейс посылает специальный запрос на установление соединения. То устройство BlueTooth, которое ранее других выступит в роли инициатора соединения, станет ведущим (master), а остальные — ведомыми (slave). При этом общее количество устройств в микросети не может быть более восьми.
Любой радиоинтерфейс BlueTooth может работать в нескольких режимах. Если длительное время не происходит передачи данных, то master-устройство может перевести slave-устройство в ждущий режим (hold). При решении специальных задач может быть программно установлен режим прослушивания сокращенного набора частот (sniff). Если устройство переводится в режим park, то это означает, что оно остается присоединенным к микросети, но переводится «в запас» и лишается индивидуального адреса, который может быть присвоен новому «входящему» устройству. Все эти три дополнительных режима характеризуются низким энергопотреблением.
Для установления соединения, аутентификации и конфигурирования протоколов в сети BlueTooth используется специальное программное обеспечение — Link Manager (LM). В его функции входит также установка соединения с другим LM по протоколу LMP для организации «большой» сети на основе микросетей. Кроме того, LM в течение сеанса может несколько раз менять режим голос / данные, менять способ соединения и тип передаваемых пакетов, переводить устройство в режим hold, sniff или park.
Кроме LM, в состав программного обеспечения входят утилиты диагностики, эмулирования кабельного соединения, средства для работы с периферийными устройствами и ПО для организации аудиокоммуникаций.
Сегодня, после появления уже второй редакции спецификации BlueTooth, трудно найти какую-либо область человеческой деятельности, где бы не могла применяться эта технология.
Прежде всего, это производство мобильных аудиосистем. Ряд компаний — производителей аудиотехники класса hi-fi (например Bang&Olufsen) увидели в BlueTooth возможность создания радиомикрофонов с возможностью передачи звука по высококачественным цифровым каналам без применения специализированной дорогостоящей аппаратуры.
Другое применение BlueTooth — управление домашней бытовой техникой. Радиоинтерфейс встраивается в любое домашнее электронное устройство, и вы из любой точки мира сможете управлять, скажем, своей микроволновой печью. Вы сможете сварить себе чашечку кофе, еще только подъезжая к дому. Или записать интересующую вас передачу на домашний видеомагнитофон, находясь на борту самолета.
Однако, самой эффективной обещает быть работа BlueTooth в области оперативного управления. Портативный компьютер, сотовый телефон, принтер, цифровая камера могут быть в течение нескольких минут связаны в локальную сеть в любом месте без утомительной прокладки кабелей и настройки ПО.
Сейчас все большее распространение получают персональные цифровые ассистенты (PDA), приходящие на смену электронным записным книжкам. Предполагается изготавливать PDA в виде маленького цифрового терминала размером с наручные часы. Такой терминал, связанный с помощью BlueTooth с компьютером, может обеспечить своего владельца доступом в интернет, ну а полная синхронизация данных мобильного терминала и вашего офисного компьютера вообще перестанет быть проблемой.
И, наконец — применение, уже реализуемое на сегодняшний день компанией NEC. Это сотовый видеотелефон, представляющий собой телефон и миниатюрный телеблок с видеокамерой, микрофоном и 2-дюймовым цветным TFT-дисплеем. Блоки связаны друг с другом с помощью Bluetooth, поэтому пользователи могут видеть изображения и говорить с другим абонентом, когда сам телефон находится у них в кармане или в портфеле.
В конце прошлого года корпорация Microsoft после долгих раздумий официально объявила о поддержке технологии BlueTooth и выделении специальной группы разработчиков для ее продвижения. Некоторые аналитики посчитали, что теперь технология обречена на успех, тем более что вскоре и компания 3Com объявила, что вместе с Lucent, Microsoft и Motorola создает новую группу из девяти промоутеров Bluetooth, которая будет продвигать беспроводные технологии.
Казалось бы, приход на рынок компаний, славящихся своей суперагрессивной маркетинговой политикой, сулит наступление нового этапа в истории развития BlueTooth. Возможно, так оно и есть. И все же, несмотря на то, многие производители уже объявили о готовности к выпуску устройств, совместимых с BlueTooth, и продемонстрировали экспериментальные и даже первые серийные образцы (Ericsson, Intel), разработчики до сих пор не разработали официальный технический стандарт. Все предыдущие документы имеют статус рекомендаций или спецификаций, что пока не позволяет говорить о широкой промышленной реализации этой технологии.
Мир без проводов
Стремительность развития нашей цивилизации накладывает определенный отпечаток и на жителей нашей планеты. Еще двести лет назад наши предки приходили в ужас от самодвижущихся паровых повозок. Пятьдесят лет назад в каждом втором фантастическом рассказе автор, желая поразить читателей, описывал передачу энергии или информации на расстояние по воздуху. Сегодня мы можем, не отрываясь от управления автомобилем, дать задание своей электронной собаке вынести тапочки прямо к двери машины (я не могу — прим. ред.). И этому уже никто не удивляется.
