Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

Беспроводной рай?

Питер Рисеви

В телевизионной рекламе все выглядит очень привлекательно: при виде аппетитной тарелки спагетти на экране сотового телефона у владельца последнего и его приятелей текут слюнки. Вам, вероятно, тоже захочется попробовать это блюдо. Ну, если не желаете спагетти, так воспользуйтесь услугами передачи данных. Теперь вы можете получить их.

Cотовые системы связи следующего поколения реализуются по всему миру. В США компании AT&T Wireless, Cingular Wireless и T-Mobile (бывшая VoiceStream) внедряют в свои сети технологию GPRS, а фирмы Alltel, Sprint PCS, U.S. Cellular и Verizon Wireless разворачивают инфраструктуры на основе технологии CDMA2000 1XRTT. Названные технологии значительно расширяют возможности осуществления удаленного доступа к информационным ресурсам.

GPRS и 1XRTT представляют собой технологии сетей с коммутацией IP-пакетов, существенно повышающие скорости передачи данных по сравнению с предыдущими сотовыми технологиями, включая CDPD и технологию передачи данных по коммутируемым каналам сотовых сетей. Можно ли утверждать, что с распространением этих технологий наступит беспроводной рай, т. е. время, когда мобильный доступ станет быстрым и легко осуществимым? Пожалуй, нет. Появление технологий GPRS и 1XRTT является огромным шагом вперед на пути развития сотовых сетей, поскольку они открывают дорогу широкому кругу новых беспроводных приложений. Однако по скорости передачи данных сети GPRS и 1XRTT ближе к коммутируемым линиям, чем к проводным выделенным каналам связи, и, чтобы принять правильное решение относительно использования этих сетей для ведения бизнеса, следует собрать и проанализировать информацию о их зонах действия, средней пропускной способности, вносимой задержке, возможностях обеспечения информационной безопасности, стоимости эксплуатации (тарифах), специфике управления IP-адресами и сеансами передачи данных, а также о способах взаимодействия с интрасетями. Кроме того, нужно выбрать подходящий тип абонентского терминала.

Технические подробности

Технологии GPRS и 1XRTT очень разные, но обе основаны на принципе коммутации пакетов, что является их важнейшим преимуществом перед технологиями служб передачи данных сотовых систем предыдущего поколения, включая сети GSM и CDMA. Эти службы работают с коммутируемыми каналами и эмулируют модемные соединения. Если сеть коммутирует пакеты, модем пользователя (будь то мобильный телефон с функцией передачи данных, устройство в виде модуля PC Card или встроенный в карманный ПК модем) занимает радиоканал только во время их приема и передачи. Таким образом, коммутация пакетов гарантирует более эффективное использование дефицитных радиочастот (по сравнению с коммутацией каналов) и теоретически обеспечивает постоянное подключение пользователя к сети. Поскольку все нынешние сотовые сети, в том числе и цифровые, разрабатывались с передачи речи по коммутируемым каналам, для реализации коммутации пакетов нужно развернуть новую инфраструктуру, способную аутентифицировать пользователей, управлять IP-адресами и осуществлять связь с другими сетями.

С точки зрения пользователя или ИТ-менеджера, сети GPRS и 1XRTT выполняют одну и ту же функцию, а именно: передают IP-пакеты на мобильные терминалы и обратно. Подключение пользователя к службе передачи данных с коммутацией пакетов равноценно подключению к узлу поставщика услуг Интернет. Канал доступа начинается с мобильного терминала, например с ноутбука. На нем приложение взаимодействует со стеком протоколов TCP/IP, который, в свою очередь, взаимодействует с беспроводным модемом. Последний может быть вставлен в компьютер или, если это сотовый телефон с функцией передачи данных, подключен к нему с помощью последовательного кабеля, кабеля USB, инфракрасного порта или интерфейса Bluetooth. Модем поддерживает интерфейсы PPP или NDIS. Первый из них (PPP) типичен для мобильных телефонов, а второй — для устройств PC Card.

Технологии GPRS и 1XRTT основаны на разных методах многостанционного доступа к радиоканалу — TDMA и CDMA соответственно. В сети GSM с технологией GPRS каждый 200-кГц радиоканал делится на восемь временныўх интервалов (тайм-слотов). Для передачи речи абонента используется один временноўй интервал. Что же касается пересылки пакетных данных, то средства GPRS способны объединять до четырех тайм-слотов, обеспечивая эффективную пропускную способность радиоканала около 40 Кбит/c. В технологии 1XRTT предусмотрено расширение спектра радиосигнала по методу прямой последовательности. Сигналы разных абонентов кодируются с помощью разных последовательностей и передаются по 1,25-МГц радиоканалу. Максимальная скорость передачи данных по технологии 1XRTT равна 144 Кбит/c, однако средняя скорость составляет от 40 до 60 Кбит/c. В технологиях GPRS и 1XRTT предусмотрен протокол управления доступом к радиоканалу, определяющий, когда тот или иной абонент может передать свои данные. Абоненты, осуществляющие передачу данных, конкурируют между собой и с абонентами, говорящими по телефону, за радиоресурсы сети. Оператор может определить, какая часть емкости сети должна использоваться для передачи речи, а какая — для передачи данных.

В обеих технологиях предусмотрена возможность использования свободной “речевой” емкости для увеличения скорости передачи данных. Если же базовая станция очень сильно загружена речевым трафиком, то для передачи данных остается доступной лишь очень малая часть ее емкости.

В отличие от узлов сети Ethernet, которые, контролируя загруженность среды передачи и быстро обнаруживая коллизии, могут взаимодействовать друг с другом напрямую, мобильные терминалы сотовых сетей “общаются” только с базовой станцией (но не между собой). Так как радиосеть должна координировать все информационные обмены, задержка передачи сигнала в ней выше, чем в проводной сети. Пакетная связь осуществляется в два этапа. Сначала мобильный терминал по контрольному каналу посылает запрос в сеть на выделение ему канала трафика. Поскольку терминалы обращаются к контрольному каналу в произвольном порядке, могут возникать конфликты доступа (коллизии). В этом случае терминал должен повторить запрос, в ответ на который сеть выделяет канал трафика (для передачи данных). Это определенные тайм-слоты (в системе GPRS) или определенная кодовая последовательность (в сети 1XRTT). Для радиосетей характерна круговая задержка (Round-Trip Time — RTT) от 0,5 до 1,5 с. Она может влиять на скорость работы некоторых приложений даже в большей степени, чем пропускная способность канала связи. Речь идет о приложениях с интенсивным двусторонним обменом сообщениями. От времени задержки зависит сама возможность применения чувствительных к ней приложений, включая пакетную телефонию. Что же касается неинтерактивных потоковых приложений, то они нечувствительны к задержке.

В контроллере базовых станций сети GPRS или 1XRTT трафик пакетных данных отделяется от речевого трафика коммутируемых каналов и направляется в отдельную пакетную инфраструктуру (см. рисунок). Основными узлами пакетной инфраструктуры GPRS-сети являются узел SGSN (Serving GPRS Support Node), отслеживающий местоположение мобильных абонентов, и узел GGSN (Gateway GPRS Support Node), управляющий IP-адресами и выполняющий функции шлюза во внешние сети, в том числе и в Интернет. Ключевой компонент пакетной инфраструктуры сети 1XRTT — это узел PDSN (Packet Data Serving Node), осуществляющий примерно те же функции, что и узлы SGSN и GGSN. Благодаря этой инфраструктуре абоненты связываются с внешними серверами по пакетной сети, а не по телефонным каналам.

Для управления сеансами передачи данных производители модемов (или операторы связи) предоставляют абонентам коммуникационные утилиты. Когда абонент инициирует такой сеанс, сеть динамически присваивает IP-адрес его мобильному терминалу. В системах GPRS и 1XRTT эту функцию выполняют узлы GGSN и PDSN соответственно. Сотовая сеть действует как инфраструктура Интернет-провайдера, обеспечивающая обмен IP-пакетами между абонентскими терминалами и Интернет.

Полную версию данной статьи смотрите в 14-ом номере журнала за 2002 год.

Эволюция пакетных технологий сотовых сетей

Технологии GPRS и 1XRTT — это первые шаги на пути развития пакетных инфраструктур сотовых сетей. Вслед за GPRS придет технология EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution), обещающая троекратное увеличение скорости передачи данных. Технология EDGE работает с той же сетевой инфраструктурой, в том же диапазоне частот и с тем же методом доступа, что и GPRS, но в отличие от последней в ней содержатся сложные механизмы, динамически меняющие схему модуляции и метод коррекции ошибок в зависимости от условий радиосвязи и тем самым повышающие эффективность использования радиочастотного спектра и доступную пользователю скорость передачи данных. Сети EDGE начнут действовать с 2003 г. Затем операторы сетей GSM перейдут на технологию Wideband CDMA (WCDMA), известную также под названием UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Это отличная от CDMA2000 разновидность технологии CDMA, которая повысит максимальную скорость передачи данных до 2 Мбит/с. Впоследствии, когда появится технология HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), эта скорость возрастет до 10 Мбит/с. Результатом развития технологии CDMA2000 станут технологии 1XEVDO (1X Evolution Data Only) и 1XEVDV (1X Evolution Data and Voice) с максимальными скоростями передачи данных 2,4 и 5 Мбит/с соответственно.

Анализируя информацию о будущих технологиях сотовых сетей, нужно иметь в виду следующее.

· Максимальная и средняя скорости передачи отнюдь не одинаковы. Например, максимальная скорость системы WCDMA равна 2 Мбит/c. Однако это значение соответствует общей емкости соты, и при сильной ее загруженности средняя пропускная способность пользовательского терминала составит от 200 до 300 Кбит/с.

· Развертывание сотовых инфраструктур на базе новых технологий займет некоторое время. Системы EDGE, для реализации которых нужно обновить ПО существующих сетей, появятся уже скоро, но на создание сетей WCDMA и 1XEV может уйти несколько лет. Дело в том, что эти технологии сложнее и дороже и для поддержания их придется задействовать новые радиотехнические средства.

· Многие операторы приостановили выполнение своих бизнес-планов по строительству сетей третьего поколения (3G). Причинами этого являются: неопределенность объема спроса на услуги беспроводной передачи данных, стремительное развитие более быстрых (чем сети 3G) беспроводных ЛВС общего пользования и общий спад в телекоммуникационной отрасли.

· Дефицит радиочастотного ресурса. Сети EDGE и CDMA2000 могут работать в уже имеющихся у операторов полосах частот, но для реализации 5-МГц радиоканалов WCDMA будет очень нелегко найти новые свободные частотные полосы достаточно большой ширины. Так, во многих странах Европы и Азии уже прошли аукционы по продаже операторам частотных полос для работы сетей 3G. В этом отношении отстают от них США, поскольку здесь решение о том, какие частотные полосы выделить для вышеуказанных сетей, было принято лишь недавно.

Сети 1XRTT и GPRS уже стали реальностью. Какая из них лучше? Первая обеспечивает более высокую скорость передачи данных, зато вторая в мире распространена гораздо шире. Внедрение же технологии EDGE должно сделать скорость передачи выше, чем в сети 1XRTT. Но, чтобы воспользоваться этой технологией, абонентам придется заменить свое оборудование. Рассматриваемые сети во многом похожи друг на друга. Характеристика и время реализации разных сотовых технологий представлены в таблице.

Зоны действия сетей

В США крупные операторы сотовой связи планируют развернуть свои пакетные сотовые сети в масштабе всей страны. В ближайшем будущем все абоненты этих операторов получат доступ к услугам высокоскоростной передачи данных. (Для сравнения отметим, что зоны действия медленных пакетных сетей CDPD и сотовых сетей телефонной связи часто не совпадают.) Фирма T-Mobile уже предлагает услуги GPRS везде, где доступны ее телефонные услуги стандарта GSM. Компании AT&T Wireless и Cingular Wireless предоставляют услуги сотовой телефонной связи с помощью сетей TIA/EIA-136 TDMA и разворачивают новые сети GSM/GPRS. Большая часть новой сети компании AT&T Wireless должна быть развернута к концу этого года, а сеть GSM/GPRS компании Cingular Wireless планируется построить к концу 2003 г.

Что касается операторов сетей CDMA, то компании Sprint PCS и Verizon Wireless модернизируют их для поддержки технологии 1XRTT. Sprint PCS уже модернизировала боўльшую часть своей сети, а Verizon Wireless планирует сделать новые услуги передачи данных доступными для 90 % своих абонентов к концу этого года. Узнайте о предоставлении этих услуг у операторов. Большинство их публикуют карты с зонами действия сетей на своих Web-узлах.

Абонентов все чаще интересует глобальное сетевое покрытие, и преимущество технологии GPRS состоит в том, что ее используют в 64 странах. Однако необходимо убедиться, что ваш оператор имеет соглашение о роуминге с зарубежными операторами в интересующих вас странах. Кроме того, в разных местах GPRS-сети работают в разных диапазонах частот, поэтому ваше абонентское устройство должно настраиваться на соответствующие частоты. К счастью, в продаже имеются многодиапазонные телефоны и модемы GPRS.

Пропускная способность и задержка

Поскольку сети передачи данных с коммутацией пакетов не предоставляют абоненту выделенный канал, они не могут обеспечить постоянство скорости передачи данных. Это главный недостаток новых служб. При связи с Интернет через ТфОП (посредством обычного модема) пользователь имеет выделенный канал со стабильной пропускной способностью. Это справедливо и для сотовых сетей с коммутацией каналов. Однако в случае применения новых пакетных служб среда передачи является разделяемой (как сегмент сети Ethernet), причем суммарная пропускная способность одной соты намного меньше пропускной способности сегмента Ethernet. Операторы сетей CDMA2000 утверждают, что их сети с максимальной скоростью передачи данных 144 Кбит/c обеспечат абонентам скорость передачи от 40 до 60 Кбит/c, но они забывают упомянуть о том, что при перегрузке сети обычным телефонным трафиком эта скорость может снизиться до 10 Кбит/c. Подобный эффект имеет место и в сетях GPRS. Кроме того, при увеличении числа пользователей службы передачи данных доступные ей каналы будут разделяться между ними, и средняя скорость передачи данных начнет снижаться. Как быстро? Это зависит от способности оператора обеспечивать качество обслуживания (QoS) трафика данных. Повысить емкость службы передачи данных можно путем выделения ей дополнительных радиоканалов (при наличии свободных частот) и установки новых базовых станций (что довольно дорого). Относитесь к публикуемым операторами показателям пропускной способности сетей как к некоей исходной информации и сами тестируйте сеть, чтобы определить, насколько хорошо будут работать с ней ваши приложения. И учтите, что полученные вами сегодня результаты тестирования могут и не отражать реальную пропускную способность сети, когда число ее абонентов возрастет. Впрочем, все операторы мечтают об этом и успешно справляются с перегрузкой сети трафиком. Для ускорения доступа к Web-станицам многие операторы устанавливают серверы-акселераторы, которые уменьшают размеры графических файлов, сжимают текст и уменьшают число TCP-соединений, используемых для загрузки страниц. Некоторые операторы задействуют специализированные шлюзы электронной почты, обеспечивающие доступ к обычной службе электронной почты через смарт-фоны.

Задержка является такой же важной характеристикой сети, как и ее пропускная способность. Как уже отмечалось, беспроводные сети вносят боўльшую задержку, чем проводные. В сетях 1XRTT для небольших пакетов круговая задержка может составлять от 500 до 600 мс, а в сетях GPRS — около 800 мс. Большая задержка способна сильно замедлить работу приложений, предполагающих интенсивный обмен небольшими порциями данных. Учтите, что операторы еще только настраивают свои сети для достижения оптимальной производительности. Могут ли существующие корпоративные приложения, такие, как сети VPN, Microsoft Outlook, Lotus Notes и интерфейсы баз данных, эффективно работать с сетями 1XRTT и GPRS? Да, могут, но для оптимизации скорости передачи данных и снижения затрат вы должны контролировать объемы загружаемых данных.

Цены и устройства

Компания Verizon Wireless предлагает тарифный план с фиксированной абонентской платой в размере 99 долл. в месяц, но в большинстве тарифных планов размер оплаты зависит от предельного (месячный лимит) и фактического объемов переданных данных в расчете от 1 до 10 долл. за мегабайт. В ходе интерактивного сеанса работы в течение часа, как правило, передается более 1 Мбайт данных. Таким образом, ваши затраты на мобильную связь могут расти очень быстро. Большинство пользователей, включая и самых опытных, не имеют представления о том, какой объем данных передается в ходе тех или иных транзакций. Выбирая тарифный план, сначала оцените объемы передаваемых вашими приложениями данных.

Также важен правильный выбор устройства доступа. Ранее абоненты использовали только ноутбуки с подключенными к ним сотовыми телефонами или модемами PC Card, сегодня выбор устройств доступа стал значительно богаче. Прежде всего стоит сказать о сотовых телефонах с постоянно улучшающимися функциями передачи данных. Уже давно их оснащают микробраузерами, предназначенными для просмотра Web-контента специального формата. Недавно появились модели, способные выполнять программы для платформы Java 2 Micro Edition фирмы Sun Microsystems или Binary Runtime Environment for Wireless фирмы Qualcomm. Новые смарт-фоны, реализованные на базе фирменных платформ или платформ компаний Microsoft, Palm или Symbian, обладают функциональными возможностями карманного компьютера. Эти более тяжелые и крупногабаритные (по сравнению с обычными телефонами) устройства подойдут абонентам, которым нужна мобильная телефонная связь и функции передачи данных, но которые телефонной связью пользуются гораздо чаще.

Тем, для кого очень важна передача данных, могут понравиться устройства, представляющие собой карманные ПК c функциями сотового телефона. Основными платформами мобильных инфокоммуникационных устройств являются Palm OS, Pocket PC и RIM Blackberry. Они поддерживают сети GPRS и 1XRTT. Карманные ПК с интерфейсами названных сетей хорошо подходят для работы с ними, но более мощные ноутбуки лучше подключать к беспроводным ЛВС общего пользования, обеспечивающим более высокую скорость передачи данных.

О безопасности, и не только...

Пресса много писала о слабой защищенности беспроводных ЛВС, но к сотовым сетям это не относится. Для защиты от мошеннического доступа операторы реализуют в них эффективные механизмы аутентификации. Что же касается шифрования передаваемых данных, то в сетях CDMA оно не осуществляется, но перехват информации здесь затруднен тем, что сигнал с расширенным спектром очень похож на шум. Впрочем, перехватить ее все-таки можно. В технологии GPRS предусмотрена довольно эффективно работающая функция шифрования, но немногие операторы используют ее. Для перехвата пользовательского трафика в сетях 1XRTT и GPRS требуется сложное оборудование, которое достать нелегко. Тем не менее, чтобы обеспечить безопасный удаленный доступ к своим ИТ-инфраструктурам по этим сетям, большинство корпораций, вероятно, будут создавать сети VPN. Технология VPN нужна даже в том случае, если радиоканал хорошо защищен, ведь трафик удаленного доступа проходит через Интернет. Обычные средства VPN прекрасно работают в сетях GPRS и 1XRTT, однако они менее эффективны по сравнению с новыми и оптимизированными для беспроводной связи VPN-решениями компаний NetMotion Wireless и Ecutel.

Новые сотовые службы с коммутацией пакетов поддерживают протокол IP, но для успешной работы с ними вам следует обратить внимание на некоторые детали. Например, на поддержку соединений. Чтобы экономнее расходовать сетевые ресурсы, в том числе IP-адреса, операторы устанавливают максимальное время простоя (тайм-аут) соединения, по истечении которого оно разрывается. В сетях компании Verizon Wireless отключение происходит через 5 мин. Пользователь, только что потерявший пару минут на установление VPN-соединения, мягко говоря, не обрадуется его разрыву пятью минутами позже из-за просмотра текстов сообщений электронной почты. Возможно, что для нормальной работы сети VPN вам придется договариваться с оператором о перенастройке сетевых таймеров. Для сравнения скажем, что в сетях GPRS компании AT&T Wireless тайм-аут равен одному часу. Вам следует выяснить у представителей операторских фирм значения тайм-аутов или определить их опытным путем. После разрыва соединения вы теряете выделенный вам IP-адрес, что может помешать осуществлению инициированной сервером передачи данных (например, тех или иных уведомлений). Вообще говоря, для мобильных пользователей IP-адресов уже не хватает. Поэтому многие операторы реализуют в своих сетях функцию трансляции сетевых адресов (NAT) и снабжают абонентов частными (немаршрутизируемыми) IP-адресами. Благодаря этой функции многочисленные частные IP-адреса отображаются на один внешний IP-адрес. Поскольку функция NAT несовместима с некоторыми приложениями, включая сети VPN (если они не настроены соответствующим образом), операторы предлагают абонентам и внешние IP-адреса.

Разобравшись с подключением к беспроводной сети, следует подумать о том, как организовать связь между ней и фиксированными информационными службами. Поскольку все сотовые сети соединены с Интернет, обеспечить мобильный доступ к открытым сайтам очень просто. Но, когда речь заходит о доступе к службам интрасети вашего предприятия, следует рассмотреть несколько вариантов установления связи. Если политика безопасности вашего предприятия разрешает доступ к службам интрасети через Интернет по каналам VPN, то организуйте VPN-соединения, проходящие через беспроводную сеть, и для связи последней со службами интрасети продолжайте использовать Интернет. При необходимости в лучшей защите данных и для обеспечения большей надежности связи договоритесь с оператором об организации Frame Relay-соединения (с интрасетью) или выделенного VPN-соединения сервер—сервер в сети Интернет. Обычно подобная услуга предоставляется только крупным клиентам.

Сотовые системы передачи данных с коммутацией пакетов еще очень новы, поэтому сотрудники абонентских служб операторских компаний и салонов сотовой связи могут и не знать о всех тонкостях работы с ними, включая применение внешних и частных IP-адресов. Однако в службах технической поддержки операторских компаний должны быть специалисты по передаче данных. Постарайтесь связаться с ними в случае возникновения технических проблем. К счастью, абонентские устройства и сети GPRS и 1XRTT хорошо разработаны, и, потратив немного времени, вам удастся наладить беспроводную передачу данных.


http://spb-applelab.pro/remont-iphone-6splus/zamena-displeya




  
14 '2002
СОДЕРЖАНИЕ

бизнес

• Экономика контакт-центров

локальные сети

• Защита в два эшелона

• Инсталляция "темного" оптоволокна

• Технологии магнитных лент в цифрах и фактах

корпоративные сети

• Российские серверы на базе процессоров Intel

• Новые возможности удаленного управления

• Видеоконференц-связь через Интернет

• Epicor упрощает управление связями с заказчиками

услуги сетей связи

• Беспроводной рай?

защита данных

• Защитите ваш блокнотный ПК!

• Настольные межсетевые экраны. Руководство для покупателя

новые продукты

• Новые системы хранения данных фирмы "Форвард Технологии", ИБП-гиганты NeuHaus


• Калейдоскоп



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх