С постоянно растущим списком беспроводных стандартов , разработанных для беспроводных сетей , трудно осознать предназначение каждого из них и возможности , которые они предлагают . Нет сомнения в том , что 3 G , 802.11 и Bluetooth наиболее важные и , возможно , самые противоречивые стандарты в беспроводном мире , но история на этом не заканчивается .
3 G и 802.11 являются не просто стандартами , а целыми классами или семействами стандартов . 802.11 – это более 10 рабочих групп , каждая из которых исследует различные аспекты технологии , безопасности и стратегий внедрений .
Давайте познакомимся с некоторыми из беспроводных стандартов .
Сотовые беспроводные сети
Сотовые беспроводные сети – это сети , предоставляющие доступ при помощи технологий сотовой телефонии . Технологии сотовой беспроводной телефонии обеспечивают покрытие на обширных географических площадях , поэтому их иногда еще называют технологиями WAN ( Wide Area Network – сети на больших площадях ). Надо отличать эти сети от проводных сетевых технологий , обеспечивающих передачу голоса или данных на длинные расстояния , которые тоже иногда называют WAN .
Сотовые решения обычно обеспечивают доступ в сеть устройствам , находящимся на расстоянии около 100 м от ТД или базовой станции .
Примерами устройств , которые сегодня входят в состав сотовых беспроводных сетей , являются телефоны с возможностью передачи данных , двусторонние пейджеры и PDA с возможностью сотовой связи . Все они используют беспроводные сотовые сети в качестве физической среды обмена информацией и полагаются на протоколы высокого уровня для определения типа доступа и поддерживаемую функциональность .
Среди наиболее широко используемых протоколов , поддерживающих передачу данных в сотовых беспроводных сетях , такие как WAP , i - Mode и Blackberry .
Коммуникационные технологии
Беспроводные технологии передачи данных существуют в различных видах и обычно подразделяются на большие группы , поддерживающие один из трех наборов функциональности :
■ сотовые беспроводные сети 2 G с коммутацией каналов ;
■ пакетная передача данных 2,5 G поверх беспроводных сотовых сетей ;
■ беспроводные сотовые сети 3 G с коммутацией пакетов .
Большинство из развернутых на сегодня сотовых сетей - это беспроводные сети 2 G или технологии второго поколения . Они переносят пакеты данных во время зазоров в передаче голосового потока , используя специально приспособленную для этого сигнальную технику . По мере того как происходит постепенный переход от 2 G к 2,5 G и далее , к 3 G , многие поставщики услуг выбирают для внедрения переходные или перекрывающиеся технологии . Это позволяет им продолжать поддерживать существующую базу пользователей одновременно с предложением новых услуг для тех , кто хочет опробовать новую технологию . Это самый эффективный путь для сохранения лояльности клиентов , но он требует немалых затрат для одновременной поддержки нескольких типов сетей .
Когда переход к технологии 3 G будет завершен , IP - сеть с коммутацией пакетов обеспечит коммуникационный протокол для передачи как голоса , так и данных . В 3G- сетях данные больше не передаются поверх голосового сигнала . Верным становится обратное . Используя передачу голоса поверх IP - протокола ( VoIP ) и стандарты для качества услуг ( Quality of Service - QoS ), голос передается по сети так же , как и данные .
2 G с коммутацией каналов
2 G - это термин , употребляемый для сетей мобильных сотовых коммуникаций второго поколения . 2 G являются развитием сетей первого поколения AMPS ( Advanced Mobile Phone Service - усовершенствованная служба мобильной телефонии ) сетей в Северной Америке и GSM - сетей в Европе .
Сотовые сети 2 G обеспечивают передачу голоса , текста и двустороннюю передачу данных и начинают поддерживать интерактивные услуги через сотовую связь . Существующие сети 2 G передают данные со скоростью 9,6 Кб / с . Вот какие беспроводные технологии входят в состав 2 G : CDMA , TDMA , CDPD и GSM .
CDMA
CDMA ( Code Division Multiple Access - множественный доступ с разделением кодов ) еще называют CDMAone . Это цифровая технология передачи информации , которая использует схему беспроводных коммуникаций на базе DSSS , разработанную во время Второй мировой войны для военной связи .
Технология распределенного спектра предоставляет возможность использования несущих волн , похожих на шум , и распределения информации , содержащейся в сигнале так , что она распределяется по гораздо более широкой полосе , чем первоначальный сигнал .
Распределение сигнала по более широкой полосе требует увеличения скорости передачи по сравнению со стандартными коммуникациями точка - точка , но при этом обеспечивает защиту от глушения сигнала и его перехвата , а также дает возможность определить расстояние , которое прошел сигнал до его регистрации . Все эти выгоды очевидно важны для военных коммуникаций , но они не менее ценны и для коммерческого использования . Еще одно преимущество технологии распределенного спектра заключается в том , что в таком режиме радиоспектр используется более эффективно .
В DSSS данные сигнала встраиваются в заранее определенную последовательность битов ( chipping code ).
При помощи CDMA частота DSSS делится с использованием псевдослучайных кодов или ключей , вместо того чтобы каждому каналу приписывать определенную частоту . Поскольку каждому каналу или абоненту приписывается специальный код , коммуникации могут реализоваться по всему спектру DSSS , имеющемуся в наличии . Эти коды представляют собой основу для цифровой передачи радиосигналов между мобильным терминалом и базовой станцией в CDMA- сетях . Клиентское оборудование , которое связано с определенным кодом , отвечает только на коммуникации с использованием этого кода . Сети CDMA работают на частотах 800 и 1900 МГц .
Среди разновидностей технологии CDMA есть CDMA 2000 и WCDMA . Они представляют собой технологическое развитие CDMA , сигнальных и магистральных технологий , которые представляют собой функциональность беспроводных сетей 2,5 G и 3 G . Мы подробно обсудим CDMA 2000 и WCDMA в следующих разделах .
TDMA
TDMA ( Time Division Multiple Access – множественный доступ с разделением времени ) – цифровая технология передачи данных , которая использует принцип деления радиочастотного сигнала на небольшие временные участки .
Каждая радиочастота в TDMA делится на шесть временных слотов . Эти слоты ассоциируются в пары , чтобы обеспечить полное дуплексное соединение , что соответствует трем независимым каналам коммуникаций . Альтернативные временные слоты на разных частотах комбинируются для того , чтобы создать целый канал .
TDMA полагается на цифровизацию сигналов для эффективного использования . Каждый блок информации передается в определенный временной интервал по выделенному для него каналу . Сети TDMA работают на частотах 800 и 1900 МГц . TDMA является технологией доступа для сетей GSM .
CDPD
CDPD ( Cellular Digital Packet Data – сотовая передача пакетов данных ) – это технология , основанная на коммутации каналов , разработанная в начале 90- х годов для обеспечения полноценных двусторонних коммуникаций в североамериканском стандарте AMPS на частоте 800 МГц . Это цифровая технология , которая предоставляет возможность использования неиспользуемых сотовых каналов и коротких промежутков между звонками , чтобы достичь скорости передачи в 19,2 Кб / с . Однако для большинства сетей реальной скоростью является по - прежнему 9,6 Кб / с .
Спецификация технологии CDPD поддерживает IP и CNP ( Connectionless Network Protocol – «бессоединительный» сетевой протокол ) для обеспечения пользователей доступом в Интернет и другие сети с коммутацией пакетов . Используя CDPD , пользователям не надо поддерживать активную сессию связи с сетевыми ресурсами , когда они передают или получают данные . Пакеты данных помечаются уникальными метками , указывающими устройству CDPD , что пакет предназначен специально для него . Такой способ связи позволяет делить полосу пропускания между многими пользователями .
CDPD хорошо работает при нормальной загрузке сети , но работа усложняется , когда число голосовых пользователей в сети возрастает . Когда это происходит , число каналов для использования уменьшается и скорость передачи данных может снизиться . В результате многие операторы беспроводных CDPD- сетей организуют у себя выделенные каналы , специально предназначенные для передачи данных , что обеспечивает минимальную задержку данных даже при высокой загрузке сети и в аварийных ситуациях .
Безопасность передачи данных между терминалом и поставщиком услуг обеспечивается при помощи шифрования RSA RC -4.
GSM
GSM ( Global System for Mobile Communications – глобальная система мобильных коммуникаций ) – технология была разработана в начале 80- х годов как стандарт для мобильных сотовых коммуникаций в Европе с использованием технологии TDMA . В течение 90- х годов он развился в беспроводную сетевую инфраструктуру , поддерживающую передачу голоса и данных в виде SMS .
GSM обеспечивает стандартизованный доступ к сети и условия для роуминга . Это означает , что с абонентом можно связаться по одному и тому же номеру , где бы в GSM- сетях он ни находился , в любой точке планеты . Сегодня GSM- сети обеспечивают скорость передачи данных в 9,6 Кб / с на частотах 800, 900 и 1900 МГц и присутствуют в 170 странах . Спутниковый сервис GSM распространяет услуги доступа и на те регионы , где нет наземного покрытия .
Пакетная передача данных 2,5G
Беспроводные сети 2,5 G представляют собой развитие сетей 2 G и переходный вариант к функциональности 3 G . Главный технологический переход в сетях 2,5 G – это введение пакетной передачи данных поверх существующих голосовых услуг . Уровень пакетной передачи данных 2,5 G обеспечивает скорость передачи данных от 100 до 384 Кб / с .
GPRS
GPRS ( General Packet Radio Service – услуга пакетной радиопередачи ) является развитием существующих GSM и других сетей на базе TDMA . В GPRS устанавливаются новые узлы для беспроводной передачи пакетных данных и модернизируется существующая инфраструктура узлов беспроводного доступа , чтобы обеспечить пути передачи данных от пользователя к шлюзу . Шлюзовой узел обеспечивает соединение со внешними пакетными сетями данных , такими как Интернет .
GPRS обеспечивает передачу данных с использованием IP на скоростях от 115 до 170 Кб / с и соединение «всегда на связи» . Это дает возможность пользователям постоянно оставаться соединенными с такими приложениями , как электронная почта , например , Интернет и другие . Основная выгода от использования GPRS заключается в том , что пользователям не приходится платить за сам факт постоянного нахождения «на связи» , они платят только за переданные и полученные данные . GPRS предоставляет возможность для определения QoS , так же как и для протокола тоннелирования под названием GTP ( GPRS Tunneling Protocol – тоннельный протокол GPRS ), который создает безопасное соединение поверх IP- протокола , встраивая зашифрованные данные в IP- пакеты . Протоколы безопасности используются для блокировки устройств и соединений .
Провайдеры беспроводных услуг , которые внедрили у себя GPRS , могут переводить свою сеть на передачу трафика EDGE и WCDMA .
GPRS / EDGE
GPRS / EDGE – это переходное состояние между сетями GPRS и сетями 3 G на основе EDGE . EDGE – это акроним Enhanced Data Rates for Global Evolution ( Усовершенствованная скорость передачи данных для глобальной эволюции ). Поставщики услуг могут разворачивать комбинацию этих двух беспроводных технологий для поддержки как существующих пользователей , так и тех , кто хочет приобрести новое EDGE- оборудование .
С добавлением возможностей EDGE к существующим GPRS- сетям пользователи GPRS получают заметное увеличение скорости передачи данных : до 384 Кб / с от 115 – 170 Кб / с , характерных для GPRS .
Существующие возможности обеспечения безопасности не отличаются от GPRS .
1xRTT
1 xRTT имеет еще и такие названия : CDMA 2000 фаза один или IMT - CDMA Multi - Carrier 1 x . Эта технология представляет собой первую стадию развития беспроводной технологии радиопередачи RTT ( radio transmission technology – технология радиопередачи ) к полноценным возможностям 3 G .
1 xRTT поддерживает возможность пакетной передачи данных и голоса со скоростью до 144 Кб / с или выше в определенном окружении . Разрабатывается второй вариант 1 xRTT , который увеличит скорость передачи до 614 Кб / с .
Интегрированная мультимедиа - сеть 3 G
Беспроводные технологии 3 G относятся к третьему поколению беспроводных сетей . Аналогичные по основным приложениям передачи голоса , текста и данных беспроводным сетям 2,5 G , 3 G -технологии разработаны специально для того , чтобы передавать мультимедиа - развлечения на беспроводные терминалы . Терминалы с возможностями 3 G должны иметь экран , удобный для просмотра видео .
Сети 3 G обеспечат провайдерам беспроводных сетей дополнительные возможности , которые произведут революцию в поставке мультимедийного контента на мобильные устройства . На рисунке показано улучшение времени загрузки информации в различных технологиях .
Доступ в Интернет , средства развлечения и усовершенствованное аудио - программирование - вот некоторые пользовательские приложения , которые расцвели с приходом 3 G . С появлением новых мобильных устройств , которые поддерживают улучшенные возможности обработки данных , обладают большей емкостью памяти и более долгим сроком службы батарей , и новых беспроводных сетей , способных предоставить более высокие возможности передачи данных на большинстве рынков , традиционные проводные телефоны и сети передачи данных будут , скорее всего , заменены терминалами доступа в 3G- сети .
3G- сеть обеспечит три основных сетевых преимущества для удовлетворения нужд мобильных пользователей :
■ высокую мобильность - под высокой мобильностью понимается роуминг вне городских регионов , где пользователи путешествуют со скоростью выше 120 км / ч . Такие пользователи смогут передавать данные со скоростью 144 Кб / с ;
■ полную мобильность - это общий роуминг в городских регионах , где пользователь движется со скоростью ниже 120 км / ч . Для таких пользователей возможна скорость доступа до 384 Кб / с ;
■ ограниченную мобильность - когда пользователи двигаются недалеко от базовых станций со скоростью менее 10 км / ч , они получают доступ со скоростью 2 Мб / с .
Попытки стандартизации 3 G представлены несколькими группами , среди которых :
IMT -2000 - International Mobile Telecommunication 2000 ( международные мобильные телекоммуникации ). Это инициатива ITU - международного союза электросвязи , задача которой - организация стандартизованного радиодоступа к наземной и спутниковой глобальной телекоммуникационной инфраструктуре , поддерживающей фиксированных и мобильных пользователей телефонии ;
3 GPP - third party partnership project ( проект партнерства с другими компаниями ) - задача этой группы состоит в развитии открытой глобальной технической спецификации для UMTS - сетей ;
3 GPP 2 - проект , в задачи которого входит глобальная техническая спецификация для сетей CDMA 2000.
UMTS
UMTS – Universal mobile telephone system ( Универсальная мобильная телефонная система ) – была разработана ITU , ее другое название IMT -2000. Это технология широкополосного доступа , которая поддерживает передачу голоса и данных и в основном предназначена для развития GSM- сетей . UMTS обеспечивает скорость доступа до 2 Мб / с с использованием IP . В Европе и Японии наземные сети UMTS внедряются в парных полосах 1920 – 1980 МГц и 2110 – 2170 МГц , тогда как спутниковые UMTS будут внедряться в частотных полосах 1980 – 2010 МГц и 2170 – 2200 МГц . В Северной Америке UMTS скорее всего будет развертываться в полосах PCS , WCS и UHF TV .
UMTS использует смарт - карты в качестве SIM- карт ( Subscriber Identity Module – модуль идентификации абонента ) для обеспечения аутентификации пользователя , шифрования сессии , цифровой подписи и невозможности отказа от сделки .
EDGE
EDGE – это эволюционное развитие GSM и TDMA- сетей , направленное на поддержку полноценных 3G- услуг . Оно включает в себя схему модуляции , которая повышает эффективность передачи радиосигнала . EDGE обеспечивает скорость передачи данных до 384 Кб / с , или в 3 – 4 раза больше , чем у GPRS .
3 xRTT
3 xRTT иначе называется CDMA 2000 Phase 2 или IMT - CDMA Multi - Carrier 3 x . Эта технология представляет собой вторую и последнюю стадию развития беспроводной технологии радиопередачи данных CDMA к полным возможностям 3 G . 3 xRTT поддерживает многие размеры каналов и обеспечивает скорость передачи данных , голоса и мультимедиа со скоростью до 2 Мб / с .
С точки зрения перспектив провайдеров услуг 3 xRTT работает в тех же полосах , что и 1 xRTT . 3 xRTT является развитием 1 xRTT . Это ключевая технология , используемая для развертывания UMTS .