В настоящее время все работы по совершенствованию средств мобильной связи подчинены достижению трех грандиозных целей: персонализация, глобализация и интеграция. Единых определений для этих монументальных терминов пока еще не выработано. В концептуальных документах, принимавшихся администрациями цифровой сотовой связи разных стран, ассоциациями операторов и разработчиками цифровых аппаратов, даются разнообразные толкования по развитию в цифровой сотовой связи в будущем. Но кратко их можно охарактеризовать тремя лозунгами: «телефон человеку, а не месту», «связь всегда и везде», «обмен всеми видами информации (аудио, видео, данные) с помощью одного устройства». Будем реалистами: достижение этих задач требует очень большой работы, и человечество, по-видимому, не прошло еще и половины пути к намеченным целям. Хотя несомненные достижения уже есть.
Персонализация и интеграция средств связи
Всего лишь двадцатилетняя история сотовых систем привела к коренному перевороту в самом отношении людей к цифровой связи. За это время взлелеянный когда-то идеал «телефон каждому жилищу и каждому рабочему месту» категорически сменился целью — «телефон каждому человеку». Здесь следует отметить, что в борьбе за эти цели (сотовые системы — на передовой) помогают и другие современные средства связи: пейджинговые, транкинговые и спутниковые системы, а также ставшие уже совсем привычными бесшнуровые радиотелефоны. Тем более что телефоны стандарта DECT тоже позволяют строить микросотовые сети связи разных размеров, способные охватывать как отдельные квартиры или офисы, так и большие здания, комплексы зданий и даже целые городские районы. Создание двухмодовых телефонов, работающих, например, в стандартах DECT и GSM, вообще начинает стирать различия между этими двумя видами связи.
Аналогичные тенденции взаимопроникновения различных систем прослеживаются и в других средствах связи. Например, режим обмена короткими текстовыми сообщениями (SMS), предусмотренный в большинстве современных стандартов сотовой связи, по сути является ни чем иным, как новым уровнем развития пейджинговой связи.
Еще дальше по пути интеграции пошли создатели системы цифровой связи iDEN. Они объединили в одной системе услуги транкинговой, сотовой и пейджинговой связи.
Система IDEN
Предпосылкой для создания iDEN стало то обстоятельство, что три наиболее развитых типа современных средств наземной мобильной связи — транкинговая, сотовая и пейджинговая — вроде бы решают одну и ту же задачу, но существенно различаются по спектрам услуг. Действительно, для всех главное — обеспечить возможность обмена информацией. Какой информацией и за счет чего?
Транкинговая связь в первую очередь нацелена на быстрое (задержка менее 1 секунды) установление:
речевой связи между отдельными абонентами системы;
диспетчерской связи;
а также коллективной связи в пределах заданных групп абонентов.
Транкинговая связь широко используется во всем мире для производственных целей крупными предприятиями, а также службами безопасности (медицина, пожарные, охрана и т. п.). Сотовая связь больше ориентирована на предоставление пользователям персональной голосовой связи в режиме «один на один» — как с другими пользователями сотовой связи, так и с владельцами традиционных стационарных телефонов.
Пейджинговая связь, обеспечивая передачу информации в буквенно-цифровой форме, позволяет организовать адресную рассылку сообщений и циркулярную передачу сообщений любой группе получателей.
Своеобразный симбиоз этих трех средств связи и был создан в середине 90-х годов компанией Motorola в виде интегрированной системы iDEN. С помощью единого абонентского терминала пользователи системы получают доступ к очень широкому спектру услуг, включающему функции всех трех типов систем. Пока есть только один двухмодовый (iDEN/GSM) терминал (i2000), обеспечивающий работу в разных сетях. Кроме этого, многие модели терминалов iDEN оснащены встроенными модемами и могут подключаться к портативным компьютерам. Обеспечиваемая скорость передачи данных — 9,6 кбит/с, а в пакетном режиме — до 32 кбит/с. Стоимость портативных терминалов iDEN примерно такая же, как и сотовых телефонов. Разработаны и специальные модели, предназначенные для работы в полевых условиях -с противоударным корпусом и влагозащищенные.
Первая система iDEN была развернута в США компанией NEXTEL в 1994 году. Сейчас эта сеть уже является общенациональной и обслуживает несколько миллионов абонентов. Кроме того, сети iDEN развернуты в Канаде, Колумбии, Аргентине, Бразилии, Мексике, Перу, Чили, енесуэле, Японии, Китае, Южной Корее, Израиле и других странах. В России роу-минг в iDEN-сети предоставляет сотовая компания «ВымпелКом».
Обмен данными и доступ в интернет
По минимуму задачи обмена данными и доступа в Интернет уже решены в современных средствах связи. Действительно, даже аналоговые системы сотовой связи первого поколения обеспечивали возможность передачи данных. Однако типовые скорости обмена информацией в сотовых сетях первого и второго поколений до недавнего времени не превышали 9,6 кбит/с. Это привело к естественному результату: число пользователей таких услуг во всем мире не может перевалить за 5% от общего числа владельцев радиотелефонов.
Технология пакетной передачи данных — GPRS — призвана существенно улучшить ситуацию. Эта технология нацелена на использование в цифровых сотовых сетях второго поколения, использующих режим множественного доступа с временным разделением — TDMA.
Суть технологии GPRS состоит в следующем. Как известно, в режиме TDMA все время работы радиоканала связи делится на стандартные по длительности временные интервалы, распределяемые по очереди между несколькими абонентами. В результате оказывается возможным передавать сразу несколько разговоров на одной радиочастоте или организовать несколько независимых каналов обмена данными (в стандарте GSM максимальное число таких каналов равно восьми). Подобное временное разделение канала связи между несколькими пользователями позволяет увеличить число одновременно обслуживаемых абонентов, однако все каналы оказываются занятыми только в редкие моменты пиковых нагрузок в сотовой сети, В остальное же время часть таких каналов свободна. Вот на этой особенности и основана идея технологии GPRS: в случаях, когда абоненту требуется высокоскоростная передача информации, — временно отдавать ему все свободные временные интервалы в данном радиоканале. Таким образом скорость передачи информации сразу может возрасти в несколько раз и в итоге составить 100 кбит/с и более. При этом именно большие скорости связи позволяют довольно безболезненно выделять на некоторое время все ресурсы радиоканала одному из пользователей, не рискуя заметно снизить шансы других абонентов дозвониться до сети. Действительно, например, стандартная операция проверки содержимого электронного почтового ящика в таком режиме обычно будет занимать секунды.
Сходный режим пакетной передачи данных уже реализован и в системах сотовой связи с кодовым разделением сигналов — СDМА.
Задачу обеспечения доступа в сеть Интернет с мобильного телефона решил созданный во второй половине 90-х годов специальный протокол обмена информацией с беспроводных устройств — WAP (Wireless Application Protocol) и соответствующий ему язык компактного описания веб-страниц в сети Интернет — WML (Wireless Markup Language).
Однако самый впечатляющий прорыв в этом направлении обеспечила система i-Mode, реализованная японской компанией сотовой связи NTT DoCoMo в своей сети, работающей в цифровом стандарте РОС. Эта услуга была запущена в марте 1999 года, а уже в конце 2000 года число пользователей составило уже около 18 миллионов человек, сейчас это число увеличилось еще на несколько миллионов.
Следует отметить, что i-Mode — это именно услуга, а не технология. Ее отличие от WAP в том, что i-Mode использует не специальный язык WML, а разновидность стандартного языка разметки Интернет-страниц C-HTML (компактный HTML). Отчего процесс подготовки страниц оказывается более привычен программистам. И многие страницы, написанные на стандартном языке HTML и содержащие небольшие тексты без сложной графики, вполне удовлетворительно отображаются на экранах специализированных радиотелефонов i-Mode без всяких дополнительных преобразований.
Услуга i-Mode реализована в режиме пакетного обмена информацией. Благодаря этому радиотелефоны оказываются постоянно подключенными к интересующим пользователей веб-страницам. Они оперативно получают информацию (погода, котировки акций, результаты спортивных состязаний и т. п,) по мере обновления Интернет-страниц. При этом оплачивается не время подключения телефона к сотовой сети, а объем полученной информации, которая во многих случаях составляет всего десятки и сотни байт. В итоге стоимость типовых справочных обращений к веб-сайтам (проверка банковского счета, просмотр расписания поездов, прогноза погоды и т, п.) не превышает 20 — 30 центов.
Целый ряд европейских, американских и других операторов сотовой связи изучают возможности реализации в своих сетях маркетинговых и технологических приемов услуги i-Mode.
Bluetooth
С английского Bluetooth переводится как «Голубой зуб». По преданию, так прозвали короля викингов Харальда II, в Х веке объединившего Данию; В его честь назвали современную технологию, которая, по замыслу создателей, должна объединять самые различные устройства: от персональных компьютеров и мобильных телефонов до бытовых приборов.
В 1994 году инженеры исследовательского центра компании Ericsson в городе Лунд (Швеция) озадачились решением проблем, связанных с организацией соединений между сотовым телефоном и периферийными устройствами. В результате проведенных исследований была предложена технология маломощного и дешевого радиоинтерфейса, призванного заменить традиционные соединительные кабели.
Позже к Ericsson подключилось множество компаний и исследовательских центров, объединенных в Special Interest Group — SIG. В декабре 1999 года было опубликовано первое описание новой технологии. А спустя год — версия 1.1.
Технология беспроводной связи Biuetooth представляет собой недорогой радиоинтерфейс с низким энергопотреблением (мощность передатчика всего порядка 1 мВт) для организации персональных сетей (Personal Area Networking — PAN), обеспечивающий передачу в режиме реального времени как цифровых данных, так и звуковых сигналов. Другими словами, Biuetooth позволяет связывать друг с другом любые электронные устройства, используя для этого маленькие приемопередатчики, либо непосредственно встроенные в эти устройства, либо подключаемые к ним через свободный порт или PC-карту, и избавляет от необходимости применять для этих целей соединительные кабели.
Изначально предполагалась, что дальность действия Bluetooth-устройств не превысит 10 метров. Сейчас она достигает 100 м, При этом нет необходимости в том, чтобы соединяемые устройства находились в зоне прямой видимости друг друга — их могут разделять «радиопрозрачные» препятствия (стены, мебель и т. п.); приборы даже могут находиться в движении.
Для работы радиоинтерфейса Bluetooth используется так называемый диапазон ISM (Industrial, Scientific, Medical), предназначенный для работы промышленных, научных и медицинских приборов. Почти во всех странах мира (включая Россию) он свободен от лицензирования. Радиоканал обладает полной пропускной способностью в 1 Мбит/с. Возможна комбинированная передача данных и звука.
Одним из важнейших свойств Bluetooth является то, что вся техническая часть процедуры соединения осуществляется автоматически — как только различные устройства оказываются в пределах досягаемости. А вот решение о том, разрешать или нет своему устройству обмениваться данными с другим, принимает уже его владелец. Для работы любых Bluetooth-устройств в незнакомом окружении начинается с режима поиска других устройств (device discovery). При этом все обнаруженные устройства могут быть в поп-connectable mode (в неконтактном состоянии) или в connectable mode (в контактном состоянии). В первом случае найденное устройство не позволяет настроить параметры соединения, и, таким образом, обмен данными с ним невозможен. Во втором случае связавшиеся Bluetooth-устройства «договариваются» между собой о параметрах соединения (используемый диапазон частот и порядок их смены, размер страниц данных и т. п.). По окончании процесса обнаружения новое Bluetooth-устройство получает набор адресов (для идентификации каждое устройство Bluetooth имеет уникальный 48-битный сетевой адрес) и имен всех доступных устройств, после чего происходит определение услуг (service discovery), предоставляемых этими устройствами.
В качестве мер защиты в Bluetooth предусмотрено кодирование передаваемых данных, а также выполнение процедуры авторизации устройств.
Bluetooth-чипы выпускаются уже несколькими десятками компаний. А число моделей Bluetooth-устройств растет с каждым днем. Первое такое изделие — комплект беспроводной связи — было создано основоположником этой технологии, компанией Ericsson в ноябре 1999 года. А в 2000 году свои версии Bluetooth-наушни-ков для сотовых телефонов создали компании Japan Total Design Communication Co., Ltd (модель i2me, включающая адаптер весом 45 г и наушники — 35 г) и Plantronics (гарнитура наушник-микрофон весом 26 г).
В это же время появились и первые сотовые телефоны со встроенной платой Bluetooth (Ericsson T36s, Ericsson R520, Siemens S42, Nokia 6310 и др.); а по оценкам экспертов, уже в самом ближайшем будущем подобные устройства будут встраиваться в 80% сотовых телефонов. Также создаются и специальные адаптеры для телефонов, не содержащих Bluetooth-плату (например, для Ericsson T28s).
Вообще же, Bluetooth-адаптеры для работы с компьютерами, принтерами и другими устройствами разрабатываются или выпускаются сейчас уже целым рядом компаний: Axis, IBM, Motorola, NEC, Siemens, Sharp, Toshiba, TDK и др.
Свой универсальный вариант Bluetooth-адаптера под названием Infostick, внешне напоминающий модуль Memory Stick, в январе 2001 года представила компания Sony. Благодаря ему теперь все устройства Sony, оснащенные слотом Memory Stick, смогут беспроводно «общаться» между собой.
BlueTags предложила встраивать интерфейс Bluetooth в сумки и чемоданы либо оснащать им ярлыки, наклеиваемые на багаж при его транспортировке. По мнению представителей компании, такое нововведение существенно упростит жизнь работникам отелей, вокзалов и аэропортов, а также сократит случаи потерь вещей.
А вот компания IBM создала Bluetooth-часы, которые можно носить на руке и дополнительно использовать в качестве своеобразной выносной клавиатуры для дистанционного управления компьютером — например, во время различных докладов и презентаций.
Устройство под названием Chatpen создали шведские компании Anoto и Ericsson. Разработка представляет собой авторучку, позволяющую передавать сде ланные ею записи в компьютер или на сотовый телефон.
В другом направлении работают специалисты фирмы Philips, создающие телеприемник с беспроводными колонками пространственного звучания, подключаемыми по технологии Bluetooth — и это, похоже, только первая ласточка в этой области.
В качестве одного из подтверждений реальности использования технологии Bluetooth для построения различных локальных сетей можно указать успешное использование подобной беспроводной сети американской компанией Red-M в университетской клинике немецкого города Майнца. Сеть позволяет врачам оперативно вводить информацию о пациентах в базу данных клиники, используя ручные компьютеры на базе Palm.
Перспективы Bluetooth огромны. Причин здесь сразу несколько: совершенство созданной технологии, ожидаемая низкая стоимость устройств и заложенная в технологию простота их использования, отсутствие лицензионных ограничений, широкий диапазон потенциальных областей применения, поддержка подавляющим большинством ведущих производителей. Через 4-5 лет объемы продаж Bluetooth-устройств могут достигнуть миллиарда единиц в год.
Уже сейчас начинают выпускаться принтеры с Bluetooth, которые не надо подключать к компьютеру с помощью кабеля. Появляются и беспроводные мыши, клавиатуры, джойстики и т. п. Но главное — технология Bluetooth может обеспечить пользователям не просто возможность отказаться от жгутов соединительных кабелей у себя дома или в офисе, а открыть множество совершенно новых возможностей. Вот только некоторые из фантастических перспектив этой технологии, нарисованные ее разработчиками:
Триединый мобильный телефон. Когда его владелец находится на работе, телефон работает по каналу Bluetooth и обеспечивает полноценную связь через офисную мини-АТС. Аналогично он работает и дома — через домашний стационарный телефон. И только в дороге переходит в режим сотовой связи, обеспечивая в итоге своему владельцу заметную экономию расходов на мобильную связь.
Не хуже обстоят дела и в «Цифровом доме». У вас есть брелок или браслет с Bluetooth-устройством, способным принимать голос и передавать его на центральный компьютер в доме. Мощный вычислитель идентифицирует голос, распознает звуковую команду и по Bluetooth-интер-фейсу передает эту команду любому необходимому устройству в доме. То есть вы При помощи голоса управляете яркостью лампочек, работой телевизора, кондиционера и всем прочим — от входного замка до крана в ванной!
По мнению специалистов, все это станет реальностью уже в ближайшие пять лет.
Глобализация связи
Одним из вполне естественных решений этой задачи представлялось использование систем спутниковой связи. Однако и наземные системы мобильной связи уверенно демонстрируют возможность внести свой заметный вклад в процессы глобализации.
Происходящий в настоящее время переход от радиапьно-зоновых принципов организации работы к сотовой структуре (не только в мобильных, но и в пейджинговых и транкинговых системах) обеспечил возможность перекрытия огромных территорий. Результат — достижение к концу XX века такого уровня, когда оперативной связью оказались охвачены многие наиболее населенные территории Земного шара.
Большую роль в решении задачи глобализации связи играют услуги роуминга. Уже сейчас стало возможным совершать и принимать звонки на свой персональный GSM-телефон более чем в 100 странах. А создание разработчиками оборудования многостандартных радиотелефонов еще больше расширяет возможности для роуминга.
Ярким свидетельством уже достигнутого уровня глобализации стали проблемы, с которыми столкнулись системы спутниковой связи «Иридиум», «ГлобалСтар» и ICO Global. Причем проблемы носили отнюдь не технический, а пользовательский характер: спрос оказался неожиданно мал. Основная причина — многие потенциальные пользователи спутниковой связи к моменту создания этих систем уже смогли получить эквивалентные услуги в наземных системах связи, и к тому же по более низким ценам.
Что же касается дальнейших перспектив, то предсказывать их чрезвычайно трудно. Многие процессы настолько динамичны, что еще несколько лет тому назад картина нынешнего уровня развития услуг связи представлялась специалистам совсем иной. Поэтому лучший ответ здесь: поживем — увидим.
