Передача данных в мобильных сетях

Операторы сотовых сетей, стремящиеся извлечь максимальный доход из построенной ими инфраструктуры, все больше задумываются о предоставлении клиентам услуг передачи данных - так, во всяком случае, поступают на Западе. До столичных операторов эта волна пока не докатилась: в нашей стране основной упор по-прежнему делается на расширении клиентской базы имеющихся сетей, и лишнее тому подтверждение - разыгрывающиеся сейчас в Москве ценовые войны. Зачем такие услуги пользователю? Прежде всего, применение технологий передачи данных в мобильных сетях обеспечивает доступ ко всем традиционным услугам компьютерных сетей (в частности, удаленный доступ и доступ в Internet) для пользователей, находящихся вдали от своего рабочего места.

Абонент сотовой сети получает возможность подключить ноутбук к корпоративной компьютерной сети, воспользовавшись «на последней миле» каналом, предоставляемым сотовой сетью.

Однако дело не ограничивается переводом обычных компьютерных приложений в сотовые сети. Технологии передачи данных в мобильных сетях помогают превратить телефон пользователя в интеллектуальный терминал, способный осуществлять широкий спектр функций по обмену информацией. Простейший пример - служба коротких текстовых сообщений (SMS, Short Message Service) в сетях GSM. Фактически это обмен электронной почтой между абонентами сотовых сетей. Абонент набирает номер адресата, затем вводит текстовое сообщение (с помощью клавиатуры своего телефона; это несколько неудобно, но после небольшой практики вполне осуществимо), и оно тут же высвечивается на дисплее получателя. Дальнейшим развитием этой идеологии может стать доступ в Internet с мобильного телефона посредством комплекта протоколов WAP (Wireless Access Protocol).

Наконец, поскольку каждый GSM-телефон обладает уникальным идентификационным номером, технологии передачи данных в мобильных сетях позволяют использовать его в качестве платежного терминала; с его помощью, например, можно отдавать распоряжения по текущему счету абонента у оператора сотовой сети.

В настоящее время наблюдается активное продвижение услуг передачи данных со стороны производителей оборудования. Точнее, сами производители, конечно, не могут рекламировать услуги - они рекламируют соответствующую идеологию. И судя по тому, какие вложения делаются в рекламу технологии, не имеющей пока широкого спроса (по данным зарубежных маркетинговых исследований, передачей данных в мобильных сетях пользуются примерно 5% абонентов), производители всерьез считают, что в недалеком будущем эта функция сотовых сетей станет приносить большие доходы.

Табл. 1. WAP-статистика

Вложения, разумеется, делаются не только в маркетинг. Все ведущие производители выпускают оборудование - как сетевое, так и абонентское, поддерживающее эти услуги. В условиях, когда спрос на это оборудование невелик, такие разработки тоже можно отнести к вложениям в «раскрутку» новой технологии.

При рассмотрении последних технических новинок в области передачи данных в мобильных сетях основное внимание уделяется технологии GSM, поскольку именно в сетях этой технологии передачу данных можно организовать наиболее естественным образом; для этого требуется усовершенствовать только центральный коммутатор сети. Технологии передачи данных в сетях CDMA делают только первые шаги, а вот в сетях D-AMPS (стандарт IS-136) для передачи данных используются наложенные сети пакетной передачи данных по стандарту CDPD (Cellular Digital Packet Data), при их создании следует менять конфигурацию базовых станций сети. О применении протокола CDPD в России нам ничего не известно.

Ниже речь пойдет только о технологиях передачи данных средствами самой сети, на базе услуг, предоставляемых ее оператором. При этом обычно данные доставляются по телефонным (беспроводным) каналам только до центра мобильной сети, а затем «перекладываются» на сеть передачи данных; для этого в центре устанавливается соответствующее устройство, примером которого может служить Data Communications Server (DaCS) от Nokia.

Для передачи данных с использованием беспроводных модемов (аналогично тому, как это делается в проводных телефонных сетях) не надо вносить никаких изменений в сетевую инфраструктуру; оператор, вообще говоря, может и не знать, что его абонент передает данные. Это можно делать в любых сотовых сетях, в том числе и аналоговых.

Рассматриваемая проблема будет полностью решена с появлением стандарта мобильной связи третьего поколения (IMT-2000), одним из основных требований к которому является обеспечение передачи данных в мобильных сетях. Ниже мы коснемся этого вопроса, а пока поговорим о том, что можно сделать в рамках технологий второго поколения.

В качестве основной причины не слишком широкого распространения услуг передачи данных в мобильных сетях обычно называют низкую пропускную способность (сейчас - обычно не выше 9,6 или 14,4 Кбит/с, в зависимости от применяемой технологии). Между тем большинство современных приложений, функционирование которых связано с передачей данных, рассчитаны на принципиально большие значения пропускной способности.

Поэтому главное направление работы по повышению привлекательности услуг передачи данных в мобильных сетях - это расширение пропускной способности каналов передачи данных. В последнее время появились технологии, помогающие выйти далеко за пределы приведенных выше значений; все они представляют собой ту или иную модификацию стандартного варианта GSM.

В сентябре 1997 года компания Nokia впервые продемонстрировала «настоящую» сеть на базе технологии HSCSD (High Speed Circuit Switched Data). Она позволяет объединить несколько (на первом этапе - четыре, в дальнейшем - восемь) временных слотов GSM (напомним, что технология GSM основана на временном разделении каналов при множественном доступе абонентов) в один канал, что в перспективе позволит достичь «в воздухе» скоростей, соответствующих каналу BRI ISDN. Следующим шагом на этом пути станет повышение скорости передачи данных в одном временном слоте с 9,6 до 14,4 Кбит/с. Как утверждают в Nokia, для внедрения технологии HSCSD не требуется менять сетевое оборудование - достаточно заменить только программное обеспечение.

В ближайшие два года ожидается начало внедрения технологии пакетной передачи данных в сетях GSM, получившей название GPRS (General Packet Radio Services). При этом для передачи данных предполагается использовать каналы пропускной способностью до 100 Кбит/с, получаемые, как и в HSCSD, за счет повышения полосы пропускания в рамках одного временного слота и объединения нескольких слотов в один канал. Предполагается, что сети GPRS будут полностью совместимы с сетями IP и X.25. Кроме того, ожидается, что в сетях GPRS можно будет развертывать виртуальные частные сети.

В качестве клиентских устройств абоненты сетей GPRS смогут использовать портативные компьютеры, подключенные к поддерживающим эту технологию сотовым телефонам или модемам, компьютеры, оснащенные беспроводными модемами для GPRS, мобильные телефоны-компьютеры (подобные Nokia Communicator), сотовые телефоны, поддерживающие протокол WAP, а также специализированные устройства (например, считыватели для кредитных карточек) со встроенным интерфейсом GPRS.

В отличие от протокола HSCSD, для поддержки которого не нужно модифицировать используемое сетевое оборудование, при внедрении GPRS требуется установить в сети ряд новых устройств. С абонентских терминалов через базовые станции сети пакеты GPRS попадают на узел обслуживания абонентов GPRS (SGSN, Serving GPRS Support Node). Именно он, а не мобильный коммутатор (как в случае с HSCSD) отвечает за обмен данными с абонентскими терминалами и ведет учет активности абонентов. С SGSN пакеты данных передаются на центральное шлюзовое устройство (GGSN Gateway GPRS Support Node), которое обеспечивает информационный обмен с сетями (как общего пользования, так и частными) передачи данных под IP и Х.25, а также доступ в Internet.

Сейчас уже готова первая версия стандарта на GPRS. В разработке стандарта принимали участие ведущие производители оборудования для GSM, в частности Alcatel, Ericsson, Lucent, Motorola, Nokia, Nortel, Siemens.

Дальнейшее расширение возможностей передачи данных в мобильных сетях связано с внедрением технологии EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution). Предполагается, что благодаря EDGE удастся достичь скоростей передачи данных до 48 и даже 62,5 Кбит/с в расчете на один временной слот. За счет объединения нескольких временных слотов в один канал можно будет повысить пропускную способность радиоканалов GSM до 384 Кбит/с, а в перспективе - и до 520 Кбит/с.

Такое расширение каналов будет осуществлено за счет использования нового радиоинтерфейса, оптимизированного под передачу данных. При этом одним из ключевых требований к EDGE является полная совместимость с существующими сетями GSM по различным архитектурным параметрам: ширине несущей полосы, структуре каналов TDMA и используемым протоколам. Кроме того, абонент не должен чувствовать, какая технология применяется в данный момент для обмена информацией с терминалом - «обычный» GSM или EDGE. На базе радиоинтерфейса EDGE также можно будет организовывать пакетный обмен данными по технологии GPRS, что сделает реальной возможность стирания границ между проводными и беспроводными технологиями передачи данных.

Повышение пропускной способности каналов передачи данных в беспроводных сетях в перспективе даст возможность использовать обычные приложения, в том числе связанные с передачей аудио- и видеоинформации. Для таких приложений в качестве абонентского терминала всегда будет необходимо интеллектуальное устройство с большим объемом оперативной памяти и хорошими возможностями для отображения графической информации. Здесь сознательно не употребляется слово «компьютер», поскольку в последнее время появились различные устройства, не являющиеся компьютерами в традиционном смысле этого слова, но тем не менее обеспечивающие работу подобных приложений.

Однако на проблему можно посмотреть и с другой стороны. Одна из важнейших задач, решаемых с использованием технологий передачи данных через сотовые сети, - это доступ в Internet. Значительному числу пользователей (особенно бизнес-пользователей) необходима далеко не вся информация, заложенная в Web-страницы. Для этого пропускной способности в 9,6 Кбит/с было бы вполне достаточно. С другой стороны, для таких пользователей зачастую очень важна компактность абонентского терминала. Идеалом для них было бы вообще иметь доступ в Internet с обычного мобильного телефона. Вот только как быть с HTML?

Решить проблему доступа в Internet через низкоскоростные каналы с использованием абонентских терминалов, имеющих ограниченную оперативную память и суженные возможности диалога с пользователем (дисплей в несколько строк, клавиатура мобильного телефона), призвана архитектура WAP, о которой и пойдет речь в этой работе.

[оглавление]  [следующая страница>