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 .