16+
ComputerPrice
НА ГЛАВНУЮ СТАТЬИ НОВОСТИ О НАС




Яндекс цитирования


Версия для печати

Модуль поиска не установлен.

Мир беспроводных коммуникаций ЧАСТЬ 1.

21.01.2004

PalMan

Исторически сложилось, что основным способом передачи информации от одного устройства к другому был проводной. И ничего удивительного в этом нет, информация, по сути, это набор определенных электрических сигналов, и провод (то есть проводник, заключенный в диэлектрик) является самым простым и дешевым способом передать необходимую информацию из одного места в другое.

За много лет существования такого подхода сложилась ситуация, когда провода опутали нашу планету, достигнув самых отдаленных точек, начиная от простейшего телефонного кабеля в вашей квартире и вплоть до оптоволоконных кабелей, проложенных по дну океанов.

В принципе, конечно, жить можно, но не бесконечно. Количество всевозможных электронных устройств растет в геометрической прогрессии, и, обратите внимание, самодостаточных устройств (то есть тех, которым не нужно какое-либо общение с другими) среди них единицы. И это нормальное явление, кому может понравиться слушать одну и ту же музыку, смотреть один и тот же фильм и т.д. А для того, чтобы заменить содержание, потребуется все тот же кабель. Впрочем, это еще что, даже в пределах одного устройства, состоящего из различных компонентов, часто встречается громадное число соединительных проводов. Взгляните, например, на свой настольный компьютер.

Идея создать мир без проводов возникла достаточно давно, но робкие попытки производителей внедрить беспроводные технологии в первое время не имели успеха. Новое, тем более незнакомое, всегда приживается с трудом, но главной причиной этого было именно наше желание не расставаться с таким привычным и надежным способом обмена информацией. Возразить нечего, надежность здесь практически стопроцентная. И все же повод для предания проводов истории нашелся, и имя ему мобильность.

Это понятие, ставшее в начале нового века ключевым, потянуло за собой и развитие беспроводных технологий. А как же иначе, ведь быть мобильным и зависеть от проводов это нонсенс. К тому же стали появляться индустриальные стандарты (например, Bluetooth или семейство 802.11), благодаря чему беспроводное оборудование различных производителей смогло найти общий язык между собой. Беспроводных интерфейсов сегодня существует достаточно много, одни только начинают свой путь к пользователю, другие уже стали достоянием истории, а некоторые и вовсе претендуют на роль глобального средства для беспроводных коммуникаций. И разобраться среди этого вороха способов беспроводного общения зачастую весьма сложно.

Поэтому давайте остановимся на современных технологиях передачи информации без проводов (по воздуху, если хотите), и попытаемся разобраться, что нас ожидает в ближайшем будущем. Несомненно, самыми распространенными сегодня технологиями являются Bluetooth и Wi-Fi, на которых мы подробно остановимся, не забыв, конечно, и о других представителях рынка беспроводной передачи информации.

Рис. 1. Поток инфракрасных лучей как способ передачи информации. А почему бы и нет?

Повинуясь инфракрасному лучу

Самым первым широко распространенным беспроводным интерфейсом по праву считается инфракрасное соединение. Долгие годы этот способ был чуть ли не единственным вариантом соединения двух устройств без проводов. Нельзя сказать, что производители отказываются использовать IrDA-интерфейсы в своих новых устройствах, отнюдь, взгляните, например, на последние модели мобильных телефонов или карманных компьютеров. Этот "старичок" мира беспроводных коммуникаций используется и поныне, но постепенно сдает свои позиции под натиском молодых и более горячих (рис. 1).

Основной причиной этого являются недостатки такого способа соединения. Если на заре зарождения беспроводных технологий с ними можно было мириться, то сегодня они являются весьма серьезным сдерживающим фактором дальнейшего развития IrDA-интерфейсов. Во-первых, это проблемы совместимости: стандартов инфракрасного соединения существует приличное количество (наиболее известные это SIR и более скоростной FIR), и порой попытка подружить между собой два устройства, обладающих, казалось бы, одним интерфейсом, заканчивается неудачей. Правда, в последнее время эта проблема стоит не так остро, но удобство использования остается бичом IrDA-соединения.

Ведь для того, чтобы добиться устойчивого соединения, требуется выполнить целый ряд обязательных условий. В первую очередь это касается взаимного расположения устройств. Идеальным вариантом является расположение окошек инфракрасного порта устройств друг напротив друга, в этом случае можно надеяться на стабильную связь. Хотя производители зачастую указывают возможность разнесения устройств на угол до 20-30 градусов, но в этом случае даже незначительное отклонение от горизонтальности вызывает обрыв соединения. Также ограничена дальность соединения, обычно не более 1 м. Ну и, разумеется, между двумя устройствами не должно быть посторонних предметов, и сами устройства не должны перемещаться (рис. 2).

Ну, как вам перечень ограничений? Попрактиковавшись некоторое время, приходишь к выводу, что иначе как эпизодически такой способ беспроводного обмена информацией использовать не захочется. Впрочем, если рассматривать наличие этого интерфейса в различных устройствах, то можно сделать вывод, что использование IrDA-соединения для передачи информации постепенно отмирает. Конечно, инфракрасные порты можно встретить во множестве устройств, выпущенных несколько лет назад, да и в некоторых современных устройствах он имеется, правда, чаще в бюджетных моделях либо в комбинации с другими способами беспроводной связи. В этой роли чаще всего выступают Bluetooth или Wi-Fi.

Рис. 2. Инфракрасное соединение в действии. КПК Palm Visor синхронизируется с ноутбуком

Наследники Харальда "Синезубого"

Термин Bluetooth ворвался в нашу беспроводную жизнь незаметно и занял в ней одно из ключевых мест. Начиная создавать в 1998 году этот протокол беспроводной связи, компания Ericsson и не подозревала о том, что через несколько лет ее детищу будет уготована такая судьба. Компания и не думала устанавливать никаких рекордов, стояла задача создать беспроводную технологию на основе радиоинтерфейса, причем во главу угла была поставлена не скорость передачи, и даже не радиус действия, а компактность, низкая себестоимость и минимальное энергопотребление.

И надо отметить, что данная задача была выполнена на все сто процентов. Если сегодня кто-либо в этом сомневается, то вы просто сравните эту технологию с тем, что было в конце 90-х годов прошлого века. Думаю, не ошибусь, если скажу, что Bluetooth стал самой эффективной беспроводной технологией уходящего века. Ради справедливости упомянем все компании, участвовавшие с Ericsson в разработке этого стандарта - IBM, Intel, Nokia и Toshiba (рис. 3).

Фактически Bluetooth представляет собой систему для беспроводной передачи информации на расстояние до 10 м. Основой ее является радиоинтерфейс, работающий в диапазоне частот 2402-2480 МГц. Этот диапазон частот, называемый ISM (industrial, scientific, medical), выбран не случайно, поскольку в большинстве стран для его использования не требуется лицензия.

По сравнению с инфракрасным соединением применение Bluetooth имеет неоспоримые преимущества. Конечно же, это ощущение свободы. Радиус действия соединения составляет около 10 метров (хотя встречаются и устройства с дальнобойностью до 100 м), причем нет необходимости нахождения устройств в зоне прямой видимости. Везде, где доступно прохождение радиоволн, нет никаких препятствий для работы модулей Bluetooth. К примеру, телефон в соседней комнате за стеной, а вы на компьютере безо всяких проблем бороздите просторы Интернета. К тому же устройства могут находиться в движении, это нисколько не ухудшает качество связи (круговой радиус действия). Ну чем не идиллия (рис. 4)?

Рис. 3. Где сегодня только не встретить Bluetooth. Слева направо: карманный компьютер Palm Tungsten T, цифровая камера Concord Eye-Q Go Wireless, мобильный телефон Motorola V600

К достоинствам Bluetooth также относятся миниатюрность (сегодня используются чипы размером 8х8 мм и даже меньше), низкое энергопотребление (мощность передатчика не превышает 1 мВт) и очень приличная пропускная способность (до 1 Мбит/с). Благодаря последнему параметру при помощи Bluetooth могут быть достигнуты скорости передачи до 433,9 Кбит/с для полнодуплексного канала или до 723,3 Кбит/с для асимметричного канала. К тому же Bluetooth-устройства общаются между собой не только парами, для них может быть создана сеть (piconet - пикосеть), в которой могут находиться до 8 устройств.

Забегая вперед, замечу, в протокол Bluetooth при его проектировании были заложены и определенные механизмы защиты информации. При этом доступны три уровня защиты, самый высокий из которых предусматривает защиту на уровне сеанса связи. Правда, большинство пользователей не используют эту возможность, ограничиваясь первым уровнем, в котором предаваемые данные может принимать любое устройство. Кстати, по умолчанию любое Bluetooth-устройство сконфигурировано именно на этот уровень.

Одно время были определенные проблемы при одновременной работе Bluetooth-устройств с устройствами, использующими другие беспроводные технологии, в частности, Wi-Fi (диапазон ISM, в принципе, могут использовать любые устройства). Но сегодня усовершенствованная версия 1.2 Bluetooth устраняет этот недостаток, и практически все современные устройства могут работать одновременно (например, на основе чипов BlueCore3 от компании Cambridge Silicon Radio).

Если верить аналитикам, то в 2003 году количество устройств с поддержкой Bluetooth достигло 70 млн. штук. Судя по всему, идея объединения мобильных устройств в так называемую персональную беспроводную сеть, потихоньку воплощается повсеместно, причем в самых различных областях. Возьмем, для примера, медицину. Так, недавно шведская компания connectBlue в сотрудничестве с американским производителем медицинского оборудования Stryker Endoscopy начала поставлять профессиональные Bluetooth-решения для операционных комнат американских больниц.

То же касается и автомобильной промышленности - компания Daimler Crysler уже начала оснащение части своих автомобилей (в частности, городская компакт-модель Smart) электронной системой, которая объединена в единый комплекс посредством протокола Bluetooth. Помимо прилагаемого телефона Sony Ericsson T610, адаптером Bluetooth будет оснащена автомагнитола и приборная панель автомобиля (рис. 5).

Сегодня недостатка в устройствах с поддержкой технологии Bluetooth нет, скорее наоборот, ежегодно выпускается несколько десятков миллионов самых разнообразных устройств - это мобильные телефоны и телефонные гарнитуры, карманные компьютеры и ноутбуки, музыкальные и видеоплееры, развлекательные центры и микроволновые печи. Перечислять полный спектр устройств не имеет смысла, Bluetooth сегодня можно встретить везде. И даже если производитель не позаботился о поддержке этого стандарта в своем устройстве, то эта проблема решается очень легко, при помощи Bluetooth-адаптеров.

Рис. 4. Телефон Siemens S55 и Bluetooth-гарнитура - "сладкая парочка" в мире мобильной связи.

По следам зигзагообразной пчелы

Еще одним протоколом беспроводной связи, имеющим шансы завоевать свою долю рынка, является 802.15.4 или ZigBee. Этот протокол является больше конкурентом инфракрасного соединения и Bluetooth и продвигается группой компаний, в числе которых Motorola, Mitsubishi, Philips и др. Соответственно, и область его использования схожа с этим протоколом, это беспроводные устройства домашнего и промышленного назначения вроде пультов дистанционного управления, компьютерной периферии и т.д.

Если сравнивать его с Bluetooth, то ZigBee обладает большим радиусом действия (до 75 м) и может работать на нескольких частотах (2,4 ГГц, 915 МГц и 868 МГц). Последнее особенно актуально в связи со значительной насыщенностью частоты 2,4 ГГц, на которой работают Bluetooth и Wi-Fi. Правда, пропускная способность у него в 4 раза меньше, чем у Bluetooth, но этот параметр для таких применений не столь важен. Эта технология является оптимальным вариантом для беспроводной передачи данных между бытовыми устройствами. Скорость передачи данных у ZigBee составляет всего лишь 256 Кбит/с, но зато по энергопотреблению этой технологии нет равных. Судите сами, продолжительность работы от двух батарей типа АА в режиме ожидания составляет полгода.

Да и стоимость реализации весьма низка, уже сегодняшние предложения ZigBee устройств дешевле того же Bluetooth в 2 раза. Так что перспектива встраивания систем на основе ZigBee во всевозможные бытовые устройства, начиная от электрических выключателей и детских игрушек и заканчивая теле- и видеоаппаратурой, выглядит очень заманчиво (реальные устройства настолько миниатюрны, что их можно встраивать в одежду). К тому же в сеть можно объединить до 255 устройств, которые обладают способностью общаться между собой.

Рис. 5. Bluetooth в действии - телефонная гарнитура от Ericsson.

А ведь рынок бытовых устройств просто огромен и исчисляется миллиардами единиц, и Bluetooth не претендует на него в первую очередь из-за своей относительной дороговизны. Вот уж где раздолье для ZigBee. Отмечу, что эта технология стандартизирована только недавно, и уже в 2004 году должны появиться первые коммерческие образцы. А расцвета, по мнению аналитиков, следует ожидать к 2006 году.

Кстати, видя такие угрозы ее детищу, компания Ericsson начала разработку модифицированной технологии Bluetooth, ориентированной именно на электронное оборудование (в противовес ZigBee). Правда, все это пока что находится в зачаточной стадии, известно лишь, что технология сохранит основы базового стандарта и будет называться Bluetooth Lite.



статьи
статьи
 / 
новости
новости
 / 
контакты
контакты