Беспроводные сети: локальные и немного глобальные

Человек — существо социальное. Это определение подразумевает прежде всего общение между различными людьми. Со всеми сразу или по отдельности не имеет значения. Наши далекие предки смогли реализовать заложенные в них природой возможности для коммуникации. Воздух, выдыхаемый особым образом, стал оформляться в слова, которые позже получили и графическое представление в виде письменности.

Тем не менее, общение при помощи звука оставалось и остается наиболее предпочтительным. Долгое время мы пользовались естественными способами передачи звуковых волн: кричать на как можно более далекое расстояние при этом жестикулируя всеми возможными конечностями, показывая что мы чего-то хотим от кого-то, кто сейчас далеко; либо просто можно было передать что надо через посредника.

Во второй половине XIX века назад голос стали передавать по проводам. Скорость возросла на несколько порядков — теперь достаточно было поднять трубку и через несколько секунд слышишь человека на другом континенте за 20000 километров. Технологии прошлого века сделали связь еще более доступной и удобной. Она стала беспроводной. Сегодня можно "выловить" почти кого угодно где бы он не находился. Другое дело, что не все рады такой "свободе", особенно те, для которых она стала еще одним способом контроля, но рассказ не об этом.

Компьютеры позволили передавать на расстояния не только звук (в частности голос), но и текст, а в последнее время все более популярным сервисом становится передача видео. Причем если пронаблюдать за последними тенденциями, то компьютерные сети становятся: а) беспроводными; и б) глобальными. Именно во всем разнообразии стандартов беспроводных цифровых сетей мы и попробует разобраться в этой статье.

Сотовую связь, последние поколения которой упорно становятся "родными" не только для телефонов, но и для компьютеров, мы затрагивать не будем. Это сделано в нашей другой статье: "Сотовая связь: какой мы увидим её завтра". Здесь мы коснемся тех сетей, что создаются на менее "глобальном" уровне, но в то же время весьма распространены.

Многие современные беспроводные стандарты поддерживают работу с почти любым ПК, но некоторые из них разработаны для несколько менее универсальных, но в то же время очень популярных устройств. Например, сотовые телефоны. Ведь многие из них сегодня могут передавать и принимать данные не только из сетей GSM (NMT, CDMA и других), но вести обмен данными с локальными девайсами. Именно с беспроводных сетей малого радиуса действия мы и начнем.

Bluetooth

Стандарт Bluetooth (или как его называют в народе — "синий зуб") сегодня является одним из самых известных и распространенных. Он был разработан в 1994 году двумя специалистами Шведской компании Ericsson — Джапом Харстеном (Jaap Haartsen) и Свеном Мэтиссном (Sven Mattisson). Главное назначение Bluetooth — обеспечение обмена данными без проводов между двумя и более устройствами.

Логотип Bluetooth

Поскольку у истоков "зуба" стояла компания, занимающаяся производством мобильных телефонов, именно для этих аппаратов и была создана эта технология. Стоит ли удивляться, что одним из первых телефонов, оснащенных модулем Bluetooth, стал Ericsson R520. По сегодняшним меркам это весьма увесистый и функционально обделенный "кирпич", который в свое время был невостребован.

Почему? Да потому что 6-7 лет назад Bluetooth оснащались буквально пару устройств. Точно такой же была ситуация и с Wi-Fi. Что толку Apple позволила приобрести iBook с опциональной беспроводной сетевой картой, если в продаже было всего пару точек доступа по баснословной цене? Но Wi-Fi запросто можно было сопрягать с обычной проводной сетью, чего с Bluetooth делать не получится. Ведь для обмена данными используется вовсе не стандартизированный всеми и вся протокол TCP/IP, а свой собственный. Но об этом позже.

Пока коснемся истории вопроса. 20 мая 1998 года было официально объявлено о создании специальной группы Bluetooth Special Interest Group (SIG), которая стала разрабатывать и принимать стандарты для данной технологии. Изначально в ее вошли Ericsson (ныне Sony Ericsson), IBM, Intel, Toshiba и Nokia). Позже к ним присоединились другие. К сегодняшнему дню группой было принято шесть стандартов Bluetooth:

Bluetooth 1.0 и 1.0B

Самые первые версии стандарта имели множество ошибок и недоработок. При сопряжении устройств возникали различные проблемы, связь была нестабильной.

Bluetooth 1.1

Новая версия стандарта устранила многие ошибки 1.0B, а также была принята как стандарт IEEE 802.15.1-2002. При этом была добавлена поддержка работы через каналы без шифрования данных, а также поддержка индикатора мощности сигнала (Received Signal Strength Indicator — RSSI).

Bluetooth 1.2

Версия 1.2 стала пиком развития первого поколения "синего зуба". До сих пор можно найти в продаже устройства с ее поддержкой (например, ноутбуки или телефоны трех-четырех летней давности). В числе ее изменений значатся следующие:

  • более быстрый поиск устройств и подключение к ним;
  • повышена устойчивость соединения, особенно при движении;
  • более высокая скорость обмена данными (на практике до 721 Кбит/с);
  • улучшено качество связи со звукопередающей гарнитурой;
  • добавлена поддержка HCI (Host Controller Interface).

Данная версия была принята как стандарт IEEE 802.15.1-2005. Но, довольно скоро его заменило второе поколение Bluetooth.

Bluetooth 2.0

Bluetooth 2.0 стал довольно значимым событием в цифровой индустрии. Новые "зубы" теперь могли "пережевывать" гораздо больше данных, о чем явно говорит постфикс "EDR", приплюсовыемый к обновленному названию стандарта: Bluetooth 2.0 + EDR. EDR означает Enhanced Data Rate, что вольно можно перевести как "Зубы в три ряда". Шутка. На самом деле перевод звучит как "Расширенный пропускной диапазон". Скорость в некоторых случаях возросла в 10 раз, но реально не превышала значения 2.1 Мбит/с, а пиковое значение равно 3.0 Мбит/с.

Что интересно, Bluetooth 2.0 без EDR — это Bluetooth 1.2 с исправленными ошибками. Некоторые устройства поддерживают именно такую его версию, хотя большинство производителей обеспечили повышенную скорость передачи данных. Помимо этого было снижено и энергопотребление.

Bluetooth 2.1

Совсем недавно был принят стандарт Bluetooth 2.1. Произошло это уже в бытность нашего проекта, о чем мы даже писали соответствующую новость. Нововведений было сделано незначительно. Среди них — еще большее снижение энергопотребления, ускоренное спаривание, лучшая помехозащищенность и другие. До сих пор поддержкой этой версии пока озаботились не многие. Так современные ноутбуки (для которых скорость передачи данных куда чаще имеет большее значение, чем для мобильных телефонов) до сих пор оснащаются контроллерами Bluetooth 2.0 + EDR.

Bluetooth 3.0

Конечно, развитие Bluetooth не остановилось. Хотя сегодня есть довольно много альтернатив этому стандарту, о которых речь пойдет далее, уже сейчас ведется разработка стандарта Bluetooth 3.0, известного под кодовым именем "Seattle". Что он будет еще быстрее, можно догадаться и так. Организация Bluetooth SIG хочет адаптировать UWB-технологию (о ней несколько ниже), способную обеспечить скорость до 480 Мбит/с (тут уже без лишней скромности можно говорить о нескольких сотнях "рядов зубов").

Если эта концепция будет реализована, то Bluetooth станет серьезным конкурентом активно разрабатываемого и уже внедряемого стандарта Wireless USB, который, как ни странно, основан на той же спецификации UWB. Но об этом тоже потом.

Конечно, помимо значительно возросшей пропускной способности добавятся и новые возможности. Так планируется внедрение поддержки специальных информационных точек, которые будут содержать какую-либо информацию (рекламную, данные о погоде, курсах акций, валют и т.д.), и с них можно будет читать ее. Также ожидается упрощение сопряжения устройств, благодаря автоматизированному управлению топологиями. Будут внедрена альтернатива MAC и PHY профилям при передачи данных, что позволит снизить энергопотребление при низком потоке данных, а также повысить скорость при необходимости передать большой объем информации.

Сеть Bluetooth

Сеть Bluetooth

Теперь рассмотрим принцип работы Bluetooth. Данный стандарт работает не при помощи точек доступа подобно Wi-Fi — "точкой доступа" может выступить любое устройство, оснащенное соответствующим контроллером. Условно оно называется "мастером" и формирует вокруг себя "пикосеть" (piconet), в которую может войти до семи других устройств. Точнее семь устройств могут быть активны в данный момент времени, тогда как еще 255 штук могут находится в неактивном состоянии, которое меняется на противоположное при необходимости.

Пикосети могут быть объединены между собой. Тогда несколько устройств будут выступать в роли моста для обмена данными. Но пока полноценная поддержка подобной функциональности не появилась. Впрочем, именно она и должна быть реализована в будущих версиях стандарта.

В один момент времени может происходить обмен данными с одним устройством. Если потребуется отдать данные другому, то быстро происходит переключение. Возможна и параллельная передача, но используется она довольно редко. При этом в пикосети любое из подчиненных устройств при необходимости запросто возьмет на себя роль мастера.

Bluetooth-донгл

Bluetooth-донгл

Обеспечить поддержку Bluetooth современным компьютерам призваны специальные USB-адаптеры. Многие современные ноутбуки среднего ценового диапазона (от $1000) как правило имеют встроенный контроллер. Контроллеры бывают трех классов:

  • Class 3. Мощность 1 мВт. Радиус действия около 1 метра;
  • Class 2. Мощность 2.5 мВт. Радиус действия около 10 метров;
  • Class 1. Мощность 100 мВт. Радиус действия около 100 метров.

Сегодня более всего распространены Class 1 и 2. Оно и не удивительно — несмотря на очень малое энергопотребление Class 3 область его применения крайне ограничена. Даже для гарнитуры он подходит очень плохо. Телефон совсем не обязательно держать в нагрудном кармане — он запросто может оказаться и в джинсах, где карман пришит чуть выше колена, либо вообще на столе, а хозяин будет наблюдаться в радиусе 5-7 метров от аппарата.

Зато Class 1 и 2 продаются довольно активно. Если вы выбираете себе внешний USB-адаптер Bluetooth, то лучше позаботиться о его дальнобойности. Ведь даже с адаптером Class 1 более слабое устройство Class 2 сможет работать на большем расстоянии.

Ну и немного об области применения. Как уже стало ясно, это прежде всего мобильные "прибамбасы": обмен данными между сотовыми телефонами (карманными компьютерами, сотовыми и ноутбуком и т.д.), подключение беспроводной гарнитуры для разговора. В последнее время Bluetooth стал активно применяться в компьютерных мышках и клавиатурах. Множество GPS-навигаторов "говорят" при помощи "синих зубов". Даже джойстики современных приставок Nintendo Wii и PlayStation 3 работают через Bluetooth.

Bluetooth-гарнитура

Bluetooth-гарнитура

Тем не менее, далеко не всем устройствам нужна большая скорость передачи данных, а также большой радиус действия. Это явно продемонстрировала Apple в своем коммуникаторе-телефоне iPhone. Кто не в курсе, сообщаем, что его Bluetooth-контроллер может работать только с гарнитурой. Обмен данными ему недоступен.

И действительно, зачем сотовому телефону (особенно начального уровня) возможность передачи большего объема информации? "Зубы" в них чаще всего используются для гарнитуры. А в этом случае нужен стабильный поток данных, нормально передаваемый на расстояние 5-10 метров с фиксированной скоростью, потребляющий минимум энергии. Именно это и побудило некоторые компании к созданию ответвленных стандартов.

Содержание Далее
Одной страницей
Стр. 1. Вступление. Bluetooth
Стр. 2. Wibree
Стр. 3. UWB
Стр. 4. Wireless USB, WirelessHD
Стр. 5. Wi-Fi
Стр. 6. WiMAX. Заключение
Комментарии
Добавить комментарий

Введите имя:
Войти от:
или
Ваш комментарий:


Введите код:

E-mail (не обязательно)
Адрес электронной почты не предназначен к показу и будет использован только для уведомлений об ответах



Мультимедийные плееры для Android – аудио, видео и универсальные
Обзор популярных плееров для Android
15 октября 2017 /
Смартфон Huawei с большим экраном - Huawei Y7
Почти бюджетный смартфон с хорошими параметрами
7 октября 2017 /
Обзор Samsung Galaxy S8+
Один из лучших смартфонов 2017 года
1 октября 2017 /
iOS 12. Первый взгляд
Что будет в iOS 12
24 сентября 2017 /
 
 
Samsung обещает выпустить инновационную версию стилуса S Pen
Сторонние приложения получат доступ к процессору Pixel Visual Core
Обновление предлагает новый дизайн и бесшовную интеграцию с OneDrive
13,5-дюймовый Surface Book 2 стоит $1500, 15-дюймовый – $2500
Хайпарк обойдется в 41 миллиард рублей
Процессор создавался при участии Facebook
 
 

Опрос

Android какой версии у вас?
или оставить собственный вариант в комментариях (2)





Статистика