Hlavní navigace

Quo vadis, bezdrátová komunikace? (2/3)

 Autor: 29
Rita Pužmanová

Mobilita uživatelů metropolitních, lokálních až malých bezdrátových sítí byla dosud značně omezena velikostí buňky. Kvůli neutuchajícímu zájmu uživatelů o podporu mobility se ale i v oblasti těchto dosud "imobilních" sítí udělalo v poslední době hodně. A vedle dat v těchto sítích stále častěji běhá hlas i multimédia.

Dosud platilo jasné oddělení sítí čistě bezdrátových od sítí mobilních, ale hranice se stírají. Dosah signálu od hlavní stanice (WPAN, typicky Bluetooth), přístupového bodu (WLAN) nebo základnové stanice (WMAN) definovaný ve specifikaci přestává diktovat omezení mobility koncového uživatele té které technologie. Mobilita se prosazuje ve všech možných variantách.

Mobilita do každé technologie

Pro širokopásmový bezdrátový přístup se rozšířila podpora pevného připojení o mobilitu díky normě IEEE 802.16e schválené na konci roku, která dovolí uživatelům nejen pohyb v rámci dané buňky (tj. do desítek kilometrů), ale i přechod mezi buňkami v rámci pokrytí sítě WiMAX (více viz článek WiMAX kompletní: pro pevný i mobilní přístup), ideálně v metropolitních oblastech, i když existují zárodky celonárodních sítí WiMAX. Mobilní WiMAX pracuje v pásmu 2–6 GHz, podporuje uživatele pohybující se rychlostí do 150 km/h a nabízí uživateli rychlost komunikace 3–5 Mbit/s (maximálně 15 Mbit/s).

Širokopásmovým mobilním přístupem (MBWA, Mobile Broadband Wireless Access) v licenčních kmitočtových pásmech pod 3,5 GHz v podání IEEE se již čtvrtým rokem zabývá také samostatný projekt P802.20 (viz článek Mobilita v bezdrátových sítích, aneb 802.16e versus 802.20). Připravovaná norma pod názvem Standard Air Interface for Mobile Broadband Wireless Access Systems Supporting Vehicular Mobility má umožnit mobilním uživatelům pohybujícím se rychlostí až 250 km/h (vhodné jak pro automobily, tak pro rychlostní vlaky) připojení s maximální kapacitou směrem k uživateli nejméně 1 Mbit/s a maximální kapacitou od uživatele minimálně 300 kbit/s. V jedné buňce (o průměru kolem 15 km) má být agregovaná rychlost 4 Mbit/s dopředně a 800 kbit/s zpětně.

WLAN a mobilita?

Bezdrátové LAN jdou na věc poněkud jinak. Roaming při přechodu uživatele mezi přístupovými body je v podstatě vyřešen, ale hodí se pro běžný datový provoz. Pro interaktivní služby není řešení ideální, protože bezpečné předávání uživatelů trvá příliš dlouho, což nepříznivě ovlivňuje zejména hlas po WLAN (doplněk QoS do WLAN řeší vloni schválená norma 802.11e). Proto se nadále pracuje na urychleném a přitom pečlivě zabezpečeném (podle rok a půl staré normy 802.11i) roamingu, a to v rámci projektu P802.11r (viz též článek Bezpečnost WLAN a roaming). To však stále řeší jen minimální mobilitu v prostředí propojených WLAN, typicky v kampusu nebo podnikové síti.

Mobile Usage Patterns

Aby se mobilita i pro milovníky WLAN mohla nejlépe podpořit, musí do rovnice vstoupit další partner: mobilní síť. Dohromady vytvářejí rozlehlé bezdrátové sítě (WWAN), které umožňují uživatelům využít kapacitně zajímavější připojení prostřednictvím WLAN (v dosahu domácnosti, podniku či veřejného hotspotu) a návazně připojení po mobilní síti (co nejefektivněji – typicky s co nejvyšší propustností: od 3G/HSDPA, přes UMTS, EDGE, až při nejhorším GSM/GPRS, samozřejmě podle bezdrátové podpory daného koncového zařízení), bez ztráty aplikačního spojení. Roaming mezi tak odlišnými sítěmi, jako jsou WLAN a různé typy mobilních sítí, ale také není ještě přijatelně vyřešen, takže si to provozovatelé řeší víceméně po svém (viz články Roaming mezi WLAN a GSM a Roaming ve velkém).

Duální podpora sítí se musí kromě vlastní síťové infrastruktury včetně zázemí (účtovací centra, autentizační a autorizační centra) zajistit i na koncových zařízeních. První vlaštovky v podobě (minimálně) duálních chytrých telefonů se již objevily, ale rozmach komerčních služeb duálního připojení k WLAN/mobilním sítím lze čekat v druhé polovině letošního roku. Chytré telefony s WLAN podporou by měly podle ABI Research tvořit do konce dekády čtvrtinu všech prodaných mobilních telefonů.

Sítě na kolech

Ani WLAN se ale nevyhnul specifický zájem o podporu mobility v automobilovém prostředí. V IEEE se pracuje na projektu P802.11p (WAVE, Wireless Access for the Vehicular Environment) určeném pro připojení rádiových stanic v automobilu k pevným bezdrátovým přístupovým bodům. Záměrem je využít spektrum 5,9 GHz přidělené pro automobilovou komunikaci. 802.11p by mělo sloužit jak pro komunikaci mezi vozidly, tak mezi automobilem a pevnou dopravní infrastrukturou, a bude představovat základ mj. pro DSRC (Dedicated Short Range Communications). Schválení normy nelze ale očekávat dříve než v roce 2007.

Sítě na kolech jsou velmi zajímavou oblastí pro nejrůznější provozovatele a výrobce. Proto se jejich vývoji věnuje také řada výzkumných projektů. Zajímavý je německý projekt Network on Wheels (NoW), který se zaměřuje především na otázky bezpečnosti při velmi krátkých kontaktních časech mezi různými mobilními uzly ve značně rozlehlých sítích. Takový síťový systém musí být dostatečně spolehlivý a zajistit dostupnost sítě i v případě výpadků nebo útoků na síť. Soukromí musí být zajištěno jak s ohledem na jednotlivé akce samotných uživatelů, tak uzlů.

IP mobilní

Výše jsme si uvedli jen technologie nižších vrstev, které umožňují nebo umožní mobilitu uživatelů. Ale podpora mobility zasahuje i vyšší vrstvy, především síťovou, tedy IP. Z pohledu síťové vrstvy dnes existuje několik technologií pro IP mobilitu:

  • Mobile IP a Network Mobility (NEMO nemo; Mobility for IPv6 mip6, Mobility for IPv4 mip4, MIPv6 Signaling and Handoff Optimization mipshop, Mobile Nodes and Multiple Interfaces in IPv6 monami6) – předpokládá pevnou infrastrukturu, s níž jsou svázány služby, a existenci trvalého připojení mobilních zařízení. Založeno na domácím agentovi, který na základě registrace mobilního zařízení přesměrovává provoz jemu určený na jeho momentální místo výskytu. Nejzralejší řešení a širokým uplatněním.
  • mesh sítě (normalizační práce v IEEE, ITU apod. vedle firemních řešení, více příště) – přepínané sítě (na druhé vrstvě L2) v nahodilém režimu (ad hoc) na základě zvolené rádiové technologie. Připojení k pevné infrastruktuře sítí je jednodušší než u směrovaných sítí.
  • MANET (směrovací protokoly normalizované v IETF MANET manet; Mobile Ad-Hoc Networks) – směrované sítě (L3) založené na náhodném připojení (random connectivity pattern).

MANET a mesh sítě jsou předmětem výzkumu a vývoje prototypů a testování. Nasazení rozlehlých sítí tohoto typu se plánuje během následujících let.

Zařízení připojené k jakékoli mobilní síti představuje ideálního klienta pervasive networks, tedy sítí poskytujících komunikační služby v režimu trvalém (více příště). „Vytrvalost“ se týká především dvou kategorií:

  • aplikace – kdykoli se uživatel připojí k síti, může používat služby a aplikace založené na jeho dostupnosti a umístění;
  • konektivita – uživatelé se mohou k síti připojit kdykoli a odkudkoli.

Hlas téměř přes cokoli

Přenos hlasu po pevných IP sítích (VoIP) je již zcela zralou technologií, proto se zákonitě zkouší i jinde. Díky oblíbenosti WLAN se prosazuje hlasová komunikace v podnikovém i domácím prostředí (v podobě VoWLAN, VoWiFi, VoFi, wVoIP, jak libo). Tomu konečně přispěla i před půl rokem schválená otevřená specifikace podpory QoS, potřebná pro upřednostnění hlasu před daty v rádiových sítích, 802.11e (viz článek Schválena specifikace pro hlas do WiFi).

V oblasti WLAN se pracuje na řadě vylepšení, a to nejen v normalizaci (viz článek 802.11u,v,w a také k (RRM)), ale i certifikaci. Wi-Fi Alliance koncem roku zahájila nový certifikační program Wi-Fi Multimedia Power Save, který je rozšířením programu Wi-Fi Multimedia (WMM), který zahájil v září 2004 a představoval testování základních povinných prvků z návrhu normy 802.16e. Kombinace WMM a WMM Power Save má zajistit upřednostnění hlasového provozu a udržení krátké latence potřebné pro vysokou kvalitu hlasové konverzace za současné úspory spotřeby energie mobilních/pře­nosných zařízení. Oproti klasickému mechanismu managementu spotřeby energie u sítí 802.11, kde rozhodnutí o vyslání dat je na přístupovém bodu, WMM Power Save dovoluje aplikaci, aby se rozhodla sama, takže se může režim úspory energie „ušít“ přímo pro každou aplikaci. A úspora může být celkem zajímavá: 15–40 procent. Letos ještě do WMM programu certifikace přibude WMM Scheduled Access, jež v sobě zahrne zbývající prvky normy 802.11e (více prioritních front pro různý multimediální provoz).

Nový program má pomoci rozjet trh s dostupnými duálními koncovými zařízeními (s podporou WLAN a mobilní sítě, WCC, Wi-Fi/Cellular Convergence), a tím také přispět k rozjezdu UMA (Unlicensed Mobile Access), technologii rozšiřující možnosti mobilního připojení až do domácích sítí (právě prostřednictvím WLAN nebo Bluetooth, pracujících v bezlicenčních pásmech).

Letos se sdružení chystá spustit další oficiální certifikační programy, zejména pro mobilní telefony s podporou WLAN. VoWiFi produkty pro domácí a malé podnikové sítě a také jednoduché konfigurace zařízení pro tyto malé sítě. Na straně zabezpečení WLAN pokračuje testování WPA2 (WiFi Protected Access), podmnožiny prvků normy 802.11i, jejichž existence bude letos již povinná pro všechny certifikované produkty 802.11.

S hlasovým provozem se už počítá v mladších technologiích jako WiMAX, který má podporu QoS zabudovanou přímo do své specifikace 802.16. A jakoby nebyly mobilní sítě hlavními nositeli bezdrátových hlasových služeb, a to klasicky na bázi přepojování okruhů, po očku pokukují po možnostech, které jim dává přechod na celo-IP síť, mj. tedy paketový přenos hlasu (VoCellular).

To nás logicky přivádí k dalšímu trendu, kterým je konvergence mobilních a pevných sítí/služeb/za­řízení…(viz též článek Malé krůčky ke konvergenci: IMS), o čemž by se dnes již dal napsat celý román.

Příště si poodhalíme roušku nad tajemnými pojmy mesh, ad hoc, ambient networks, wearable, pervasive a ubiquitous computing. A nahlédneme do křišťálové koule, jak že bude vypadat bezdrátová komunikace v roce 2020.

Anketa

O co máte největší zájem?

Našli jste v článku chybu?
Měšec.cz: Za palivo zaplatíte mobilem (TEST)

Za palivo zaplatíte mobilem (TEST)

Podnikatel.cz: Změny v cestovních náhradách 2017

Změny v cestovních náhradách 2017

DigiZone.cz: Placené VoD a obsah zdarma

Placené VoD a obsah zdarma

Podnikatel.cz: Daňové úlevy s EET nestačí. Budou zdražovat

Daňové úlevy s EET nestačí. Budou zdražovat

Vitalia.cz: 9 největších mýtů o mase

9 největších mýtů o mase

Měšec.cz: Kdy vám stát dá na stěhování 50 000 Kč?

Kdy vám stát dá na stěhování 50 000 Kč?

DigiZone.cz: NG natáčí v Praze seriál o Einsteinovi

NG natáčí v Praze seriál o Einsteinovi

Měšec.cz: U levneELEKTRO.cz už reklamaci nevyřídíte

U levneELEKTRO.cz už reklamaci nevyřídíte

Měšec.cz: Air Bank zruší TOP3 garanci a zdražuje kurzy

Air Bank zruší TOP3 garanci a zdražuje kurzy

120na80.cz: Popraskané rty? Některé balzámy stav zhoršují

Popraskané rty? Některé balzámy stav zhoršují

Podnikatel.cz: Udávání kvůli EET začalo

Udávání kvůli EET začalo

Podnikatel.cz: Vládu obejde, kvůli EET rovnou do sněmovny

Vládu obejde, kvůli EET rovnou do sněmovny

120na80.cz: Co všechno ovlivňuje ženskou plodnost?

Co všechno ovlivňuje ženskou plodnost?

120na80.cz: Rovnátka, která nejsou vidět

Rovnátka, která nejsou vidět

120na80.cz: Pánové, pečujte o svoje přirození a prostatu

Pánové, pečujte o svoje přirození a prostatu

Vitalia.cz: Pravda o přibírání na zimu

Pravda o přibírání na zimu

Vitalia.cz: Když přijdete o oko, přijdete na rok o řidičák

Když přijdete o oko, přijdete na rok o řidičák

Root.cz: 250 Mbit/s po telefonní lince, když máte štěstí

250 Mbit/s po telefonní lince, když máte štěstí

DigiZone.cz: Perspektivy TV v roce 1939 podle časopisu Life

Perspektivy TV v roce 1939 podle časopisu Life

Podnikatel.cz: 3, 2, 1..EET startuje. Na co nezapomenout?

3, 2, 1..EET startuje. Na co nezapomenout?