ИНФРАСТРУКТУРЫ И ПЛАТФОРМЫ МОБИЛЬНЫХ СЕТЕЙ

 

 

Эволюция сетевых инфраструктур

На развитие структур мобильных сетей большое влияние оказывают общие рыночные и технологические тенденции. Многие тенденции имеют долговременный характер и будут определять перспективные направления развития сетевых инфраструктур. Рассмотрим наиболее важные тенденции долгосрочного характера:

 Глобализация продуктов, услуг и корпораций.  Глобализация происходит уже сегодня на основе развития международной торговли, внедрения новых форм электронного бизнеса и сетевой Интернет - экономики, расширения масштабов производства товаров и услуг.

Сетевые инфраструктуры мобильной связи постепенно преобразуются в глобальные «трубопроводы данных», чему будут способствовать создание высокоскоростных магистралей Интернета, широкополосных технологий спутниковой связи и интеграция фиксированных и беспроводных сетей связи.

 Массовое распространение беспроводных потребительских электронных приборов

Практически все бытовые приборы, измерительные устройства, сенсоры, портативные компьютеры, биомедицинские датчики, видеокамеры, электромеханические механизмы различного назначения и другие устройства будут оснащены встроенными микропроцессорами и системами радиосвязи.

Носимые компьютеры и персональные беспроводные сети станут повсеместно применяться многими людьми в их повседневной жизни.

Сетевые приборы (Net-appliances), оснащенные дешевыми радиоинтерфейсами типа Bluetooth, станут массовыми элементами домашних, офисных и локальных производственных сетей.

Сетевая иерархия структурных компонент позволит строить сети связи различной размерности на основе универсальных протоколов межсетевого взаимодействия.

 Разделение сетевых инфраструктур на независимые уровни по функциональным принципам

Сетевые инфраструктуры различного масштаба и целевого назначения будут все более разделяться на отдельные функциональные уровни: серверы и провайдеры услуг, транспортные и шлюзовые механизмы, управление вызовами и качеством предоставления сервиса. Стандартизация межуровневых интерфейсов позволит операторам связи и провайдерам услуг выйти на новые уровни сетевой специализации и межсетевого взаимодействия.

Появление в сетевых инфраструктурах новых функциональных элементов Возрастающее значение информации и мультимедийного контента в сетевых услугах, все большая персонализация услуг связи, нарастающее многообразие Веб - услуг постепенно приведет к появлению новых инфраструктурных элементов (сетевых узлов и специализированных подсетей). К таким элементам можно отнести: информационные брокеры, семантические фильтры для селекции качественных или узкоцелевых потоков данных, мультимедийные шлюзы и буферные накопители больших AV-файлов, серверы локализации для обслуживания запросов на координаты мобильных абонентов и транспортных средств.

 IP-агрегация подсетей и инфраструктурных элементов

 Технологии радиопередачи в сотовых сетях, обмена мультимедийными данными между различными сетевыми узлами, абонентского обслуживания и сетевых процессов постепенно модернизируются на базе IP-протоколов. В сетевых инфраструктурах появляются новые шлюзовые узлы, выполняющие функции агрегации подсетей IP.

Пакетная коммутация становится универсальной сетевой технологией, реализующей широкий диапазон параметров производительности и межсетевую связность различных типов сетей (фиксированных, беспроводных, абонентского радиодоступа и т.п.).

Мультирежимиые точки доступа

Различные точки доступа (базовые станции, шлюзы, IP-порты) будут развиваться в направлении поддержки множественных радиоинтерфейсов и подключения широкого спектра терминалов и электронных приборов различного назначения. Стоимость этих точек доступа значительно снизится, что обеспечит повсеместное распространение мультирежимных «радиорозеток» для беспроводного подключения терминалов и организации локальных сетей.

Адаптивные самонастраивающиеся антенны будут использоваться операторами мобильной связи для обслуживания абонентов и межсетевого взаимодействия с мобильными локальными сетями.

Терминалы

Разнообразие абонентских устройств и электронных приборов с встроенными радиоинтерфейсами возрастет по сравнению с 2G-терминалами в несколько десятков раз. Значительно расширится также диапазон скоростных параметров трафика: от 10 Кбит/с для простых приборов и датчиков до 100 Мбит/с для мультимедийных персональных компьютеров.

Терминалы смогут использовать новые частотные диапазоны 5 (технология Hiperlan2) и 60 ГГц. Для работы в высоких частотах терминалы будут оснащаться адаптивными антеннами.

Новые радиочастотные ресурсы

Операторам связи будут предоставляться новые широкополосные радиоресурсы как в лицензированных, так и нелицензированных полосах. В дальней перспективе развития (через 5-10 лет) диапазоны 5, 20, 40 и 60 ГГц начнут играть важную роль во многих применениях: высокоскоростная передача данных, спутниковая связь, интерактивное TV, сбор телеметрической информации, сотовое широко вещание, научные и медицинские измерения.

Будут разработаны методы совместного использования радиоспектра различными операторами (в режиме разделения радиочастотных ресурсов).

           

Беспроводные IP-платформы

Технологию GPRS следует рассматривать не только как первый практический шаг на пути к 3-му поколению мобильной связи. На самом деле — это самый важный и самый надежный шаг. Благодаря GPRS в сети GSM придет IP-функциональность, которая обеспечит эффективную взаимосоединяемость с действующими сетями передачи данных на базе протоколов ТСР/IP и Х.25. Очень важно и то, что сети GSM во многих эксплуатационных и пользовательских аспектах приобретут начальный потенциал 3G-сетей.

Операторы начнут постепенно переходить от технологии коммутации каналов к новой технологии коммутации пакетов, что станет первым и наиболее важным шагом погружения в будущий мир всеобщей IP-связности. Модифицируя свои базовые станции под GPRS- режимы, операторы дадут своим абонентам широкий спектр новых услуг беспроводной передачи данных.

Беспроводной Интернет и мобильная связь в корпоративных интранет-сетях благодаря GPRS становятся совершенно реальными возможностями. В Европе полным ходом идет процесс стандартизации и внедрения WAP (протокола беспроводного доступа к Интернету),  который в комбинации с GPRS даст уже в следующем году мощную техническую платформу для самых разных применений. До появления этой платформы Интернет-услуги в GSM сетях могли опираться только на ограниченные возможности SMS (службы коротких сообщений GSM). Операторы GSM также пытались различными техническими ухищрениями организовать для своих абонентов web-услуги, однако эти частные и неэффективные решения на базе SMS оказались в коммерческом плане безрезультатными.

Вертикальные рынки с особыми ожиданиями готовятся к широкому внедрению мобильных данных. Например, у служб экспресс-доставки почты (типа DHL и Federal Express) имеется некоторый опыт мониторинга почтовых перевозок. Однако только с приходом технологии GPRS экспедиторы экспресс-почты смогут эффективно взаимодействовать со своей интранет-сетью, контролировать движение почтовых грузов и получать в режиме беспроводной передачи файлов различную документацию. Аналогичные услуги передачи данных (до 115 убит/с) крайне необходимы для диспетчерских служб транспорта и грузовых перевозок. Ряд  новых телеметрических приложений (геологическая разведка, экологический мониторинг, метеорологические данные и т.п.) быстро востребуют беспроводную передачу данных.

Другое революционное новшество — это совместное использование несколькими абонентами IP-каналов передачи данных. Технология GPRS позволяет разделить между абонентами оплату радиоканала. Абонент оплачивает фактически переданные пакеты данных,  а не время занятия канала. По оценкам экспертов, для GPRS потребуется установить дополнительно еще 20% базовых станций, но такое расширение инфраструктуры — это естественный процесс, так как в результате привлекаются и пропорциональные объемы новых абонентов. Даже при развитии голосовой связи необходимы дополнительные базовые станции. По оценке Sonera услуги GPRS будут наиболее востребованы в корпоративном секторе, где большие компании  уже располагают действующими сетевыми инфраструктурами, в которые будут встраиваться новые узлы или шлюзы GPRS. Начальная стоимость внедрения GPRS относительно умеренная, например, для британского оператора One20ne требуется затратить около 16 млн. долл. При росте трафика дополнительные инвестиции могут быть получены из абонентских платежей за услуги GPRS. Сеть Ове20пе уже охватывает 97% населения Великобритании, поэтому даже на первом этапе внедрения GPRS новые услуги будут потенциально доступны всем абонентам. Оператор One20ne уже инвестировал 71 млн. долл. в сетевое оборудование, поставленное Ericsson, и считает эти вложения достаточными для первого этапа. В целом в течение прошедшего года Опе20пе затратил 475 млн. долларов на свою сетевую инфраструктуру с целью обеспечения высокого уровня радиопокрытия, организации производительных радио каналов и хороших качественных характеристик связи. Таким образом, Опе20пе располагает мощной и достаточной с точки зрения производительности инфраструктурой, чтобы безболезненно и плавно внедрять новые режимы GPRS.

По мнению менеджеров One20ne абонентская база этой сети уникальна в том плане, что ее значительная часть — это рядовые потребители, активно нагружающие сеть в вечерние часы и выходные дни. В дневные часы сеть незагружена, и благодаря этой особенности, имеются свободные ресурсы для мобильного Интернета и передачи данных в деловых различных применениях.

Поэтапные инвестиции в развитие инфраструктуры своей сети по мере получения отдачи от новых услуг — это не хорошая единственная стратегия операторов. Правильная тарифная политика — еще одна ключевая задача, которую необходимо решить сразу же при запуске новых услуг. Общая идея, разделяемая многими операторами, состоит в поиске новой бизнес-модели обслуживания абонентов. Все понимают, что для GPRS нужно уходить от оплаты за «длительность сеанса связи» к более точным и справедливым платежам за «объемы сервиса». Однако, конкретные решения в этом направлении операторам еще предстоит выработать и проверить на практике.

Базовая версия GPRS, разработка которой ведется рабочей группой GSM SMG 4 ETSI, была практически завершена к концу 1998 г. Хотя GPRS поддерживает две сетевые технологии — Х.25 и IP, поставщики оборудования наибольшее внимание уделяют IP сетям. Как следует из табл. 6.1, технология GPRS является важным этапом в развитии возможностей передачи данных в сетях GSM. Преимущества GPRS достигаются за счет достаточно существенной модернизации действующей сети GSM. Оператор должен приобрести оборудование как минимум для двух сетевых узлов, модернизировать контроллеры базовых станций, существенно модифицировать программное обеспечение всей сети GSM.

Пакеты данных GPRS формируются (или обрабатываются) в узлах SGSN — Serving GPRS Support Node (Обслуживающий узел поддержки GPRS). Эти узлы в сети GSM обеспечивают прием и отправку пакетных данных через соответствующие базовые станции. Связь сети GSM с Интернетом или другой IP сетью реализуется через специальный шлюз GGSN- Gateway GPRS Support Node (Шлюзовой узел поддержки GPRS). В типичной конфигурации, сети GPRS может использоваться несколько узлов SGSN и один узел GGSN (рис. 6.1). Шлюз GGSN всегда перенаправляет пакеты, приходящие из внешней IP сети, через узел SGSN, который отправляет пакеты к базовым станциям.

Узлы SGSN и GGSN ведут обмен пакетами данных, капсулированными в соответствии со специальным протоколом GTP — GPRS Tunnel Protocol (Туннельный протокол GPRS). Протокол GTP работает над стандартным IP протоколом в прозрачном режиме, т.е. пользователи и прикладные задачи фактически «не знают» о существовании GTP.

Технология GPRS базируется на стандартных физических радиоканалах (тех же самых, что и радиоканалы GSM для голосовой связи), работающих в полосе 200 КГц. Исходный поток цифровых радиосигналов передается со скоростью 271 Кбит/с, формируемых в виде отдельных 8 каналов голосовой связи, работающих каждый на скорости 34 Кбит/с (8 х 34 = 262). С учетом передачи управляющих протокольных данных и избыточности кодов с коррекцией ошибок полезная, скорость составляет 14 Кбит/с в каждом радиоканале.

           

 

 

Преимущества IP-режимов связи

GPRS обеспечивает передачу данных с пакетной коммутацией, особенно подходящую для режимов мобильной связи, где требуется минимальное использование радиоресурсов:

— передача данных с низкой периодичностью в относительно случайные моменты времени;

— периодическая или частая передача небольших объемов данных; — относительно редкая передача больших объемов данных.

В терминологии сетей с пакетной коммутацией (например, IP или АТМ. сетей) различаются следующие режимы передачи:

— PTP (Point-То-Point services) — режимы передачи «точка-точка»;

— PTM (Point-То-Multipoint services) — режим передачи «точка-многоточка»;

— PTP-CLNS (Point-То-Point Connectionless Networks) — режим передачи «точка-точка» без установления соединения;

— PTP-CONS (Point-То-Point Connection Oriented Network Services) — режим передачи «точка-точка» с установлением соединения.

Для использования приложений на базе протоколов IP (например, с нижними уровнями Х.25) требуется реализация режима PTP-CONS. При этом устанавливается логическое соединение (канал) между двумя абонентами или сервером и абонентом. Логический канал поддерживается при перемещении мобильного абонента между сотами одной сети GSM.

Возможны три типа служб GPRS на базе режимов «точка-многоточка»:

— PTM-Multicast — передача пакетов данных всем абонентам в заданной географической области, запросившим эти услуги;

— PTM-Group Call — передача пакетов данных определенной группе абонентов в заданной географической области;

— IP-Multicast — передача пакетов данных между абонентами IP-М группы; этими абонентами могут быть «внутренние» абоненты мобильной сети или абоненты других сетей, взаимосоединенных IP протоколом.

Производительность и качество услуг GPRS

Механизм мультиплексирования пакетов данных, стандартизированный для GPRS, не зависит от физических характеристик радиоканалов. Поэтому при модернизации базовых станций технология GPRS может использоваться на будущих радиоканалах. Профиль абонента, хранимый в базе данных HLR оператора, содержит основные параметры услуг связи, согласованные между абонентом и оператором. К числу таких основных параметров относятся:

— производительность — определяется двумя согласуемыми параметрами («Максимальная битовая скорость» и «Средняя битовая скорость»); эти скорости могут быть согласованы в единицах ТСН: от одного ТСН до восьми ТСН. Например, 9,6 Кбит/с ... 8х9,6 Кбит/с. Кроме того, может быть дифференцирована битовая скорость в зависимости от типа линии: «вверх» или «вниз»; для этой цели используется параметр Mobile Station Multislot Capability;

— надежность — в GPRS обеспечивается пять классов надежности; каждый класс определяет вероятность потери, дублирования или ошибочного изменения последовательности пакетов SDU. Путем комбинации режимов GTP, Ы.С и RLC устанавливаются параметры производительности для каждого класса надежности. Фактически GPRS  позволяет выбирать нужные характеристики надежности в очень широком диапазоне возможностей;

— задержка — маршрутизаторы GPRS вносят при обработке пакетов определенную задержку в передачу данных. Эти задержки определяются имеющимися сетевыми ресурсами, выделяемыми оператором для обслуживания конкретного трафика. GPRS обеспечивает оптимизацию по четырем классам задержек, среди которых один класс «best effort» является обязательным;

— приоритетность — три уровня приоритетов поддерживаются GPRS, при помощи которых устанавливаются последовательности обслуживающих процедур в случае аварийных или сбойных ситуаций, а также при перегрузке трафика в сети.

Технология GPRS является одним из первых наиболее экономичных подходов к внедрению IP функциональности в действующих мобильных сетях. Пакетная передача данных в сети GSM организуется на двух уровнях:

— радиоканалы GSM модифицируются: в аппаратуре и программном обеспечении базовых станций (БС) и контроллере БС вводятся новые режимы многопользовательского использования временных интервалов (слотов);

— в структуре сети GSM появляются новые узлы пакетной коммутации: SGSN и GGSN. При внедрении необходимо выбрать режимы пакетной передачи (PTP, PTM и др.), службы пакетного трафика и параметры обслуживания абонентов. Каждое приложение, которое требуется реализовать в сети GPRS, определяется составом услуг, параметрами производительности и качества услуг.

В начальной фазе внедрения GPRS предполагается, что трафик GPRS составляет относительно малую долю общего сетевого трафика. Поэтому операторы могут использовать существующую топологию сот и их радиопараметры. С ростом трафика GPRS и объема услуг пакетной передачи границы сот и их другие параметры должны быть изменены.

Каналы пакетной передачи GPRS могут быть сконфигурированы в действующих приемопередатчиках TRX двояким образом: а) в режиме совместного использования с обычным трафиком GSM; и б) в выделенном режиме использования только для трафика GPRS. Естественно, что для GPRS могут быть установлены также новые блоки TRX и свои отдельные рабочие частоты.

Контроллеры базовых станций BSC при внедрении GPRS должны быть существенно модифицированы. Новый тип контроллера PCU (packet control unit) должен обеспечивать: управление радиоканалами, обработку пакетов данных между SGSN и мобильными терминалами.

Базовые спецификации GPRS были приняты ETSI в 1998 г. в качестве стандартной технологии GSM Phase 2+, реализующей пакетную радиопередачу данных.

GPRS является достаточно гибкой и расширяемой технологией, так как она использует базовые механизмы IP, что обеспечивает потенциальную возможность надстройки над GPRS новых протоколов IETF. Например, одной из рабочих групп IETF разрабатывается новый транспортный протокол для сигнализации — Call Processing Syntax (Язык обработки вызовов), позволяющий 'пользователям и системным администраторам определять свои скрипт-сценарии вызова услуг IP телефонии, которые могут реализовываться в сетевых шлюзах.

Одно из важных достоинств GPRS — это спецификации сетевых узлов GGSN и SGSN, а также их интерфейсов с GSM соответствующими управляющими компонентами GSM (SS7,  HLR, IN, CAMEL и др.). Сетевая инфраструктура GPRS может постепенно, и органично добавляются к существующим сетевым элементам GSM. Таким образом, на основе развития GPRS операторы GSM могут параллельно решать две важные взаимосвязанные задачи:

а) эволюционно перестраивать сетевую инфраструктуру, внедрять высокоскоростную радиоканалы и режимы связи, соответствующие требованиям UMTS;

б) постепенно строить новую сетевую инфраструктуру, отвечающую стандартам Mobile IP и новым IP приложениям.

Одним из важных перспективных решений в этой концепции эволюционного переход от GPRS к мобильному Интернету является разработка специального узла IGSN (Internet GPRS Support Node) — узел поддержки режимов Интернета в сети GPRS.

Реализация в среде GPRS базовых IP функций и ряда специализированных протоколов IETF позволяет на общей сетевой IP платформе решать следующие принципиальные задачи развития сетей GSM.

Поддержка в сетях GSM режимов связи и услуг реального времени.

 В настоящее время, как классические протоколы GSM, так и протоколы GPRS не обеспечивают гарантированное качество связи QoS (время задержки, время реакции и др.), требуемое для режимов реального времени (real-time operations), например, для интерактивных информационных услуг или видеоконференцсвязи. На базе усовершенствованных механизмов IP рабочими группами IETF предлагаются новые решения:

— протоколы RSVP, Intserv, DiffServ и другие методы оптимизации пакетного трафика, обеспечивающие высокие и гарантированные параметры QoS;

— новые механизмы быстрого хэндовера: буферизация абонентских данных в узле SGSN, методы адаптивной маршрутизации при переключении сот, реализация хэндовера в режиме мультивещательных запросов мобильной станции на переключение и т.п.

Важно отметить, что в мобильных IP сетях появляется возможность использовать технологические достижения фиксированного Интернета. Технология GPRS становится, таким образом, продуктивной средой переноса IP механизмов реального времени в мобильные применения.

Новые технологии интеграции мобильных сетей GSM с сетями ТРОП

В настоящее время поставщики оборудования IP телефонии активно стандартизируют совместно с IETF и ITU новые протоколы реализации услуг ТФОП в IP сетях. В частности, разрабатывается Пограничный шлюз IP телефонии (IP Te- lephony Border Gateway) и соответствующие протоколы реализации телефонных услуг Интернет-провайдерами. В рамках ITU на базе стандарта Н.323 разрабатываются протоколы шлюзов для реализации видеотелефонии в локальных и мобильных сетях, взаимодействующих с ТФОП. GPRS позволяет создать стандартную технологию управления сеансами связи с ТФОП (управление вызовами, сигнализация SS7, поддержка связи «точка многоточка» и др.).

Унифицированная среда реализации дополнительных услуг — VHE

 

Среда не позволяет абонентам получать многие дополнительные услуги независимо от типа используемого терминала и обслуживающей сети в удобной и привычной (домашней) сервисной обстановке. К таким дополнительным услугам относятся: единый телефонный номер, настраиваемый абонентский интерфейс, персональный характер приложений, доступ к персональным базам данных в режиме роуминга и т.п. Среда IP телефонии и развитые IP протоколы сеансового уровня создают гибкую платформу для реализации VHE в различных абонентских сетях — ТФОП, GSM, WLAN, Интернет.

Технология GPRS позволяет строить интеллектуальные сети (на базе CAMEL и других протоколов) с перспективной ориентацией на будущие VHE среды.

Интеграция GSM с мобильным Интернетом

В настоящее время переход от GSM к GPRS требует построения в сети GSM новых узлов — SGSN и GGSN, реализующих управление IP трафиком и взаимодействие с IP сетями. Так как эти узлы архитектурно и технологически полностью независимы от сетевой инфраструктуры GSM, их функциональность может постепенно наращиваться и дополняться новыми протокольными механизмами Mobile IP.

Например, GPRS использует свой механизм роуминга между узлами SGSN и GGSN. Этот механизм может быть дополнен протоколом Mobile IP, что потенциально позволит абонентам GPRS иметь глобальный роуминг, включая услуги мобильного доступа к узлам Интернета. На базе Mobile IP в перспективе может появиться общая роуминговая среда для мобильных пользователей любых сотовых сетей (GSM, IS-95, IS-136+, UMTS и т.п.), располагающих в своих сетевых инфраструктурах шлюзами Mobile IP.

Наряду с внедрением GPRS в сетях GSM будут развиваться и другие процессы эволюции сетевых инфраструктур:

Общая стратегия эволюции GSM/GPRS

— все более широкое использование IP механизмов и протоколов для интеграции GSM с мобильными различными и фиксированными сетями;

— базирование на универсальных механизмах Mobile IP для достижения в GSM глобального роуминга и мобильного повсеместного доступа абонентов к Интернету;

— перенос управляющих функций, механизмов интеллектуальных услуг и средств ЧНЕ в шлюзовые серверы, позволяющие наращивать межсетевые возможности и прикладные службы при сохранении действующих сетевых инфраструктур.

Шлюзовые операции различного типа постепенно будут формировать функциональное ядро UMTS. В той же мере как ТСРЛР становится все более универсальным транспортным механизмом современных сетей связи, на уровне шлюзовых операций и взаимодействия серверов будет действовать новый Обобщенный Прикладной Протокол UGAP (UMTS Generic Application Protocol), реализующий транзакции между абонентами и серверами, серверами и серверами, шлюзами и серверами. На базе UGAP будут строиться интеллектуальные сети, в которых новые службы VHE будут создаваться динамически на основе генерации или настройки сервисных web-протоколов. Концепция серверов, гибко адаптируемых к прикладной среде, уже в ближайшие годы пройдет широкую практическую проверку при реализации WAP-серверов в сетях GSM/GPRS.

Мобильные терминалы GPRS

Стандарт GPRS определяет три новых типа мобильных терминалов:

— терминалы класса А поддерживают одновременно режимы передачи данных с коммутацией каналов (circuit-switched) и коммутацией пакетов (packet-switched);

            — терминалы класса. В поддерживают либо режим передачи с коммутацией каналов, либо режим с коммутацией пакетов (не поддерживается передача двух видов трафика одновременно);

— терминалы класса. С поддерживают только один определенный режим передачи, т.е. подключаются к сети в единственном режиме передачи (с коммутацией каналов (КК) или коммутацией пакетов (КП).

Следовательно, терминалы класса. А и класса В поддерживают оба режима КК и КП, но в зависимости от управляющих сигналов эти терминалы подключаются к сети или в режиме «КК+КП», или в режиме «КК/КП». С целью эффективного мультиплексирования пакетного трафика к/от мобильным терминалам в GPRS определен новый тип канала пакетных данных PDCH (packet data channel) в качестве радиоинтерфейса. Один канал PDCH отображается в один слот (временной интервал) стандартного радиоканала GSM.

Переход от GPRS к EDGE

Следующим этапом развития сетей GSM после внедрения GPRS неизбежно становится технология EDGE. Преимущество технологии EDGE связано с ее совместимостью как с GSM, так и TDMA. Для операторов, не получивших лицензии UMTS, EDGE может стать альтернативной технологией предоставления услуг 3-го поколения.

Продвинутые операторы, стремящиеся перейти к 3G как можно быстрее, могут «пропустить» этап реализации EDGE и внедрять сразу UMTS. Однако, другой подход демонстрирует оператор Sonera, уже получивший лицензию на UMTS. Sonera планирует реализовать технологию EDGE, так как не исключено, что UMTS не будет готова к планируемому сроку, а потребительский спрос превысит ожидаемый уровень. Какой путь выберут операторы GSM (GPRS-ЕРОЕ43МТБ или 6РКБ43МТБ), будет зависеть, прежде всего, от темпов развития рынка новых услуг и выполнения графика реализации UMTS.

Операторы надеются, что после внедрения пакетной передачи на базе GPRS, новые технологии EDGE и UMTS будут реализованы как постепенные и плавные усовершенствования. Высказываются даже более сильные или ультимативные суждения: «Если GPRS не будет иметь успеха, то вообще никакая другая новая технология не сможет быстро найти свое место в сотовой связи».

Таким образом, GPRS — это ключевая технология, определяющая темпы перехода к 3- му поколению.

Переход к IP-сетям

Приход мобильных сетей 3-го поколения значительно повлияет не только на появление новых разнообразных услуг связи, но и на быстрое развитие сетевых инфраструктур, поддерживающих рабочие процедуры операторов мобильной связи. Операторам становится все более необходимым управлять межсетевым трафиком типа «фиксированные/мобильные сети», «мобильные сети/Интернет», «мобильные офисные беспроводные сети» и т.п.

Провайдеры Интернет-услуг, операторы фиксированных сетей, операторы спутниковой связи также все более активно начинают заниматься вопросами интеграции с сетями мобильной связи. Поиск оптимальных решений по объединению возможностей различных сетевых технологий начинает осуществляться по всем направлениям, где ожидается достаточный рыночный спрос на новые услуги. Операторы пока еще владеют отдельными, мало пересекающимися абонентскими базами. Абонентские базы операторов также могут объединяться на уровне более полных или общих пакетов услуг, предоставляемых в будущем теми операторами, которые смогут эффективно решать задачи интеграции технологически различных сетей. Задача интеграции сетевых инфраструктур имеет все более возрастающее значение для psyx принципиально различных технологий коммутации: сетей с коммутацией каналов и сетей с коммутацией пакетов. Сети с коммутацией каналов наиболее широко распространены в современных сетях ТРОП, ISDN, мобильных сетях 2-го поколения (GSM, CDMA, D- ,g4PS). Высокое качество голосовой связи, высокоскоростная передача данных, развитые своды интеграции услуг, эффективные схемы интеграции мобильных и фиксированных ей — эти и другие преимущества технологии коммутации каналов хорошо известны. Мобильные технологии 3-го поколения, сетевые инфраструктуры Интернета, высоко- , коростные АТМ. магистрали и ряд других сетевых технологий базируются на методах пакетной коммутации, имеющих свои важные достоинства с точки зрения сетевой производительности, экономичности и универсальности применений. Технологические тенденции действуют таким образом, что мир IP сетей непрерывно  расширяется, а пакетная коммутация становится общей основой сетевых инфраструктур как для фиксированных, так и для мобильных сетей.

Технологическая модернизация

GPRS можно рассматривать как надстройку над GSM-сетью второго поколения. Она позволяет передавать пакетные данные со скоростями от 9,6 до 171 Кбит/с. Кроме того, ресурсы много и того же радиоинтерфейса могут быть использованы несколькими пользователями. В GPRS-системах целесообразно максимально использовать элементы существующих GSM-сетей, но для эффективного построения мобильной сотовой сети с пакетной передачей, явных (рис. 6.2) необходимы некоторые дополнительные сетевые элементы, интерфейсы и протоколы, обслуживающие пакетный трафик. Поэтому технология GPRS требует модернизации ряда сетевых элементов (табл. 6.2).

 

 

 

 

цццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццццц

 

Модернизация сетевых элементов (11)

 

Мобильные терминалы (МТ).

 Должны быть разработаны новые абонентские терминалы (АТ), так как существующие GSM-телефоны не могут ни работать с усовершенствованным радиоинтерфейсом, ни непосредственно формировать пакеты. Новые АТ, новые типы персональных цифровых секретарей (PDA) со встроенными GSM-телефонами и устройства типа PC Card для портативных компьютеров будут способны обеспечить высокоскоростную передачу данных. Эти терминалы будут обратно совместимы с существующими GSM- сетями, т. е. обеспечат речевую связь по этим сетям.

Система базовых спынций. Каждый контроллер базовой станции (BSC) должен быть доукомплектован одним или несколькими блоками управления пакетами (PCU), Эти блоки образуют физический и логический интерфейс системы базовых станций (BSS) для трафика пакетных данных. Очевидно, потребуется модернизация программного обеспечения базовой приемопередающей станции (BTS). Модернизации оборудования, как правило, не предполагается.

Если источником речевого трафика или трафика данных является АТ, этот трафик передается через радиоинтерфейс на BTS, а оттуда на BSC точно так же, как в случае стандартного GSM-соединения. Однако на выходе BSC трафик разделяется: речевой трафик направляется в центр коммутации мобильной связи (MSC), а данные через соответствующий интерфейс и блок управления пакетами (PCU) передаются на новое для структуры GSM устройство — SGSN (обслуживающий узел поддержки GPRS).

GPRS-сеть. В существующих центрах MSC базовой сети используется технология коммутации каналов на центральной станции, и поэтому они не могут обслуживать трафик пакетных данных. Это заставляет ввести в структуру сети два новых вида устройств, называемых узлами поддержки GPRS:

— обслуживающий узел поддержки GPRS (Serving GPRS Support Nodes, SGSN); и — шлюзовой узел поддержки GPRS (Gateway GPRS Support Nodes, GGSN).

            SGSN можно рассматривать как «МЯС с коммутацией пакетов». Он передает пакеты данных на МТ в своей зоне обслуживания. SGSN посылает запросы основным регистрам местоположения, регистрирует новых мобильных абонентов и отслеживает их перемещения в своей зоне. Таким образом, SGSN выполняет функции контроля — регистрацию и исключение мобильных абонентов, и контроль их местоположения. SGSN соединен с подсистемой новой станции, а именно подключен к блоку PCU контроллера базовой станции с использованием интерфейса ретрансляции кадров.

Шлюзовые узлы GGSN служат интерфейсами к внешним сетям с протоколом IP — Интернету, корпоративным интрасетям и др. Они хранят информацию о маршрутизации, необходимую для туннелирования блоков протокольных данных (Protocol Data Units, PDU) обслуживающим узлам SGSN соответствующих станций. К их функциям относятся также контроль сетей и абонентов и составление таблиц адресов. Для обслуживания нескольких SGSN могут быть выделены один или несколько GGSN.

Управление мобильностью в технологии GPRS. Управление мобильностью строится на механизмах, используемых в GSM-сетях. Когда МТ переходит из одной зоны в другую, Функция управления мобильностью отслеживает его местоположение в каждой мобильной сети. Узлы SGSN обмениваются между собой данными и постоянно обновляют информацию о местоположении пользователя. Профили МТ хранятся в регистрах перемещения (Л.К), к которым через узлы SGSN имеют доступ местные центры коммутации мобильной связи (MSC). В каждой мобильной сети устанавливается и поддерживается логическая связь между МТ и SGSN. По завершении передачи или по выходе МТ из зоны обслуживания

данного SGSN эта логическая связь разрывается и использовавшиеся ею ресурсы освобождаются и могут использоваться для других целей.

Узлы G6$N. В узлах GGSN в общем, конструктиве могут быть объединены:

— функции GGSN (они определены Европейским институтом стандартизации электросвязи (ETSI));

— функции маршрутизаторов.

Эти узлы отличает то, что в них функции GGSN заложены в программное обеспечение 1ОБ, разработанное компанией Cisco [12]. IOS предоставляет широкий набор сетевых возможностей, закладываемых в основу устройств, управляющих межсетевым обменом. Эти возможности обеспечивают операционную совместимость с большим числом физических и логических протокольных интерфейсов, отвечающих основным стандартам. Они позволяют соединить между собой оборудование различных производителей и обеспечивают безопасность, надежность и защиту инвестиций как в случае роста и изменения сетей, так и в случае появления новых приложений.

В число ключевых функций GPRS, поддерживаемых этими узлами, входят маршрутизация, передача управления, управление мобильностью совместно с узлами SGSN, согласование качества услуг, идентификация мобильного пользователя с помощью системы RADIUS (Remote Authentification Dial-In User Service), динамическая IP-адресация с использованием протокола DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol), управление сетью и сбор данных для начисления платы. Узлы GGSN позволяют использовать все функции программного обеспечения IOS. Среди основных выделим функции IP-маршрутизации и IP- туннелирования, а также поддержку системы имен доменов (Domain Name System, DNS), протокола DHCP и системы RADIUS.

            Маршрутизация данных [12]

 

Одна из главных проблем в GPRS-сетях — это маршрутизация пакетов к мобильному пользователю и от него. Эта проблема может быть разделена на две задачи: маршрутизация пакетов и управление мобильностью.

Маршрутизация пикетов данных. В число главных функций узла GGSN входит взаимодействие с внешней сетью передачи данных. На основе информации о местоположении АТ, поступающей от узлов SGSN, узел GGSN обновляет каталог местоположения абонентов и направляет пакеты данных, инкапсулированные по протоколу внешней сети, через базовую GPRS-сеть в SGSN, обслуживающий в данный момент нужный АТ. Он также декапсулирует и пересылает, пакеты, поступающие из внешней сети, в соответствующую сеть передачи данных и собирает данные для начисления платы, которые пересылаются в шлюз биллинговой системы.

На рис. 6.8 представлены три схемы маршрутизации: для сообщения от мобильного устройства (путь 1) для сообщения, инициированного сетью, и АТ, находящегося в своей сети (путь 2); и для сообщения, инициированного сетью, и АТ, перешедшего в порядке роуминга в GPRS-сеть другого оператора (путь 3). В этих примерах GPRS-сеть оператора состоит m ряда узлов SGSN и GGSN и межоператорской магистрали.

GPRS-операторы, вероятно, допустят роуминг по межоператорской магистрали. Они подключаются к этой магистрали через пограничные шлюзы, которые могут обеспечить необходимые протоколы межсетевого обмена (например, Border Gateway Protocol, BGP), Можно также ожидать, что операторы GPRS-сетей реализуют механизмы управления качеством услуг в межоператорской сети для обеспечения соглашений на уровне услуг. Главными достоинствами предлагаемой архитектуры являются гибкость, масштабируемость, операционная совместимость и возможность роуминга.

           

      

 

Управление мобильностью в GPRS-сетях

Работа GPRS-надстройки частично независима от GSM-сети. Однако для повышения эффективности и оптимизации использования свободных ресурсов GSM-сети (например, свободных временных слотов) некоторые процедуры GPRS используют те же сетевые элементы, что и текущие GSM-функции (см. рис 6.9).

           

МТ в GPRS-системе может принимать три состояния: холостое, ждущее и активное. Это отличает систему пакетной беспроводной передачи данных от классической системы GSM, где имеются только два состояния МТ — холостое и активное. Передача данных между МТ и GPRS-сетью происходит только тогда, когда МТ находится в активном состоянии. В этом случае SGSN знает, в какой ячейке сотовой сети находится МТ. В ждущем состоянии о местоположении МТ известно лишь то, в какой зоне маршрутизации он находится), а зона может включать в себя несколько ячеек сотовой сети).

Если SGSN посылает пакет данных на МТ, находящийся в ждущем состоянии, последнему предварительно должен быть послан вызов. Поскольку SGSN знает, в какой зоне маршрутизации находится МТ, он посылает в эту зону пакетное пейджинговое сообщение. Получив такое сообщение, МТ сообщает узлу SGSN, в какой ячейке он находится, чтобы тот мог перевести его в активное состояние.

Пакетная передача на МТ в активном состоянии запускается пакетным пейджинговым сообщением, извещающим его о последующей передаче пакета данных. Сразу же вслед за этим по каналу, указанному в пейджинговом сообщении, посылается пакет данных. Назначение пакетных пейджинговых сообщений состоит в том, чтобы упростить процесс приема пакетов. МТ должен «слушать» только пейджинговые пакетные сообщения, а не все пакеты данных в нисходящих каналах, что существенно снижает потребление энергии от аккумулятора.

Для передачи пакета данных от МТ необходим доступ к восходящему каналу. Этот канал находится в общем, пользовании нескольких МТ, и его использованием управляет система базовых станций (BSS). МТ запрашивает возможность использования этого канала пакетным сообщением с произвольным доступом.

В ответ на запрос BSS выделяет МТ неиспользуемый канал (при его наличии) и посылает ему сообщение о предоставлении пакетного доступа. В этом сообщении содержится описание канала (указывается, имеет ли он один временной слот или несколько). Данные передаются по зарезервированным каналам. Главные цели введения ждущего состояния уменьшения загрузки GPRS-сети сообщениями от сот об обновлении маршрутов и уменьшение потребления энергии от аккумулятора. Когда МТ находится в ждущем состоянии, ему не надо извещать БОЯМ о каждом перемещении в другую ячейку сотовой сети, достаточно извещать лишь о перемещении в другую зону маршрутизации. Оператор может задавать размеры зон маршрутизации и посредством этого регулировать число сообщений об обновлении маршрутов.

В холостом состоянии у МТ нет активированного логического GPRS-контекста и ему не выделен адрес в общедоступной сети передачи данных с коммутацией пакетов (Packet- Switched Public Data Network, PSPDN). В этом состоянии МТ может принимать только те мультивещательные сообщения, которые может принимать любая мобильная GPRS- станция. Поскольку GPRS-сеть не знает местоположения МТ в холостом режиме, посылать на него сообщения из внешних сетей передачи данных невозможно. При перемещении активного МТ в другую ячейку сотовой сети вызывается процедура обновления маршрутизации на базе ячеек. В этом случае МТ посылает по GPRS-каналу короткое сообщение своему текущему SGSN. В этом сообщении содержатся его идентификационные данные и сведения о его новом местоположении. Эта процедура используется лишь тогда, когда станция находится в активном состоянии.

Если МТ в активном или ждущем состоянии переходит из одной зоны маршрутизации в другую в пределах зоны обслуживания одного SGSN, он снова должен выполнить процедуру обновления маршрутизации. Информация в БОЯМ, о зоне маршрутизации обновляется, и о выполнении этой процедуры МТ извещается в ответном сообщении.

Процедура обновления информации о маршрутизации между узлами SGSN является самой сложной из трех процедур обновления маршрутизации. В случае, когда МТ переходит в зону обслуживания другого SGSN, он должен установить соединение с новым SGSN. Это означает создание нового контекста логического канала между МТ и новым SGSN, а также необходимость извещения GC+N о его новом местоположении,

 

Мультисервисная концепция

Тенденция повышения многообразия передаваемой информации (мультимедийности) — общее направление развития сетевых узлов как для фиксированных, так и для мобильных сетей. Например, в этом направлении развиваются сетевые узлы, предлагаемые компанией Ericsson для 3G-сетей [13]. Концепция «мультисервисной сети», разрабатываемая Ericsson в последние годы, исходит из принципиальной роли транспортных механизмов, которые Должны в интегрированной многофункциональной сети обеспечить решение центральных задач:

— высокоскоростной транспорт разнородной информации (передача данных, голосовая связь, мультимедийная информация и т.п.);

— реализация эффективных протоколов передачи данных и межсетевых шлюзов на основе IP маршрутизаторов, АТМ. коммутаторов и медиа-шлюзов;

— построение взаимосвязанных магистральных (backbone) линий и сетей, обслуживающих как межсетевой трафик, так и трафик абонентского доступа (сотовых сетей, ТРОП, корпоративных сетей и интранет и др.).

Платформа Сеllо Ericsson

С целью эволюционного перехода к мобильным сетям 3-го поколения Ericsson разработал новую транспортную систему Cello [13]. Сетевые узлы небольших и средних сетей (мобильных и фиксированных) обеспечивают транспорт данных для различных структур — мобильных сетей WCDMA, медиа-шлюзов, IP сетей, корпоративных беспроводных сетей.

Платформа Cello — открытая узловая подсистема телекоммуникационной сети, включающая инструментальные средства для создания на ее основе коммутаторов различного назначения:

—    коммутаторы АТМ. транспорта; — контроллеры базовых станций для WCDMA сетей;

 — IP маршрутизаторы;

— узлы сетевого управления. Конструкция платформы Сеllо обеспечивает широкий спектр

производительности. Например, транспортная система АТМ. может работать с различными интерфейсами в диапазоне канальных скоростей 1,5-622 Мбит/с. Производительность коммутатора АТМ. пакетов может достигать 16 Убит/с на один мультислотовый каркас (один каркас содержит 25 процессорных плат). Каждый узел может содержать до 50 каркасов.

Топология сетевого узла может расширяться в широких пределах. Минимальный узел содержит один каркас (25 процессорных плат). В зависимости от масштаба терминальной конфигурации могут добавляться платы терминального обмена, дополнительные АТМ. коммутаторы, процессоры специального назначения. Общая схема платформы Cello показана на рис. 6.10.

 

С целью сетевой поддержки различных по производительности радиоканалов мобильных сетей узел Cello реализует протоколы доступа:

— эмуляция режимов коммутации каналов — n х 64 Кбит/с (n=1...30);

— транспортные подканалы АТМ. — один подканал n х 64 Кбит/с (n=1...30);

— мультиплексирование на уровне AAL 2 для высокоскоростных каналов Е1/Т1;

— управление и сигнализация по протоколам В-ISUP (базовый вызов), Q.2630 (сигнализация AAL 2), SCCP (сигнализация для управления приложениями).

Для поддержки транспорта TCP/IP платформа Cello реализует IР протоколы, используемые только в различных режимах сетевого управления: сетевой уровень IP, протокол OSPF для идентификации маршрутов, транспортный уровень UDP, протокол DHCP динамического конфигурирования хвостов, протокол DNS (сервер именования доменов).

Таким образом, платформа Cello предназначена для эволюционного перехода к 36-инфраструктурам. На базе Cello могут быть созданы простые узлы для подключения к мобильным сетям мощных транспортных АТМ. и lP сетей. Также через узлы Cello могут интегрироваться небольшие сети абонентского доступа.

Стандарты и технические решения Форума MSF (Multiservice Switching Forum) являются нормативной базой для разработки современных сетевых инфраструктур.

Для мобильных сетей Ericsson разработал мультисервисную транспортную платформу Cello, реализующую интегрированные 3-х уровневые сетевые узлы: интерфейсы передачи данных (нижние два уровня модели, ОБИДНО); программируемые блоки пакетной коммутации (третий уровень); IP-маршрутизатор и АТМ-коммутатор (третий и четвертый уровни).

Интересно отметить, что платформа Cello первоначально была оптимизирована для мобильной связи, а затем стала общим транспортным механизмом для различных сетевых инфраструктур: медиа-шлюзов, базовых станций, Ip-маршрутизаторов.

Другой пример мультисервисной концепции — IP-маршрутизатор реального времени, предлагаемый Ericsson для построения контроллеров базовых станций сетей UMTS или cdma2000. Идеология этого IP-маршрутизатора исходит из принципа богатой функциональности: реализация 1Рч4/1Рчб протоколов, поддержка мобильности на базе Mobile IP, управление качеством QoS, обеспечение режимов медиа-шлюзов, широкие возможности настройки на различные сетевые конфигурации.

Развитые функции IP-маршрутизаторов позволяют в эволюции сетевых структур использовать еще одну важную конструкцию — «IP агрегация абонентских сетей доступа». На рис. 6.11 изображена схематично концепция IP агрегации, предлагаемая Ericsson для объединения в общую сетевую инфраструктуру отдельных IP сетей, реализующих транспортные функции для конкретных сетевых задач.

Операторы связи и ISP-провайдеры будут обслуживать свои сети абонентского доступа (IP агрегируемые сети) в географической зоне проживания и/или работы своих абонентов. Для всех этих операторов и провайдеров услуг блоки агрегации (агрегированные IP сети) выполняют три группы функций: подключение абонентских линий/сетей, обработка абонентского трафика и интеграция абонентских линий/сетей с магистральными линиями.

           

 

Таким образом, эволюционное развитие сетевых инфраструктур опирается на общие, тенденции:

а) уровневая структуризация в рамках трех «горизонтальных» уровней — серверы приложений; управление соединениями и качеством услуг; универсальные транспортные IP/АТМ. платформы — и

 б) агрегация абонентских сетей доступа при помощи универсальных IP-маршрутизаторов. С точки зрения развития средств обработки и передачи мультимедийной информации  специального анализа заслуживает новая концепция медиа-шлюзров.

 

 

            МУЛЬТИМЕДИЙНЫЕ УСЛУГИ СВЯЗИ

 

Одно из наиболее важных, и по сути, принципиальных отличий UMTS от существующих мобильных систем, — это предоставление пользователям услуг мультимедийной связи [10]. Термин «мультимедиа» стал широко использоваться в технической литературе только 10 лет назад и имеет основное значение как компьютерно-ориентированная структура данных, объединяющая две или более среды представления данных (аудио, изображение, видео, текст, анимация и др.). Ассоциация IMA (Interactive Multimedia Association) определяет мультимедиа как объединение двух или более типов сред, обрабатываемых, интегрируемых или воспроизводимых синхронно при помощи компьютерных и/или других электронных технологий.

Для мультимедийных коммуникаций определяющими свойствами являются информационный транспорт (передача по каналам связи) мультимедийных объектов и их адекватное отображение на терминале. При этом мультимедийная коммуникация должна обеспечивать высокое качество воспроизведения мультимедиа-объектов на терминале пользователя, а также удобные и стандартные средства манипуляции этими объектами средствами пользовательского интерфейса.

Более широкая трактовка понятия мультимедийных коммуникаций используется при анализе современного телекоммуникационного рынка, где с развитием ТВ и Интернета в последние годы заметно усилились процессы конвергенции трех крупнейших секторов этого рынка:

— телекоммуникации; — электронные масс-медиа (телевидение, радиовещание, телетекст) и электронные развлечения (видеофильмы, ТВ-игры, компьютерные игры);

— компьютерные коммуникации. С развитием мультимедийности конечных продуктов в каждом из этих секторов все более четко выясняется общность процессов создания и обработки мультимедийной информации: создание и упаковка Содержания (контента), транспорт и переработка контента, воспроизведение контента на пользовательском оборудовании (радиотелефоне, компьютере, ТВ-приемнике и т.п.).

Мультимедийные коммуникации — принципиальное свойство 30-сетей. Мобильная мультимедийная связь позволяет реализовать новый класс услуг предоставления пользователям разнообразной информации. Для практической и всеобщей реализации принципа мультимедийности связи необходимо обеспечить ряд важных условий:

— общепринятые мультимедийные стандарты; — экономичные реализации мультимедийных стандартов в аппаратуре связи, терминальном оборудовании и программных средствах;

— общие рыночные и отраслевые подходы к производству совместимой массовой мультимедийной продукции.

Массовая мультимедийная связь невозможна без коммуникационных стандартов, имеющих глобальное распространение. Говоря о мобильных системах будущего, приходящим на смену устаревающим системам, необходимо ответить на главный вопрос: возможно ли в ближайшие годы создать универсальные мультимедийные стандарты, пригодные для всех видов коммуникаций и различных потребительских применений?

Исследования и разработки, выполненные в последние десять лет международными коллективами под эгидой ISO, позволяют с большой уверенностью дать положительный ответ на этот вопрос.

Стандартизация мультимедийных структур

Современные концепции и результаты стандартизации мельтимедийных коммуникаций во многом определяются выдающейся ролью д-ра Леонардо Чиариглионе (Leonardo Chiariglione) — идеолога и руководителя рабочей группы MPEG, которую он возглавляет с января 1988 г. (формально: группа WGII/SC29 объединенного Технического Комитета (JTCI) 180/1ЕС) [14].

Сложность задачи стандартизации мультимедиа вполне объяснима тем фактом, что объекты мультимедиа могут компоноваться из данных самой разной природы, и следовательно, мультимедиа-стандарты должны определять как характеристики и правила обработки первичных элементов (речь, текст, числовые данные, видео и др.), так и правила их комбинации. Однако эта задача усложняется еще и генетическими факторами: многие отрасли породили свои специфические, узкие по областям применения, и часто, очень эффективные технические решения, ставшие стандартами «де-факто» в масштабе отдельных групп продукции, стран или категорий пользователей. Например, среди наиболее известных отраслевых стандартов, относящихся к предыстории мультимедиа, можно назвать:

— ТВ-вещание, первоначально развиваясь в национальных рамках, породило серию стандартов кодирования сигнала: SECAM, NTSC, PAL и их всевозможные варианты;

— видеомагнитофоны, первоначально выпускавшиеся как моноформатные устройства (V2000, Beta, VHS), в настоящее время разделились по категории пользователей (студийные, бытовые) и преимущественно используют не лучший, но победивший в рыночной борьбе формат VHS в двух модификациях 525/60 и 625/50;

— телефония, первоначально спроектированная для аналогового (в диапазоне 3,1 Кгц) кодирования речи, при переходе к цифровой передаче породила серию кодеков.  А - закон (Европа), (М-закон (США, Япония), что в результате проявилось в нескольких международных стандартах ITU-Т (G.711, G.722, G.728); — электронная почта, первоначально развивавшаяся в ведомственных или фирменных компьютерных сетях, использует как международные стандарты (Х.400, Х.435 (факс- почта), EDIFACT), так и повсеместно распространенные Internet-стандарты (SMTP, MIME).

Философия стандартизации в интересах конечного пользователя была провозглашена базовым принципом при образовании Группы экспертов MPEG (The Moving Picture Coding Experts Group), которой в январе 2001 г. исполнилось 14 лет активной и весьма результативной деятельности.

MPEG-1 стал первым стандартом, разработанным для передачи и воспроизведения комбинированного аудио-видео сигнала на скорости 1,5 Мбит/с. MPEG-1 формально был принят ISO/IEC в 1991 г. как стандарт ISO/IEC 11172. Стандарт успешно применялся в видео CD, платах расширения персональных компьютеров для обработки аудио-видео информации, программных продуктах.

MPEG-2 (стандарт ISO/IEC 13818) разрабатывался в 1990-1997 гг. как значительное развитие MPEG-1, и, прежде всего, в аспекте создания универсальной инструментальной системы (toolkit approach), определяющей средствами стандартизированных профилей различные применения и уровни качества хранения, передачи и воспроизведения мультимедийной информации. На базе MPEG-2 разрабатываются новые поколения CD-рекордеров, системы цифрового ТВ-вещания, спутниковые системы непосредственного ТВ-вещания, цифровые системы кабельного телевидения CATV и новые системы аудио-видео записи на компакт-дисках DVD.

Важно подчеркнуть, что Международный Союз Электросвязи (ITU) принял участие в разработке MPEG-2, и соответствующие рекомендации ITU-Т были приняты для широкополосной видео связи.

MPEG-2 впервые сделал попытку реализации целостной концепции кодирования Контента с точки зрения универсальных мультимедийных коммуникаций. Отметим следующие принципиальные элементы этой концепции:

— единая технология кодирования Контента применима к разнообразным средам: цифровое телевидение, CATV, цифровая среда хранения (CD, О'ЛЭ), аудио и видео потоки данных, мультиплексированные аудио/видео каналы и др.;

— обобщенная система адресации Контента, построенная на основе многосистемного транспортного потока MPEG-2, позволяет передавать и адресовать, например, несколько ТВ-программ в одном канале, адресуя по таблицам содержания определенные сегменты ТВ-программ;

— система копирайтной защиты и управления, обеспечивающая на уровне транспортной системы передачу двух потоков данных (ЕСМ и ЕММ), несущих управляющую информацию для дешифрации данных (сами системы шифрования не входят в состав стандарта MPEG);

— поддержка копирайтных дескрипторов (описаний принадлежности авторского права) в потоке данных.

MPKG-4 — общая платформа мультимедийных коммуникаций. В современной концепции мультимедийных коммуникаций (МК), положенной в основу MPEG-4, можно выделить следующие наиболее существенные свойства:

— поддержка в полном объеме мультимедийных объектов с учетом их развития в плане структурной сложности и многообразия;

— обеспечение требуемого уровня производительности передачи данных, как в режиме реального времени, так и в других режимах;

— предоставление пользователю возможности взаимодействовать с различными информационными элементами;

— представление результатов взаимодействия с Контентом в соответствии с потребностями приложения;

— поддержка параллельных (одновременных) потоков информации от/к различным источникам информации.

Разработка MPEG-4, начатая в июле 1993 г., завершилась выпуском Международного стандарта в 2000 г. Разработчики MUG-4 восприняли исключительно успешный опыт развития Интернета и в своем проекте руководствовались рядом аналогичных базовых идей:

            MPEG-4 обладает независимостью от физической сети по аналогии с Интернетом, когда пользователь благодаря ТСР/IP полностью изолирован от физических особенностей сети передачи данных;

MPEG-4 обеспечивает интерактивный стиль работы с Контентом, убедительно продемонстрированный web-технологией; MPEG-4 должен обеспечивать интерактивность на уровне визуальных объектов, с которыми могут ассоциироваться индивидуальные аудио каналы;

MPEG-4 обеспечивает загрузку из сети необходимых кодирующих (декодирующих) программных средств вместо того, чтобы хранить их резидентно и избыточно в терминале пользователя.

Архитектура MPEG-4 базируется на данных трех коммуникационных идеях и общей концепции мультимедийной коммуникации как системе операций с АЧ-объектами, включая операции передачи по каналу связи, кодирования (декодирования), мультиплексирования (демультиплексирования), композиции и отображения на терминале пользователя. Конечный пользователь может интерактивно взаимодействовать с представлением информации, при этом интерактивные операции выполняются либо локально, либо передаются в другие сетевые узлы для соответствующей обработки.

MPEG-4 вводит новую концепцию V-объектов (Video Objects), позволяющую адресовать отдельные V-объекты, интерактивно управлять ими и гибко манипулировать видео изображениями. Здесь MPEG-4 преодолевает ряд существенных ограничений таких стандартов как JPEG и MPEG-2. Например, пользователь в изображении сцены из обстановки и группы лиц может выделить интересующую персону (т.е. разложить изображение на V- объекты) и внести в изображение пояснительную информацию об этой персоне. С каждым Ч-объектом ассоциирована дополнительная информация, определяющая правила композиции Ч-объектов и называемая Альфа-каналом.

Еще один принципиально новый метод обработки мультимедийной информации MPEG-4 предлагает для генерации нового Контента и манипулирования этим Контентом как новым, типом данных. Соответствующая компонента называется Гибридное Синтетическое Естественное Кодирование — SNHC (Synthetic Natural Hybrid Coding). Пользователь может средствами SNHC создавать виртуальные объекты подобно возможностям VRML (Virtual Reality Manipulation Language), используемым в Интернете. Средства SNHC позволят создавать сложные движущиеся V-объекты (например, изображения лица человека), синхронизированные с аудио потоком (речью человека) и другими Ч-объектами (движущимися губами). Стандартные представления таких V-объектов, такие как лицо, тело человека и их Элементов позволят построить новые системы видеоконференций, дистанционного обучения, оперативного анализа криминальных ситуаций, телевизионного видео репортажа, медицинской диагностики и т.п., где мультимедийная коммуникация должна быть интегрирована с интерактивным анализом видео изображений и синтезом новых видео рядов. Вполне возможно, что эти новаторские компоненты MPEG-4 из-за ограничений по графику выпуска стандарта не войдут в полном функциональном объеме в стандарт. Тем не менее, следует высоко оценить перспективы виртуализации объектов коммуникационного процесса.

Стандартизация типов мультимедийной информации проводится в рамках группы MPEG с целью создания новых средств описания, поиска и синтеза мультимедийной информации. Новый проект получил условное название MPEG-7 или Multimedia Content Description Interface (Интерфейс с Описанием Мультимедийного Контента). Описатели содержания будут ассоциированы с мультимедийным материалом на нескольких семантических условиях — от нижних (размер, цвет, форма, текстура) до высших семантических.

           

Стандартизация мультимедийных приложений

Международный форум беспроводной мультимедиа WMF (Wireless Multimedia Forum) в январе 2001 г. определил 7 рекомендуемых приложений [15]:

1. SММ — Streaming multimedia (потоковое мультимедиа: режимы «по запросу», «в реальном времени», «по графику сеансов связи»).

2. DMM — Downloading multimedia (выгрузка мультимедиа по сети). 3. UMM — Uploading multimedia (загрузка мультимедиа на хост).

4. МММ — Multimedia messaging (обмен мультимедиа-сообщениями, например, электронная видеопочта).

5. WVS — Wireless Video Surveillance (беспроводные режимы видеоохраны, например, с использованием видеокамер).

6. ММС — Real-time multimedia communication (мультимедийная связь в режиме реального времени, например, видеофон, видеоконференцсвязь).

7. IMG — Interactive multimedia games (интерактивные мультимедийные игры).

Форум WMF определил для двух приложений SMM и DMM общую эталонную модель обработки мультимедийного контента и его отображения на мобильном мультимедийном терминале (ММТ). На рис. 7.1 показана схема «сквозной» переработки мультимедийного контента.

 

Согласно этой схеме контент создается в автономном или онлайновом режиме, где подсистема создания контента генерирует поток мультимедийных данных (М-данных) и направляет этот поток в распределительную сеть (например, в Интернет или сеть телевещания). Исходные (сырьевые) данные преобразуются в М-данные проекте 3GPP2. В качестве видео кодеков применяются кодеки: а) SHALL (MPEG-4 Visual Simple при помощи двух механизмов: а) кодеков и б) конверторов файлов. Используются речевые кодеки GSM-AMR и SHALL, а также перспективный стандарт EVRC, разрабатываемый в Profile@Level О); б) кодек Н.263 базовой вариант; в) кодек Н.263 3@Level 10 MAY. Базовым форматом мультимедийного файла является MRG-4.

В подсистеме распределения мультимедиа используется стандарт QuickTime.

            В мультимедийных приложениях обработка М-данных поддерживается на нескольких уровнях:

а) передача М-данных по радиоканалам — протоколы HTTP, WAP, i-mode и др.;

б) отображение/воспроизведение М-данных на терминале пользователя — НТМL, WAP, ХМL, MPEG-2/4, QuickTime;

в) поиск и селекция М-данных — ХМL, SQL, ООВС;

г) интерактивное взаимодействие с М-данными — WAP, ХМL.

Таким образом, для разработки мультимедийных приложений имеется широкий набор стандартных решений. На практике эти решения увязываются в общую мультимедийную платформу, главными блоками которой являются мультимедийный портал и языковые средства мобильного терминала. Компании-разработчики поставляют обобщенные платформы (WebSphere, AirFlash и др.), которые обеспечивают для операторов мобильных сетей необходимые средства настройки и управления.

Мультимедийные порталы [10]

В качестве мультисервисной системы UMTS должна обеспечить предоставление разнообразных мультимедийных услуг. Основная услуга, необходимая конечному пользователю для получения доступа к функциям и контенту портала, — это предоставление доступа к Интернету. Каждый пользователь должен быть зарегистрирован, при этом необходимо определить, какие протоколы (например, HTTP, SMTP, VTP) требуется поддерживать. В создаваемой UMTS-сети, для доступа к веб-сайтам будут использоваться только протоколы IP, поэтому все мультимедийные функции будут неотъемлемой частью компонентов сети на

 уровне доступа к Интернету и транспорта мультимедийных данных. Основными видами предоставляемых услуг в будущем станут мультимедийные услуги на базе Интернета [9].

 

Требования к платформе мультимедийного поэтапно (рис. 7.2).

На начальном этапе разработки платформы МП должна портала

Основные блоки платформы МП можно разрабатывать быть обеспечена реализация таких базовых функций, как:

— присвоение имен и отображение адресов;

— функции традиционного портала, адаптированные для мобильных пользователей; — электронная почта;

— организация взаимодействия со службами и сетями передачи речи, отвечающими стандартам Международного союза электросвязи (МСЭ), и службами передачи коротких сообщений (SMS) — от унифицированного обмена сообщениями (Unified Mes- saging) до передачи мультимедийных сообщений;

— WAP-услуги;

— Веб-страница UMTS-оператора для его собственных служб (например, рекламы) и веб-страницы пользователей; — доступ к другим порталам.

На втором этапе могут быть добавлены следующие возможности: — персонализированный портал;

-управление профилем конкретного пользователя;

-предоставление выборочной информации и развлечений (по выбору или заказу). На третьем этапе ---добавляются более развитые услуги:

-управление профилями пользователей-роумеров (в рамках унифицированной домашней среды — ---Virtual Ноте Environment);

-управление качеством услуг в зависимости от контента; услугу групповой рассылки электронной почты;

-услуги, связанные с определением местоположения.  

 

 

            В процессе развития портала следует также обеспечить:

— поддержку электронной торговли и интерактивных услуг;

— переносимость услуг: сочетание возможностей интеллектуальных сетей (IN), технологии управления сетями мобильной связи CAMEL (Customized Applications Mobile Enhanced Logic) и протокола МЕХЕ (Mobile Station Application Execution Environment) с Интернетом;

— контентно зависимый биллинг;

— услуги, зависящие от местоположения для пользователей из других сетей;

— выход на интрасети через UMTS (обеспечение безопасности, виртуальные частные сети и др.);

— создание видеопортала.

Требования конечного пользователя

Конечный пользователь, обращающийся к порталу для получения доступа к информации и услугам с добавленной стоимостью, может ожидать выполнения следующих требований:

            — представления информации в форме, оптимальной для конкретного устройства и удобной пользователю;

— предоставления персонализированных услуг;

— решения комплекса вопросов, связанных с качеством обслуживания: обеспечения необходимой пропускной способности, предоставления наивысшего качества, возможного для используемого устройства или же качества услуги по выбору (возможно, в зависимости от стоимости), решения вопросов, связанных с роумингом (предоставления иного объема информации по сравнению с работой в своей сети);

— обеспечения конфиденциальности и доверительности;

— единого счета за все услуги, включая услуги мобильной коммерции;

— оповещения о возможности получения скидок или бесплатных услуг за просмотр или прослушивание рекламных объявлений, абонентской плате, надбавках за каждый просмотр и др.;

— обеспечения оперативной технической поддержки;

— наличия возможности дозагрузки на терминал пользователя новых приложений (фирменного ПО и др.) и их обслуживания.

           

            Требования владельца портала

Владелец портала будет предъявлять к нему другие требования:

—    поддержку собственной торговой марки;

— возможность создания и предоставления персонально-ориентированных услуг;

-предоставление информации в различных форматах для удовлетворения требований пользователей и устройств;

-обеспечения доверия к порталу;

-обеспечения безопасности и конфиденциальности; соответствие требованиям законодательства;

-наличие возможности отслеживания поведения пользователей (эвристические алгоритмы);

-наличие интерфейса, удобного для доступа к поставщику информации.

Работа и функции портала

Для выполнения пожеланий конечных пользователей и создания основы жизнедеятельности портала его владельцу необходимо пройти следующие этапы.

Поиск данных в фоновом режиме. На зарегистрированного пользователя в соответствии с его профилем будет заводиться «стандартный» формуляр, отражающий его предпочтения (клубы, связи и др.). Часть этой информации может в режиме локализации динамично изменяться в зависимости от местоположения пользователя.

Владелец портала может наложить некоторые ограничения на допустимую степень персонализации. Исходя из характера решаемых задач могут создаваться целенаправленные порталы, в которых влияние пользователя будет сведено к минимуму. Такими могут быть, например, корпоративные порталы или порталы для мобильной торговли. В случае корпоративных порталов с различной направленностью и «фиксированной» аудиторией главным критерием является безопасность.

Персонализация представляется одной из привлекательных важнейших сторон порталов. Однако уровень персонализации зависит от бизнес-модели портала: некоторые порталы не будут допускать значительной персонализации, так как они предоставляют бесплатные услуги; другие позволяют пользователям полностью реализовать свои требования, и даже становиться «порталами порталов».

Там, где это целесообразно, в зависимости от оперативных интересов пользователя (результаты спортивных соревнований, оповещение об изменениях курсов акций, последние новости и др.) могут создаваться интеллектуальные агенты и роботы для поиска данных (Itttelligent Agents/Data Robots), получающие и отслеживающие интересующую пользователя информацию. Часть этой информации также может варьироваться в зависимости от  местоположения пользователя. Эта фоновая работа будет выполняться, пока пользователь остается подключенным к порталу, даже если сеанс его связи будет по каким-либо причинам приостановлен, поскольку IP-соединение может поддерживаться в состоянии ожидания неопределенно долго и затем вновь включаться в работу. (Это поднимает вопрос об оплате срочной информации, которая не смогла быть' доставлена пользователю, пока он был недоступен, хотя она была собрана по его поручению.) Данный процесс служит основой динамического обновления, о котором речь пойдет ниже.

Подбор и интеграция информации.

 При подборе информации необходимо учитывать профиль пользователя, особенно, если он имеет доступ к некоторым особый источникам (в профиль должна быть включена информация о счете пользователя). Как будет портал получать требуемую информацию, зависит от конкретных договорных отношений с источниками информации. Значение этого вопроса возрастает, если за информацию нужно платить.

Многое предстоит сделать в отношении интеграции информации — ее осмысления и составления сводки для пользователя. Пользователи могут предлагать для этого собственные

«рецепты» (например, решение CRAYON — CreAte YOur free Newspaper), некоторые готовые «шаблоны» может предлагать портал, а можно обратиться к услугам интеграторов информации (новому типу участников рынка, отличному от поставщиков контента).

В некоторых случаях следует указывать источники информации. Владелец портала может, как принимать на себя ответственность за точность и своевременность информации, так и не принимать. Однако отказы не должны занимать много времени и места.

Чтобы не быть навязчивым и раздражающим, портал должен фильтровать получаемую, информацию (находить, а не искать) и предоставлять только нужные сведения. Это относится и к динамическому обновлению.

Динамическое форматирование информации

Современные пользовательские устройства создавались в основном для голосовых ус луг и передачи вспомогательных данных. Поэтому адаптация данных и контента к требованиям этих устройств оказывается делом непростым и дорогим. К тому времени, когда на UMTS-системы появится большой спрос, на рынке уже будут устройства нового поколения,  рассчитанные на передачу данных, хотя они сохранят возможность предоставления голосовых услуг. Тем не менее, необходимо предусмотреть возможность работы как с новыми, так ; и со старыми устройствами, чтобы и в дальнейшем передавать информацию пользователям в соответствии с их предпочтениями. Отсюда и возникает требование адаптации информации к ограниченным возможностям некоторых терминалов.

Отображение информации.

 Когда информация собрана, отфильтрована и интегрирована, ее необходимо динамически отформатировать применительно к возможностям устройства или терминала пользователя и доступной ширине полосы канала. При этом в процессе инициирования сеанса связи необходимо учесть характеристики отображения, и портал должен соответственно приспособить (перекодировать) информацию. Если пользователь перемещается или происходит изменение характеристик сети, то в ходе сеанса может потребоваться пересогласование параметров перекодировки. В связи с перекодировкой может встать вопрос о несанкционированном и неумышленном манипулировании информацией (авторские права, водяные знаки, копирование и др.).

В порталах нельзя использовать фиксированные решения. Их необходимо постоянно обновлять для обеспечения возможности работы с любыми новыми терминалами и интерфейсами, поступающими на рынок (используя, например, систему Composite Capability/Preference Profile консорциума W3C или User Agent Profile, разработанный Форумом WAP).

Портал должен иметь модульную структуру с четким разделением контента и оборудования, чтобы информацию можно было адаптировать к терминалу. Для этой цели очень важны такие потребительские услуги, как горячая линия, обновление сценариев и др.

Динамическое обновление.

           Модификация (или дополнение) базовой персонализированной версии портала позволяет динамически обновлять информацию (новости, спортивную информацию и курсы акций), полученную в процессе извлечения фоновых данных, отображая ее на бегущей строке, в аплетах, новых окнах и т. п. Однако менеджер портала должен остерегаться, чтобы не вызвать раздражения пользователя постоянными прерываниями. Уместность прерываний необходимо согласовать с пользователем. Отображение этой информации, за исключением ее «случайной», динамической природы, осуществляется таким же образом, как описано выше. Однако допустимое значение задержки для каждого источника информации, также следует согласовать с пользователем.

Мультимедийные приложении UMTS

                    Мультимедийные приложения являются основой «широкополосных» услуг, — как требующих работы в режиме реального времени (например, видеотелефония), так и не требующих ее (например, доступ к Интернету и передача файлов). Системы 3-го поколения будут поддерживать требуемую этими приложениями ширину полосы пропускания, а также глобальную мобильность и интерактивность.

Видеотелефония и видеоконференции

                  Видеотелефония и видеоконференции — типичные услуги связи, которые могут быть экономично реализованы для мобильных пользователей с помощью сетей 3-го поколения. Пока эти услуги не имеют того успеха, какой ожидался. Основные причины этого — недостаточная ширина полосы пропускания, дороговизна, отсутствие требуемого оборудования и услуг и необходимость специальных помещений. Услуги по проведению видеоконференций предлагавшиеся, как правило, корпоративным пользователям, не смогли достичь того объема, на который рассчитывали изготовители оборудования и операторы.

                      Сегодня доступная ширина полосы увеличивается как в фиксированных, так и в мобильных сетях. Видеотелефония и видеоконференции могут теперь осуществляться в большем масштабе и обеспечивают приемлемый уровень качества. Системы UMTS/3G обеспечивают и требуемую ширину полосы, и мобильность, что дает возможность проводить видеоконференции без необходимости фиксировать местоположение участников.

                     В отношении интерактивных приложений реального времени в версии Release 99 спецификаций 3GPP основное внимание в вопросе качества услуг уделяется традиционным речевым услугам. Новая версия Release 2000 будет базироваться на спецификациях IETF и определениях, QoS применительно к услугам реального времени с коммутацией пакетов на базе доменов.

Передача аудио-визуальных нешироковещательных данных по сетям 3-го поколения [10]

Большая ширина полосы пропускания, обеспечиваемая системами 3-ro поколения, позволяет быстро и в реальном времени загружать контент из различных сервисных платформ и Интернета. Эти услуги смогут конкурировать с такими средствами хранения информации, как компакт-диски и аудиокассеты. Большая ценность для пользователей может быть достигнута с помощью:

— конкурентоспособных цен на услуги;

—    обеспечения доступа к услугам из любого места и в любое время;

 — уменьшения необходимости в онлайновых средствах архивированиям

                

 Рис. 7.4 показывает возможности платформ 3-го поколения в отношении мультимедийных приложений. На нем приведены данные о времени загрузки типичных приложений, позволяющие судить о том, какая платформа отвечает требованиям потребителей в отношении приемлемого времени загрузки.

          Однако передача видеоконтента телевизионного качества (большой экран, высокое разрешение, высококачественный звук) требует постоянной скорости передачи около 4 Мбит/с, недоступной для технологий, относимых сегодня к семейству IMT-2000 (как отмечено разграничительной линией на рис. 7.4). Более темным фоном показано время загрузки, типичное для фиксированных сетей.

           Цифровые видео  и фотокамеры стали сегодня почти ширпотребом. Цифровой контент легко передавать по сетям связи 3-го поколения и Интернету. Кодированное потоковое видео с малой скоростью передачи можно передавать по сетям UMTS/3G в реальном времени, но кодированное видео с более высокой скоростью передачи потребует загрузки в локальное устройство хранения для последующего воспроизведения. Для передачи видео и мультимедийного контента, вероятнее всего, будет использоваться семейство форматов MPEG-4.

             Современные цифровые фотокамеры обеспечивают разрешение до  мегапикселов. Столь высокое разрешение требуется обычно лишь для профессиональных применений. Поэтому в камерах применяются различные схемы сжатия, главным образом на базе алгоритма JPEG, позволяющего уменьшить объем файла более чем на порядок. Это позволяет получать вполне приемлемое для любительского использования качество отпечатков при форматах до А5.

              Звук также можно передавать по сетям UMTS/3G в реальном времени с качеством, соответствующим качеству звучания компакт-дисков. Все более популярными становятся новые методы сжатия, обеспечивающие более высокую эффективность кодирования при сохранении приемлемого качества. Одной из таких технологий является технология MPEG-2 аудио-уровня 3, известная также под названием MP3. В то же время ожидается, что большое число аудиофайлов будет записываться в локальную память, что позволит многократно воспроизводить их впоследствии.

               Технология UMTS/3G откроет новые возможности доставки аудио-визуального контента вне независимости от местоположения пользователя. Эти новые возможности будут, вероятно, как конкурировать с существующими «онлайновыми» приложениями, так и дополнять их. Для некоторых пользователей и некоторых видов услуг они могут оказаться единственными средствами доступа к аудио-визуальному контенту или его передачи (например, использование мобильного терминала в качестве портативного плеера).

                Система Unified Multimedia Messaging

               Люди все больше общаются между собой, и это приводит к информационной перегрузке. Выходом представляется обмен сообщениями, но он должен быть интеллектуальным и интуитивным. В будущей технологии обмена сообщениями найдут, видимо, применение распознавание речи, нейронные сети и даже мониторы настроения.

               Система унифицированного обмена мультимедийными сообщениями (Unified Multimedia Messaging) на базе стандарта MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions — многоцелевые расширения почтового стандарта Интернета) позволяет передавать тексты, факсимильные сообщения, речь, видео, данные электронной торговли, программные приложения и файлы мультимедийных данных, — сообщения всех типов, занесенных Регистр IANA (Internet Assigned Numbers Authority). Стандарт MIME позволяет передавать комбинированные документы (например, изображения и чертежи) и сможет обслуживать такие будущие приложения, как одновременная передача речи и факсимильного сообщения.

                 Ее можно рассматривать, поэтому как конвергентное приложение, идеально подходящее для мобильной сети и представляющее значительную ценность для конечного пользователя. Использование единого почтового ящика и единого телефонного номера для речевого обмена, факсимильных сообщений и электронной почты (для всех типов и форматов сообщений) позволяет человеку использовать свое время эффективнее. Участники форума UMTS считают, что унифицированный обмен сообщениями (еще не на базе UMTS) может стать в 2001 г. ведущей технологией.

                  Движущей силой внедрения унифицированного обмена сообщениями является стремление повысить производительность. Возможность проверять всего один почтовый ящик на предмет поступления сообщений по мобильной и фиксированной сетям позволяет пользователю экономить время. Унифицированный обмен сообщениями экономит время и тем, что устраняет необходимость разыскивать людей, оставляя им сообщения в случайных местах. Он позволяет отдельным людям получить срочную или важную информацию, которую они по каким-либо причинам не могли получить лично, и быстро на нее реагировать, предоставляя им возможность запретить прерывания. «Маркировка» сообщений (т. е. добавление к ним информации о типе, источнике и приоритете) позволяет пользователям извлекать информацию из почтового ящика избирательно, чтобы не оплачивать доступ к несущественной информации. Отвечать на сообщения пользователи могут также наиболее удобным для себя способом — речью, по факсу или электронной почте.

                  В странах Европейского союза к 2003 г. будет установлено 250 млн. почтовых ящиков, что принесет доход около 14 млрд. долл. Доступность услуг унифицированного обмена сообщениями вызовет развитие рынка этих услуг, которыми больше всего будут интересоваться разъездные работники, надомники и дорожные рабочие.

                   Существенным достижением в этой области явилось создание набора протоколов G5 Messaging, которые являются расширением существующих стандартов интернетовской электронной почты и факса Group 3 и будут работать во всех средах. В число допустимых форматов при этом входят тексты, изображения, формат EDIFACT (Electronic Data Interchange for Administration, Commerce and Transport) и новые стандарты EDVXML. G5 призван решить сложный вопрос юридической силы, поскольку современный Интернет не позволяет получить официального юридического подтверждения отправки и получения сообщений по электронной почте и факсу.

                 Протокол G5 создает исключительно безопасную среду для обмена сообщениями и дает возможность архивировать сообщения локально или в удаленном хранилище. Такие архивные хранилища могут работать в соответствии с установленными правилами ведения дел, которые обеспечивают официально разрешенную запись сообщений и выдачу их адресату.

                     Экономические преимущества системы Unified Multimedia Messaging ясно проявляются на уровне услуг. Система обеспечивает:

                — возможность передачи с максимальной скоростью, предоставляемой оператором связи, если это требуется (например, для электронной почты);

                — стоимость передачи как в Интернете, если это требуется (например, для факсимильных сообщений);

                  — оптимизацию передачи исходя из соотношения цена/качество.

              Кроме электронной почти и факсимильной передачи, Unified Multimedia Messaging пре-

составляет новые технические возможности. Важнейшие из них таковы:

—    согласование возможностей отправителя и получателя;

—    услуги автоматического интегрированного каталога;

—    безопасность;

—    встроенные средства генерирования личного или корпоративного идентификационного кода и цифровой подписи;

—    операционная совместимость протоколов G5 Messaging со стандартной интернетовской электронной почтой и MIME;

— операционная совместимость с факсом Group 3, Интернетом и электронной почтой. Протоколы G5 Messaging используются для взаимодействия с факсом Group 3 и Интернетом, обеспечивая их интеграцию и дополнительные преимущества для того и другого. Кроме того, они открывают новые возможности обмена сообщениями для рынков речевой связи и видео и придают новые качества «электронному оригиналу», например, официальный статус.

                       — Возможность поиска и использования документов. Протоколы G5 Messaging содержат управляющую информацию, которая позволяет находить хранимые документы, пользуясь информацией, содержащейся в заголовках файлов, а получаемые документы можно обрабатывать (в том числе изменять) с помощью прикладного ПО.

                        — Передача заверенных сообщений. Сообщения могут особым образом «штемпелеваться» в точке отправления. Этот штемпель («электронная почтовая марка») подтверждает отправку сообщения и придает ей официальный статус. В случае необходимости придания официального статуса входящие и исходящие сообщения могут автоматически архивироваться с помощью системы хранения на оптических носителях, работающей под управлением пользователя. Официальный статус придается соблюдением пяти международных правил добросовестного ведения дел.

                    Технология UMTS/3G со временем обеспечит пропускную способность, необходимую. Для быстрой доставки сообщений, а терминалы позволят отображать контент типа изображений (например, факсимильные сообщения в виде TIFF-файлов).

Интерактивное вещание

                      Вещание и телекоммуникации принципиально различны: вещание — это, в основном, передача «от одного многим», а телекоммуникации — это, в основном, передача «от одного одному». Нут одной модели, которая была бы наилучшей и для того, и для другого; обе системы имеют свои преимущества и недостатки и поэтому обе останутся нужными для различных типов услуг.

                     Однако эти два ранее раздельных рынка сближаются, поскольку в вещании начинают использоваться цифровые технологии, а мобильные пользователи получают доступ к широкополосным сетям, что открывает возможность интерактивного предоставления мультимедийных услуг широкой аудитории мобильных пользователей.

              Дальнейшим развитием концепции широковещания стало включение в нее элементов интерактивности. Рабочие группы 10А и 10В Сектора радиосвязи МСЭ предложили новое определение: «Широковещательные услуги — это услуги в области передачи изображений, звука, мультимедиа и данных, предназначенные для населения, включая те, в которых используются управление доступом или интерактивность. Для этих услуг обычно используется асимметричная структура распространения, позволяющая осуществлять широкополосную передачу информации населению и обеспечивающая лишь узкополосный канал обратной связи к поставщику услуг».

             Интерактивность расширяет канонический однонаправленный механизм передачи от одной точки ко многим, позволяя осуществлять услуги по заказу, т. е. двустороннюю связь квази - «точка-точка». В результате получается асимметричная двунаправленная линия связи, обеспечивающая широкополосное вещание на базе цифровых стандартов DAB и DVB-Т и узкополосный  обратный канал на базе стандартов GSM и GPRS (там, где нет охвата UMTS-сетью).

                 Это открывает широкий круг возможностей во многих областях, включая:

               — образование (средняя школа, университеты, непрерывное образование, обучение всю жизнь);

              — профессиональная деятельность и торговля (предприятия, финансы, биржевые транзакции и продажа ценных бумаг, агентства по трудоустройству);

—    интерактивные игры;

 — информационные услуги, привязанные к местоположению; — здравоохранение.

             Эта цифровая конвергенция влияет на цепочку создания стоимости, создавая новые возможности, как для конкуренции, так и для сотрудничества.

             Широковещательные компании предполагают использовать мобильные телекоммуникационные системы подобные UMTS для повышения ценности своего мультимедийного контента (например, добавления обратной связи от аудитории, включая проведение опросов в реальном времени). Операторы мобильных сетей стремятся предоставить пользователям доступ к такому контенту и, следовательно, к новому кругу информационно-ценных услуг (например, путем дополнения услуг широковещания другими информационными и развлекательными услугами UMTS).

             Вынужденные иметь дело с асимметричным трафиком, операторы мобильных сетей рассматривают широковещание как дополнительный механизм распространения, позволяющий, в частности, передавать на все мобильные устройства в данной зоне информацию, необходимую для их обновления и модернизации.

             Кроме конвергенции, важной движущей силой является дополнительность, позволяющая объединять различные услуги разных поставщиков для того, чтобы предлагать более сложные услуги. Различные системы распространения будут частично конкурировать между собой, а частично дополнять друг друга.                   Свойства этих систем, относящиеся к электронному распространению информации, сопоставлены в таблице 7.1.

           Из таблицы видно, что технология UMTS/ЗG благодаря своей уникальной платформе, объединяющей широкополосность и интерактивность с глобальной мобильностью, открывает значительные деловые возможности (либо новые, либо заменяя прежние).

         Методы распространения, включающие в себя двустороннюю связь между поставщиком контента или услуг и потребителями, способны значительно улучшить взаимоотношения с потребителями.                  Предложение услуг и информации и спрос на них могут быть быстро и эффективно согласованы к выгоде, как пользователей, так и поставщиков.

      

               Для оптимизации своей бизнес-модели поставщики услуг основное внимание уделяют зоне покрытия и интенсивности использования их услуг. Дальность распространения ограничивается системой доступа, контрактами и правами на распространение, а также экономическими и юридическими факторами.

                В системах 3-го поколения технические ограничения меньше, чем в системах 2-го поколения, и это может вызвать изменения во всех элементах бизнес-модели распространения информации.

             

 

МОБИЛЬНЫЙ ИНТЕРНЕТ

 

 

      Мы являемся свидетелями конвергенции двух наиболее быстро развивающихся секторов мировой экономики — мобильной связи и Интернета. Эта конвергенция открывает возможности, которыми ни одна организация не может себе позволить пренебречь. Происходящая революция называется Мобильным Интернетом, и ее влияние на телекоммуникации, Интернет-провайдеров и любую организацию, желающую работать в новой мировой экономике, будет огромным.

              В ближайшие два года для жителей всего мира мобильная связь станет частью повседневной жизни. В Европе и Японии она уже стала образом жизни — средством общения между людьми, доступа к Интернету и интрасетям, развлечения и образования. К 2005 г. таким же станет положение и в США. По сделанным в январе 2000 г. оценкам компании ARC Group, число пользователей мобильной связи во всем мире достигнет к тому времени 1,2 млрд. человек. При этом число пользователей мобильной передачи данных достигнет 750 млн., заметно превысив прогнозируемое число пользователей проводного Интернета. Во всех трех регионах (Европа, Азиатско-Тихоокеанский регион и США) число беспроводных соединений с Интернетом превысит число соединений через фиксированные сети.

                 В итоге многим операторам мобильных сетей придется превратить себя из поставщиков услуг речевой связи в поставщиков услуг передачи данных. В результате быстрого роста числа мобильных терминалов большинство транзакций в области электронной торговли, как персональных, так и корпоративных, будут инициироваться с мобильных терминалов или заканчиваться на них. Это обстоятельство окажет сильное воздействие на модели бизнеса телекоммуникационных компаний, поставщиков услуг Интернета и поставщиков конвента. В той же мере это повлияет на все организации, желающие функционировать в новой экономике Мобильного Интернета.

Главное направление эволюции: мир идет к сетевой экономике

             В последнее десятилетие глобализация экономики, взрывное распространение Интернета и конвергенция телекоммуникаций, вычислительных средств и средств массового распространения информации вызвали широкомасштабные изменения в профессиональной и общественной жизни.

            Абоненты телефонных сетей могут получать доступ к информации, делать покупки и совершать банковские операции в онлайновом режиме, работать на дому, а также говорить и посылать сообщения с мобильных устройств и принимать их на мобильные устройства в пределах большей части мира.

         Стремительная интеграция мобильной связи Интернета уже началась. Бурное развитие фиксированного Интернета и фиксированных интрасетей порождает спрос на услуги мобильной передачи данных:

                        — По оценкам экспертов в сегодняшнем трафике 3% мобильных телефонов 2-го поколения уже предоставляют базовые услуги передачи данных. К 2003 г. через мобильные телефоны доступ к Веб-пространству будет получать больше людей, чем через персональные компьютеры.

                — К 2005 г. во многих европейских странах мобильных телефонов станет больше, чем стационарных.

                — Разворачиваемые в настоящее время сети мобильной связи 3-го поколения обеспечивают намного более широкую полосу пропускания, чем сегодняшние телефонные сети.

                  — Один из важнейших прикладных секторов, который разовьется в ближайшие пять лет с переходом на новые технологии, — это мобильная электронная торговля. Объем рынка мобильной электронной торговли к 2004 г. в одной лишь Европе достигнет 23 млрд. евро, тогда как в 1999 г. этот объем составлял всего 323 млн. евро. Представляется, что в будущем успешное развитие Мобильного Интернета начнется и во многих других областях.

                   — Популярность беспроводных устройств речевой связи и постепенная замена стационарных телефонов мобильными ускорит внедрение мобильных широкополосных услуг.

                  — Портативные компьютеры, оснащенные сетевыми средствами, освободят людей от привязки к письменным столам, породив множество новых приложений, таких как мобильные офисы, хостинг мобильных приложений и мобильную электронную торговлю.

              Степень возможного влияния Мобильного Интернета осознают не только консалтинговые компании. Например, Билл Гейтс (Bill Gates), председатель правления корпорации

MicrosoA, заявил недавно: «Мы очень заинтересованы в ускорении развертывания доступа к широкополосным сетям, и беспроводные системы 3-го поколения — это, бесспорно, колоссальные возможности... т. е., по сути, — это новая большая область роста». А, по мнению Джеффа Безоса (Jeff Вегою), главного управляющего компанией Атагоп. сот, «Мобильный Интернет станет самой фантастической вещью, какую когда-либо видел наш страдающий от нехватки времени мир».

Эволюция бизнес-процессов операторов [1 6]

                  Чтобы преуспеть в мире мобильного Интернета, операторам придется не только принять новые бизнес-модели, но и построить новые взаимоотношения с потребителями и поставщиками.

                  В мире мобильного Интернета неречевой трафик будет приносить не меньше 45% дохода. Операторам придется быстро превратиться из поставщиков услуг речевой связи в сетях с коммутацией каналов в поставщиков услуг передачи данных с использованием протокола IP. Успешно проделать это сумеют не все.

                  Операторам придется учитывать ряд ключевых факторов:

              — применение методов аутсорсинга, т.е. умения переложить риск, особенно связанный с технологией и ее реализацией, на тех, кто способен управлять им лучше всего;

               — способности быстро разработать новаторские приложения для конечных пользователей, чтобы воспользоваться преимуществами первопроходцев на рынке;

              — разработки наиболее прогрессивных процедур менеджмента и систем поддержки бизнеса в области клиентского самообслуживания;

               — снижения операционных расходов путем использования новых мобильных форм самообслуживания клиентов;

— обеспечения не только передачи контента, но и его формирования, группирования и персонализации.

Чтобы достичь этих целей, телекоммуникационной отрасли придется разработать новые подходы во взаимоотношениях с операторами сетей, а также с поставщиками оборудования, контентаи услуг.

Переход к мобильной широкополосной связи

Чтобы преуспеть в новом мире мобильной широкополосной связи, поставщики услуг связи должны будут разработать такие предложения, которые будут сочетать в себе традиционные черты мобильной связи (вездесущесть, безопасность и удобство) с новыми средствами локализации, персонализации и постоянной соединенности («всегда на связи»). Сети 3-ro поколения смогут предоставить все эти возможности, а также:

— более широкую полосу, позволяющую использовать «офисные» приложения и даже передачу видеоданных;

— беспроводную коммутацию пакетов данных, обеспечивающую для абонентов постоянное соединение («всегда на связи»), что не всегда возможно или дорого организовать в проводной среде;

— установку (или аренду) по заказу абонента точек доступа к широкополосным услугам через сотовую сеть, который будет быстрее и дешевле доступа через фиксированные сети;

— услуги, ориентированные на локальные рынки, позволяющие «проталкивать» рекламу в режиме широковещания, а также предоставляющие абонентам возможность запрашивать информацию местного значения;

— ключевые средства защиты для приложений мобильной электронной торговли и новые стандарты для обеспечения безопасности таких услуг.

С переходом на сети, передающие почти исключительно данные, решающим фактором станет качество сетевых услуг. Системы 3-го поколения приведут к использованию протокола IP на всем протяжении канала связи. Это затруднит обеспечение качества услуг, чувствительных ко времени ожидания, таких как речевая связь. В то же время многие свойства протокола IP предоставят операторам возможность сделать высокое качество своим ключевым отличительным признаком на рынке. Качество услуг должно стать для операторов одним из важнейших критериев цикла создания и развития услуг.

Большая ширина полосы позволяет операторам проявлять себя в более широком спектре услуг связи и их качественных характеристик. Одновременно среди конечных пользователей постоянно растет спрос на интерактивные приложения. Новыми критериями выбора станут такие параметры приложений и услуг, как гарантированное качество услуг, безопасность, персонализированный контент, изменение контента в соответствии с местоположением пользователя и возможность получения услуг сети при помощи широкого набора устройств доступа.

Мобильный Интернет предлагает ряд новых приложений для различных групп пользователей. Приложения, связанные с образом жизни абонентов, предназначены для трех категорий пользователей:

— Туристы и командировочные, которым нужна информация о месте пребывания и сведения о таких местных службах, как отели, рестораны и места развлечений.

— Мобильные бизнесмены, которые в поездках продолжают вести дела, работают с электронной почтой, выполняют различные онлайновые транзакции (оплату покупок и счетов, покупку билетов), отдают административные распоряжения.

— Социальные активисты, которым нужны услуги передачи данных, связанные с интерактивными средами и выполнением целевых задач в различных социальных группах.

Секторные приложения предназначены для разъездных работников (работников технических и ремонтных служб, торговых агентов и курьеров) и позволяют им быстрее обмениваться информацией со своими базами.

Мобильные профессиональные приложения позволяют профессионалам сочетать функциональные возможности их настольных компьютеров с преимуществами своевременного получения информации на местах, гибкости и мобильности. Технологии 3-ro поколения позволят создать новое поколение профессионалов в области сервиса, не привязанных к своим настольным системам и при этом имеющих возможность «на ходу» пользоваться функциональными возможностями локальных сетей.

— Функции органайзеров облегчат синхронизацию календарей, внесение записей в календари и адресные книги в режиме реального времени.

— Корпоративные интрасети, электронная почта и системы баз знаний станут доступными мобильным пользователям в режиме постоянного подключения.

Масштаб необходимых перемен довольно велик, поскольку существующие модели доходов и затрат утратят свое прежнее значение. Изменения должны затронуть все ключевые области:

— основное внимание компаний-операторов должно быть перенесено на новые услуги, связанные с передачей данных;

— отношение к клиентам должно стать ключевым отличительным признаком деятельности оператора на рынке с все более острой конкуренцией;

— необходимо разработать и принять новые бизнес-модели, включающие в себя более разнообразные взаимоотношения с третьими сторонами;

— инвестиции в технологию должны быть оправданными и реализовываться в более короткие сроки;

— необходимо сократить цикл разработки приложений и создать более новаторские и гибкие решения для многих рыночных секторов;

— операционные ресурсы и инфраструктура обслуживания клиентов должны быть перестроены так, чтобы обеспечивали требуемую рентабельность компании-оператора.

Операторам необходимо разработать такие бизнес-модели, которые позволили бы создать несколько источников дохода за счет коммерческих отношений с третьими сторонами — поставщиками контента. Лишь очень немногие операторы телекоммуникационных систем сумеют перейти от простых речевых услуг к новому миру услуг мобильного Интернета без помощи партнеров, с которыми можно будет разделить риск и которые помогут максимизировать имеющиеся возможности и минимизировать время до начала получения прибыли. А возможно, таких самодостаточных операторов и вообще не окажется.

Конвергенция Интернета и мобильной связи вызовет изменения в традиционной цепочке создания стоимости [16]. Появляется новая роль компании-оператора — организация и ведение мобильного портала. Портал служит механизмом агрегирования услуг, собирая  предпочтения пользователей и анализируя их поведение, а также приспосабливая портал применительно к нуждам операторов и пользователей. Мобильные порталы позволят также оказывать Веб-услуги, учитывающие и использующие абонентов, и обеспечивать доступ к конкретным устройствам, например торговым или банковским автоматам.

Сетевые инфраструктуры [17]

GPRS — это пакетная передача данных для сотовых сетей стандартов GSM и TDMA (здесь технология TDMA понимается в северо-американском толковании географические координаты этого термина — как со- временная версия D-AMPS). Важной составной частью сетей, отвечающих спецификациям GPRS, являются обслуживающие узлы поддержки GPRS (Serving GPRS Support Nodes, SGSN) и шлюзовые узлы поддержки GPRS (Gateway GPRS Support Nodes, GGSN). GPRS определяет собственный (не отвечающий спецификациям инженерной группы Интернета IETF — Internet Engineering Task Force) туннельный протокол GTP, используемый для передачи пакетов данных между узлами SGSN и GGSN. Используя управляющий протокол MAP (Mobile Access Protocol) сети GSM, эти узлы непосредственно взаимодействуют с регистрами местоположения (Home Location Register, HLR) и регистрами перемещения (Vehi- cle Location Register, VLR) мобильных сетей.

Технология GPRS имеет ряд недостатков и ограничений по своим параметрам производительности. Во-первых, поскольку названные узлы не отвечают спецификациям IETF, они не обеспечивают экономичности сетевых узлов за счет масштаба применения, и поэтому их рыночная стоимость становится выше стоимости типового сетевого оборудования. Во- вторых, непосредственная связь с регистрами HLR и VLR требует, чтобы эти узлы GPRS имели интерфейсы с телефонной сетью сигнализации (SS7), что затрудняет их размещение в частных сетях и интеграцию GPRS с отвечающими спецификациям IETF системами идентификации пользователя, авторизации и учетных операций (Authentication, Authorization and Accounting, ААА). Трудно будет также добиться сохранения IP-адреса для текущего сеанса передачи данных при переходе на сеть, не отвечающую стандарту GPRS или из такой сети. В стандарте не предусмотрено создание виртуальных частных IP-сетей с безопасным корпоративным доступом внутри сети, что потребует дополнительных усилий. В-третьих, архитектура GPRS требует создания дорогих региональных сетей SGSN и GGSN, тогда как провайдеры, строящие свои архитектуры беспроводной пакетной передачи данных на базе протокола Mobile IP, смогут использовать региональные IP-сети или Интернет.

По всем этим и другим причинам рабочие группы в Европейском институте телекоммуникационных стандартов (ETSI) и такие независимые группы, как 3GPP, 3GPP2 и 3FIP, изучают возможности и способы интеграции GPRS с протоколом Mobile IP или иными протоколами туннелизации IETF. В некоторых моделях чужие агенты FA (Foreign Agents) протокола Mobile IP помещаются в GGSN. Такие агенты FA могут использоваться совместно с любыми домашними агентами НА (Home Agents), отвечающими спецификациям Mobile IP, что позволяет обойтись без специальных узлов GGSN, играющих роль шлюзов к Интернету. Хотя благодаря широкому распространению сетей GSM и их поддержке со стороны крупных изготовителей оборудования GSM технология GPRS еще сохранит свое значение на некоторое время, переход на более современный стандарт неизбежно рано или поздно произойдет.

Проблема применения протокола Mobile IP [18] все сильнее привлекает исследователей и стала основой ряда коммерческих систем мобильной связи, например транкинговой системы iDEN компании Motorola. Ожидается, что вслед за этой системой последуют и другие.

 3a несколько лет проблематика протокола Mobile IP выросла из научной концепции в серию спецификаций IETF, а также в перспективную практическую технологию будущих мобильных сетей пакетной передачи данных, что, прежде всего, подтверждается опытом развития технологии CDMA 3-го поколения (CDMA ЗО). Этот протокол по своей природе свободен OT таких недостатков механизмов канального уровня (канальные протоколы CDPD или  802.11), как привязка к одному типу физической среды, ограниченная зона покрытия и не- достаточная пропускная способность. Mobile IP — это единственное решение в области мобильной связи, применимое ко всем технологиям доступа (беспроводной, обычной телефонной сети, кабельной, цифровым абонентским линиям — DSL, локальным сетям и др.). Очень важно и то, что протокольные механизмы Mobile IP основаны на стандартах IETF. и широко признаны в различных научно-технических кругах — академических, промышленных (производители CDMA) и сетевых (Ip-сообщество).

Mobile IP — это проект стандарта обеспечения мобильности на сетевом или 3-м уровне эталонной модели OSVISO. Его функциональные возможности определены в документах RFC 2002-2006, выпущенных IETF. Прочие вопросы, касающиеся виртуальных частных сетей и безопасности, рассмотрены в RFC 2290 и 2344, а также в других документах IETF и Ассоциации телекоммуникационной промышленности США (Telecommunication Industry Association, TIA). Этот стандарт дает пользователям возможность роуминга передачи данных без необходимости смены IP-адреса при каждом передвижении в другую зону покрытия или при переходе к другой сетевой среде. Он составляет часть семейства стандартов 3GPP и, как ожидается, будет использоваться в сотовой связи, спутниковых, локальных сетях и других сетевых средах, требующих поддержки мобильности в общей инфраструктуре пакетной передачи данных. Протокол Mobile IP должен быть реализован в трех функциональных основных элементах: домашнем агенте НА, чужом агенте FA и мобильном узле [17].

Домашний адрес мобильного узла, хранимый в домашней сети этого узла, представляет собой постоянно закрепленный Ip-адрес, подобный любому IP-адресу узла в стационарной IP-сети. Местоположение мобильного узла определяется его текущим адресом (Care-of Ad- dress, СОА), который присваивает ему чужой агент FA каждый раз, когда мобильный узел перемещается за пределы своей домашней сети (в некоторых случаях СОА присваивает себе сам мобильный узел). FA по умолчанию является маршрутизатором для мобильного узла, когда он соединен с соответствующей чужой сетью. Текущий адрес присваивается мобильному узлу чужой сетью, в которую он вошел, и меняется при переходе из одной чужой сети в другую. Когда мобильный узел соединен со своей домашней сетью (связанной с его домашним агентом НА), маршрутизация пакетов осуществляется точно так же, как в обычных стационарных сетях. Однако при изменении местоположения мобильного узла ситуация меняется.

НА и FA постоянно извещают перемещающиеся мобильные узлы об их присутствии в зоне действия своих сетей, предлагая («рекламируя») себя в качестве маршрутизаторов. Мобильный узел получает от соответствующего FA текущий адрес СОА, причем FA отвечает за регистрацию этого адреса домашним агентом НА мобильного узла. В это же время согласовываются параметры туннеля между FA и НА. IP-пакеты, посылаемые мобильному узлу, перехватываются его домашним агентом и через созданный на предыдущем этапе туннель перенаправляются на текущий адрес мобильного узла. На выходе туннеля эти пакеты извлекаются и пересылаются мобильному узлу. Пакеты данных, отправляемые мобильным узлом, FA посылает непосредственно адресату, не переправляя их через туннель обратно домашнему агенту.

Когда НА перехватывает пакет, адресованный мобильному узлу, которого «нет дома», он ищет связь, установленную на этапе согласования туннеля между FA и НА. Затем этот пакет передается по туннелю на текущий адрес мобильного узла независимо от того, присвоен ли этот адрес чужим агентом или самим мобильным узлом. Чужой агент получает этот пакет по туннелю, декапсулирует его, согласует адрес назначения пакета с адресом зарегистрированного мобильного узла и через соответствующий интерфейс пересылает пакет к его окончательному месту назначения. Если же мобильный узел «дома», декапсуляцию осуществляет он сам, извлекая содержимое IP-пакета из стека протокола.

 

               

 

Реализация сетей мобильной связи на базе IP [17]

 

Конвергентные (беспроводные-проводные) сети мобильной связи позволят поставщикам телекоммуникационных услуг предлагать своим клиентам интегрированный удаленный доступ с мобильных средств связи и обслуживание в рамках нескольких сетевых сред. Предлагаемое обслуживание будет включать в себя ряд услуг мобильной связи, в том числе произвольный доступ к Интернет-провайдерам, и их базовые услуги, услуги сетей IP-VPN, аутсорсинг удаленного доступа и роуминг между различными Интернет-провайдерами. Такие сетевые инфраструктуры 3-ro поколения, как CDMA Зб и UMTS, а также проводные сети удаленного доступа и локальные корпоративные сети станут неотъемлемыми частями конвергентных приложений. Профессионалам в области мобильной связи и частным лицам.Будет предлагаться богатый выбор средств непрерывной мобильности при перемещениях в пределах корпоративных или университетских комплексов зданий с доступом к корпоративным виртуальным частным сетям через локальные сети, коммутируемые телефонные сети общего пользования, цифровые сети с интеграцией услуг (ISDN) или сотовые сети.

Интегрированные мобильные сети могут использовать: 1) поставщики услуг доступа к 1Р-сетям (объединяющие в себе сегодняшних операторов телекоммуникационных систем, Интернет-провайдеров и операторов мобильной связи — такой класс поставщиков интегрированных услуг должен сформироваться в ближайшем будущем); 2) Интернет-провайдеры, желающие предоставить своим клиентам услуги доступа к Интернету через любые среды, в любой момент и из любого места; 3) учреждения и компании, желающие развернуть мобильные виртуальные сети IP-VPN.

Рассмотренные здесь решения базируются на протоколе Mobile IP, как он определен спецификациями RFC рабочей группы по проблеме мобильности в наземных сетях IETF и в требованиях TIA к определению этого протокола для беспроводной связи (разработка указанных требований к моменту написания настоящей статьи еще не была завершена). Общая архитектура состоит из мобильных сетей пакетных данных 3-го поколения, телефонных сетей общего пользования с услугами удаленного доступа по протоколу IP (посредством серверов удаленного доступа — Remote Access Server, RAS), поддерживающих функции FA протокола Mobile IP, и локальных корпоративных сетей мобильной связи с протоколом Mobile IP, реализованных на базе Р-коммутаторов локальных сетей, маршрутизаторов и сетей типа WaveLan (локальных радио  сетей стандарта 802.11) для обеспечения мобильности в пределах комплекса зданий. Функции виртуальных частных сетей поддерживаются всеми технологиями доступа.

Поставщики услуг могут разворачивать мобильные сети двумя путями: предоставляя мобильный доступ в качестве базовых Интернет-провайдеров (Basic ISP) или в качестве операторов открытых мобильных/частных виртуальных сетей (Open Mobile NetworkЛ~PN). В первом случае (рис. 8.2) оператор связи является также и Интернет-провайдером, предоставляющим базовый набор IP-услуг. При этом узлы FA и НА принадлежат оператору связи и эксплуатируются  м, а потребитель не имеет возможности выбрать другого Интернет-провайдера или корпоративную VPN. Этот путь более экономичен, и его легче реализовать, хотя возможности его ограничены. Он оптимален для начального этапа развертывания оператором услуг мобильной связи. При этом для обеспечения роуминга между различными Интернет-провайдерами и между различными средами необходимо взаимодействие с сетью ААА-брокера. Во втором случае (рис. 8.3) узлы FA принадлежат оператору связи, который предоставляет услуги виртуальной частной сети и Интернета, а узлы НА могут принадлежать как оператору, так и равноправным Интернет-провайдерам либо учреждениям или компаниям, предоставляющим коммерческие услуги доступа к сети IP VPN другим пользователям. Локальная сеть, входящая в состав мобильной сети, целиком принадлежит компании. Связанные с ней мобильные узлы также взаимодействуют с сетью ААА-брокера, что обеспечивает  этим узлам возможность роуминга между корпоративными и учрежденческими абонентами и сетями общего пользования, принадлежащими поставщикам услуг. Потребителям этих  услуг предоставляется возможность доступа по запросу к любому Интернет-провайдеру по  их выбору, к корпоративным и учрежденческим виртуальным частным сетям и мобильным локальным сетям, охватывающим весь круг локальных абонентов.

 

       МОБИЛЬНАЯ КОММЕРЦИЯ

 

 

Электронная коммерция в сетях мобильной связи [19]

 

 По мере увеличения объема торговли в Интернете следующим логическим шагом являются ' решения электронной коммерции для мобильных телефонов. Технология WAP, системы GSM, ТОМА и системы 3-ro поколения мобильных коммуникаций имеют несколько общих преимуществ: глобальное распространение сотовой связи, возможность взаимодействия с Интернетом и отказоустойчивая защищенная система транзакций. Такие преимущества делают эти технологии идеальной средой для внедрения электронной коммерции. Некоторые производители уже объявили о том, что будут представлять на рынок решения на базе WAP, оптимизированные для электронной коммерции. Мобильная электронная коммерция будет дополнять современную электронную коммерцию через Интернет, предоставляя средства обеспечения безопасности финансовых транзакций. Потребители начнут рассматривать свои мобильные телефоны как удобный инструмент осуществления платежей и других операций, связанных с перемещением денежных средств. Приложения мобильной электронной коммерции будут стимулировать конечных пользователей активно делать покупки и постоянно выполнять другие транзакции, которые будут служить дополнением к традиционной коммерции и электронной коммерции в Интернете. На рис. 9;1 показаны взаимоотношения между традиционной коммерцией, электронной коммерцией в Интернете и мобильной электронной коммерцией.

В ближайшее десятилетие значительная часть абонентов сетей мобильной связи во всем мире начнет использовать приложения мобильной электронной коммерции. В некоторых случаях эти приложения будут интегрированы в базовые услуги оператора связи, в других это будут отдельные решения.

Решения в области мобильной электронной коммерции расширяют возможности торговли между поставщиком и потребителем через  Интернет.

 

 

 

 Эти решения должны быть незаметны для конечного пользователя. Они должны поддерживать любой тип приложений Мобильного Интернета, для которых требуется реализация финансовых транзакций. Конечные пользователи не должны ничего знать о том, как в действительности работает система. Но они должны быть уверены в надежности осуществление оплаты с мобильного телефона.

            С точки зрения конечного пользователя, мобильная телефония усовершенствует электронную коммерцию через Интернет главным образом за счет двух факторов: мобильности и разнообразия терминалов [19]. Системы беспроводной связи позволяют пользователям получить доступ к услугам практически из любой точки земного шара. Кроме того, повсеместная распространенность мобильных телефонов обусловит и высокую степень проникновения небольших и легких переносных устройств (таких как телефоны стандарта GSM с возможностями, обеспечиваемые SIM-картами, с клавиатурой, дисплеем и карт-ридером), даже большую, чем для персональных компьютеров (ПК). Таким образом, мобильная электронная коммерция обладает, по меньшей мере, четырьмя преимуществами:

—    удобство

 — конечные пользователи всегда имеют постоянный доступ к финансовым услугам и могут произвести платеж в любой момент и из любой точки;

—    гибкость

 — пользователи могут выбирать способ доступа и тип платежа в зависимости от конкретной ситуации;

—    защищенность транзакций

— мобильные терминалы являются отказоустойчивыми устройствами, которые гарантируют высокий уровень защищенности финансовых транзакций; и

—    мобильные телефоны хорошо знакомы пользователю

— это инструменты, которые могут быть настроены для представления информации в формате, предпочитаемом пользователем. Дальнейшее развитие пользовательского интерфейса позволит усовершенствовать услуги и предоставить пользователю больше возможностей по сравнению с теми, что предлагают ему современные пластиковые карточки.

Признанные операторы сетей мобильной связи, стоящие перед лицом угрозы со стороны конкурирующих сетей, могут использовать решения для мобильной электронной коммерции с целью удержания наиболее выгодных корпоративных клиентов. В то же время операторы новых сетей и те, кто давно работает на этом рынке, могут использовать эти решения для захвата новых сегментов рынка и привлечения наиболее состоятельных пользователей.

На рынке мобильной электронной коммерции скоро развернется ожесточенная конкуренция. Операторы сетей во многих странах уже предоставляют ряд дополнительных услуг, и по мере развития беспроводных сетей передачи данных конкуренция только обострится. Большинство новых услуг будет предлагаться поставщиками контента или услуг. Кроме того, некоторые операторы сетей мобильной связи, скорее всего, будут предлагать пакеты услуг. По мере усиления конкуренции операторам потребуется более четко определить свою позицию на рынке и более агрессивно бороться за заказчиков. В процессе борьбы операторов за место на рынке более агрессив место на рынке возникнет необходимость в его более четком сегментировании. В итоге, по мере роста числа абонентов, целенаправленный маркетинг сосредоточится на новых сегментах — раз личных группах конечных пользователей, для каждой из которые характерны свои собственные потребности и уровень спроса.

Мобильную электронные коммерцию можно определит как дополнительную услугу, которая позволяет конечным пользователям

 

               

осуществлять надежные и защищенные финансовые транзакции, включающие приобретение товаров и услуг и их оплату. Кроме того, это определение охватывает приложения электронных банковских услуг и электронных брокерских операций. Услуги мобильной электронной коммерции могут быть разделены на такие категории, как банковские услуги, операции с ценными бумагами, резервирование и продажа билетов, приобретение товаров, игры и тотализатор (рис. 9.2).

Компания Ericsson предлагает пакеты решений в области электронной коммерции для банковских услуг, операций с ценными бумагами, услуг по резервированию и покупке билетов, приобретению товаров и тотализатора. В каждом пакете поддерживаются специфические функции для настройки услуг и приложений (рис. 9.3).

           

Банковские услуги

Банковское обслуживание, которое является расширением концепции телебанкинга (или банковского обслуживания на дому), позволяет клиентам использовать цифровую подпись и сертификат для:

—    управления информацией о персональном счете (получения истории транзакций по счёту);

— осуществления денежных переводов;

—    приема сообщений о причитающихся выплатах;

—    и обработки платежей по электронным счетам.

Все эти услуги можно запустить с переносного терминала, причем доступ к ним защищен на всех участках соединения.

Операции с ценными бумагами

Приложения для брокерских операций и операций с ценными бумагами заключаются в пре- доставлении информации о торгах в режиме реального времени, например о биржевых котировках и текущих событиях, а также в управлении портфелем ценных бумаг и подтверждении приказов о купле/продаже с использованием цифровой подписи.

Резервирование и покупка билетов

Электронный билет — на мероприятие или транспорт — является результатом транзакций, которые включают в себя резервирование, покупку, выставление счета, оплату и получение билета. В качестве дополнительной услуги можно получить «виртуальный» билет. Такие билеты могут использовать самые разные предприятия: авиакомпании, железнодорожные и транспортные компании, занимающиеся массовыми перевозками, органы, собирающие пошлины, театры, организаторы спортивных мероприятий, тематические парки и т. д.

Приобретение товаров

Приложения для приобретения товаров являются расширением обычных систем Интернет - коммерции с использованием мобильных телефонов; они будут включать размещение заказов, а также оплату реальных товаров и услуг в электронных магазинах, виртуальных универмагах и порталах. Эти приложения могут также применяться для подтверждения оплаты товара в реальном мире; например, в магазине, где клиент рассчитывается с кассиром или торговым автоматом.

Тотализатор и игры

Одна из наиболее привлекательных групп приложений для мобильной электронной коммерции — это поддержка игорного бизнеса и развлечений. Поставщик услуг будет предоставлять пользователям электронные средства для оплаты или подписания договоров. Такие системы могут предусматривать использование различных механизмов оплаты или учета данных в сети связи для расчетов, например, предоплата участия в играх или включение платы за игру непосредственно в телефонный счет абонента. Могут поддерживаться любые сценарии работы тотализатора с оплатой как по фиксированному тарифу за каждую игру, так и по принципу заключения пари. В системах мобильной электронной коммерции можно реализовать интерактивные, приключенческие игры и любые другие, за участие в которых взимается разовая плата.