Этапы развития сотовой связи

PUK-код (Personal Unlock Key) - персональный ключ разблокировки. При блокировке SIM-карты телефона ее можно разблокировать только вводом PUK-кода, на это у пользователя есть десять попыток, после чего, если код все время вводился неправильно, SIM-карта блокируется полностью. Чтобы разблокировать ее после этого, придется обратиться к оператору сотовой сети.

Процедура проверки подлинности абонента реализуется следующим образом. Сеть передает на подвижную станцию некоторое случайное число (RAND). В аппаратуре сотового радиотелефона с помощью индивидуального ключа К/и алгоритма A3 производится преобразование полученного числа (путем математических вычислений) и вычисляется результат (SRES), т.е. новое число. Это число подвижная станция посылает обратно в сеть, которая сравнивает его с числом, определенным непосредственно сетью. Если оба числа совпадают-то подвижная станция получает доступ к сети. В противном случае связь прерывается, и индикатор подвижной станции показывает, что идентификация (опознавание абонента) не состоялось. Для обеспечения секретности вычисление отклика происходит скрытно (SIM-картой).

Центр управления и обслуживания (ОМС) обеспечивает распределение функций и организацию взаимодействия между центром коммуникации (MSC) и подсистемой базовых станций (BSS). Его функции совпадают с функциями центра управления и обслуживания в обычных сетях связи. Различие заключается лишь в том, что в сетях стандарта GSM центр ОМС обеспечивает управление работой радио-подсистемы.

Характеристики стандарта GSM, принятая функциональная схема сетей связи и совокупность интерфейсов обеспечивают высокое качество связи, совместимость с существующими и перспективными информационными сетями и предоставление абонентам широкого спектра услуг.

В результате анализа различных вариантов построения цифровых сотовых систем подвижной связи в стандарте GSM принят многостанционный доступ с временным разделением каналов - TDMA (Time Division Multiple Access).

В общем виде процесс передачи сигнала выглядит следующим образом. Сначала осуществляется преобразование аналогового речевого сигнала в цифровую последовательность, которая подвергается шифрованию и кодированию, что необходимо для защиты информации от ошибок в процессе передачи и приема. Для этого используются:

- Блочное кодирование - для быстрого обнаружения ошибок при приеме

- Сверточное кодирование - для исправления одиночных ошибок

- Перемежение - для преобразования пакетов ошибок в одиночные ошибки

3. Функциональные возможности сотовых телефонов

3.1 Технология доступа WAP

В середине 1997 года компании Motorola, Nokia, Ericsson и Phone.com объединили свои усилия для разработки и внедрения технологий доступа WAP, пытаясь создать средства доставки информации из Internet на мобильные устройства. Что удивительно, это им удалось! WAP (Wireless Application Protocol) - протокол беспроводных приложений - является одной из наиболее обсуждаемых технологий в мире мобильной связи, поскольку эта технология является первым практическим шагом на пути объединения сотовой связи и глобальных компьютерных сетей, первой попыткой создать открытый стандарт для беспроводной передачи данных вне зависимости от поставщика как телефона, так и услуг и способа связи.

WAP предназначен для беспроводного (через сотовый телефон) доступа, как правило, к специальным WAP-сайтам в Internet. Проще говоря, WAP - это стандартизованный способ связи мобильного радиотелефона и сервера. Все компании, трудящиеся в сфере информационных технологий, в обязательном порядке создали WAP-отделы в силу следующих веских причин:

- WAP обеспечивает связь Internet и мобильных сетей, двух самых быстрорастущих отраслей связи во всем мире;

- основателями WAP являются крупнейшие поставщики мобильных устройств (такие, как Nokia, Ericsson и Motorola);

- в WAP-форум входят более 120 компаний-участников;

- все предшествующие попытки создания мобильных информационных систем не увенчались успехом, у технологии WAP есть реальная возможность исправить эту ситуацию.

В отличие от иных способов доступа, когда сотовый телефон является лишь посредником между компьютером того или иного поколения, данный протокол разрабатывался прежде всего для доступа с самого мобильного телефона посредством встроенного (в программное обеспечение телефона или SIM-карту) броузера (browser).

Особенность данного стандарта в его открытости и в том, что он учитывает (в отличие от традиционных протоколов типа HTTP) особенности устройства сотовых телефонов и PDA, а также беспроводного доступа, то есть:

- малый объем памяти устройства;

- малый размер экрана дисплея телефона, а также ограниченность его клавиатуры;

- низкую скорость процессора;

- низкую пропускную способность канала связи;

- возможные большие паузы.

По большому счету, работа сотового WAP-телефона в Internet принципиально ничем не отличается от работы простого броузера с простым сервером, лишь дополнительно к стандартной связи по ТСP/IP-протоколу добавляется маршрутизатор WAP-Gateway, задачей которого является перевод запросов WAP-телефона в стандартную HTTP-форму.

К сожалению, технология WAP имеет и ряд недостатков:

- очень непросто настроить WAP-телефон: необходимо сконфигурировать около 20 параметров для того, чтобы были доступны все WAP-услуги;

- пока этот протокол поддерживает очень небольшое количество мобильных аппаратов;

- WAP не оптимизирован для работы с предыдущими надстройками GSM (такими, как, например, SMS);

- сам стандарт еще не полностью завершен;

- на данный момент существует очень небольшое количество WAP-ресурсов, в особенности на русском языке;

LJ пока использование WAP очень дорого: без специального изменения тарифов для использования WAP размер оплаты за эту услугу может очень неприятно удивлять пользователей. О скорость передачи информации явно недостаточна.

Для того чтобы воспользоваться WAP, необходимо заказать у оператора услугу передачи данных и соответствующим образом настроить телефон. При этом вы платите за время занятия линии, а соединение происходит на скорости не больше 9,6 Кбит/с, что ограничивает возможности мобильного Internet. WAP проинформирует вас о расписании самолетов и поездов, пробках на дорогах, курсах валют, погоде, сообщит последние новости бизнеса, политики, культуры, спорта и даже программу телепередач центральных и спутниковых каналов. Такие сведения есть на серверах операторов сотовой связи и на серверах крупных Internet-порталов.

Интернет-информация на экране дисплея мобильного телефона чем-то напоминает телетекст на экране миниатюрного телевизора, однако возможность вводить информацию (заполнять простые текстовые формы) заметно расширяет сферу его применения.

Размер экрана мобильного телефона значительно меньше стандартного 15-дюймового экрана монитора, поэтому обычная HTML-страница, как это ни печально, не помещается на нем. Для того чтобы прочесть текст (графику WAP-телефон не отображает), придется прокручивать страницу, например, на 15 экранов влево, что очень неудобно. Существуют, правда в небольшом количестве, специальные страницы для пользователей WAP-терминалов, написанные на языке WML (WAP Markup Language). Этот специальный язык разметки страниц для беспроводных устройств представляет собой специализированный тип документа XML.

К сожалению, язык WML полностью не решает проблему. Страница документа для четырех строчного экрана, например, должна быть написана иначе, чем для трехстрочного, поэтому разработчикам WAP-страниц приходится оптимизировать их под различные типы сотовых телефонов.

Почти все разработчики WML) сталкиваются с одной и той же проблемой: довольно серьезные различия броузеров WAR, встроенных в различные модели мобильных телефонов. Некоторые из этих различий могут даже создать ситуацию, когда выбранная страница отображается какой-то конкретной моделью телефона, хотя другие модели позволяют это сделать.

Не решена окончательно и проблема универсальной русификации. На многих русских сайтах зачастую используется транслитерационное отображение текста (русские слова - латинскими буквами).

Наиболее полезны и удобны услуги WAP, связанные с доступом к электронной почте. Благодаря им можно в любой момент просмотреть свежую корреспонденцию на дисплее сотового телефона. В последнее время такая услуга появилась у крупнейших бесплатных почтовых серверов. Наряду с электронной почтой сервер wap.beep.ru предлагает виртуальный ежедневник, в котором вы можете спланировать свой день, а затем получить соответствующие напоминания.

Так кому же WAP все-таки нужен? Ответ прост: тем, кому необходима краткая, но исчерпывающая текстовая информация - котировки ценных бумаг, банковские услуги и так далее. Среди интересных находок использования WAP можно отметить парижскую компанию, создавшую www.webraska.com, сайт, отслеживающий информацию о состоянии парижских улиц: черным цветом обозначаются пробки, серым - зоны замедленного движения, белым - свободные участки.

Что же дальше? Скорее всего, технологии WAP не удастся совершить масштабный прорыв: слишком мало WAP-телефонов, слишком мало WAP-ресурсов, слишком мало удобств при пользовании WAP-Internet и, наконец, слишком мало пользователей, реально нуждающихся в WAP-услугах.

Один из основных недостатков WAP - низкая скорость передачи информации (9,6 Кбит/с) - может быть устранен при передаче мультимедийной информации при помощи стандарта

Стандарт GPRS (General Packet Radio Service) позволяет увеличить эту скорость до 115,2 Кбит/с и более. Система GPRS обеспечивает мобильных пользователей высокой скоростью передачи данных и оптимально приспособлена для прерывистого трафика, характерного для сетей Интернет/ Интернет. Она обеспечивает пакетную коммутацию на всем протяжении канала связи, существенно оптимизируя услуги передачи данных в сетях стандарта GSM, обеспечивает практически мгновенное установление соединения, использует сетевые ресурсы и занимает участок частотного диапазона только в моменты фактической передачи данных, что гарантирует чрезвычайно эффективное использование доступной полосы частот и позволяет делить один радиоканал между несколькими пользователями. Система поддерживает все самые распространенные протоколы передачи данных в сети, в частности Internet-протокол IP, что позволяет абонентам сети подключаться к любому источнику информации в мире.

В настоящий момент данная технология активно развивается, многие коммерческие варианты систем планируется запустить в течение 2001 года. Операторы сотовой связи указывают, что деньги при передаче данных будут браться за объем переданных данных, а не за время пользования сетью. Такой метод тарификации позволит резко увеличить привлекательность WAP и иных услуг подобного рода. Этот стандарт предоставит потребителям «бесшовное» соединение, например через интерфейсы TCP/IP или Х.25, с существующими системами передачи данных, что позволит обеспечить поддержку самых разнообразных приложений: от низкоскоростной системы обмена сообщениями до работы с высокоскоростной корпоративной ЛВС. Система GPRS реализуется путем простого добавления новых узлов пакетной обработки данных и модернизации существующих для обеспечения маршрутизации пакетов данных от мобильного терминала до шлюзового узла. Шлюзовой узел обеспечит обмен с внешней сетью пакетной передачи данных для реализации доступа к сетям Интернет/ Интернет, например, к базам данных.

Кроме того, GPRS позволит реализовать услугу многоточечной передачи (мультивещания); в данный момент ее нельзя осуществить на базе существующей системы передачи данных в сетях GSM по коммутируемому каналу. Многоточечную передачу можно будет осуществить между провайдером телекоммуникационных услуг фиксированной сети и группой мобильных абонентов с терминалами GPRS.

На данный момент доступно всего несколько GPRS-аппаратов, однако массовое появление таких устройств ожидается к осени 2001 года, так как большинство из них уже анонсировано.

3.2 Служба коротких сообщений SMS

Служба коротких сообщений SMS (Short Message Service) представляет собой технологию, которая позволяет принимать и, если это позволяет ваш радиотелефон, отправлять короткие текстовые сообщения. Последнее верно для всех моделей современных аппаратов. Кроме этого данный сервис используется некоторыми дополнительными службами для оповещений. Например, при наличии в голосовом почтовом ящике сообщения соответствующая служба отправит вам об этом короткое сообщение. С помощью SMS можно вести своеобразную переписку, получая текстовые сообщения, напоминающие пейджерные. Можно отправить сообщение на выключенный или находящийся вне зоны обслуживания телефон. Как только ваш адресат выйдет на связь, он получит ваше сообщение.

Кроме того, можно отправить сообщение абоненту, который в данный момент занят разговором, поскольку сообщение идет не по основному разговорному каналу, а по служебным сигнальным каналам.

С помощью услуги о подтверждении доставки SMS-сообщения можно определить момент выхода абонента на связь. Подписавшись на рассылки курсов валют, погоды и т.д. (аналогично пейджеру), можно получать самую свежую информацию.

Существует и расширенный вариант этого сервиса, - Smart Messaging, который позволяет кроме текстов передавать мелодии звонков, логотипы, визитные карточки и т.д. Но этот вариант поддерживают далеко не все телефоны.

Популярность SMS очень быстро растет во всем мире. Практически происходит смещение акцента с голосовой связи в сторону визуальной. Как принято сегодня большую часть информации передавать (получать) по электронной почте, только изредка связываясь с партнером с помощью телефона, так и SMS-сообщения постепенно вытесняют обычные разговоры по мобильному телефону.

Одно из самых главных достоинств SMS - фиксированная цена одного сообщения. Чаще всего, в российских условиях, оплачивается только отправка SMS-сообщения (порядка 0,06-0,10 у. е.) и не оплачивается их прием. В отличие от WAP-услуг, абоненту не нужно тратить время и деньги на подключение к Internet и запросы. Пользователю очень легко оценить свои расходы. Эта очень простая модель оплаты мобильной связи привлекательна для людей с ограниченными средствами, причем это характерно не только для России.

Конечно, этот сервис еще далек от совершенства. В памяти телефона можно хранить не более десятка сообщений, да и длина сообщений невелика. Но и достоинств у мобильного телефона, используемого в качестве двухстороннего пейджера, значительно больше.

Технические возможности этого сервиса позволяют передавать сообщения длиной до 160 знаков. При использовании кириллицы максимальная длина SMS-сообщения сокращается до 80 знаков, а то и больше. Для приема / передачи сообщений, написанных кириллицей, эта функция должна поддерживаться SMS-центром, SIM-картой и самим телефоном.

Внутренний формат SMS-сообщения выглядит так: 1 байт заголовка - содержит тип сообщения, 7 байтов отводятся «временной отметке SMS-центра», в формате YYMMDDHHMMSSZZ, до 12 байтов используется под адрес источника сообщения, 1 байт - для идентификатора протокола, 1 байт - для схемы кодирования данных, 1 байт указывает длину пользовательской области данных идо 140 байтов - собственно сообщение.

Все принятые сообщения хранятся на SIM-карте телефона. Существует и возможность сохранения отправленных сообщений. Но важно знать, что емкость SIM-карты позволяет хранить только 10 сообщений, а также то, что невозможно принятие нового сообщения, если заняты все 10 ячеек памяти. Сообщение можно послать с телефона, с помощью e-mail или через Internet-шлюз.

При использовании SMS возможен роуминг. Если вы находитесь вне домашней сети, то отправка сообщения обойдется в сумму, которую требует местный оператор за эту услугу. Адрес центра передачи сообщений не меняется. Важно помнить, что если вы пользуетесь SMS за рубежом, то для этого нужен активизированный международный доступ. Следует отметить, что не все роуминговые партнеры в России и ближнем зарубежье поддерживают этот сервис.

У каждого времени есть свои кумиры. Сегодня так называемый SMS-бум набирает обороты. По результатам социологических исследований, во всем мире ежемесячно отправляется до 15 млрд. SMS-сообщений, что на порядок больше, чем год назад. А по прогнозам, к концу следующего года их количество возрастет до 100 млрд. Если смотреть только на цифры, создается весьма радужная картина. Однако не все в этой области хорошо.

Техническая революция следует за технической революцией, а длина SMS-сообщений по-прежнему не превышает 160 знаков. А современные пользователи, спровоцировавшие этот самый SMS-бум, жаждут продолжения. Ведь в современном обществе предпочтение отдается скорее образам, чем словам, а передавать «картинку» технология SMS не позволяет. И вот сначала заговорили, а затем и начали воплощать в жизнь новую концепцию передачи данных - службу передачи мультимедийной информации MMS (Multimedia Message Service).

MMS призвана вывести SMS на совершенно новый качественный уровень, благодаря многочисленным возможностям. Посредством MMS пользователь может передавать и получать не только текстовые сообщения, но и графику, аудио и видео файлы. Как предполагают разработчики, наибольший интерес вызовет возможность передавать видеоизображения. Согласитесь, довольно приятно, например, получить ко дню рождения видео от любимой девушки. Конечно, не останется без внимания и обычная пересылка фотографий: с какого-нибудь экзотического островка, где протекает ваш отпуск, со спортивных состязаний, с презентации и т.п. Иными словами, родственники и друзья смогут практически моментально показывать друг другу счастливые моменты своей жизни.

К настоящему моменту MMS-приложения разрабатываются такими гигантами, как Nokia и Ericsson. Они обещают, что Центр MMS от Nokia будет доступен для операторов уже в третьем квартале 2001 года, а от Ericsson - в четвертом квартале. Причем оба этих приложения смогут работать на уже существующих GSM и GPRS-сетях, а в дальнейшем - на ЗС-сетях.

Естественно, пока решены далеко не все проблемы; так, на некоторых зарубежных сайтах приводятся высказывания очевидцев, которые наблюдали передачу фотографий и видеоизображений в сети GPRS. Они утверждают, что здесь этот процесс протекает хуже, чем на нынешних Web-сайтах: четкость фотографий оставляет желать лучшего, а во время просмотра видеоизображений их перемещение происходит слишком медленно.

В основе такого «торможения» лежит довольно банальная причина. Передача данных в сетях GPRS может осуществляться на скоростях до 114 Кбит/с (в лучшем случае), а для передачи видеоизображений требуется, по крайней мере, 144 Кбит/с, в идеале же - 384 Кбит/с. Таким образом, сам собой встает вопрос об использовании ЗG-сетей для качественного отображения мультимедийной информации. К тому же, хотя MMS позволяет работать с мобильными GSM-и GPRS-телефонами, цифровые камеры производители встраивают лишь в 3G-терминалы. А ведь насколько проще было бы использовать только трубку, чтобы сделать нужную фотографию и тут же отправить ее адресату, нежели сперва «щелкать» цифровой камерой, а затем пересылать изображения через «мобильник».

Немаловажное значение имеет и стоимость услуг. Возможности - возможностями, однако решающую роль для широкого распространения MMS должна сыграть именно доступность цен - как на сами услуги, так и на терминалы. Ведь важнейшими составляющими успеха технологии SMS, превзошедшей WAP, были цена и способность работать с любым GSM-телефоном.

Интерес к новой технологии носит и коммерческий характер. Так, аналитики заявляют, что многие операторы сотовой связи, не желая мириться с тем, что доходы от использования технологии WAP оказались ниже ожидаемых, а затраты на ЗG-лицензии выше, стремятся найти новые источники дохода. Предполагается, что этим источником как раз и окажется MMS.

Однако несмотря на то, что MMS обладает гораздо большими возможностями, чем SMS, их удастся реализовать только после того, как ЗG-терминалы прочно войдут в нашу жизнь. И, как считают специалисты, из четырех основных приложений 3G - определение местоположения объекта, мобильная коммерция, игры / развлечения, MMS - наибольший успех ожидает именно MMS.

3.3 Современные дисплеи сотовых телефонов

Индустрия сотовой связи расширяется все возрастающими темпами. При этом совершенствуются не только стандарты передачи информации и образующее инфраструктуру мобильных сетей коммуникационное оборудование, но и технологии самих телефонных аппаратов, которые становятся все удобнее, миниатюрнее и эффективнее. Немаловажную роль в мобильных телефонах играет дисплей, обычно жидкокристаллический (ЖКД, ЖК-дисплей, LCD).

Южнокорейская корпорация Samsung Electronics создала дисплейную панель для сотовых телефонов, использование которой позволит увеличить время их работы без подзарядки батарей. Новая ЖК-панель способна отражать свет, за счет чего необходимость в подсветке отпадает и обеспечивается экономия электроэнергии.

Диагональ ЖК-панели - два дюйма. Она может отображать до 260 тыс. оттенков цвета и имеет разрешение 720x240 пикселей. Производство осуществляется по низкотемпературной поликремниевой технологии, позволяющей разместить управляющие электронные схемы на стеклянной части панели, за счет чего достигается такая необходимая для мобильных телефонов экономия места.

Кроме того, корпорация Samsung Electronics совместно с японскими фирмами Toshiba и Optrex разработала микросхемы для дисплеев сотовых телефонов следующего поколения. Проект, реализация которого уже началась, предусматривает создание микросхем высокой интеграции, изготавливаемых по технологии STN (super twisted nematic) цветных ЖК-дисплеев для мобильных устройств, в частности для сотовых телефонов следующего поколения. Фирма Optrex предоставит для этого проекта свои разработки в области жидкокристаллических устройств и технологию Multi-Line Addressing с низким энергопотреблением, Samsung - технологию производства микросхем с высокой степенью интеграции, в том числе со встроенной статической памятью (SRAM), Toshiba - общую технологию производства микросхем управления жидкокристаллическими панелями.

Отсутствие системы подсветки позволяет на одну треть сократить потребление устройством электроэнергии, что особенно важно для мобильных систем, время работы которых от батарей, как правило, ограничено. Однако если лишить стандартный дисплей подсветки, то изображение на нем будет видно только при ярком дневном свете или при искусственном освещении в офисах и в домах.

Полисиликоновый дисплей TFT-LCD

Фирма KDDI объявила о том, что выпустила в продажу сотовый телефон С4151Т с низкотемпературным полисиликоновым дисплеем TFT-LCD, который может отображать до 4096 оттенков цветов.

Новая технология TFT-LCD является изобретением фирмы Toshiba. Характеристики дисплея нового типа: диагональ 5 см, разрешение 120x160 пикселей, размеры 38,3x57,4x3,5 мм, масса всего 11 г. Для работы в полноцветном режиме дисплей потребляет 25 мВт, при изображении статического 8-цветного изображения - 1,7 мВт.

Дисплей OLED

Фирма CDT (Cambridge Display Technology) сообщила о своем намерении заключить партнерское соглашение с английской компанией Opsys для совместной работы над технологией OLED (Organic Light Emitting Diode). Органические све-тодиоды могут использоваться в производстве нового типа дисплеев, потребляющих значительно меньше энергии, чем получившие широкое распространение ЖКД. Кроме того, дисплеи OLED могут быть тоньше жидкокристаллических. На сегодняшний день OLED-технология уже нашла применение в дисплеях сотовых телефонов и других компактных устройств. Фирмы CDT и Opsys собираются технологически усовершенствовать процесс создания OLED-дисплеев. При этом они будут заниматься не массовым производством новых мониторов, а лишь распространением лицензии на свою технологию.

Надо заметить, что при всех своих достоинствах OLED-дисплеи на данный момент ничуть не угрожают существованию и процветанию ЖК-дисплеев, т. к. для внедрения их в массовое производство потребуется несколько лет.

Дисплей Vikuiti™

Фирма ЗМ разработала серию новых материалов марки Vikuiti™, улучшающих качество изображения на дисплеях электронных устройств и экранах проекционных телевизоров. Основным элементом технологии Vikuiti™ является полиакриловая пленка, включающая множество стеклянных шариков размером около 100 микрон. Стеклянные шарики-линзы (на квадратный сантиметр их приходится более 3500) отлично передают изображение с внутренней поверхности экрана на внешнюю, практически не пропуская свет в обратном направлении и снижая до минимума возможные искажения.

Такая пленка, нанесенная на дисплеи мобильных устройств - сотовых телефонов, карманных компьютеров, ноутбуков и т.д., - делает изображение ярче и контрастнее. На жидкокристаллических дисплеях пленка устраняет световые блики и дает возможность изменять угол видимости изображения.

Список используемой литературы

1. Андрианов В.И., Соколов А.В. Мобильные телефоны. - СПБ.: БХВ-Петербург; Арлит. 2003. - 384 с.:ил. - (Техника в вашем доме).

2. Материалы: сервера www.mobile.ru

Размещено на Allbest.ru