Беспроводное будущее. 2

АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт Информационных технологий и коммуникаций

 

 

 

 

Курс: «Введение в специальность»

08.08.01.65 «Прикладная информатика

в экономике»

РЕФЕРАТ

тема: "Беспроводное будущее".

 


Выполнил:

студент гр. ДИЭ 12

Шининов М. Г.

Проверила:

Ст. преподаватель

Еременко О. О.

 

 

г. Астрахань — 2008

Оглавление

1. Введение 3

2. История 3

3. Первые шаги в беспроводное  будущее 3

4. Беспроводная связь 3

5. Беспроводные сети 5

6. Построение беспроводных сетей на базе модулей MaxStream 6

7. WiMax – беспроводные технологии будущего 7

Заключение 8

Список  литературы 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Введение

Современный мир - технологическое чудо, воплощённое в повседневную жизнь, научная фантастика. Всё, что вчера казалось невозможным, уже сегодня становится для нас обыденным. Бабушки и дедушки с трудом освоили пару полезных функций мобильного телефона, а их внуки уже в трехлетнем возрасте умеют включать компьютер и знают, как пользоваться пультом дистанционного управления.

Ещё 20-30 лет назад, произнося слово "компьютер", человек  подразумевал огромные комнаты, заставленные электронными блоками вычислительного  гиганта. А сегодня эта вычислительная громадина превратилась в небольшое устройство, помещающееся в деловую сумку или карман пиджака. И тем более никто не мог себе представить, что огромная телефонная трубка, подключённая к "чемодану" с батарейками, антенной и приёмно-передающим устройством, через некоторое время станет самым обычным "мобильником".

Благодаря беспроводным средствам коммуникаций, ставшим  неотъемлемой частью современного мира, вычислительные "малыши" - портативные  и карманные ПК, современные мобильные  телефоны, смартфоны и коммуникаторы - дают нам возможность общаться со всем миром.

2. История

Вначале был кабель. Нет. В начале, конечно же, было слово, а затем  дело, в результате чего появились  компьютеры и другая электроника  – от суперкластеров до мобильников. Затем появилась необходимость взаимодействия между всей этой электроникой. Так возник этот самый кабель, то есть, первые проводные интерфейсы. Затем, по мере развития технологий, и беспроводные. Оставляя за рамками этой заметки длительное и местами героическое прошлое проводных сетей, перейдем к самому интересному – ситуации нынешней и ближайшим беспроводным перспективам.

3. Первые шаги в беспроводное  будущее

Первыми робкими шагами по созданию беспроводных сетей стали возникновения  отдельных точек доступа Wi-Fi с подключением к мощным магистральным "проводным" сетям, например, к оптоволоконным. В дальнейшем появился новый класс провайдеров, развернувших множественные коммерческие сети, в результате чего всего лишь за несколько лет сети Wi-Fi выросли в серьезные инфраструктуры - корпоративные и публичные. К настоящему моменту многие отели, аэропорты и вокзалы мира обладают покрытием Wi-Fi сетями, а в некоторых странах таким образом обеспечивается покрытие целых микрорайонов.

4. Беспроводная связь

Нет никаких сомнений в том, что в настоящее время мы наблюдаем явную тенденцию, как среди пользователей стационарных компьютеров, так и среди владельцев ноутбуков, отдавать предпочтения беспроводной связи. Если попытаться выяснить отношение компьютерных пользователей к соединительным кабелям и проводам, оно будет следующим – «чем меньше, тем лучше»! Данная тенденция к минимизации проводов является одной из причин, по которым беспроводная клавиатура Bluetooth в итоге окончательно вытеснит своих проводных собратьев с рынка.

Благодаря достижениям технологий беспроводных сетей и продления  работы батареи, рано или поздно придёт время, когда каждое периферийное устройство, включая мышку и клавиатуру, будет  работать на беспроводной основе. Apple в  этом отношении снова впереди  планеты всей, так как компания стала первым производителем, включающим беспроводную клавиатуру в стандартную комплектацию компьютера. Такую комплектацию теперь можно увидеть на компьютерах iMac. Беспроводная клавиатура от Apple является отличным дополнением к мыши Apple Bluetooth Wireless Mighty Mouse, которая отличается беспроводным соединением и другими функциями.

Другие производители  тоже стараются не отставать и  предлагают беспроводные клавиатуры, совместимые с компьютерами и  ноутбуками, поддерживающими соединение Bluetooth. Также такие клавиатуры можно использовать с наладонниками или поддерживающими Bluetooth устройствами PDA. Если вы не хотите искать кнопки на крохотной клавиатуре PDA, беспроводная клавиатура облегчить и ускорит введение контактных данных или заметок.

Если вы уже готовы перейти  на беспроводную мышку и беспроводную клавиатуру, одними из самых популярных устройств этого типа являются клавиатура Rocketfish Wireless Multimedia Bluetooth Keyboard и мышка Laser Mouse. Данное сочетание беспроводных мышки и клавиатуры получило множество положительных отзывов со стороны пользователей. Однако стоит заметить, что эти периферийные устройства подойдут только к операционной системе Windows, и не будут работать с компьютерами Apple Macintosh.

Клавиатура Rocketfish и беспроводная мышь используют адаптер USB, включённый в комплектацию. Адаптер USB использует версию WIDCOMM 5.1, которая позволяет устройству работать в диапазоне 20 метров. Хотя такой диапазон кажется излишним, так как вы вряд ли сможете, что-либо различить на мониторе на расстоянии 20 метров, вне зависимости от размера шрифта остроты вашего зрения.

Ключ USB не только позволяет  работать клавиатуре и мыши Rocketfish, но и сам может работать в качестве хаба. Такой хаб позволит вам перемещать цифровые файлы на ваш компьютер (с вашего компьютера) или любое другое устройство.

Обзоры свидетельствуют, что клавиатура Rocketfish очень тонкая и стильная, и продаётся вместе с ковриком. У клавиатуры 104 клавиши  для всех обычных функцией, а также 10 дополнительных клавиш.

Беспроводные клавиатуры и мыши Bluetooth – это только первый шаг в избавлении от потребности  в проводах, которые приносят неудобства. В дополнение к удобству работы без  проводов, современные беспроводные технологии приводят к тому, что  пользователь выигрывает и в эргономике. Благодаря беспроводному соединению, вам больше не придется подстраиваться под положение клавиатуры, вы сможете расположить клавиатуру в наиболее удобном для вас положении.

В будущем беспроводная связь  проникнет повсюду. Мы вступаем во второе 25-летие существования сотовой телефонной связи, и пора отказаться от концепций, на основании которых эта технология разрабатывалась и развивалась со времени выдачи первых лицензий операторам сотовой связи в 1983 г.

В течение следующих пяти лет компании Apple и, возможно, Sprint решительно изменят наше восприятие беспроводных карманных устройств. С появлением iPhone изменились требования пользователей к интерфейсу карманного устройства: вместо простых телефонов с дополнительными меню вверху мы хотим получить удобные, гибкие, надежные и простые карманные компьютеры. Каждому, кто попытается усовершенствовать смартфон, придется перенять концепцию построения интерфейса, предложенную Apple.

Если компании Sprint удастся  развернуть новую службу Xohm WiMAX, то совместно с новыми беспроводными технологиями малого радиуса действия она обеспечит доступ к Интернету из самых различных и неожиданных устройств. Благодаря недорогой дальней связи WiMAX и сверхширокополосным микросхемам ближней связи можно будет автоматически передавать фотографии из цифровой камеры на сервер, синхронизировать часы с сервером времени в Интернете, а микроволновая печь оповестит о готовности пиццы SMS-сообщением.

Широкому распространению  беспроводной связи препятствует ограниченность частотного диапазона, консервативность (техническая, не политическая) Федеральной комиссии электросвязи (ФКЭ) и нежелание операторов беспроводной связи переходить на передовые технологии. Такой подход сходит с рук из-за позиции невмешательства, занятой ФКЭ и правительством. В предстоящие десять лет положение должно измениться. Благодаря таким технологиям, как когнитивное радио и программные антенны, беспроводные устройства будут динамически обнаруживать и использовать любые доступные частоты.

Если ФКЭ займет конструктивную позицию, эти технологии помогут сформировать по-настоящему открытый беспроводной рынок. Существуют физические ограничения объема данных, пересылаемых по радиоволнам, но технологии коллективных антенн, над которыми, в частности, работает компания Motorola, позволят использовать сети базовых станций в качестве огромных виртуальных антенн. В результате значительно возрастут эффективность и пропускная способность связи.

В течение следующего десятилетия  карманный Интернет-планшет окончательно оформится как комбинированный порт GPS/видеофон/Интернет. Устройства будут оснащаться складными или свертываемыми экранами солидного размера, а благодаря новым технологиям батарей время их автономной работы достигнет нескольких дней. Габариты голосовых телефонов могут намного уменьшиться, и их будут встраивать в наушники Bluetooth либо их основные функции будут интегрированы в сверхтонкие раскладные модули, стыкуемые с портативным планшетным компьютером. К 2018 г. будет завершен всеобщий переход на протокол IP. Сети с коммутируемыми схемами наконец уйдут в прошлое, уступив место VoIP.

Ни один специалист не решится  предсказать, что произойдет на беспроводном рынке через 25 лет. Только подумайте: сотовому телефону всего 25 лет! Но будем  надеяться на то, что через два с половиной десятилетия все различия в современной беспроводной связи исчезнут благодаря соблюдающему интересы потребителя законодательству и совместимым технологиям, а «лоскутное одеяло» беспроводных систем превратится в большое, взаимосовместимое Интернет-облако.

На каком-то этапе современные  операторы беспроводной связи превратятся  в Интернет-провайдеров и беспроводные функции будут интегрированы  в каждый ПК и бытовое электронное  устройство. Проводные приборы станут редкостью, и модели, несовместимые с большим числом Интернет-провайдеров, не будут пользоваться спросом.

5. Беспроводные сети

В общем, беспроводные сети передачи данных используют электромагнитные волны радио, ультракороткого и  светового диапазона для передачи данных. Беспроводные сети передают данные от передатчиков и приёмников, подключенных к компьютеру к фиксированным приёмникам и передатчикам, подключенным к кабельной сетевой инфраструктуре через устройства, известные как беспроводные точки доступа. Точки доступа располагаются в соответствии с нуждами конечных пользователей и в соответствии с требованиями используемой технологией. Существуют разные технологии передачи данных в беспроводных сетях. Одни призваны передавать данные от устройства к устройству, другие обеспечивают общее покрытие выделенной площади.

Преимущества  беспроводной сети очевидны. Пользователи беспроводной сети не привязаны к  определённому месту, оборудованному информационной розеткой, т.е. ни что  не ограничивает наслаждение работой  в сети и, таким образом, такой стиль работы гораздо лучше соответствует требованиям современного мобильного образа жизни.

Одна из важных форм беспроводной сети передачи данных известна как сотовая. Сотовая беспроводная сеть состоит из множества радио  ячеек, сопряжённых друг с другом. В идеальном случае, пользователи сотовых сетей могут перемещаться из ячейки в ячейку в пределах области покрытия без ухудшения быстродействия или потери доступа. Преимущество ячеечной структуры в возможности рентабельно подстраивать радио охват в течение долгого времени, чтобы удовлетворять изменяющийся спрос. Такой принцип построения сети был применён для сотовой связи, которая к настоящему времени охватывает практически весь земной шар.

 

6. Построение беспроводных сетей  на базе модулей MaxStream

 

В настоящее время разработчиков, в первую очередь комплексного оборудования (OEM), все больше привлекают модульные  решения стандарта ZigBee/802.15.4. Лидер  на рынке продукции стандарта 802.15.4 для OEM – компания MaxStream (США), выпускающая  радиомодули и конструктивно законченные модемы на диапазон частот 800 МГц–2,4 ГГц. По состоянию на октябрь 2005 года MaxStream занимал 92 место в списке TOP-500 наиболее быстрорастущих компаний США. Объем производства за период 2002–2005 годы увеличился на 769% (!), а численность занятых с октября 2004 по октябрь 2005 года удвоилась. Основные заказчики компании MaxStream – системные интеграторы, предъявляющие высокие требования к простоте применения и надежности устройств. На российский рынок MaxStream главным образом поставляет устройства на диапазон 2,4 ГГц.

Сегодня наиболее перспективными считаются  модули серии Xbee24. Эти модули, построенные  на базе приемопередатчика MC13193 и микроконтроллера MC9HCS08 фирмы Freescale, пригодны для построения сетей стандарта 802.15.4/ZigBee. Главная их особенность – легкость в эксплуатации благодаря простому и понятному интерфейсу АТ-команд. Список поддерживаемых команд можно разделить на несколько групп: управление режимами сна, настройка канала передачи данных, взаимодействие с периферией (АЦП, GPIO) и работа с сетью (ассоциации/дизассоциации и др.). Все изменения, внесенные во время работы модуля, можно сохранять в энергонезависимой памяти.

Еще одна важная особенность модуля Xbee24 – уникальный пакетный интерфейс  для работы с последовательным портом. Пакетный режим позволяет решать задачи мультиплексирования потоков данных и управления, а также выделять информацию, поступающую от различных узлов сети. Любой пакет, передаваемый этим интерфейсом, состоит из преамбулы, длины данных, полезной нагрузки (данных) и контрольной суммы. В зависимости от типа пакета поле данных может содержать АТ-команду, информацию о состоянии цифровых портов или выборки данных АЦП.

Уже более года компания MaxStream поддерживает и обновляет программное обеспечение для построения сети стандарта 802.15.4, которая допускает связи типа "точка-точка" и "звезда" (двусторонняя связь). Все ПО MaxStream распространяет бесплатно, выкладывая новые прошивки на своем сайте. В сети типа "точка-точка" модули MaxStream позволяют организовать однонаправленную передачу информации с любым числом промежуточных передатчиков. Это возможно при использовании повторителей с заранее введенными адресами узлов приема и передачи информации. "Повторителем" может быть любой модуль Xbee, у которого замкнут вход и выход UART. Настройка эстафетной передачи по цепи осуществляется путем ввода в регистр DL адреса следующего узла. При достижении последнего звена цепи информация может быть передана внешнему контроллеру через последовательный порт в виде пакетов API (рис.2). Конечно, при таком подходе происходит определенная задержка передачи информации ( 30 мс на каждый повторитель). Стоит также учесть, что средняя скорость передачи информации будет в два раза ниже скорости последовательного порта (скорость передачи UART-портов модулей Xbee может достигать 115200 бит/с). Кроме трансляции сообщений, каждый узел может обрабатывать и передавать сигналы с портов GPIO и АЦП.

Определенный  интерес для разработчиков представляет выпущенная в августе 2006 года компанией MaxStream бета-версия своей реализации ZigBee-стека. Эта версия на сегодняшний день поддерживает топологии "кластерное дерево" и "одноранговая ячеистая сеть". Сейчас этот программный продукт проходит тестирование и пока не рекомендован для массового применения. Однако после его официального выпуска модули Xbee, купленные ранее, можно будет бесплатно перепрограммировать для работы в сетях ZigBee. Стек ZigBee компании MaxStream пока ограничен параметрами, указанными для профиля "Home light control" стандарта ZigBee 1.0. Глубина сети равна 5, максимальное число дочерних устройств – 20, максимальное число переходов – 10. В будущем компания MaxStream планирует выпустить модули с расширенной памятью, что позволит существенно увеличить их предельные характеристики.

 

7. WiMax – беспроводные  технологии будущего

 

Прогресс не стоит на месте, и  на смену одним технологиям с  огромной скоростью приходят другие. А нам остается только следить  за этой постоянной гонкой и стараться  идти в ногу со временем. Если говорить о стандартах беспроводной связи, то раньше пальма первенства принадлежала, конечно же, Wi-Fi и Bluetooth. Новый стандарт WiMAX, появившись несколько лет назад, сразу же заставил говорить о себе, как о будущем широкополосных соединений. Название этого формата все чаще появляется в прессе и пришло время разобраться: что же такое WiMAX.

Поэтому, когда им на смену придут новые, более совершенные технологии, оставалось лишь вопросом времени. Разработка нового стандарта беспроводной связи  –WiMAX – началась еще в 2000 году. Изначально, задумывалась и создавалась она как преемник Wi-Fi.

WiMAX (расшифровывается как Worldwide Interoperability for Microwave Access) - это технология  широкополосной беспроводной связи,  которая стандартизирована институтом IEEE, и разработана прежде всего для создания точек беспроводного доступа и организации связи на большом расстоянии. То есть, она охватывает очень широкий спектр пользователей и нацелена на всех потребителей – как на большие компании и организации, так и на обычных, домашних пользователей.

Главный козырь WiMAX – гораздо большая, нежели у современных сетей Wi-Fi, площадь  покрытия, а также высокая скорость передачи информации. Согласно базовым  характеристикам, стандарт 802.16 предусматривает  дальность действия до 50 километров и работу вне прямой зоны видимости. Максимальная скорость обмена данными при этом будет составлять 70 Мбит/с. Хотя на данный момент эти показатели видятся несколько завышенными и не отображают реального положения дел.

В свете данных цифр, конкуренция между  Wi-Fi и WiMAX, которая прогнозируется специалистами, едва ли продлится долго. Все - таки, преимущества последнего заметны невооруженным глазом и он, так или иначе, должен выйти победителем из этой мини - дуэли. Но врядли в ближайшие год - два WiMAX полностью захватит рынок беспроводных технологий – это связано, прежде всего с пока еще довольно высокой стоимостью оборудования (даже в сравнении с Wi-Fi), а также с отсутствием данных продуктов на массовом рынке. Вполне возможно, что с помощью Wi-Fi будут соединять WiMAX-станции и конечных пользователей.

Для того, чтобы обезопасить пользователей  нового стандарта, были разработаны  специальные чипы ASIC, которые встраиваются в устройства беспроводной связи  и управляют процессом передачи данных по радиоканалу. Их создатели уверяют, что эти чипы защищают от попыток нарушения конфиденциальности, предотвращают нарушение целостности данных и вообще являются самым надежным средством безопасности.

Последняя версия WiMAX работает в диапазоне  от 2 ГГц - до 11 ГГц при ширине канала 10 МГц. Изначально предполагалось, что оборудование WiMAX будет функционировать в диапазоне от 10 до 66 ГГц, но из-за специфики разных стран, эту цифру решено было изменить.

Весной 2005-го, компания Intel представила  свой новый чипсет PRO/Wireless 5116. Это один из первых устройств, которые поддерживают стандарт WiMAX. Чипсет предназначен для создания скоростных беспроводных модемов, с помощью которых можно обеспечивать широкополосной доступ в самые удаленные районы и предоставлять услуги широкому кругу пользователей. Этот чипсет оборудован радиочастотным модулем и усилителем, что делает его лучшим продуктом в этой сфере на сегодняшний день.

Новинка стоит сравнительно недорого – 45 долларов США, а оборудование для  создания сети обойдется в 300 - 500$, хотя компания Intel обещает со временем снизить цену до 200 долларов. К запуску нового чипа в свет, Intel подготовилась основательно – испытания проводились в США, Великобритании, России, Индии, ЮАР и нескольких других странах. О своем сотрудничестве и поддержке нового продукта объявили крупнейшие мировые операторы – AT&T (США), Qwest (США), Speakeasy (США), Altitude Telecom (Франция), BT (Великобритания), Iberbanda (Испания) и многие другие. А о выпуске продукции на базе Intel PRO/Wireless 5116 сообщили компании Airspan, Alvarion, Aperto Networks, Axxcelera Broadband Wireless, Gemtek, Huawei, Proxim Corporation, Redline Communications, Siemens Mobile, SR Telecom и ZTE.

Что же касается мировых лидеров  в производстве мобильных телефонов и подобных устройств, то они не проявляют большого энтузиазма в отношении WiMAX, но и не мешают распространению новой технологии.

Финский гигант Nokia однажды уже  обжегся, поторопившись с внедрением нового стандарта - Wi-Fi, и теперь занял  выжидательную позицию. Представители компании заявили, что будут готовы перейти на поддержку WiMAX не раньше 2008 года. Впрочем, Nokia приняли участие в совместной с Intel программе по ускорению разработки и распространению WiMax-решений. Эта программа направлена на популяризацию нового стандарта в глазах потенциальных инвесторов, клиентов, а также разработчиков новых технологий.

В свою очередь Motorola начала разработку нового продукта под кодовым названием MOTOWi4. Он включает в себя принципы OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), межсетевой IP-обмен и CAP-архитектуру. А вот выпускать телефоны с поддержкой стандарта WiMAX, Motorola пока еще не намерена.

Другой гигант - Samsung, еще в 2007-ом представил широкой публике свою первую модель телефона с поддержкой WiMax - M8000.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

Собственно  подводить какие-либо итоги еще  пока рано. Если мы и входим в эру  беспроводного интернета, то еще  пока находимся лишь в самом начале его пути. Пока еще существует масса  вопросов и даже сомнений: Будут  ли точки доступа открываться быстро по всему миру или это будет только прерогатива мегаполисов и крупных городов высокоразвитых стран? Смогут ли провайдеры получать лицензии на беспроводную деятельность, не платя при этом непосильные сборы государству? Будет ли новая связь абсолютно безопасной для здоровья человека? Будут ли защищены права пользователей на частную жизнь, защиту информации и не вмешательство. Будет ли ощутимый рост клиентов, переходящих на дорогостоящие ноутбуки или это изначально непосильная задача.

Надо  понимать, что с приходом "сотового" интернета никто не отменит традиционный, точно так же, как с приходом мобильников люди не перестали пользоваться простыми телефонами. И все же прогресс нельзя остановить и возможно именно через несколько лет мы вспомним 2003 год как время зарождения нового интернета, новых скоростей и новой жизни.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы:

  1. Кушниренко  А.Г. и др. Информатика.-М;Дрофа, 1998.
  2. Королев Л.Н. Информатика. Введение в компьютерные науки.- М;

Высшая  школа, 2005.

  1. Ушаков М.Н. Технология элементов вычислительных машин.- М;

Высшая  школа, 2005

  1. Степанов М.Н. Архитектура вычислительных систем и компьютерных сетей-.
  2. СПб; Питер, 2004.
  3. Макарова Н.В. и др. Информатика.- М; Финансы и статистика, 2007.
  4. Майстеренко А.В. и др. Информатика: Учебное Пособие.-Тамбов; ТГТУб 2002. Ч.I.
  5. Мациевский С.В. и др. Информатика: Учебное пособие.-Калининград; КГУ 2003.
  6. http://www.osp.ru/cw/2003/37/68669
  7. http://www.kommersant.ru/doc.aspx?DocsID=408405
  8. http://www.goldpages.com.ru/articles/wifi.php
  9. http://www.pcweek.ru/themes/detail.php?ID=113650
  10. http://www.wi-fi.ru/s.php/61.htm
  11. http://www.intr.ru/contentid-49.html



Беспроводное будущее. 2 📙 Реферат → 🆔 36942

Беспроводное будущее. 2 📙 Реферат → 🆔 36942

Беспроводное будущее. 2