Беспроводные коммуникации и мобильные компьютеры

Прошел год с момента публикации моей первой статьи по мобильным компьютерам и беспроводным коммуникациям для подобных устройств. За это время произошло огромное количество различных событий, начиная от выпуска новых устройств и заканчивая появлением новых технологий. В современном мире все большее значение приобретает мобильность, при этом развитие идет с двух сторон: с одной стороны компьютеры становятся все меньше, легче и производительней, с другой стороны мобильные телефоны -- все больше по размерам, а по своим возможностям приближаются к компьютерам. Уже никого не удивишь карманным компьютером или мобильным телефоном с функциями коммуникатора или персонального органайзера.

Одним словом если обо всем подробно рассказывать, то не то, что в одну статью, в десяток статей не уложишься -- столько всего полезного и интересного появилось за последнее время. В связи с этим в рамках настоящей статьи я попытаюсь сделать обзор решений и технологий беспроводной связи для мобильных компьютеров, а детальное описание каждой из них будет являться предметом для отдельных статей.

Начнем с того, о чем была предыдущая статья, которую, наверное, до сих пор можно найти где-нибудь в Интернет. За время моей работы с мобильными компьютерами разного сорта и вида я всегда удивлялся, как еще ни кому в голову не приходило, что все провода, которыми обвешивается Ваш мобильный компьютер для простой операции: получение файла с сервера в офисе, являются абсолютно не логичными. Где логика, когда для этой операции мне необходимо привязать себя к стене кучей проволочек, что при этом остается от моей хваленой мобильности? Нелогичность подобной ситуации стала для меня особенно актуальна, когда в нашей компании начали активно использовать устройства семейства Pocket PC под управлением операционной системы Microsoft Windows CE. Представьте себе ситуацию: Вы используете маленькое, легкое, элегантное устройство, которое решает набор простых, но постоянно возникающих задач, а для передачи из него документа размером всего несколько строк, необходимо опутать компьютер ворохом всяких проводов, либо подключить к специальному устройству -- стыковочной станции, которая, в свою очередь, намертво связывает с настольным компьютером. Одной из попыток выхода из этой ситуации может стать использование адаптера для подключения к локальной сети в стандарте PCMCIA или Compact Flash. В результате мы сокращаем количество проводов до одного, но достаточно толстого и не очень гибкого, да еще и временем жизни на аккумуляторах придется пожертвовать.

С самого начала работы над этой статьей я поставил перед собой цель не пытаться углубляться в технические подробности, протоколы и спецификации, а попытаться более или менее "человеческим языком" описать существующие решения беспроводной связи, с которыми мне пришлось работать, описать их достоинства и недостатки, поделиться практическим опытом их использования, при этом, оставляя право читателю самостоятельно выбирать то или иное решение, в зависимости от его конкретных условий и потребностей.

Первой моей попыткой решить проблему избавления от излишков проводов было использование инфракрасного порта, которым комплектуются практически все устройства, такие как Pocket PC, Palm Pilot или новые модели Psion. Для этого я установил в свой настольный компьютер инфракрасный приемопередатчик, для чего пришлось пожертвовать вторым последовательным портом (через который он подключается). И тут началось. Первое с чем я столкнулся, так это то, что в моей любимой Windows NT 4.0, в которой я привык работать, полностью отсутствует поддержка инфракрасного порта. В связи с этим пришлось установить на мой компьютер еще и Windows 98, в которой поддержка инфракрасного порта присутствует. Тут, правда, пришлось помучиться с настройкой. У меня все время выходило: либо нормально работал Direct cable connection, который предназначен для связи через прямое соединение двух компьютеров, либо Microsoft Active Sync, предназначенный для обмена и синхронизации данных между настольным Windows CE компьютером, а вместе ну ни как. Испробовав несколько вариантов последовательностей установки, пару раз, переустановив Windows 98, мне все-таки удалось добиться одновременной и устойчивой работы обоих компонент. Установка на компьютер операционной системы Microsoft Windows 2000 Professional "одним махом" решило весь набор проблем со стандартным программным обеспечением от Microsoft и большинства фирм, но оказалось, что в этой операционной системе не работает часть программ, которые используют инфракрасный передатчик в режиме последовательного порта. Примером подобной программы является TrueSync от компании StarFish, которая поставляется с широким спектром мобильных устройств, от мобильных телефонов до персональных коммуникаторов. Получив рабочую конфигурацию, я начал экспериментировать. И вот, что у меня получилось. Когда все необходимое ПО удачно установлено и настроено на настольном компьютере, то проблем с использованием практически никаких. Настройки на PocketPC устройстве к запуску программы IR ActiveSync из папки коммуникационных программ. Данная процедура хорошо описана в документации к PocketPC и на ней я не буду особо останавливаться. С моим Palm m100 проблем не было так, как стандартное программное обеспечение производит обмен данными только с другими компьютерами Palm или устройствами с инфракрасным приемопередатчиком. Решить проблему связи с настольным компьютером удалось, только применив программное обеспечение от компании Hewlett-Packard под названием JetSend. К достоинствам данного решения надо отнести то, что кроме работы с персональными компьютерами, обеспечивается еще и обмен данными с PocketPC компьютерами, а также печать на принтерах оснащенных инфракрасным приемопередатчиком.

Из неприятных особенностей первое, с чем я столкнулся -- расстояние, на котором инфракрасные приемопередатчики поддерживают связь, составляет около 20-30 сантиметров, да еще и смотреть они должны "глаз в глаз". Максимальная скорость для большинства устройств составляет 115Кбит/с, что хорошо для обмена небольшими документами, а для передачи музыкального файла размером 5 Мбайт в формате MP3 уже вызывает утомительное ожидание окончания процесса. Еще, в процессе передачи данных лучше мобильный компьютер зафиксировать, а то "не дай бог", сильно тряхнешь и все -- связь порвалась. В целом все работало "как часы". Мне успешно удалось осуществить прием и передачу файлов, синхронизировать данные между мобильным и настольным компьютером. Но оказалось, что тут не без подводных камней.

Проблема как всегда оказалась в самом неожиданном месте и по началу даже поставила меня в тупик. Началось с того, что в моем распоряжении оказался сотовый телефон Motorola L7089, оснащенный инфракрасным приемопередатчиком. К этому моменту компания МТС уже давно предоставляла своим пользователям услугу с названием "Мобильный офис", в которую входит доступ в Интернет через мобильный телефон. Настройка, что для PocketPC, что для Palm прошла просто -- без каких-либо проблем. Проблемы начались в тот момент, когда мобильный компьютер попытался набрать телефонный номер для доступа в Интернет. Вместо того чтобы нормально работать телефон впадал в странное состояние, в котором на любую попытку звонка отвечал сигналом "занято", а на все входящие звонки просто отказывался издавать любые признаки жизни. В процессе исследования ситуации было перепробовано два телефонных аппарата, казалось, что он может быть неисправен. Полдня мучений не принесли никаких результатов, что уже наводило на грустные размышления: "Вообще работает ли данное решение?". С последней надеждой я обратился в службу технической поддержки МТС. В службе технической поддержки мою проблему внимательно выслушали и начали разбираться. Несколько минут работы специалистов компании МТС и чудо свершилось -- проблема была решена. Все неприятности, как оказалось, были от телефонной SIM карты устаревшего типа и простая ее замена обеспечила устойчивую работу всего решения.

Работа с Интернет или корпоративной информационной системой через мобильный телефон со стандартными информационными ресурсами является не самым простым развлечением. Начнем с того, что скорость соединения, сегодня составляет 9600 Бит/с, что для просмотра большинства современных Интернет/Интранет серверов с насыщенной графикой и активными элементами является слишком медленной. Переход со страницы на страницу происходит с заметными многосекундными задержками. Еще одним ограничением стало разрешение экрана популярных мобильных устройств, которое для PocketPC устройств составляет 320x240 точек, а для Palm вообще 160х160 точек. При таких разрешениях разглядывать содержание большинства серверов, которое разработано для разрешения экрана 800x600, занятие для людей, которым очень необходимо получить информацию с данного ресурса. Всех остальных процесс начинает утомлять уже на второй странице, а на третьей появляется желание завершить данное занятие. Из этого я делаю вывод, что для эффективной работы с информацией на мобильном компьютере хотелось бы иметь специально адаптированные под доступ с мобильных устройств информационные ресурсы.

В результате поиска, было найдено несколько серверов, специально разработанных для работы с мобильных компьютеров, и результат не заставил себя долго ждать. Работа с ними не вызывала проблем, а так же большинство подобных ресурсов еще и предоставляло дополнительные сервисы для пользователей мобильных компьютеров, например обмен информацией между пользователями или синхронизацию данных.

Отдельное замечание по поводу набирающего популярность WAP (Wireless Application Protocol) протокола. Исследование ресурсов, доступ к которым возможен через данный протокол, проходило с использованием мобильного компьютера Pocket PC, через программу просмотра EZ Wap от компании EZOS, и сотового телефона Siemens S35i со встроенной программой просмотра. Наилучший результат получен был при использовании мобильного компьютера. С него более или менее удобно было использовать большинство доступных WAP ресурсов (реально работающих из которых можно пересчитать по пальцам пары рук), а также всего на одном сервере были проблемы с кодировкой кириллицы. С программой просмотра, встроенной в сотовый телефон проблем оказалось существенно больше. Первой проблемой явилось большое неудобство навигации с клавиатуры телефона для большинства серверов. Второй проблемой была поддержка кириллицы, например даже в рамках одного сервера часть страничек отображалась корректно, а часть отображалась в виде латинских символов. Исходя из всех этих приключений, я делаю вывод, что WAP конечно перспективный протокол и технология, но на сегодня развитие публичных ресурсов на его основе и программ просмотра пока оставляет желать лучшего, что, однако, не исключает создание эффективных корпоративных решений с использованием данной технологии.

Пока я так упражнялся, случилось, что ко мне принесли принтер со встроенным инфракрасным портом. Я тут же попробовал на него печатать из Pocket Word, встроенного в Windows CE -- получилось и даже очень хорошо. Тут опять я столкнулся с еще одной неприятностью -- принтер мне пришлось поставить рядом с настольным компьютером и теперь при каждой попытке соединения с компьютером у меня, почему-то лез принтер. Решение пришло само собой, теперь, когда я хочу подсоединиться к настольному компьютеру, я просто закрываю инфракрасный приемопередатчик принтера листком плотной бумаги и соединение с компьютером происходит без проблем.

Конечно, соединение через инфракрасный порт -- хорошо, но оно обладает достаточно большими ограничениями: расстояние между устройствами, только одно одновременное соединение, достаточно низкая скорость, да еще и не все программы и не всегда с ним корректно работают. В этой ситуации я подумал, что не плохо бы, попробовать какое-нибудь устройство, работающее на основе новой технологии радио протокола.

Уже несколько месяцев пресса, так или иначе освещающая мир информационных технологий, ведет разговор о мобильной связи нового поколения на базе технологии Bluetooth. Краткое исследование рынка показала, что разговоров много, но реальные решения, которые можно было бы использовать уже сейчас, еще не доступны. По этому свой рассказ я веду на основании впечатлений полученных от выставочных образцов Bluetooth карт от Hewlett-Packard и жакета для PocketPC iPAQ от Compaq. Установку и настройку устройств оценить не удалось, так как они были уже настроены специалистами компаний, которые осуществляли демонстрацию. В процессе демонстрации стандартно показывалась работа мобильных компьютеров с сотовым телефоном со встроенным Bluetooth адаптером и по функциональности мало, чем отличалось от работы через инфракрасный приемопередатчик. К достоинствам данного решения надо отнести то, что для установки соединения с Интернет или корпоративной информационной системой не приходилось вынимать телефон из кармана, а также после небольшой процедуры настройки появлялась возможность приема входящих звонков при приходе коротких SMS сообщений, а также входящих факсов. Представители Hewlett-Packard еще демонстрировали возможности беспроводной печати документов на принтере, оснащенном Bluetooth адаптером. Из интересных особенностей Bluetooth технологии является автоматическое определение наиболее эффективных соединений, например, если в помещении, в котором Вы используете мобильный компьютер есть адаптер локальной сети или персональный компьютер оснащенные Bluetooth адаптерами, соединение будет происходить через них, если подобных устройств не найдено то, будет использован сотовый телефон. Радиус действия устройств, оснащенных Bluetooth адаптерами, составляет порядка 10 метров, что вполне пригодно для большинства офисных решений, а низкое энергопотребление адаптеров позволяет использовать их в мобильных устройствах с минимальными потерями времени автономной работы. На мой взгляд, технология Bluetooth в области мобильных компьютеров является очень перспективной, и в ближайшем будущем сильно потеснит такие технологии, как связь через инфракрасных порт и даже радио Ethernet. Сдерживающим фактором на этом пути будет цена (у инфракрасной связи она во много раз ниже) и радиопомехи, которые сопутствуют любым устройствам, работающим на радиочастотах.

Рассматривая новинки рынка, я чуть не забыл уже завоевавшую свое место под солнцем технологию радио Ethernet. Как раз в этот момент в мое распоряжение попало одно из лучших изделий на базе этой технологии от компании Proxim, специально разработанное для мобильных компьютеров под управлением Windows CE. Итак, была получена базовая станция RangeLAN2 и несколько радио Ethernet адаптеров в стандарте PCMCIA. Получив все это хозяйство, я открыл коробки, начал распаковывать и рассматривать. Базовая станция RangeLAN2 представляет собой небольшую темно серую коробочку размером с книгу, которую можно установить на стол, или прикрепить к стене. С одной стороны коробочки находятся три индикатора, которые показывают состояние устройства и канала связи. С другой стороны находится специальный винтовой разъем, к которому подключается маленькая антенна, разъем для подключения к локальной сети, 9-и штырьковый разъем для подключения консоли управления и разъем для подключения внешнего источника питания.

Карточка адаптера для мобильного компьютера на вид практически ничем не отличается от стандартной сетевой карты в стандарте PCMCIA, за исключением того, что вместо разъема для подключения кабеля локальной сети у нее находится маленький проводок, заканчивающийся маленькой, похожей на карандаш, антенной. В качестве подопытных устройств я взял два: одно -- Pocket PC устройство Compaq iPAQ с жакетом для установки PCMCIA карт, второе -- стандарта HPC2000 Hewlett Packard Jornada 720.

Установка базовой станции прошла достаточно быстро, так как большинство параметров по умолчанию заданы удачно и устройство после включения практически готово к работе. С карточкой, установленной в Hewlett Packard Jornada 720, то же проблем не возникло, так как в состав установленного на нем программного обеспечения входят все необходимые для Proxim драйвера и программы. Немного пришлось повозиться с Compaq iPAQ, и то из-за того, что в поставку входят драйвера только для сетевых плат стандарта NE2000. Как не странно, готовых драйверов для Sharp на дискетках от карточки я не нашел, зато, заглянув в Интернет, мне удалось их найти и скачать. Процесс установки тоже прошел гладко, без проблем. После того, как программа благополучно завершила их установку на мой мобильный компьютер, карта ожила.

Первым практическим экспериментом была проверка данного решения на дальность. Установив базовую станцию в крайнюю комнату, я начал разгуливать по офису, проверяя, ну где же она перестанет работать. Оказалось, что в пределах стандартного среднестатистического офиса беспроводное соединение работало примерно на расстояние 20-25 метров по комнатам и примерно метров 50 в прямой видимости.

Для сравнения могу привести пример: в нашем офисе примерно аналогично работают 900МГц радиотелефоны Panasonic. В отличие от радиотелефона, расстояние может быть увеличено за счет использования ретрансляторов или организации работы с несколькими станциями. Режим работы с несколькими станциями очень напоминает принцип работы сотового телефона, когда клиентская станция регистрируется у одной базы, а дальше переходит от одной к другой и т.д. Исследуя возможности настроек базовой станции и драйверов на клиентах, я обнаружил, что в них есть практически все необходимое для построения беспроводных сетей достаточно большого размера. Для облегчения процесса проектирования беспроводной сети на сервере компании Proxim есть специальный Wireless Network Designer. Введя ваши исходные данные, с его помощью, вы получите представление о создаваемой сети, ее конфигурации, вплоть до перечня необходимого оборудования.

Многие, прочитав название Ethernet, автоматически подумают, что скорость передачи данных будет составлять 100Мбит/с, как у современных Fast Ethernet адаптеров. На самом деле в данном случае слово Ethernet обозначает только метод доступа к каналу, а скорость обмена составляет всего 1600Кбит/с для устройств, на которых происходило испытание, и 11Мбит/с для устройств стандарта 802.11b. При большом количестве одновременно работающих клиентов на одну базовую станцию, скорость работы мне проверить не удалось в связи с отсутствием большого количество адаптеров, необходимых для проведения испытания. Хотя по моей оценке, исходя из используемого протокола и его реализации, на одну базовую станцию можно подключать до 10 клиентов без особой потери производительности.

Исследование на совместимость с прикладным программным обеспечением показало, что радио Ethernet адаптер и его программное обеспечение для всех программ выглядит абсолютно прозрачно, ничем не отличаясь от стандартных, поддерживаемых операционной системой сетевых адаптеров для работы в локальной сети. Проблем с устойчивостью работы решения в целом замечено не было. Оно показало себя надежным в работе, и особенно приятно было работать в клиент/серверном режиме с базами данных: запросы выполнялись быстро, а большие массивы данных передавались с вполне приемлемыми задержками.

Из неприятных особенностей, с которыми я столкнулся, отмечу одну -- при включении питания, мобильный компьютер как бы замирает, но не стоит спешить искать кнопку "Reset", просто драйвер карточки пытается установить соединение с базой, при этом, если это не удается с первого раза, данное зависание может длиться до 30 секунд. При тестировании мне достаточно часто приходилось включать и выключать компьютер и эта особенность, через некоторое время, начинала меня утомлять. Еще одним неприятным моментом в работе оказалось достаточно высокое энергопотребление адаптеров для мобильных компьютеров, из-за которого время автономной работы сокращалось примерно на 25-30%, с 8-10 до 5-7 часов непрерывной работы. Одним словом, если Вы планируете использовать подобные карты в решениях типа складской автоматизации и т.п. -- выбирайте компьютер с наиболее емкими аккумуляторами и не выключайте его в процессе работы. Теперь каждый сам для себя может решить, высока ли эта цена за возможность действительно мобильной работы.

Поработав, некоторое время с различными решениями беспроводных коммуникаций, я действительно почувствовал себя мобильным пользователем, так как у меня всегда под рукой была моя электронная почта, Интернет, база данных, да еще и мои файлы на сервере, в не зависимости, где я сейчас находился -- в офисе, дома или в командировке. Известна поговорка, что аппетит приходит во время еды, так и мне периодически по дороге с работы домой, а ездить мне приходится сейчас много, возникало желание поработать с каким-нибудь большим документом, который я обязательно забыл скопировать на мобильный компьютер, а получать его достаточно на скорости 9600 через сотовый телефон...