Передача данных в сетях DECT

Появление стандарта IMT-FT (IMT-2000 Frequency Time), основанного на технологии DECT, в семействе радиоинтерфейсов IMT-2000 Family of Systems (IFS), которые одобрены Международным союзом электросвязи для систем третьего поколения, — явление симптоматичное. Не секрет, что оборудование DECT и по сей день многими отождествляется с возможностью получать классические услуги телефонии, перемещаясь по квартире или офису, а способность бесшнурового телефона (или его аналога) выполнять какие-либо иные функции воспринимается как нечто из области фантастики.

Изначально технология DECT разрабатывалась с ориентацией на услуги телефонии, однако авторы уже первых стандартов попытались расширить сферу ее применения. Возможность запуска в сетях DECT приложений высокоскоростной передачи данных следует из базовых принципов построения этих сетей. Напомним, что, по сути дела, DECT представляет собой технологию радиодоступа общего назначения, и в отличие, скажем, от систем мобильной связи не накладывает жестких ограничений на магистральную сетевую инфраструктуру, которая будет задействована для предоставления тех или иных услуг. Другими словами, DECT можно рассматривать в качестве набора протоколов и стандартизованных служебных сообщений, обеспечивающих высокую гибкость при организации взаимодействия DECT-устройств с различными сетями и приложениями.

В принципе, к «компетенции» спецификаций DECT относится только радиоинтерфейс между базовой станцией (которая в современной документации ETSI именуется Radio Fixed Part, RFP) и абонентским терминалом (Portable Part, PP). Что же касается средств межсетевого обмена (Interworking Unit, IWU) и оконечного абонентского оборудования (End System, ES), то их технические особенности зависят от специфики конкретных сетей и приложений, а потому фигурируют в стандартах лишь в той мере, в какой это необходимо для достижения совместимости на всем протяжении голосового тракта.

Так, для традиционных приложений телефонии на роль оконечного оборудования подойдут микрофон, усилитель или наушники. Когда дело касается передачи данных, к абонентскому терминалу могут быть подключены последовательный порт компьютера или факсимильный аппарат. Тот же принцип действует и в отношении сервисов, предоставляемых абонентам по локальной или глобальной сети. Сама по себе сеть DECT не предоставляет каких-либо услуг, за исключением разве что обслуживания беспроводного терминала и поддержки мобильности, если таковая реализована. По отношению ко всем остальным сервисам сеть остается полностью прозрачной.

Профили данных

Отмеченные выше высокая гибкость архитектуры DECT и ее независимость от особенностей конкретных сетей и приложений стали возможными благодаря иерархической системе стандартов (рис. 1), разработанных Европейским институтом стандартов в области телекоммуникаций (ETSI). Ее основой является интерфейс DECT Common Interface, или DECT CI; (стандарт EN 300 175), определяющий общие принципы построения радиоинтерфейса, а также особенности служебных сообщений и процедур, с которыми имеет дело DECT-оборудование. Набор процедур для определенного приложения (или класса приложений) конкретизирован в спецификациях, базирующихся на стандарте DECT CI и получивших название профилей.

Иерархия стандартов DECT

Услуги передачи данных регламентируются совокупностью спецификаций Data Services Profiles (DSPs). Своеобразным фундаментом для них служат сервисы обработки данных, которые в сетях DECT реализованы на нижних уровнях стека протоколов и ориентированы, например, на взаимодействие с локальной сетью или на передачу мультимедиа-трафика. В то же время каждый «прикладной» профиль DSP оптимизирован для определенного вида сервиса и основан на профиле службы пакетной передачи DPRS (DECT Packet Radio Service). Такая архитектура организации сервисов позволяет повысить эффективность их функционирования в реальной сети.

Пакеты данных. Сервис DPRS version 1.0, описанный в стандарте EN 301 649, охватывает функции, которые являются общими для приложений пакетной передачи данных. В сферу его действия попадают как услуги собственно пакетной передачи, так и сервисы, связанные с транспортировкой отдельных символов (character-oriented). В первом случае речь идет о работе с трафиком четырех протоколов — Ethernet, Token Ring, IP и PPP (рис. 2), хотя не исключено, что со временем этот список будет расширен. В рамках услуг пакетной передачи возможна и транспортировка пакетов WAP, инкапсулированных в IP. К услугам второго типа на сегодняшний день относится передача асинхронных потоков данных по протоколу V.24, включая операции сборки и разборки пакетов (Packet Assembling and Disassembling).

Сервисы DPRS делятся на две категории. Сервисы класса 2 охватывают всю функциональность плоскости управления (так называемой C-плоскости) в стеке протоколов DECT, в том числе процедуры согласования параметров вызова и управление мобильностью. Такие сервисы рассчитаны на приложения, в которых существенную роль играет роуминг в частных или общедоступных сетях. Услуги класса 1 являются упрощенным вариантом услуг класса 2. В них отсутствуют некоторые управляющие функции высокоуровневых (то есть расположенных выше MAC-уровня) протоколов и, кроме того, не предусмотрена мобильность абонентов.

DPRS дает возможность организовать одновременный обмен голосовым трафиком и данными с одного абонентского терминала и несколько услуг обработки данных в одной сети, а также обеспечить разные классы сервиса (различающиеся по скорости передачи или приоритетам) для разных абонентов. В спецификациях DPRS жестко определен набор управляющих правил, который должен поддерживаться каждым абонентским терминалом для обеспечения взаимодействия оборудования различных компаний. В то же время подавляющее число функций DPRS реализуется в базовых станциях, так что терминалы разных производителей могут работать с одной и той же базовой станцией без ущерба для общей эффективности системы. Более того, сервис DPRS позволяет распространить сферу действия функций, уже реализованных в рамках общего профиля доступа Generic Access Profile (GAP) для услуг телефонии (например, мобильность или шифрование), на сервис передачи данных.

Мультимедиа. Использование радиоинтерфейса DECT конкретным приложением, а также особенности взаимодействия последнего с сетью DECT регламентируются профилями доступа к приложениям (Application Specific Access Profile, ASAP). Первым из них увидел свет профиль доступа к мультимедийным услугам (DECT Multimedia Access Profile, DMAP), определенный в документе EN 301 650. В иерархической структуре стандартов DECT профиль DMAP является надстройкой над DPRS и GAP (см. рис. 1).

В качестве основных потребителей своей разработки авторы DMAP называют частных абонентов и представителей малого бизнеса. В DMAP описаны важнейшие функции обработки смешанного трафика, который может включать в себя голос, факсимильные сообщения и текстовую информацию, получаемую на обычный или портативный ПК из Internet. Именно профиль DMAP призван гарантировать безошибочное взаимодействие соответствующих ему продуктов, идет ли речь о средствах подключения к локальной сети или о беспроводных модемах. На основе DMAP создаются недорогие абонентские устройства, позволяющие работать в ЛС либо выходить в Internet через обычные телефонные линии или каналы ISDN и в то же время совместимые с существующими GAP-терминалами.

Для DECT-приложений, имеющих дело со смешанным трафиком, профиль DMAP должен стать таким же стандартом де-факто в области взаимодействия продуктов разных компаний, каким является GAP для голосовых приложений. Следует отметить, что в стадии разработки находится еще один профиль доступа к приложениям — Multimedia in Radio in the local loop Access Profile (MRAP). Его стандартизация сделает возможным эффективный доступ в Internet по абонентскому «радиошлейфу» (RLL) на основе DPRS.

Другие типы трафика. Помимо базовых стандартов DPRS и DMAP в состав семейства Data Service Profiles входит еще несколько спецификаций.

Профиль D.2 (документ EN 301 238) регламентирует прозрачную транспортировку по сетям DECT изохронных потоков данных (Isochronous Data Bearer Services, IDBS). Типичными примерами приложений IDBS являются видеоконференции, видеотелефония и услуги конфиденциальной телефонной связи (когда трафик передается в зашифрованном виде на всем пути между абонентами). В настоящее время спецификацией D.2 предусмотрена поддержка незащищенной передачи 32-килобитных потоков в соответствии с GAP, а также транспортировки синхронных и асинхронных потоков с различными адаптивно подстраиваемыми скоростями. В последнем случае обеспечивается взаимодействие с интерфейсами семейства V.xx, стандартизованными МСЭ. Кроме того, профилем D.2 предусмотрена поддержка мобильности, а значит, соответствующие ему услуги могут быть реализованы в частных и общедоступных сетях с функцией роуминга.

Профиль D.1 (EN 301 239) представляет собой упрощенный вариант D.2, рассчитанный на применение в замкнутых сетях с ограниченной зоной покрытия.

Профиль E.2 (EN 300 757) определяет низкоскоростную передачу сообщений в режимах «точка — точка» и «точка — много точек» с функциями мобильности абонентов. Он может использоваться для обработки коротких сообщений (SMS) в сетях GSM, мультимедийных (Multimedia Messaging Service, MMS) и передаваемых на пейджер сообщений.

В профиле F.2 (EN 300 755) описан упомянутый выше сервис MMS применительно к ряду телематических услуг, прежде всего факсимильной связи. Фактически F.2 определяет механизм передачи мультимедиа-данных в виде пакетного трафика на основе DRPS. Он может оказаться полезен при работе с факсимильными аппаратами третьей и четвертой групп, с электронной почтой, Web-серверами, службой SMS и т. д.

Применение профилей данных для реализации различных сетевых сервисов и приложений показано на рис. 3.

Скорость и надежность

Транспортировка трафика по сетям DECT основана на частотно-временном мультиплексировании. В имеющейся полосе пропускания выделяются десять радиочастотных каналов, в каждом из которых организуется 24 временных слота (по 12 для передачи в прямом и обратном направлениях). Особенности радиоинтерфейса DECT позволяют объединить несколько рабочих каналов в один и тем самым достичь требуемой скорости передачи. При кодировании данных посредством двухпозиционной частотной манипуляции (GFSK) эти скорости определяются формулой n x 24 кбит/с, поэтому задействовав для транспортировки данных 23 канала, для однонаправленного трафика можно достичь пропускной способности 552 кбит/с. Для услуг DPRS версий 1.0 и 1.1 это максимально возможная скорость.

Летом прошлого года увидела свет новая редакция DPRS (ее порядковый номер — 1.2). За счет предусмотренного в ней перехода на технологию четырех- и даже восьмипозиционной относительной фазовой манипуляции (DQPSK и D8PSK) максимальную скорость передачи данных в сетях DECT удается поднять до 2098 кбит/с (см. табл.). В действительности и это не предел. В настоящее время ведутся работы по увеличению данного показателя до 3456 Мбит/с; именно такое значение должно поддерживаться радиоинтерфейсом IMT-FT.

Высокая скорость передачи данных — не единственный критерий, по которому сети DECT в их современном виде могут успешно конкурировать с беспроводными локальными сетями. К их несомненным достоинствам следует отнести также малое время установления соединения (не более 50 мс), поддержку асимметричной передачи и динамического объединения рабочих каналов, низкий уровень ошибок передачи (менее 10-9) и возможность их быстрой коррекции. В сетях DECT применяется механизм автоматической повторной передачи ARQ, причем максимальная задержка при такой передаче является контролируемым параметром. В спецификациях DSPs определены механизмы шифрования трафика и аутентификации оборудования, которые позволяют гарантировать конфиденциальность передаваемой информации. Отметим еще и высокую эффективность использования спектра: радиоинтерфейс задействуется только при наличии данных, подлежащих передаче, а его ресурсы допускают динамическое перераспределение.

От стандартов — к устройствам

За недолгую историю своего развития технология DECT совершила поистине головокружительный взлет. Первая версия базовых стандартов DECT увидела свет в 1992 году, и вскоре после этого Ericsson и Olivetti выпустили на рынок готовые продукты. В 1996 году оборудование стало соответствовать профилю GAP (что обеспечило взаимодействие устройств разных производителей), а еще через три года на рынке появились DECT-системы, поддерживающие передачу данных. По единодушному признанию участников международных конференций по системам DECT, состоявшихся в 2000 (Рим) и 2001 (Барселона) годах, главным событием минувшего года стало активное проникновение в сети DECT приложений передачи данных.

В настоящее время соответствующее оборудование DECT выпускается несколькими фирмами. Так, в ассортименте продукции корпорации Alcatel присутствуют WLL-системы различной емкости, объединенные в семейство Alcatel 9800. Кроме того, на реализацию беспроводного оконечного участка «последней мили» с услугами передачи данных рассчитана и новая DECT-система EVOLIUM.

Другой крупнейший производитель телекоммуникационного оборудования — фирма Siemens — в рамках семейства продуктов Gigaset предлагает портативные бесшнуровые системы Gigaset 3070 и 3075, поддерживающие подключение к линиям ISDN. В результате обеспечивается возможность выхода в сети передачи данных с персонального компьютера. В том же семействе присутствуют мобильный Web-клиент CL4 SIMpad и бесшнуровые модули M101 (для интерфейса V.24) и M105 (для шины USB).

Технология передачи мультимедиа-трафика на основе профиля доступа DMAP широко представлена в ассортименте немецкой фирмы DOSCH & AMAND. Помимо базовых станций, поддерживающих транспортировку смешанного трафика, и сетевых адаптеров для ПК здесь можно обнаружить межсетевые устройства (IWU) для подключения принтеров и выхода в локальные сети, использования протокола PPP, работы с видеоданными и т. д. Фирма выпускает даже специализированный Internet-терминал FreePAD и видеокамеру FreeCAM; оба продукта соответствуют спецификации DMAP.

Отметим также устройство AirWay Transport производства фирмы Home Wireless Networks (HWN), позволяющее организовать точку беспроводного доступа в соответствии со стандартом IEEE 802.1b, и сетевые адаптеры AirWay той же компании, обеспечивающие взаимодействие с высокоскоростными беспроводными локальными сетями, базирующимиися на стандарте IEEE 802.11b.

Несмотря на явно возросший интерес изготовителей DECT-систем к поддержке услуг передачи данных, во многих случаях дело пока ограничивается сопряжением с сетями ISDN. Технические характеристики соответствующего оборудования регламентируются профилями доступа EN 300 434 (для оконечного пользовательского оборудования) и EN 300 822 (для интерфейсных устройств, обеспечивающих подсоединение терминалов). Помимо уже упомянутой фирмы Siemens продукты для выхода в сети ISDN сегодня предлагают компании Ascom (семейство Voo:doo для подключения настольных и портативных компьютеров), Ericsson (бесшнуровой ISDN-телефон DT230i), URMET (WLL-системы на 300—1200 абонентов DW300 и DW600, а также бесшнуровой адаптер DNT-ISDN).

Потребители и приложения

Целесообразность применения систем DECT определяется тем, в какой степени мобильность абонентов позволяет удовлетворить потребности бизнеса или предоставить пользователям необходимые услуги. Сегодня можно выделить несколько ключевых сегментов рынка, в которых технология DECT оказывается наиболее востребованной. Это крупные офисы или производственные организации (там сеть DECT дополняет традиционную телефонную систему), предприятия среднего и малого бизнеса (в их офисах система DECT того или иного масштаба способна заменить офисную мини-АТС), частные домовладения (обитатели которых — благодаря бесшнуровым терминалам — обретают дополнительную «степень свободы»), пользователи, заинтересованные в получении беспроводных услуг доступа, наконец, общественные места (аэропорты, выставочные комплексы, городские центры). Несмотря на то что ключевым сервисом всякий раз является высококачественная передача голосового трафика, дело этим обычно не ограничивается. Возможность задействовать ту же инфраструктуру DECT для развертывания различных сервисов передачи данных открывает перед операторами дополнительное поле деятельности.

Базовые потребности индивидуальных пользователей связаны с подключением ПК или модема к телефонной сети без применения кабелей. Более совершенный вариант подразумевает построение полностью беспроводной локальной среды, охватывающей все домашние устройства, включая аудио- и видеоаппаратуру.

Представители малого бизнеса заинтересованы в интеграции функций обработки голоса и данных в одной системе. Последняя к тому же должна иметь умеренную стоимость и отличаться простотой в установке и эксплуатации. Конечно, основное пожелание небольших организаций связано с высоким качеством телефонной связи, однако активное использование электронной почты и возможностей Internet повышает значимость услуг передачи данных.

Потребность в такой интеграции у представителей крупного бизнеса еще больше, однако до недавнего времени внедрение DECT-систем здесь шло на удивление медленно. Причин тому несколько: невозможность точно оценить сроки окупаемости начальных инвестиций, запоздавший выход на рынок решений, допускающих полную интеграцию DECT-систем в имеющуюся корпоративную коммуникационную инфраструктуру, серьезные просчеты в маркетинговой политике поставщиков при продвижении DECT-оборудования в данном сегменте рынка. Можно надеяться, однако, что поддержка стандартов DECT в крупных учрежденческих АТС, которые под напором конвергентных веяний постепенно превратились в универсальные коммуникационные системы, приведет к более активному применению DECT-оборудования для передачи данных в крупных организациях.

Отдельную категорию активных потребителей услуг DECT образуют мобильные сотрудники компаний, коих эксперты не склонны путать с обладателями сотовых телефонов. Речь идет о пользователях с четко очерченными коммуникационными запросами, например о работниках коммунальных служб или складских хозяйств. Количество различных приложений передачи данных, которые могут найти применение в этой сфере, поистине огромно.

Используя возможности технологии DECT, оператор способен предложить своим клиентам услуги передачи данных, которые обычно предоставляются по каналам ISDN, либо, имея в своем распоряжении инфраструктуру GSM и средства построения интеллектуальной сети (IN), реализовать услуги персональных коммуникаций (PCS). Более того, оборудование DECT открывает путь к комбинированное решение проблемы «последней мили», альтернативному традиционным проводным схемам. Максимально приблизив базовые станции к конечным пользователям и развернув микросотовые сети с радиусом покрытия в несколько сотен метров, оператор получает возможность предоставить абонентам доступ в глобальные сети передачи данных (мультиплексируя потоки, которые поступают от отдельных пользователей по сети DECT, а затем направляя их по высокоскоростному каналу на оборудование центрального офиса).

Несмотря на то что сами по себе сети DECT относятся к системам второго поколения, на их основе могут быть реализованы услуги, вполне соответствующие требованиям к системам третьего поколения Future Public Land Mobile Telecommunication System (FPLMTS) и UMTS. Среди технологий, на которых базируются различные радиоинтерфейсы IMT-2000, DECT имеет самую давнюю историю и уже представлена на рынке множеством продуктов. Появление стандартов DPRS и DMAP решило вопрос передачи данных разных типов в принципиальном плане. Теперь дело за конкретными технологическими усовершенствованиями, позволяющими перевести поддерживаемую скорость передачи данных в мегабитный диапазон и полностью стандартизовать функции доступа во Всемирную сеть.

назад

Источники дополнительной информации

вернуться