Сетевая технология - это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств (например, сетевых адаптеров, драйверов, кабелей и разъемов), достаточный для построения вычислительной сети. Эпитет «достаточный» подчеркивает то обстоятельство, что этот набор представляет собой минимальный набор средств, с помощью которых можно построить работоспособную сеть. Возможно, эту сеть можно улучшить, например, за счет выделения в ней подсетей, что сразу потребует кроме протоколов стандарта Ethernet применения протокола IP, а также специальных коммуникационных устройств - маршрутизаторов. Улучшенная сеть будет, скорее всего, более надежной и быстродействующей, но за счет надстроек над средствами технологии Ethernet, которая составила базис сети.

Термин «сетевая технология» чаще всего используется в описанном выше узком смысле, но иногда применяется и его расширенное толкование как любого набора средств и правил для построения сети, например, «технология сквозной маршрутизации», «технология создания защищенного канала», «технология IP-сетей».

Протоколы, на основе которых строится сеть определенной технологии (в узком смысле), специально разрабатывались для совместной работы, поэтому от разработчика сети не требуется дополнительных усилий по организации их взаимодействия. Иногда сетевые технологии называют базовыми технологиями , имея в виду то, что на их основе строится базис любой сети. Примерами базовых сетевых технологий могут служить наряду с Ethernet такие известные технологии локальных сетей как, Token Ring и FDDI, или же технологии территориальных сетей Х.25 и frame relay. Для получения работоспособной сети в этом случае достаточно приобрести программные и аппаратные средства, относящиеся к одной базовой технологии - сетевые адаптеры с драйверами, концентраторы, коммутаторы, кабельную систему и т. п., - и соединить их в соответствии с требованиями стандарта на данную технологию.

Создание стандартных технологий локальных сетей

В середине 80-х годов положение дел в локальных сетях стало кардинально меняться. Утвердились стандартные технологии объединения компьютеров в сеть - Ethernet, Arcnet, Token Ring. Мощным стимулом для их развития послужили персональные компьютеры. Эти массовые продукты явились идеальными элементами для построения сетей - с одной стороны, они были достаточно мощными для работы сетевого программного обеспечения, а с другой - явно нуждались в объединении своей вычислительной мощности для решения сложных задач, а также разделения дорогих периферийных устройств и дисковых массивов. Поэтому персональные компьютеры стали преобладать в локальных сетях, причем не только в качестве клиентских компьютеров, но и в качестве центров хранения и обработки данных, то есть сетевых серверов, потеснив с этих привычных ролей мини-компьютеры и мэйнфреймы.

Стандартные сетевые технологии превратили процесс построения локальной сети из искусства в рутинную работу. Для создания сети достаточно было приобрести сетевые адаптеры соответствующего стандарта, например Ethernet, стандартный кабель, присоединить адаптеры к кабелю стандартными разъемами и установить на компьютер одну из популярных сетевых операционных систем, например, NetWare. После этого сеть начинала работать и присоединение каждого нового компьютера не вызывало никаких проблем - естественно, если на нем был установлен сетевой адаптер той же технологии.

Локальные сети в сравнении с глобальными сетями внесли много нового в способы организации работы пользователей. Доступ к разделяемым ресурсам стал гораздо удобнее - пользователь мог просто просматривать списки имеющихся ресурсов, а не запоминать их идентификаторы или имена. После соединения с удаленным ресурсом можно было работать с ним с помощью уже знакомых пользователю по работе с локальными ресурсами команд. Последствием и одновременно движущей силой такого прогресса стало появление огромного числа непрофессиональных пользователей, которым совершенно не нужно было изучать специальные (и достаточно сложные) команды для сетевой работы. А возможность реализовать все эти удобства разработчики локальных сетей получили в результате появления качественных кабельных линий связи, на которых даже сетевые адаптеры первого поколения обеспечивали скорость передачи данных до 10 Мбит/с.

Конечно, о таких скоростях разработчики глобальных сетей не могли даже мечтать - им приходилось пользоваться теми каналами связи, которые были в наличии, так как прокладка новых кабельных систем для вычислительных сетей протяженностью в тысячи километров потребовала бы колоссальных капитальных вложений. А «под рукой» были только телефонные каналы связи, плохо приспособленные для высокоскоростной передачи дискретных данных - скорость в 1200 бит/с была для них хорошим достижением. Поэтому экономное расходование пропускной способности каналов связи часто являлось основным критерием эффективности методов передачи данных в глобальных сетях. В этих условиях различные процедуры прозрачного доступа к удаленным ресурсам, стандартные для локальных сетей, для глобальных сетей долго оставались непозволительной роскошью.

Современные тенденции

Сегодня вычислительные сети продолжают развиваться, причем достаточно быстро. Разрыв между локальными и глобальными сетями постоянно сокращается во многом из-за появления высокоскоростных территориальных каналов связи, не уступающих по качеству кабельным системам локальных сетей. В глобальных сетях появляются службы доступа к ресурсам, такие же удобные и прозрачные, как и службы локальных сетей. Подобные примеры в большом количестве демонстрирует самая популярная глобальная сеть - Internet.

Изменяются и локальные сети. Вместо соединяющего компьютеры пассивного кабеля в них в большом количестве появилось разнообразное коммуникационное оборудование - коммутаторы, маршрутизаторы, шлюзы. Благодаря такому оборудованию появилась возможность построения больших корпоративных сетей, насчитывающих тысячи компьютеров и имеющих сложную структуру. Возродился интерес к крупным компьютерам - в основном из-за того, что после спада эйфории по поводу легкости работы с персональными компьютерами выяснилось, что системы, состоящие из сотен серверов, обслуживать сложнее, чем несколько больших компьютеров. Поэтому на новом витке эволюционной спирали мэйнфреймы стали возвращаться в корпоративные вычислительные системы, но уже как полноправные сетевые узлы, поддерживающие Ethernet или Token Ring, а также стек протоколов TCP/IP, ставший благодаря Internet сетевым стандартом де-факто.

Проявилась еще одна очень важная тенденция, затрагивающая в равной степени как локальные, так и глобальные сети. В них стала обрабатываться несвойственная ранее вычислительным сетям информация - голос, видеоизображения, рисунки. Это потребовало внесения изменений в работу протоколов, сетевых операционных систем и коммуникационного оборудования. Сложность передачи такой мультимедийной информации по сети связана с ее чувствительностью к задержкам при передаче пакетов данных - задержки обычно приводят к искажению такой информации в конечных узлах сети. Так как традиционные службы вычислительных сетей - такие как передача файлов или электронная почта - создают малочувствительный к задержкам трафик и все элементы сетей разрабатывались в расчете на него, то появление трафика реального времени привело к большим проблемам.

Сегодня эти проблемы решаются различными способами, в том числе и с помощью специально рассчитанной на передачу различных типов трафика технологии АТМ, Однако, несмотря на значительные усилия, предпринимаемые в этом направлении, до приемлемого решения проблемы пока далеко, и в этой области предстоит еще много сделать, чтобы достичь заветной цели - слияния технологий не только локальных и глобальных сетей, но и технологий любых информационных сетей - вычислительных, телефонных, телевизионных и т. п. Хотя сегодня эта идея многим кажется утопией, серьезные специалисты считают, что предпосылки для такого синтеза уже существуют, и их мнения расходятся только в оценке примерных сроков такого объединения - называются сроки от 10 до 25 лет. Причем считается, что основой для объединения послужит технология коммутации пакетов, применяемая сегодня в вычислительных сетях, а не технология коммутации каналов, используемая в телефонии, что, наверно, должно повысить интерес к сетям этого типа.

Перспективы развития сетевых технологий

Сергей Пахомов

Пользователи ПК уже давно смирились с мыслью, что угнаться за темпами обновления комплектующих для ПК невозможно. Новый процессор последней модели перестает быть таковым уже через два-три месяца. Столь же стремительно обновляются и другие компоненты ПК: память, жесткие диски, материнские платы. И несмотря на заверения скептиков, которые утверждают, что для нормальной работы с ПК сегодня достаточно и процессора Celeron 400 МГц, множество компаний (во главе с Microsoft, конечно) неустанно трудятся над тем, чтобы найти достойное применение «лишним» гигагерцам. И надо отметить, что это у них неплохо получается.

а фоне возрастающей мощности ПК бурными темпами развиваются и сетевые технологии. Обычно развитие сетевых технологий и аппаратной части компьютеров традиционно рассматривается по отдельности, однако эти два процесса оказывают сильное влияние друг на друга. С одной стороны, увеличение мощности компьютерного парка в корне меняет контент приложений, что приводит к росту объемов информации, передаваемой по сетям. Быстрый рост IP-трафика и конвергенция сложных приложений для работы с голосом, данными и мультимедиа требуют постоянного наращивания пропускной способности сетей. При этом основой экономичных и высокопроизводительных сетевых решений остается технология Ethernet. С другой стороны, сетевые технологии не могут развиваться будучи не привязанными к возможностям компьютерного оборудования. Вот простой пример: для того чтобы реализовать потенциальные возможности гигабитного Ethernet, потребуется процессор Intel Pentium 4 с тактовой частотой не менее 2 ГГц. В противном случае компьютер или сервер будет просто не в состоянии переварить столь высокий трафик.

Влияние сетевых и компьютерных технологий друг на друга постепенно приводит к тому, что персональные компьютеры перестают быть только персональными, а начавшийся процесс конвергенции вычислительных и коммуникационных устройств мало-помалу избавляет персональный компьютер и от «компьютерности», то есть коммуникационные устройства наделяются вычислительными возможностями, что сближает их с компьютерами, а последние, в свою очередь, приобретают коммуникационные возможности. В результате такого сближения компьютеров и коммуникационных устройств постепенно начинает формироваться класс устройств следующего поколения, которые уже перерастут роль персональных компьютеров.

Впрочем, процесс конвергенции вычислительных и коммуникационных устройств еще только набирает обороты, и судить о его последствиях пока еще рано. Если же говорить о дне сегодняшнем, то стоит отметить, что после продолжительного застоя в развитии технологии для локальных сетей, который характеризовался господством Fast Ethernet, наблюдается процесс перехода не только на более высокоскоростные стандарты, но и на принципиально новые технологии сетевого взаимодействия.

Сейчас разработчикам на выбор предоставлены четыре возможности модернизации сетей:

Gigabit Ethernet для корпоративных пользователей;

Беспроводной Ethernet в офисе и дома;

Сетевые средства хранения данных;

10 Gigabit Ethernet в городских сетях.

Ethernet имеет несколько особенностей, которые обусловили повсеместное распространение этой технологии в IP-сетях:

Масштабируемая производительность;

Масштабируемость для применения в различных сетевых приложениях - от локальных сетей малого радиуса действия (до 100 м) до городских сетей (40 и более километров);

Низкая цена;

Гибкость и совместимость;

Простота использования и администрирования.

В совокупности эти особенности Ethernet позволяют применять данную технологию в четырех основных направлениях развития сетей:

Гигабитные скорости для корпоративного применения;

Беспроводные сети;

Системы сетевого хранения данных;

Ethernet в городских сетях.

В настоящее время Ethernet является наиболее широко используемой технологией создания локальных сетей во всем мире. По данным компании International Data Corporation (IDC 2000), более 85% всех локальных сетей построено на основе Ethernet. Современные технологии Ethernet далеко ушли от спецификаций, предложенных доктором Робертом Меткалфом и разработанных совместными усилиями компаний Digital, Intel и Xerox PARC в 1980 году.

Секрет успеха Ethernet легко объясним: за последние два десятилетия стандарты Ethernet постоянно совершенствовались, чтобы соответствовать все возрастающим требованиям к компьютерным сетям. Разработанная в начале 80-х годов технология Ethernet со скоростью передачи данных 10 Мбит/с эволюционировала сначала в версию со скоростью передачи данных 100 Мбит/с, а в наши дни - в современные стандарты Gigabit Ethernet и 10 Gigabit Ethernet.

Ввиду низкой стоимости решений на базе гигабитной технологии Ethernet и четко выраженного намерения поставщиков решений дать своим клиентам технологический запас на будущее, поддержка гигабитного Ethernet становится обязательной для корпоративных настольных ПК. IDC сообщает, что, по некоторым оценкам, к середине этого года более 50% поставляемых устройств для локальных сетей будут поддерживать Gigabit Ethernet.

Через год или два после того, как клиенты начнут переходить на Gigabit Ethernet, будет модернизирована и вся инфраструктура. Если следовать историческим тенденциям, то где-то в середине 2004 года наступит переломный момент в спросе на гигабитные коммутаторы. Широкомасштабное использование Gigabit Ethernet на настольных ПК, в свою очередь, приведет к необходимости применения 10 Gigabit Ethernet в серверах и магистралях корпоративных сетей. Использование 10 Gigabit Ethernet отвечает нескольким ключевым требованиям к высокоскоростным сетям, включая меньшую совокупную стоимость владения по сравнению с используемыми в настоящее время альтернативными технологиями, гибкость и совместимость с существующими сетями Ethernet. Благодаря всем этим факторам 10 Gigabit Ethernet становится оптимальным решением для городских сетей.

Изготовители оборудования и провайдеры услуг в ходе создания городских сетей могут столкнуться с некоторыми проблемами. Следует ли расширять имеющуюся инфраструктуру SONET/SDH или стоит сразу перейти на более экономичную инфраструктуру на базе Ethernet? В современных условиях, когда операторам сетей необходимо снизить затраты и обеспечить скорейший возврат инвестиций, сделать выбор как никогда сложно.

Совместимые с существующим оборудованием, эти гибкие, многофункциональные решения с различными скоростями передачи данных и отличным соотношением «цена/производительность» ускоряют внедрение решений на базе 10 Gigabit Ethernet в городских сетях.

Кроме начавшегося процесса перехода от технологии Fast Ethernet к Gigabit Ethernet, 2003 год ознаменовался массовым внедрением беспроводных технологий. За последние несколько лет преимущества беспроводных сетей стали очевидными для большого круга людей, а сами устройства беспроводного доступа теперь представлены в большем количестве и по более низкой цене. По этим причинам беспроводные сети стали идеальным решением для мобильных пользователей, а также выступили в качестве инфраструктуры мгновенного доступа для широкого круга корпоративных клиентов.

Высокоскоростной стандарт передачи данных IEEE 802.11b был принят почти всеми производителями оборудования для беспроводных сетей со скоростью передачи данных до 11 Мбит/с. Сначала он был предложен как альтернативный вариант для построения корпоративных и домашних сетей. Эволюция беспроводных сетей продолжилась с появлением стандарта IEEE 802.11g, принятого в начале нынешнего года. Этот стандарт обещает значительный рост скорости передачи данных - до 54 Мбит/с. Его задача - обеспечить корпоративным пользователям возможность работы с требовательными к полосе пропускания приложениями, не жертвуя при этом объемом передаваемых данных, но улучшая масштабируемость, помехоустойчивость и безопасность данных.

Безопасность продолжает оставаться очень важным вопросом, поскольку мобильные пользователи, количество которых постоянно растет, требуют возможности безопасного беспроводного доступа к своим данных в любом месте и в любое время. Недавние исследования показали уязвимость шифрования по протоколу Wired Equivalent Privacy (WEP), что делает защиту WEP недостаточной. Создание надежной и масштабируемой системы безопасности возможно с помощью технологий виртуальных частных сетей (VPN), поскольку они обеспечивают инкапсуляцию, аутентификацию и полное шифрование данных в беспроводной сети.

Быстрый рост популярности электронной почты и электронной коммерции cтал причиной резкого увеличения потока данных, передаваемых по общедоступной сети Интернет и по корпоративным IP-сетям. Увеличение трафика данных способствовало переходу от традиционной серверной модели хранения данных (Direct Attached Storage, DAS) к инфраструктуре самой сети, в результате чего появились сети хранения данных (SAN) и сетевые устройства хранения данных (NAS).

В технологиях хранения данных происходят важные изменения, ставшие возможными благодаря появлению сопутствующих сетевых технологий и технологий ввода-вывода. Эти тенденции включают:

Переход к технологиям Ethernet и iSCSI для решений хранения данных на базе IP;

Внедрение архитектуры InfiniBand для кластерных систем;

Разработку новой архитектуры последовательной шины PCI-Express для универсальных устройств ввода-вывода, поддерживающей скорость до 10 Гбит/с и выше.

Новая технология на базе Ethernet под названием iSCSI (Internet SCSI) является высокоскоростным, недорогим и функционирующим на больших дистанциях решением хранения данных для Web-сайтов, провайдеров услуг, коммерческих фирм и других организаций. По этой технологии традиционные команды SCSI и передаваемые данные инкапсулируются в пакеты TCP/IP. Стандарт iSCSI позволяет создавать недорогие сети хранения данных на базе IP, обладающие отличной совместимостью.

Электроника лежит в основе практически всей коммуникации. Все началось с изобретения телеграфа в 1845 году, за ним в 1876 году последовал телефон. Связь постоянно совершенствовалась, а прогресс в электронике, который произошел совсем недавно, заложил новый этап в развитие коммуникаций. Сегодня беспроводная связь вышла на новый уровень и уверенно заняла доминирующую часть рынка связи. И ожидается новый рост сектора беспроводной коммуникации благодаря развивающейся сотовой инфраструктуре, а также современным технологиям, таким как . В данной статье мы рассмотрим наиболее перспективные технологии на ближайшее время.

Состояние 4G

4G в переводе с английского означает долговременную эволюцию (Long Term Evolution (LTE). LTE – это технология OFDM, которая на сегодняшний день является доминирующей структурой сотовой системы связи. Системы 2G и 3G все еще существуют, хотя внедрение 4G началась в 2011 – 2012 годах. Сегодня LTE в основном реализуется крупнейшими операторами в США, Азии и Европе. Его развертывание еще не завершено. LTE получила огромную популярность у владельцев смартфонов, так как высокая скорость передачи данных открыла такие возможности, как потоковая передача видео для эффективного просмотра фильмов. Тем не менее, все не так идеально.

Хотя LTE обещал скорость загрузки до 100 Мбит / с, это не было достигнуто на практике. Скорости до 40 или 50 Мбит / с могут быть достигнуты, но только при особых условиях. При минимальном количестве подключений и минимальном траффике такие скорости очень редко могут достигаться. Наиболее вероятные скорости передачи данных находятся в диапазонах 10 – 15 Мбит / с. В пиковые часы скорость проседает до нескольких Мбит / с. Конечно, это не делает реализацию 4G провальной затеей, это означает, что пока его потенциал реализован не полностью.

Одной из причин, почему 4G не обеспечивает заявленную скорость – слишком большое количество потребителей. При слишком интенсивном его использовании скорость передачи данных существенно снижается.

Однако, существует надежда, что это удастся исправить. Большинство операторов, предоставляющих услуги 4G, еще не реализовали технологию LTE-Advanced, усовершенствование, которое обещает повысить скорость передачи информации. LTE-Advanced использует «объединение несущих» (carrier aggregation (CA)) для увеличения скорости. «Объединение несущих» подразумевает объединение стандартной полосы пропускания LTE до 20 МГц в 40 МГц, 80 МГц или 100 МГц части, для повышения пропускной способности. LTE-Advanced также имеет конфигурацию MIMO 8 x 8. Поддержка этой функции открывает потенциал для увеличения скорости обмена данными до 1 Гбит/с.

LTE-CA известно еще как LTE-Advanced Pro или 4.5G LTE. Эти сочетания технологий определенны группой разработки стандартов 3GPP в версии 13. Она включает в себя агрегацию операторов, а также лицензионный доступ с поддержкой (LAA), метод, который использует LTE в нелицензированном Wi-Fi-спектре 5 ГГц. Он также развертывает агрегацию каналов LTE-Wi-Fi (LWA) и двойное подключение, позволяя смартфону «разговаривать» одновременно с узлом небольшой точки доступа, и точкой доступа Wi-Fi. В данной реализации слишком много деталей, которые мы не будем рассматривать, но общая цель — продлить срок службы LTE за счет снижения задержки и увеличения скорости передачи данных до 1 Гбит / с.

Но это не все. LTE сможет обеспечить более высокую производительность, так как операторы начинают упрощать свою стратегию небольшими ячейками, обеспечивая более высокую скорость передачи данных для большего числа абонентов. Маленькие ячейки — это просто миниатюрные сотовые базовые станции, которые могут быть установлены где угодно для заполнения пробелов охвата макроячейки, добавляя, где это необходимо, производительность.

Еще одним способом повышения производительности является использование Wi-Fi. Этот метод обеспечивает быструю загрузку в ближайшую точку доступа Wi-Fi, когда она доступна. Лишь несколько операторов сделали это доступным, но большинство из них рассматривают усовершенствование LTE под названием LTE-U (U для нелицензионного (unlicensed)). Это метод, аналогичный LAA, который использует нелицензированный диапазон 5 ГГц для быстрой загрузки, когда сеть не может справиться с нагрузкой. Это создает конфликт спектра с последней , которая использует диапазон 5 ГГц. Для реализации этого были разработаны определенные компромиссы.

Как мы видим, потенциал 4G все еще не раскрыт до конца. В ближайшие годы будут внедрены все или большинство из перечисленных усовершенствований. Стоит отметить и то, что производители смартфонов также внесут изменение в аппаратное или программное обеспечения для усовершенствования работы LTE. Данные улучшение, скорее всего, произойдут тогда, когда начнется массовое внедрение стандарта 5G.

Открытие 5G

Как такового 5G пока нет. Так, что громкие заявление об «абсолютно новом стандарте способном изменить подход к беспроводной передаче информации» пока рано. Хотя, некоторые поставщики интернет услуг уже начинают споры, кто же первым внедрит стандарт 5G. Но стоит вспомнить спор недавних лет о 4G. Ведь реального 4G (LTE-A) еще нет. Тем не менее, работа над 5G идет полным ходом.

«Проект партнерства третьего поколения» (3GPP) работает над стандартом 5G, который, как ожидается, будет внедрен в ближайшие годы. Международный союз электросвязи (ITU), который будет «благословлять» и администрировать стандарт, заявляет, что окончательно 5G должен стать доступен к 2020 году. Тем не менее, некоторые ранние версии стандарта 5G все же будут появляться в конкурентной борьбе провайдеров. Некоторые требования 5G появятся уже в 2017 – 2018 годах в той или иной формах. Полное внедрение 5G будет задачей далеко не из легких. Такая система будет одной из самых сложных, если не самой сложной, из беспроводных сетей. Полное ее развертывание ожидается к 2022 году.

Основанием внедрения 5G является преодоление ограничений 4G и добавление возможностей для новых приложений. Ограничения 4G — это в основном пропускная способность абонента и ограниченные скорости передачи данных. Сети сотовой связи уже перешли от голосовых технологий к центрам данных, но необходимы дальнейшие улучшения производительности в будущем.

Более того, ожидается бум новых приложений. К ним относят видео HD 4K, виртуальную реальность, интернет вещей (IoT), а также использование структуры «машина-машина» (М2М). Многие по-прежнему прогнозируют от 20 до 50 миллиардов устройств онлайн, многие из которых будут подключаться к сети интернет через сотовую связь. В то время, как большинство устройств IoT и M2M работают на низких скоростях передачи данных, то для работы с потоковыми данными (видео) необходима высокая скорость интернет. Другими потенциальными приложениями, которые будут использовать стандарт 5G, могут стать умные города и средства связи для обеспечения безопасности автомобильного транспорта.

5G, вероятно, будет более революционным, чем эволюционным. Это будет связано с созданием новой сетевой архитектуры, которая будет накладываться на сеть 4G. Новая сеть будет использовать распределенные мелкие ячейки с волоконным или миллиметровым обратным каналом, а также будет экономной, энергонезависимой и легко масштабируемой. Кроме того, в сетях 5G будет больше программного, чем аппаратного обеспечения. Также будет использоваться программная сеть (SDN), виртуализацию сетевых функций (NFV), методы самоорганизующейся сети (SON).

Также имеется еще несколько ключевых особенностей:

• Использование миллиметровых волн. В первых версиях 5G могут использоваться полосы в 3,5 ГГц и 5 ГГц. Также рассматриваются варианты частот от 14 ГГц до 79 ГГц. Окончательный вариант пока выбран не был, однако FCC заявляет, что выбор буден сделан в ближайшее время. Тестирование ведется на частотах 24, 28, 37 и 73 ГГц.
• Рассматриваются новые схемы модуляции. Большинство из них – это некоторые вариант OFDM. Две или более схем могут быть определены в стандарте для различных приложений.
• Несколько входов с несколькими выходами (MIMO) будут включены в некоторую форму для расширения диапазона, скорости передачи данных и надежности связи.
• Антенны будут иметь фазированные решетки с адаптивным формированием луча и управлением.
• Более низкая латентность — главная цель. Менее 5 мс задано, но менее 1 мс является целью.
• Скорости передачи данных от 1 Гбит / с до 10 Гбит / с ожидаются в полосах пропускания 500 МГц или 1 ГГц.
• Микросхемы будут изготавливаться из арсенида галлия, кремния-германия и некоторых КМОП.

Одной из самых больших проблем во внедрении 5G ожидается интеграция данного стандарта в мобильные телефоны. В современных смартфонах и так полным-полно различных передатчиков и приемников, а с 5G они станут еще сложнее. Нужна ли такая интеграция?

Путь развития Wi-Fi

Наряду с сотовой связью находится одна из наиболее популярных беспроводных сетей – Wi-Fi. Как и , Wi-Fi является одной из наших любимых «утилит». Мы рассчитываем на подключение к сети Wi-Fi практически в любом месте, и в большинстве случаев мы получаем доступ. Как и большинство популярных беспроводных технологий, он постоянно находится в стадии разработки. Последняя выпущенная версия называется 802.11ac и обеспечивает скорость до 1,3 Гбит / с в нелицензированной полосе частот 5 ГГц. Также идет поиск приложений для стандарта 802.11ad со сверхвысокой частотой 60 ГГц (57-64 ГГц). Это проверенная и экономически эффективная технология, но кому нужны скорости от 3 до 7 Гбит / с на расстоянии до 10 метров?

На данный момент существует несколько проектов развития стандарта 802.11. Вот несколько из основных:

• 11af — это версия Wi-Fi в белых полосах телевизионного диапазона (54 до 695 МГц). Данные передаются в локальных полосах пропускания 6- (или 8) МГц, которые не заняты. Возможна скорость передачи данных до 26 Мбит/с. Иногда его называют White-Fi, а главная привлекательность 11af заключается в том, что возможный радиус действия на низких частотах составляет много километров и отсутствие прямой видимости (NLOS) (работа только на открытых площадях). Эта версия Wi-Fi еще не используется, но имеет потенциал для приложений IoT.
• 11ah — обозначенный как HaLow, является еще одним вариантом Wi-Fi, который использует нелицензированный диапазон ISM 902-928 МГц. Это маломощная низкоскоростная (сотни кбит / с) служба с дальностью до километра. Целью является применение в IoT.
• 11ax — 11ax — это обновление до 11ac. Его можно использовать в диапазонах 2,4 и 5 ГГц, но, скорее всего, он будет работать в полосе частот 5 ГГц исключительно для использования полосы пропускания 80 или 160 МГц. Ожидается, что наряду с 4 x 4 MIMO и OFDA / OFDMA, ожидается пиковая скорость передачи данных до 10 Гбит / с. Окончательной ратификации не будет до 2019 года, хотя предварительные версии, вероятно, будут полными.
• 11ay — это расширение стандарта 11ad. Он будет использовать полосу частот 60 ГГц, а целью является, по меньшей мере, скорость передачи данных 20 Гбит / с. Еще одна цель — расширить дальность до 100 метров, чтобы иметь больше приложений, таких как обратный трафик для других услуг. Выход этого стандарта не ожидается в 2017 году.

Беспроводные сети для IoT и М2М

Беспроводная связь, безусловно, является будущим интернет вещей (IoT) и межмашинных связей (Machine-to-Machine, M2M). Хотя проводные решения тоже не исключаются, но стремление к беспроводной связи все же является предпочтительней.

Типичным для устройств интернет вещей является небольшое расстояние действия, малая потребляемая мощность, небольшая скорость обмена данными, питания от аккумулятора или батареи с датчиком, как показано на рисунке ниже:

Альтернативой может стать какой-то удаленный исполнительный механизм, как показано на рисунке ниже:

Или же возможна комбинация этих двух устройств. Оба, как правило, подключаются к интернету через беспроводной шлюз, но также могут подключаться и через смартфон. Соединение со шлюзом также беспроводное. Вопрос в другом, какой беспроводной стандарт будет использоваться?

Очевидным выбором становится Wi-Fi, так как трудно представить себе место, где его нет. Но для некоторых приложений он будет излишен, а для некоторых слишком энергоемок. Bluetooth – еще один неплохой вариант, особенно его версия с низким энергопотреблением (BLE). Новые дополнения к сети и шлюзу Bluetooth делают его еще более привлекательным. ZigBee — еще одна готовая и ожидающая альтернатива, и не забываем о Z-Wave. Так же есть несколько вариантов 802.15.4, например 6LoWPAN.

Добавьте к ним новейшие варианты, являющиеся частью энергоэффективных сетей дальнего радиуса действия (Low Power Wide Area Networks (LPWAN)). Эти новые беспроводные варианты предлагают сетевые соединения большей дальности, что обычно невозможно при использовании традиционных технологий, упомянутых выше. Большинство из них работают в нелицензируемом спектре ниже 1 ГГц. Некоторые из новейших конкурентов для приложений IoT:

• LoRa — изобретение Semtech и поддерживается Link Labs. Эта технология использует линейную частотную модуляцию (ЛЧМ) при низкой скорости передачи данных, чтобы получить диапазон до 2-15 км.
• Sigfox — французская разработка, использующая ультра узкополосную схему модуляции при низкой скорости передачи данных для отправки коротких сообщений.
• Weightless – использует телевизионные белые пространства с методами когнитивного радио для более длинных диапазонов и скорости передачи данных до 16 Мбит / с.
• Nwave — это похоже на Sigfox, но на данный момент нам не удалось собрать достаточно информации.
• Ingenu — в отличие от других, этот использует диапазон 2,4 ГГц и уникальную схему множественного доступа с произвольной фазой.
• Halow — это 802.11ah Wi-Fi, описан выше.
• White-Fi — это 802.11af, описан выше.

Cellular определенно является альтернативой IoT, поскольку является основой межмашинных связей (М2М) уже более 10 лет. Межмашинные связи используют в основном 2G и 3G беспроводные модули для мониторинга удаленных машин. В то время, как 2G (GSM) в конечном счете будет постепенно сокращаться, 3G все еще будет «жить».

Теперь доступен новый стандарт: LTE. В частности, он называется LTE-M и использует сокращенную версию LTE в полосе пропускания 1,4 МГц. Другая версия NB-LTE-M использует полосу пропускания 200 кГц для работы с более низкой скоростью. Все эти варианты смогут использовать существующие сети LTE с обновленным программным обеспечением. Модули и чипы для LTE-M уже доступны, как и на устройствах Sequans Communications.

Одна из самых больших проблем интернет вещей – отсутствие единого стандарта. И в ближайшее время, скорее всего, он не появится. Возможно, в будущем, появится несколько стандартов, только как скоро?

В развитии сетевых технологий явно выделяются три основные тенденции: рост числа подключенных мобильных клиентов, совершенствование имеющихся и появление новых веб-сервисов и увеличение доли онлайнового видеотрафика.

«Американцы нуждаются в телефоне, а мы — нет. У нас есть много посыльных.» Сэр У. Прис, главный инженер британского почтового ведомства, 1878 год.

«Кто, черт возьми, хочет слышать разговор актеров?» Г.М. Уорнер, Warner Bros, 1927 год.

«Я думаю, что мировой рынок может достигнуть пяти компьютеров.» Томас Ватсон, руководитель IBM, 1943 год.

«Телевидение не сможет провести на любом захваченном им рынке и первых шести месяцев. Людям скоро надоест смотреть на фанерный ящик каждую ночь.» Дэррил Занук, 20th Century Fox, 1946 год.

В первом десятилетии XXI века Интернет «сменил статус» с глобальной компьютерной сети на «глобальное информационное пространство», проявив себя как в социальной, так и в экономической сферах и продолжая развиваться. Возможность доступа к Сети не только с компьютера, но и с других устройств, растущая популярность онлайновых версий традиционно офф-лайновых телекоммуникационных услуг (телефония, радио, телевидение), уникальные онлайновые сервисы — все это способствует продолжающемуся росту числа пользователей Интернет и, как следствие, увеличению трафика. По прогнозам компании Cisco, представленным в «Индексе развития визуальных сетевых технологий », к 2015 году глобальный объем трафика превысит 50 эксабайт (при 22 эксабайтах в 2010 году). Львиную долю в генерации трафика займет онлайновое видео, объем которого в 2011 году впервые превысил совокупный трафик других типов (голос+данные). К 2015 году объем видеотрафика составит более 30 эксабайт (при 14-15 эксабайт в 2010 г.). Основным средством доступа к контенту останется Интернет, при том, что увеличится доля трафика с мобильных устройств, напрямую подключенных к этой сети. Объем голосового трафика увеличится незначительно, т.к. на смену «телефонному» голосовому общению идет видеотелефонная связь.

Доступ к ресурсам

Прогнозируемое увеличение сетевой активности возможно повлияет на ускоренный переход телекоммуникационных компаний от имеющейся сетевой инфраструктуры к реализации концепции мультисервисной сети ().

Рис. 1. Концепция мультисервисной сети

Мультисервисная сеть - это сетевая среда, способная передавать аудио-, видеопотоки и данные в унифицированном (цифровом) формате по единому протоколу (сетевой уровнь: IP v6). Пакетная коммутация, используемая вместо коммутации каналов, делает мультисервисную сеть постоянно готовой к использованию. Протоколы резервирования полосы пропускания, управления приоритетами передачи и качества обслуживания (QоS) позволяют дифференцировать услуги, предоставляемые для различных типов трафика. Это гарантирует прозрачное и единообразное подключение к сети и получение доступа к сетевым ресурсам и сервисам как для существующих клиентских устройств, так и для тех, что появятся в ближайшем будущем. Проводной доступ в мультисервисной сети станет еще быстрее, а мобильный — еще подешевеет.

Интернет-радио

Потоковое Интернет-радио появилось в конце 90-х годов XX в. и быстро набрало популярность. Ведущие радиостанции представили пользователям возможность слушать эфирные программы через браузер. С ростом количества сетевых радиостанций сторонние разработчики стали предлагать пользователям специализированные клиентские приложения — Интернет-радио проигрыватели.

Примером Интернет радио-плеера является программа «Radiocent». Помимо основной функции, онлайн-радио , этот плеер представляет следующие возможности: доступ к десяткам тысяч (!) Интернет-радиостанций; гибкое управление списком воспроизведения; поиск музыки и радио онлайн по странам и жанрам; возможность производить запись с эфира в формате mp3. Windows-версию программы «Radiocent» можно бесплатно скачать на официальном сайте.

Интерфейс программы «Radiocent»

Сервисы

Видеосвязь станет основным видом абонентской связи, а телевидение переживет трансформацию, в результате которой фактически произойдет слияние телевизора и персонального компьютера. Телевизоры с встроенным браузером уже имеются на рынке, а через 3-5 лет даже уже в России провайдеры будут представлять не «оцифрованное» эфирное телевидение, а настоящее цифровое (интерактивность + HDTV).

Доля онлайновых мультимедийных сервисов увеличится, фильмы и музыка онлайн станет доступнее и качественнее.

Рынок программного обеспечения сместится в сторону приложений для мобильных устройств, таких как смартфоны и планшеты. Наибольшую популярность приобретут веб-сервисы , заменяющие традиционно оффлайновые приложения. Работать с сетевыми пакетами прикладных программ можно будет через Интернет по модели « программное обеспечение как сервис ». Для ПК будет разрабатываться только 20%-25% программных продуктов.

Развитие интернет-коммерции приведет к росту числа товаров и услуг, которые можно будет заказать в сетевых маркетах. Привычный опыт совершения покупок может полностью измениться: не нужно будет идти в магазин за продуктами. Достаточно будет со смартфона зайти на сайт супермаркета и сделать заказ нужных продуктов, сразу же со смартфона его оплатить и дождаться доставки.

Развитие интернет-банкинга приведет к появлению приложений «клиент-банк» для смартфонов. Визирование финансовых операций в таком приложении будет осуществлятся биометрически или сенсорными «жестами» на тачскрине.

Сервисы «виртуальной реальности» позволят «увидеть» себя в автомобиле понравившейся модели или «примерить» одежду определенного типа в заданных условиях.

Постоянный адрес этой страницы: