Разработка приложений для мобильных устройств на платформе Windows Mobile

Мобильные устройства и их характеристики. Платформа Windows Mobile

Разбить на страницы
Показывать лекцию целиком

1.1. Определение мобильных устройств

Все мы уже давно привыкли к настольным компьютерным системам. То, что раньше воспринималось как диковинка и показатель достатка, сегодня - рядовой инструмент, который, разумеется, нельзя сравнить с молотком, разве что - по степени распространенности.

Что же такое "десктопная" система с точки зрения пользователя? Вам скажет всякий, это - средство общения, источник информации, игровая платформа и медиа - центр. Это суть настольного компьютера - решение прикладных задач, будь то задачи коммуникации, расчетные или развлекательные.

Если с настольными системами все предельно ясно, что можно сказать о системах мобильных? Следует отметить, что любимые бизнес-людьми ноутбуки, строго говоря, в рамках данного курса, не могут считаться мобильными устройствами, поскольку с точки зрения возможностей и вычислительных мощностей, они мало чем отличаются от десктопов.

Очевидно из названия, основной задачей мобильных устройств является обеспечение возможности работы с информацией когда и где угодно. Это и есть то самое, ради чего принесены в жертву такие достижения как превосходная графика, огромные вычислительные мощности и внушительные объемы памяти.

Эти физические особенности мобильных устройств накладывают и определенные ограничения на разработку программного обеспечения к ним. Разумеется, никто не отменял основополагающие принципы разработки ПО, проектирования баз данных и особенностей работы с памятью. Скорее наоборот. Именно физические особенности мобильных устройств дарят вторую жизнь классическим приемам разработки ПО и методам оптимизации приложений. Сегодня огрехи проектирования пользовательских интерфейсов, а также недостатки разработки приложений в целом, во многом могут быть компенсированы, с одной стороны, возросшими возможностями настольных систем, с другой стороны - удешевлением этих систем.

Однако, мобильные устройства - это совершенно иное дело. Здесь любые ошибки и неудобства пользовательского интерфейса, невозможно будет скрыть красочной графикой. То же можно сказать и о работе с памятью, и об алгоритмах работы.

1.2. Характеристики технологий передачи данных

Беспроводная передача данных - альфа и омега мобильных устройств, основа, благодаря которой сама концепция мобильных вычислений смогла была реализована. Рассмотрим основные технологии передачи данных.

Wi-fi

Wi-Fi - это аббревиатура от Wireless Fidelity, так, по образцу Hi-Fi, называют один из форматов передачи цифровых данных по радиоканалам, а точнее, стандарт IEEE 802.11b.

Устройства, использующие стандарт 802.11b, могут передавать данные с максимальной скоростью 11 Мбит/сек на частоте 2,4 ГГц. Пропускная способность сети стандарта 802.11b сопоставима с пропускной способностью выделенной линии средней мощности, а такой канал связи до сих пор могут позволить себе немногие организации, не говоря уже о частных лицах.

Беспроводная сеть - это система передачи данных, в которой в качестве носителя используются радиоволны. Беспроводная сеть позволяет предоставить пользователям доступ к информационным ресурсам там, где развертывание кабельной системы невозможно или экономически нецелесообразно. Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity - "беспроводная точность") - стандарт на оборудование Wireless LAN. Разработан консорциумом Wi-Fi Alliance на базе стандартов IEEE 802.11, "Wi-Fi" - торговая марка "Wi-Fi Alliance". Технологию назвали Wireless-Fidelity по аналогии с Hi-Fi. Подключение нового пользователя к сети выполняется очень быстро, т.к. не требует прокладки проводов и установки информационных розеток. Средства безопасности на базе протоколов WEP, WPA и 802.1x обеспечивают надежное шифрование данных при передаче по радиоканалу и предоставляют функции аутентификации пользователей. Для дополнительной безопасности сеть может быть настроена на использование VPN.

Беспроводные сети имеют ряд существенных преимуществ перед обычными кабельными сетями:

  • в отличие от обычной проводной LAN сети WLAN-сеть можно очень быстро развернуть, что очень удобно при проведении презентаций или в условиях работы вне офиса;
  • пользователи мобильных устройств, при подключении к локальным беспроводным сетям, могут легко перемещаться в рамках действующих зон сети;
  • скорости современных сетей довольно высоки (до 54 Мб/с), что позволяет их использовать для очень широкого спектра задач;
  • с помощью дополнительного оборудования беспроводная сеть может быть успешно соединена с кабельными сетями;
  • WLAN-сеть может оказаться единственным выходом, если не возможна или не желательна прокладка кабеля внутри здания, которая влечет за собой неизбежное сверление стен и прокладку кабельных каналов.
  • Но нужно иметь ввиду, что кроме описанных достоинств беспроводных WiFi сетей, есть еще и некоторые недостатки, а именно:

  • чувствительность к радиопомехам;
  • в некоторых случаях, в условиях крайне тяжелой радиочастотной обстановки, нормальная работа сети практически невозможна;
  • скорость соединения плавает, соединение может прерываться;
  • происходит сильное поглощение радиоволн железобетоном и некоторыми другими материалами, что приводит к ослаблению сигнала, а в итоге к снижению скорости передачи данных.
  • Bluetooth

    Что же такое Bluetooth? Так называется технология обеспечения радиосвязи между мобильными и стационарными PC, мобильными телефонами, принтерами и прочими периферийными устройствами. В настоящее время технология Bluetooth является твердо устоявшимся коммуникационным стандартом для беспроводной связи на малых расстояниях. Она заменяет целую кучу отдельных кабелей, присоединяющих одно устройство к другому посредством одной универсальной радиолинии с малым радиусом действия. Например, радиотехнология Bluetooth, встроенная и в сотовый телефон, и в ноутбук, заменяет кабель, используемый в настоящее время для присоединения ноутбука к сотовому телефону. Принтеры, персональные компьютеры, факсы, клавиатуры, джойстики и практически любые другие цифровые устройства могут быть частью системы Bluetooth. Радиотехнология Bluetooth также обеспечивает универсальный мост к существующим сетям передачи данных, интерфейсу периферийных устройств, а также обеспечивает механизм для формирования небольших частных специальных групп соединяемых устройств вне инфраструктуры фиксированной сети.Серьезной соперницей Bluetooth является технология инфракрасной связи IrDA, но она не предназначена для построения беспроводных локальных сетей и работает только по принципу точка-точка в зоне прямой видимости. При разработке спецификации во главу угла ставились экономичность (как в плане стоимости, так и в плане энергосбережения), сохранение маленького форм-фактора и предельная простота эксплуатации. Для конечного пользователя это означает быстрое и легкое подключение периферии или соединение компьютеров без каких бы то ни было кабелей. К тому же технология дает возможность связать больше двух устройств, используя единое радиосоединение. Общее число проданных во всем мире Bluetooth-совместимых устройств уже превысило 1 миллиард экземпляров. Спецификация стандарта Bluetooth приведена в табл. 1.1

    Bluetooth
    Тип модуляции метод частотных скачков
    Частотный диапазон 2,4 ГГц
    Число скачков в секунду 1600
    Мощность передатчика, мВт 100
    Скорость передачи данных, Мбит/с 0,7
    Способ модуляции двухуровневая частотная
    Количество устройств в сети не ограничено
    Защита информации 40- и 64-битное шифрование
    Радиус действия, м 10-100

    Проект являлся конкурентом стандарта IEEE 802.11 (оба стандарта используют один и тот же частотный диапазон, одни и те же 79 каналов). Главной его целью являлось удаление любых кабелей из телефонии, а если получится и из локальных сетей. Технология Bluetooth использует нелицензируемый (практически везде кроме России) частотный диапазон $$2,4\div 2,4835\text{ ГГц}$$. При этом используются широкие защитные полосы: нижняя граница частотного диапазона составляет 2ГГц, а верхняя - 3,5ГГц. Точность заданий частоты (положение центра спектра) задается с точностью ± 75 кГц. Дрейф частоты в этот интервал не входит. Кодирование сигнала осуществляется по двухуровневой схеме GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying). Логическому 0 и 1 соответствуют две разные частоты. В оговоренной частотной полосе выделяется 79 радиоканалов по 1 МГц каждый. В некоторых странах используется меньшее число каналов (например, во Франции - 23). Каждый из каналов структурируется с помощью выделения временных слотов (доменов) длительностью 625 мкс (разделение по времени). По мощности передатчики делятся на три класса: 100мВт (для связи до 100м; 20дБм); 2 мВт (до 10м; 4дБм) и 1 мВт (~10см; 0дБм). Коэффициент модуляции при этом лежит в диапазоне (0,28-0,35). Чувствительность приемника должна быть не хуже 70дБм. BER (Bit Error Rate) для приемника должна находиться на уровне <0,1%. Желательно, чтобы приемник имел индикатор мощности входного сигнала (требование является опционным). Для первого класса предусмотрено регулирование мощности. Регулировка осуществляется на основе анализа числа ошибок. Протокол использует коммутацию каналов и пакетов. Передача данных выполняется с использованием алгоритма доступа Time-Division Duplex Multiple Access. Каждый пакет передается с использованием иного частотного канала по отношению к предыдущему. Производится 1600 переключений частоты в секунду. Последовательность переключения частот определяется BD_ADDR мастера. Скачкообразное переключение частоты отводит на переходные процессы 250-260 мксек. Длительность тика часов мастера равна 312,5 мксек, что определяет частоту часов - 3,2 кГц. Допускается временная неопределенность при приеме, равная ±20мксек. Структура протоколов Bluetooth не следует моделям OSI, TCP/IP и даже 802 (ведутся работы по адаптации Bluetooth к модели IEEE 802). Физический уровень протокола соответствует базовым принципам моделей OSI и 802. Разработчики потратили много усилий, чтобы сделать протокол как можно дешевле для реализации. В среднем временная привязка мастерных пакетов не должна дрейфовать больше чем на 20 10-6 относительно идеальной временной привязки слота в 625мксек. Временной разброс при этом не должен превышать 1 мксек. В спецификации определено 5 уровней: физический, базовый (baseband), управления каналом LMP (Link Management Protocol;) и L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol;), сетевой и уровень приложений.На уровне baseband протокола определено 13 типов пакетов. Пакеты ID, NULL, POLL, FHS , DM1 ориентированы на каналы SCO и ACL. Пакеты DH1, AUX1, DM3, DH3, DM5 и DH5 предназначены только для каналов ACL. Кодирование данных в пакетах DM1, DM2 и DM3 осуществляется с привлечением битов четности по алгоритму FEC 2/3 (5 бит управления на 10 бит данных). Форматы пакетов HV1, HV2, HV3 и DV определены только для каналов SCO. Максимальный размер поля данных (341 байт) имеют пакеты DH5. Уровень протокола baseband специфицирует пять логических каналов: LC (Control Channel) и LM (Link Manager) используются на канальном уровне, а UA (User Asynchronous), UI (User Isosynchronous) и US (User Synchronous) служат для асинхронной, изосинхронной и синхронной транспортировки пользовательских данных. Контроллер BlueTooth может работать автономно (Standby) или в режиме соединения. Предусмотрено семь субсостояний, которые используются для добавления клиента или подключения к пикосети: page, page scan, inquiry, inquiry scan, master response, slave response и inquiry response. Состояние Standby по умолчанию является режимом с пониженным энергопотреблением, при этом работает только внутренний задающий генератор. В состоянии соединения главный узел (master) и клиент (slave) могут обмениваться пакетами, используя код доступа к каналу.

    В протоколе baseband предусмотрено три типа схем коррекции ошибок: 1/3 FEC, 2/3 FEC и ARQ.

  • В 1/3 FEC каждый бит повторяется три раза.
  • В 2/3 FEC используется полиномиальный генератор для получения 15-битовых кодов для исходных 10 бит.
  • В схеме ARQ пакеты DM, DH и поле данных пакета DV передаются повторно до тех пор, пока не будет получено подтверждение или не произойдет таймаут. При таймауте возможно продолжение со следующего пакета.
  • Протоколом baseband рекомендуется использование буферов типа FIFO. Если данные не могут быть приняты, контроллер приема (Link Controller) вставляет в заголовок отклика индикатор stop. Когда передачик получает индикатор stop, он блокирует очереди в FIFO. Получатель может возобновить процесс передачи, послав отправителю индикатор go.
  • Соединение между устройствами присходит следующим образом: если ничего не известно об удаленном устройстве, используются прцедуры inquiry и page. Если некоторая информация о партнере имеется, то достаточно процедуры page.

    ЭТАП 1

    Процедура inquiry позволяет устройству определить, какие приборы доступны, выяснить адреса и осуществить синхронизацию.

  • Посылаются пакеты inquiry и получаются отклики.
  • Будем считать, что блок (адресат), получивший пакет inquiry, находится в состоянии inquiry scan (тогда он способен принимать такие пакеты)
  • Получатель переходит в состояние inquiry response и посылает отправителю пакет-отклик.
  • После того как процедура inquiry завершена, соединение может быть установлено с помощью процедуры paging.

    ЭТАП 2

    Процедура paging реализует соединение. Для осуществления этой процедуры необходим адрес. Устройство, выполняющее процедуру paging, атоматически становится хозяином этого соединения.

  • Посылается пакет paging
  • Адресат получает этот пакет (находится в состоянии page Scan )
  • Получатель посылает отправителю пакет-отклик (находится в состоянии Slave Response )
  • Инициатор посылает адресату пакет FHS (находится в состоянии Master Response )
  • Получатель посылает отправителю второй пакет-отклик (находится в состоянии Slave Response )
  • Получатель и отправитель устанавливают параметры канала заданные инициатором (находятся в состоянии Master Response Slave Response )
  • После установления соединения главный узел ( master ) посылает пакет POLL, чтобы проверить, синхронизовал ли клиент свои часы и настроился ли на коммутацию частот. Клиент при этом может откликнуться любым пакетом.

    Устройство Bluetooth при установлении соединения может работать в четырех режимах: Active, Hold, Sniff и Park (активный, удержание, прослушивание и пассивный, соответственно).

    Название режима Описание
    Active В активном режиме устройство Bluetooth участвует в работе канала. Главный узел ( master ) диспетчеризует обмены на основе запросов трафика, поступающих от участников. Кроме того, этот режим предусматривает регулярные обмены с целью синхронизации клиентов. Активные клиенты прослушивают домены master-to-slave пакетов. Если к активному клиенту нет обращений, он может пребывать в пассивном состоянии ( sleep ) до очередной передачи со стороны главного узла
    Sniff Устройства синхронизованные в рамках пикосети могут перейти в режим экономного расходования энергии, когда их активность понижается. В режиме SNIFF, устройство-клиент прослушивает пикосеть с пониженной частотой. Этот режим имеет наивысшую скважность рабочего цикла (наименьшая экономия энергии) из 3 экономичных режимов ( sniff, hold и park )
    Hold Устройства синхронизованные в рамках пикосети могут перейти в режим экономного расходования энергии, когда их активность понижается. Главный узел пикосети может перевести клиента в режим HOLD, когда работает только внутренний таймер. устройство-клиент может запросить перевода в режим HOLD. Передача данных возобновляется мгновенно, когда устройство выходит из режима HOLD. Клиент имеет промежуточную скважность (промежуточный уровень экономии энергии) из указанных 3 режимов ( sniff, hold и park )
    Park В режиме PARK, устройство еще синхронизовано в рамках пикосети, но не принимает участия в обменах. Пассивные устройства отказываются от своих МАС-адресов ( AM_ADDR ), прослушивают трафик главного модуля с целью ресинхронизации и отслеживают широковещательные сообщения. Данный режим имеет минимально возможную скважность (максимальная экономия энергии) из указанных 3 режимов ( sniff, hold и park ). Устройства, находящиеся в режиме park, должны посылать пакеты широковещательно, так как лишены собственного активного адреса.

    Протокол L2CAP отвечает за формирование пакетов, деление на кадры и сборку пакетов (вспомним, что нижележащий протокол baseband позволяет иметь пакеты не длиннее 341 байта), которые в данном стандарте могут достигать размера 64 кБ. L2CAP производит мультиплексирование и демультиплексирование для отправителей пакетов, кроме того, протокол ответственен за качество обслуживания как при передаче, так и во время ожидания. На фазе установления соединения L2CAP согласует максимальный размер поля данных, так как не все узлы могут работать с 64-килобайтными пакетами. Этот протокол не используется в случае синхронных коммуникаций. В стандарте Bluetooth предусмотрены обмены как с установлением соединения, так и без. Последний режим называется ASL (Asynchronous Connectionless). Трафик ASL доставляется с использованием принципа макимально возможного сервиса. Никаких гарантий при этом не предоставляется. У подчиненного узла может быть только одно ASL-соединение с главным. Обмен с установлением соединения называется SCO (Synchronous Connection Oriented). Этот вид коммуникаций используется, например, при телефонных переговорах. Здесь для каждого из направлений передачи выделяется фиксированный временной интервал. Повторных передач не производится, вместо этого для случая ошибок применяется их коррекция. У подчиненного узла может быть до 3 соединений типа SCO с главным узлом, каждое из которых представляет собой PCM-канал с пропускной способностью 64кбит/c. Протокол должен поддерживать протокольное мультиплексирование, так как уровень basband не имеет поля тип, позволяющего идентифицировать протокол более высокого уровня. Протокол L2CAP присваивает виртуальным каналам (точка-точка) идентификаторы CID (Channel Identifier). Для целей управления трафиком он целиком полагается на уровень LM (Link Manager) протокола baseband.

    Основу сети BlueTooth составляют пикосети (piconet), состоящие из одного главного узла и до семи клиентских узлов, размещенных в радиусе 10м. Все узлы такой сети работают на одной частоте и разделяют общий канал. В одной достаточно большой комнате могут располагаться несколько пикосетей. Эти сети могут связываться друг с другом через мосты. Пикосети, объедиененные вместе составляют рассеянную (scatternet) сеть. Поскольку в каждой пикосети имеется свой master, последовательность и фазы переключения их частот не будут совпадать. Если пикосети взаимодействуют друг с другом, это приводит к понижению пропускной способности. Устройство BlueTooth может выступать в качестве клиента в нескольких пикосетях, но главным узлом ( master ) может быть только в одной пикосети. Кроме 7 активных клиентских узлов главный узел может поддерживать до 255 пассивных (спящих) узлов (переведенных управляющим узлом в режим пониженного энергопотребления).

    Иногда мастер и клиент могут захотеть поменяться ролями. Это может быть выполнено в два этапа.

  • Происходит отключение обоих участников процесса от пикосети и осуществляется переключение TDD (Time Division Duplex) трансиверов.
  • Если требуется, узлы старой пикосети образуют новую пикосеть
  • Когда узел получил подтверждение на свой FHS-пакет, он будет использовать параметры новой пикосети, заданные новым мастером. На этом переключение мастер-клиент завершается.

    Самым низким уровнем протокола является уровень радиосвязи. На этом уровне данные передаются от главного узла к подчиненному бит за битом. Все узлы пикосети перестраивают частоту одновременно, последовательность частот определяется главным узлом. Главный узел ( master ) является источником синхронизации для всех клиентов пикосети.

    Выше уровня радиосвязи размещен уровень немодулированной передачи. Он преобразует поток бит в кадры и определяет базовые форматы. Передача со стороны главного узла производится в четные такты, а со стороны подчиненных узлов - в нечетные. Кадры могут иметь длину 1, 3 или 5 тактов. Все кадры передаются между главным и подчиненным узлами по логическому каналу, называемому соединением.

    Одним из активных состояний узла является paging state. В этом состоянии возможно установление или возобновление соединения. Главный узел в этом состоянии непрерывно посылает в эфир короткие ID-пакеты, содержащие только код доступа устройства (device access code). В рамках одного временного домена посылается два пакета на двух разных частотах. Узел-клиент в состоянии paging прослушивает за время 625 мксек две частоты, проверяя наличие своего кода (ID). Для установления соединения посылается запрос. Отправитель запроса не сообщает ничего кроме своего типа. Узел, который хочет, чтобы о его существовании знали окружающие, периодически (раз в 2,56 сек) прослушивает запросы (состояние inquiry state ). Когда пассивное устройство обнаружено главным узлом пикосети (откликнулось пакетом FHS, сообщающем о состоянии внутренних часов, об адресе и т.д.), главный узел формирует и посылает пакет POLL, с целью проверки правильности конфигурационных параметров и готовности к приему данных. Клиент может ответить любым пакетом, но если мастер не получил никакого отклика, он переходит в состояние paging или inquiry. Клиент может подключиться и к другой пикосети, для этого в текущей сети он может запросить перехода в режим park или hold. В режиме sniff клиент имеет несколько свободных временных слотов, чтобы участвовать в обменах с соседними сетями. Терминал, находящийся вне зоны связи, должен пребывать в состоянии page mode. Шлюз-сервер должен выделять достаточно ресурсов для запросов page scanning.

    Спецификация Bluetooth v1.1 определяет 13 типов поддерживаемых приложений, которые называются профилями, существует также 12 дополнительных профилей. Профили работают на самом верху иерархии слоев протокола (смотри табл. 1.3). По существу профили являются регламентациями прикладного уровня.

    Основные и дополнительные профили BlueTooth
    Название Описание
    Основные профили
    1 GAP (Generic Access Profile) GAP (Generic Access Profile)
    2 SDAP (Service Discovery Application Profile) Протокол определения предлагаемых сервисов
    3 CTP (Cordless Telephony Profile) Профиль беспроводной телефонии
    4 GOEP (Generic Object Exchange Profile) Протокол операций клиент-сервер при работе с объектами (обмен данными). Клиентская станция инициирует обмен, но она может выполнять и роль сервера.
    5 LAP (LAN Access Profile) Протокол связи мобильной ЭВМ со стационарной LAN
    6 DNP (Dial-up Networking Profile) Протокол связи ЭВМ с сетью посредством мобильного телефона
    7 FP (Fax Profile) Протокол связи мобильного факса с мобильным телефоном
    8 SPP (Serial Port Profile) Профиль для работы с последовательным портом
    9 IP (Intercom Profile) Мобильные телефоны могут работать, как переносные цифровые рации
    10 HS (Headset Profile) Протокол связи устройства hands-free с мобильным телефоном
    11 OPP (Object Push Profile) Протокол пересылки простых объектов
    12 FTP (File Transfer Profile) Протокол пересылки файлов
    13 SP (Synchronization Profile) Протокол синхронизации PDA с другой ЭВМ
    Дополнительные профили
    1 ESDP (Extended Service Discovery Profile) Профиль для реализации процедур Plug and Play
    2 A2DR (Advanced Audio Distribution Profile) Продвинутый профиль рассылки аудио данных
    3 AVRCD (Audio Video Remote Control Profile) Аудио-видео профиль удаленного управления
    4 BIP (Basic Imaging Profile) Базовый профиль работы с изображением
    5 BPP (Basic Printing Profile) Базовый профиль для печати
    6 CIP (Common ISDN Access Profile) Общий профиль доступа к ISDN
    7 GAVDP (Generic Audio Video Distribution Profile) Общий профиль рассылки аудио и видео данных
    8 HFR (Hands-Free Profile) Профиль для освобождения рук (hands-free)
    9 HCRP (Hardcopy Cable Replacement Profile) Протокол замены приборного связного кабеля
    10 HID (Human Interface Device Profile) Профиль для реализации интерфейса с человеком
    11 PAN (Personal Area Networking) Протокол формирования персональной сети
    12 SAP (SIM Access Profile) Протокол доступа к SIM

    Профили 5-7 конкурируют с протоколом IEEE 802.11. Профиль удаленного доступа служит для подключения ЭВМ к мобильному телефону, снабженному модемом, без использования проводов. Профайл факс позволяет беспроводным факс-устройствам отсылать и получать факсы посредством мобильного телефона. Профили 8-10 имеют отношение к телефонии, в перспективе мобильный телефон и беспроводная трубка домашнего телефона станут взаимозаменяемы. Профиль 10 представляет собой приложение, позволяющее устройствам hands-free держать связь с базой, что удобно, например, при езде в автомобиле. Профили 11-13 служат для пересылки объектов между беспроводными устройствами. Объектами могут быть изображения, информационные файлы и т.д.

    Во главе семейства протоколов находится SDP (Service Description Protocol), предназначенный для определения услуг, оказываемых удаленным устройствам. С помощью команд данного протокола можно считать данные из локальной БД и определить характеристики удаленного устройства и на основе этой информации выяснить параметры оказываемых услуг. SDP использует модель запрос/отклик, где каждая транзакция включает в себя один запрос и один отклик. С помощью посылки одиночного SDP пакета можно осуществлять простое управление информационным потоком. Такой пакет может не сопровождаться откликом.

    Поле данных пакета SDP имеет заголовок, содержащий три поля:

  • PDU ID - идентификатор типа поля данных (1 байт)
  • TransactionID - идентификатор транзакции (2 байта)
  • ParameterLength - длина (в байтах) всех параметров в поле данных (2 байта)
  • Параметры могут содержать атрибут состояния продолжения ( continuation state ). Некоторые запросы могут потребовать такого большого отклика, который не поместится в одно поле данных. Тогда SDP-сервер генерирует частичный отклик с параметром состояния продолжения. Аналогичный атрибут должен присутствоать в очередном запросе клиента, требующего следующую порцию данных отклика. Такой запрос имеет только два поля InfoLength (1 байт) и Continuation Information (InfoLength байт).

    Сервис ( service ) является единственной сущностью ( entity ), которая предоставляет информацию для выполнения каких-либо действий. Сервис может реализовываться аппаратно или программно. Информация о сервисах содержится в записях, которые представляют собой списки атрибутов. Каждый атрибут описывает одну характеристику сервиса. SDP имеет следующие атрибуты сервиса:

  • ServiceRecordHandle
  • ServiceClassIDList
  • ServiceRecordState
  • ServiceID
  • ProtocolDescriptionList
  • BrowseGroupList
  • LanguageBaseAttributeIDList
  • ServiceInfoTimeToLive
  • BluetoothProfileDescriptorList
  • DocumentationURL
  • ClientExecutableURL
  • IconURL
  • ServiceName
  • ServiceDescription
  • ProviderName
  • Некоторые атрибуты являются общими для всех записей сервиса, но сервис-провайдеры могут определить свои собственные атрибуты услуг в зарезервированных полях.

    Атрибут содержит два компонента: идентификатор (ID) и значение атрибута

  • ID атрибута представляет собой 16-битовое число без знака, которое должно быть уникальным для данной сервисной записи. Идентификатор определяет и семантику значения атрибута.
  • Значение атрибута представляет собой поле переменной длины, чей смысл определяется идентификатором и ассоциированным с ним классом записи услуг
  • Различные виды сервиса группируются в классы. Все атрибуты, содержащиеся в записи сервиса, относятся к одному классу. Каждому классу присвоен уникальный идентификатор UUID. UUID представляет собой 128-битовый код, но возможны псевдонимы (16- и 32-битовой длины).

    Клиент может, зная значение UUID, получить указатель на соответствующую запись сервиса. Можно провести поиск и по идентификатору класса.

    Значение атрибута имеет вид информационного элемента, который содержит два поля: заголовок и данные. Заголовок включает в себя две части: дескриптор типа и дескриптор размера.

    Type Descriptor 5-битовый код, составлющий старшие разряды информационного элемента заголовка
    Size Descriptor 3-битовый код индекса, за которым следует 0, 8, 16 или 32 бита. Индекс содержит младшие 3 бита информационного элемента заголовка

    Взаимодействующие приборы в Bluetooth могут выполнять роль локального устройства ( LocDev ) или удаленного устройства ( RemDev ). LocDev - прибор, который может инициировать процедуру выявления доступной услуги. Такой прибор должен содержать по крайней мере клиентскую часть архитектуры SDP. RemDev может быть любым прибором, который участвует в процессе выявления доступных услуг, посылая отклик на запрос LocDev. RemDev должен содержать по крайней мере серверную часть архитектуры SDP. RemDev имеет базу данных сервисных записей.

    Прежде чем два устройства Bluetooth начнут взаимодействовать, каждый из них должен:

  • Быть включенным и инициализированным. При инициализации может потребоваться PIN для формирования ключа соединения (link key).
  • Должно быть сформированио Bluetooth соединение, которое может потребовать BD_ADDR других устройств.
  • Выявление услуг (Service Discovery) поддерживает следующие прикладные примитивы для взаимодействия с другими устройствами:

  • serviceSearch();
  • serviceBrowse();
  • enumerateRemDev();
  • terminatePrimitive();
  • Менеджер канала служит для аутентификации, установления и конфигурации соединения, а также шифрования. Данные управления укладываются в однослотовые кадры. Для транспортировки протокольных данных используются пакеты DM1 (в случае SCO - пакеты РМ1). Заголовки этих пакетов содержат всегда 1 байт. Менеджер канала (LM) обнаруживает другие LM и взаимодействует с ними через посредство протокола LMP. Чтобы выполнить роль провайдера LM использует ниже расположенный контроллер канала (LC). LMP-протокол регламентирует структуру управляющих данных (PDU). Приложение должно поддерживать часть типов PDU, остальные являются опционными.

    Обязательные типы PDU протокола LMP
    Функция Тип PDU Описание
    Изменение ключа канала LMP_comb_key Ключ канала получается из комбинационных ключей. Содержимое LMP_comb_key защищается с помощью операции XOR с привлечением текущего ключа канала.
    Изменение текущего ключа канала LMP_temp_rand, LMP_temp_key, LMP_use_semi_permanent_key Текущий ключ канала может быть полупостоянным или временным ключем канала. Ключ может быть изменен временно, но изменение действует только на время сессии. Изменение временного ключа канала нужно, если пикосеть поддерживает шифрованные бродкасты
    Запрос сдвига часов LMP_clkoffset_req, LMP_clkoffset_res Когда клиент получает FHS-пакет, вычисляется разность между показанием его часов и часов мастера, записанным в поле данных пакета. Мастер может запросить значение сдвига часов в любое время.
    Версия LMP LMP_version_req, LMP_version_res Уровень LMP поддерживает запросы версии LMP. Запрашиваемое устройство должно прислать отклик с тремя параметрами: VersNr (номер версии протокола), CompId (служит для отслеживания проблем на нижних протокольных уровнях) и Sub-VersNr (рекомендуется, чтобы фирма имела уникальное значение Sub-VersNr для каждого RF/BB/LM ).
    Поддерживаемые возможности LMP_feature_req, LMP_feature_res Контроллер радио и канала может поддерживать только субнабор типов пакетов и возможностей. Устройство может не посылать никаких пакетов кроме ID, FHS, NULL, POLL, ВM1 или DH1, прежде чем озаботится возможностями других устройств. После выполнения запроса возможностей может быть передана область перекрытия возможностей взаимодействующих устройств.
    Запрос имени LMP_name_req, LMP_name_res LMP поддерживает запрос имени другого устройства. Имя состоит максимум из 248 байтов (UTF-8)
    Запрос разрыва LMP_detach Соединение может быть разорвано в любое время по запросу мастера или клиента. В сообщение включаются данные, поясняющие причину разрыва.
    Качество обслуживания LMP_quality_of_service, LMP_quality_of_service_req LM предоставляет возможности качества обслуживания. Интервал, который определяет максимальное время между последовательными передачами между мастером и заданным клиентом, используется для обеспечения определенной полосы пропускания и RTT.
    Управление мультислотовыми пакетами LMP_max_slot, LMP_max_slot_req Число слотов, используемых устройством может быть ограничено. Устройство позволяет удаленному устройству использовать максимальное число слотов, послав ему значение LMP_max_slot
    Управление каналом LMP_supervision_timeout Число слотов, используемых устройством может быть ограничено. Устройство позволяет удаленному устройству использовать максимальное число слотов, послав ему значение LMP_max_slot
    Управление каналом LMP_supervision_timeout Каждый канал имеет таймер, который используется для управления каналом. Этот таймер служит для детектирования потери связи при уходе устройства из зоны досигаемости, отказа источника питания или другой поломки. Процедура определяет значение таймаута
    Установление соединения LMP_host_connection_req, LMP_setup_complete Если устройство желает установить соединение, включающее уровни выше LM, оно посылает LMP_host_connection_req. Когда партнер получает такое сообщение, он может принять или отвергнуть предлагаемое соединение, послав LMP_accepted или LMP_not_accepted
    Режим проверки LMP_test_activate, LMP_test_control LMP имеет PDU для поддержки различных методов тестирования, которые используются на уровне radio и baseband
    Обработка ошибок LMP_not_accepted Если LM получает PDU с нераспознанным кодом, он реагирует посылкой сообщения LMP_not_accepted

    В протоколе Bluetooth определены 4 типа адресов: BD_ADDR, AM_ADDR, PM_ADDR и AR_ADDR.

    BD_ADDR Каждому трансиверу Bluetooth присваивается уникальный 48-битовый адрес прибора. Он содержит 24-битовое поле LAP, 16-битовое поле NAP и 8-битовое поле UAP.
    AM_ADDR 3-битовый код. Этот адрес будет рабочим, если клиентский узел пикосети является активным. Он иногда называется МАС-адресом модуля Bluetooth.
    PM_ADDR 8-битовый код, идентифицирующий пассивный узел пикосети. PM_ADDR является рабочим, пока подчиненный узел пикосети пассивен (parked).
    AR_ADDR Используется пассивным узлом пикосети (parked), чтобы определить полудомен slave-to-master в окне доступа, которое ему предназначено для отправки сообщений запросов доступа. Адрес является рабочим, пока подчиненный узел пассивен и не обязательно является уникальным.

    В рамках протокола определена структура интерфейса HCI (Host Controller Interface). Этот интерфейс осуществляет интеграцию низкоуровневых интерфейсов baseband и программного обеспечения клиента. Спецификация поддерживает работу с интерфейсами RS232, UART и USB. HCI предлагает командный метод доступа к аппаратным возможностям Bluetooth. Канальные команды HCI позволяют управлять канальным уровнем соединения с другими устройствами. В перечень входят команды менеджера канала (LM - Link Manager) предназначенные для обмена LMP-командами с удаленными устройствами. Данные для канала LM транспортируются кадрами DM. Команды HCI Policy используются для воздействия на локальный и удаленный LM. Команды Host Controller, Baseband, Informational и Status предоставляют доступ к различным регистрам интерфейса.

    Эмуляция последовательных портов (в частности RS-232) посредством L2CAP осуществляется транспортным протоколом RFCOMM. Протокол базируется на стандарте ETSI TS 07.10. RFCOMM поддерживает до 60 одновременных соединений между приборами. Это могут быть модемы, принтеры или ЭВМ.

    Транспортный уровень контроллера устройства обеспечивает обмен специфической HCI-информацией. Спецификация HCI определяет формат команд, событий и данных в рамках обмена между устройством и контроллером. Протокол HCI специфицирует 32 различного рода события ( Inquiry Complete Event, Page Scan Repetition Mode Change Event и т.д.).

    Существует 4 категории пакетов Bluetooth. К первой категории относятся пакеты, общие для всех видов соединений (NULL, POLL, FHS, DM1). Три другие описывают пакеты различной длины: ко второй относятся однослотовые кадры, а к четвертой - кадры, занимающие пять временных слотов. Большинство типов пока не определены. ID-кадры имеют длину 64 бита и используются для пейджинга и запросов. NULL-кадры содержат поля лишь кода доступа и заголовка и используются для передачи подтверждений. Кадры POLL похожи на NULL, но требуют от получателя отклика. Пакеты рассматриваются как широковещательные в пикосети, если поле адреса имеет нулевое значение. Прием широковещательных кадров никогда не подтверждается, а для надежности они передаются несколько раз.

    Кадры FHS содержат информацию об адресе, классе устройства и о тактовой частоте передатчика. Эти кадры используются при инициализации новой пикосети или при смене схемы переключения несущей частоты. К этой категории следует отнести и кадры DM1, транспортирующие управляющую информацию. Для синхронных соединений определены несколько кадров, различающихся длиной, HV1, HV2 и HV3 с длинами поля данных 10, 20 и 30 байт, соответственно. Тип кадров HV (High quality Voice) предназначен для трансляции голосовых потоков. Тип кадра DV предназначен для передачи как голоса, так и данных. и содержит 80 бит для голоса и 150 бит для данных. Блок данных защищается посредством CRC и в случае ошибки может пересылаться повторно.

    Как и для всех радио средств коммуникации для Bluetooth проблема безопасности крайне актуальна. Безопасность протокола обеспечивается с помощью механизма аутентификации и шифрования передаваемых данных. Ключ авторизации имеет 128 бит. Длина ключа шифрования может лежать в пределах 8-128 бит. Кроме того целям безопасности служат ключи соединения ( link key ), которые могут быть полупостоянными и временными. Первые хранятся в энергонезависимой памяти, вторые - обновляются при каждом соединении. Устройство может генерировать свой ключ ( unit key ). Возможно формирование совместного ключа ( combination key ), при его вычислении используются информация от обоих участников будущего обмена. Особое место занимает мастер-ключ ( master key ), используемый для рассылки данных нескольким узлам одновременно (используется вместо текущего ключа соединения ( current link key )). Для выполнения аутентификации устройству нужно получить от партнера случайное число, сформировать на основе него и своего BD_ADDR некоторый код и отослать его партнеру, который проверяет его корректность. Если общий ключ не сгенерирован, формируется инициализационный ключ. Инициатор процедуры посылает партнеру случайное число, которое в сочетании с идентификатором BD_ADDR последнего образует инициализационный ключ.

    3G

    Эволюцией технологии GSM является стандарт EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution), позволяющий повысить пропускную способность до 384 кбит/с. Радиоинтерфейс EDGE надстраивается над существующей инфраструктурой GSM и использует те же полосы частот 850/900/1800/1900 Гц, что и GSM. Полоса пропускания, необходимая для мобильных Интернет-услуг, обеспечивается в GSM за счет предварительной организации общей радиослужбы пакетной передачи (GPRS). Однако, для приложений, работающих с данными в реальном времени, требуется более широкая полоса пропускания и более высокое качество обслуживания по сравнению с теми, которые обеспечивают современные системы GPRS. Эта нехватка компенсируется путем замены гауссовской манипуляции с минимальным частотным сдвигом (GMSK), которая использует только часть фазы, на восьмипозиционную фазовую манипуляцию (8PSK), которая использует все 360 кбит. EDGE, так же как и GPRS, использует таймслоты (временные отрезки кадра) для передачи информации. Существует идентичная GPRS политика распределения таймслотов между каналами на прием и передачу. Следует отметить, что максимальная скорость потока в одном таймслоте составляет 48 кбит/с, она достижима при идеальных условиях приема.

    В зависимости от качества связи предусмотрено 9 алгоритмов кодирования от MCS-1 до MCS-9 (последний обладает самой малой избыточностью кодирования, соответственно - самый быстрый).

    Таким образом, технология EGPRS (EDGE) способна обеспечить каждому абоненту как высокий уровень обслуживания, так и широкую полосу пропускания.

    Технологии GPRS и EDGE считают лишь промежуточными этапами миграции к 3G и зачастую их называют переходными технологиями поколения 2.5G.

    Главное отличие 3G от эксплуатируемых сейчас сетей второго поколения (2G) - передача большого объема информации на высоких скоростях. Возможности сетей 3G открывают новые горизонты в использовании мобильной связи, причем как частным абонентам, так и крупным корпорациям. Изменится само понятие мобильного телефона, он станет многофункциональным устройством, предназначенным для всех случаев жизни.

    Одно из главнейших требований - сеть 3G должна передавать данные от абонента и обратно со скоростью до 2.048 Мбит/с при низкой мобильности (скорость - менее 3 км/ч) и локальной зоне покрытия и до 144 кбит/с при высокой мобильности (до 120 км/ч) и широкой зоне покрытия.

    Сегодня в мире существуют две основные конкурирующие концепции 3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems - универсальная мобильная телекоммуникационная система), поддерживаемая европейскими странами, и CDMA 2000 (Code Division Multiple Access - мультидоступ с кодовым разделением каналов), сторонниками которой традиционно являются азиатские страны и США.

    В принципе эти две технологии предполагают два различных подхода к организации сетей 3G: революционный (UMTS) и эволюционный (разновидности CDMA - CDMA2000, CDMA2000 IX, CDMA2000 IX EvDo). Эволюционный путь подразумевает сохранение частот и постепенный переход к новым технологиям, путем наращивания технических мощностей оператора. UMTS - совершенно новый стандарт, в то время как разновидности CDMA, предложенные для 3G, являются развитием уже эксплуатирующейся в мире технологии второго поколения cdm.

    GPRS

    GPRS - это доступ с мобильного телефона в Интернет. Если точнее, то мобильный доступ в Интернет с приемлемой скоростью передачи данных, быстрым соединением и тарификацией по количеству переданных/полученных данных. Сокращение GPRS расшифровывается, как General Packet Radio Service, что в переводе на русский означает: Общий Пакетный Радио Сервис, т.е. технология пакетной передачи данных посредством сотовой связи. Суть самого сервиса заключается не в чём ином, как в предоставлении пользователю мобильного устройства доступа в Интернет.

    Услуга GPRS позволяет создать постоянное подключение через GPRS телефон или GPRS модем к сети Интернет. Для работы в сети Интернет можно использовать сотовый телефон, компьютер, ноутбук или электронный органайзер. При этом Вы сможете осуществлять серфинг по сети Интернет, т.е просматривать HTML-страницы, перекачивать файлы, работать с электронной почтой и любыми другими ресурсами Интернета. Т.е., GPRS предоставляет вам все, что нужно.

    Технология GPRS работает почти так же, как и обычный компьютерный Интернет. Необходимые данные собираются в пакеты, а эти пакеты затем передаются дальше. Отличие состоит в способе передачи. В GPRS пакеты передаются по незанятым голосовым каналам, однако, из-за этого при сильной нагрузке сети оператора скорость может заметно упасть. Как и у других подобных технологий существует много версий GPRS (вы наверно заметили это в характеристике своего телефона). И, конечно, эти версии ничем не различаются, кроме скорости. Причём, в большинстве случаев, более высокая скорость достигается усиленным сжатием, а так же количеством таймслотов. Теоретически скорость GPRS составляет 180 килобит в секунду.

    Кроме так называемого Мобильного (или WAP) Интернета, технология GPRS позволяет без ограничений пользоваться обычным Интернетом, нет, ограничение всё-таки есть - телефон должен поддерживать такую возможность, иначе он никак не сможет уменьшить столь огромную Интернет страницу. Кстати, как уже говорилось выше - современные телефоны могут просматривать не только html страницы, но и php (включая форумы). К сожалению, в Мобильном Интернете, как и в обычном, есть свои опасности - наибольшую угрозу сегодня представляют мобильные вирусы, хотя и для них уже существуют антивирусы. Если до половины сотрудников компании некоторое время своего рабочего дня проводят не в офисе, для них важно оставаться в контакте с офисом путем расширения возможности использования корпоративных систем электронной почты за пределы офисных персональных компьютеров. Корпоративные системы электронной почты работают на компьютерах внутренней сети (LAN) и включают такие приложения, как Microsoft Mail, Outlook, Outlook Express, Microsoft Ex, Lotus Notes и Lotus cc:Mail.

    Электронная почта через интернет - Сервисы электронной почты через интернет имеют форму шлюзовых сервисов, при котором сообщения не сохраняются или сервисов почтового ящика, в котором сообщения сохраняются. В случае шлюзовых сервисов беспроводная платформа электронной почты просто переводит сообщение из SMTP, интернет-протокола электронной почты, в SMS и посылает его в SMS-центр. В случае сервисов электронной почты электронной почты в виде почтового ящика, сообщения сохраняются, а пользователь получает уведомление на свой мобильный телефон и может затем прочесть сообщение в исходном виде, переслать его и так далее. Получив новое письмо, большинство пользователей услуг электронной почты через интернет не получают на свой мобильный телефон уведомления об этом факте. Когда они находятся вне офиса, им приходится периодически присоединяться к почтовому ящику, если они ждут письма. Однако, связывая интернет-email с механизмом предупреждения, таким как SMS или GPRS, пользователи могут получать уведомление о поступлении нового письма.

    Пересылка файлов - Как предполагает этот общий термин, приложения для пересылки файлов выполняют любую форму загрузки большого объема данных через мобильную сеть. Такими данными могут быть презентационные документы для менеджера турагентства, описание устройства для сервис-инженера или программное приложение, такое как Adobe Acrobat Reader, чтобы прочесть документы. Источником этой информации может быть один из методов интернет-коммуникаций, такой как FTP (File Transfer Protocol), telnet, http или Java - либо их собственная база данных или действующая платформа. Безотносительно к источнику и типу файла, который необходимо переслать, этот тип приложений требует большой пропускной способности. Поэтому высокоскоростные мобильные сервисы передачи данных, типа GPRS, EDGE или 3GSM, жизненно необходимы для того, чтобы удовлетворительно выполнять такого рода задачи.

    GPRS - это стандарт ETSI (European Telecommunications Standards Institute) для пакетной коммутации в системах GSM. В настоящее время по всему миру наиболее широко распространены сети на основе GSM и их называют сетями второго поколения (2G). Технология GSM использует вариацию TDMA (time division multiple access) и является наиболее широко используемой из трех основных цифровых беспроводных технологий (TDMA, GSM и CDMA).

    GSM оцифровывает и сжимает данные, затем пересылает их по каналу с двумя другими потоками пользовательских данных, каждый в своем собственном временном интервале (в тайм-слоте). Функционирует на частоте либо 900 МГц, либо 1800 МГц. GSM. С тех пор, как большинство операторов сетей GSM заключили роуминговые соглашения с иностранными операторами, пользователи продолжают пользоваться своими мобильными телефонами во время путешествий в другие страны.

    GPRS является т.н. накладывающейся технологией, распространяемой на сетях GSM, CDMA и TDMA. Эта технология применяет новый метод эффективной передачи пакетных данных по радиосетям. Технология пакетной коммутации основана на методах IP и X.25, оба из которых очень популярны и широко используются во многих сетях. Пакетная коммутация GPRS работает в целом так же, как и пакетная коммутация IP, то есть данные расщепляются на пакеты и пересылаются по назначению разными путями по сети, затем снова собираются на принимающей стороне. Пакетная коммутация GPRS допускает любой существующий трафик IP или X.25 для пересылки данных через радиосеть GPRS.

    GPRS использует радиополосу шириной в 200 кГц, и она делится на восемь каналов. Общая емкость каналов составляет 271 кбит/с, но каждый из этих каналов способен передавать потоки данных в 14.4 кбит/с. Теоретически возможна скорость в 115 кбит/с, но в реальных условиях она используется крайне редко или вообще не используется. Средняя скорость в 48 кбит/с является наиболее вероятной оценкой, поскольку точки доступа поделены между множественными пользователями, причем диапазон или расположение приемника будут также зависеть от имеющейся в наличии ширины полосы. Этот результат гораздо лучше, чем могут предложить существующие устройства мобильных коммуникаций, дающие всего 9.6 кбит/с. Другим важным аспектом Интернет-связи через GPRS - и это первое такого рода внедрение для широкополосной сети - является то, что соединение с Интернет непрерывно (всегда "он-лайн"), и в то же время ему не приходится подтягивать ресурсы из точек доступа в то время, когда оно не используется, потому что данные передаются только тогда, когда в этом есть необходимость. Приемник запрашивает информацию, и устройство подтягивает в этот момент радио-ресурсы, а затем снова находится в нерабочем состоянии, пока не начинает принимать запрошенную информацию. Радио-полосы распределяются динамическим образом, в зависимости от типа контента - одновременно несколько или даже больше, в зависимости от того, передается ли текстовое сообщение или "живое" видео. Когда пользователь включает устройство, поддерживающее GPRS, обычно оно автоматически ищет канал GPRS в данной местности. Если соответствующий канал найден, устройство будет пытаться соединиться с сетью.

    Сеть GPRS - наложенная сеть, располагающаяся поверх инфраструктур GSM. Ключевые компоненты сети GPRS включают:

  • PCU - Блок управления пакетами, дающий возможность станциям GSM пересылать и получать пакеты при GPRS коммуникациях.
  • SGSN - Часть инфраструктуры GSM, ответственная за отсылку и получение пакетов от абонентов в своем районе обслуживания. Этот блок также производит авторизацию, контактируя с сервером и проверяя информацию о пользователе. Кроме того, он отслеживает маршрут перемещений абонента, чтобы иметь возможность надлежащим образом распределять ресурсы, а также собирает поступающую биллинговую информацию, пересылая ее в главный офис.
  • GGSN - Компонент сети GSM, ответственный за взаимодействие с Интернет и другими общественными сетями, передающими данные и голос. Компонент хранит маршрутизирующую базу данных, базу данных с адресами и фильтрующую базу данных.
  • GTP - Туннелирующий протокол GPRS, основанный на протоколах TCP/IP, инкапсулирующий пакеты IP и X.25, приходящие из узлов SGSN в GGSN.
  • Когда пользователь GPRS делает звонок, устройство GPRS контактирует со станцией GSM, которая в свою очередь обращается к станции SGSN, которая взаимодействует с другими станциями SGSN или станциями GGSN, если ей нужно получить доступ к сети другого рода (IP или X.25). Для пользователя GPRS соединение получается "бесшовным", нет процедуры "установления звонка". Технология GPRS, накладываемая поверх сети GSM, изначально была предназначена для того, чтобы динамически и индивидуально распределять радио-ресурсы GSM "попакетно", по мере необходимости. Если к соте GSM одновременно подключается сразу много пользователей GPRS, и сота GSM не способна поддерживать такой объем голосового трафика, станция GPRS воспользуется радиоресурсами соседних сот GSM. Таким образом, в реальности пользователи GPRS обслуживаются многими сотами GSM одновременно, когда в этом возникает необходимость. Итак, SGSN получает запрос на соединение, запрашивает информацию о профиле пользователя из узла HLR и производит аутентификацию пользователя. В этой точке может осуществляться шифрование. SGSN использует информацию о профиле (включая имя точки доступа, которое идентифицирует сеть и оператора) для определения, к которому узлу GGSN производить маршрутизацию. Выбранные ворота могут предоставлять сервис удаленной аутентификации пользователя (Remote Authentication Dial-In User Service, RADIUS) и назначать динамический адрес Интернет-протокола (IP) пользователю перед настройкой соединений во внешние сети. Этот процесс называется "контекстная активация пакетного профиля данных" и установки могут варьироваться от оператора к оператору. Он может включать дополнительные функции, такие как менеджмент QoS (Quality of Service - качество сервиса) и менеджмент виртуальных частных сетей (virtual private network, VPN). Когда мобильное устройство выключено или находится вне зоны покрытия GPRS, его контекст дезактивируется и устройство отсоединяется от сети.

    Когда мобильный пользователь посылает данные, узел SGSN направляет пакеты на соответствующий узел GGSN. GGSN затем направляет данные в соответствии с текущим "контекстом", устанавливаемым для данной сессии. В обратном направлении, пакеты, предназначенные для пользователя, направляются в GGSN, ассоциированный с IP адресом пользователя. Узел GGSN проверяет полученные пакеты в соответствии с текущим контекстом, идентифицирует SGSN, обслуживающий данного пользователя и направляет движение в соответствующем направлении. Узел SGSN затем пересылает пакеты на базовую станцию, где находится пользователь.

    Использование настоящей технологии позволяет получить ряд преимуществ по сравнению с работой в сетях GSM без нее:

  • GPRS обеспечивает более высокие скорости передачи данных, постоянное соединение - "всегда онлайн", устойчивость соединения, широкую поддержку приложений и сильные механизмы безопасности.
  • увеличение скорости передачи данных
  • GPRS в настоящее время поддерживает средние скорости передачи данных порядка 115 кбит/с, но такие скорости достигаются только при задействовании всех восьми тайм-слотов (промежутков времени) для GPRS. Вместо этого носители и конечные устройства будут конфигурироваться типовым образом, чтобы работать с определенным количеством тайм-слотов для данных, передаваемых в обоих направлениях. Например, устройство GPRS может быть настроено для работы максимум с четырьмя слотами в прямом направлении и двумя слотами в обратном направлении. В хороших радиоусловиях это дает скорости приблизительно в 50 кбит/с в прямом направлении и 20 кбит/с в обратном направлении. Это более чем в три раза быстрее, чем в нынешних сетях GSM (14.4 кбит/с) и того же порядка, что и при хорошем модемном аналоговом соединении в кабельной линии. Совокупная ширина полосы узла сотовой связи делится между голосовым трафиком и трафиком данных. Операторы GPRS по-разному используют эту ширину полосы. Обычно они конфигурируют сети, давая приоритет голосовому трафику; некоторые из них назначают тайм-слоты для трафика данных, чтобы гарантировать минимальный уровень этого сервиса в высокозагруженные голосовым трафиком промежутки времени. Неиспользованная емкость, зарезервированная под голосовой трафик, может быть динамически переопределена под передачу данных. Имея более высокие скорости передачи данных, GPRS дает возможность реализации приложений, требующих более высокой ширины полосы и в настоящее время не осуществимых на сетях GSM.

    Постоянное соединение - "всегда онлайн" - устраняет задержки по времени, характерные для dial-up соединения, связанные с установлением нового соединения с сетью всякий раз, когда требуется отсылать и получать данные. Информация может передаваться конечному пользователю в режиме реального времени. GPRS позволяет провайдерам осуществлять биллинговый учет попакетно, а не поминутно, давая таким образом возможность предоставлять пользователям более эффективные по стоимости сервисы.

    GPRS улучшила целостность передачи данных путем применения ряда механизмов. Во-первых, пользовательские данные кодируются с некоторой избыточностью, что улучшает их устойчивость к неблагоприятным радиоусловиям. Уровень избыточности при кодировании можно варьировать, в зависимости от тех же радиоусловий. GPRS определяет четыре кодирующие схемы - с CS1 по CS4. Вначале поддерживаются только CS1 и CS2, которые обеспечивают примерно 9 и 13 кбит/с на каждый тайм-слот. Если в полученном фрейме обнаружена ошибка в BSS, этот фрейм до передачи его на центральную сеть GPRS периодически повторяется, пока не будет получен в приемлемом качестве.

    Подобно сети Интернет, GPRS основан на пакетной коммутации данных. Это означает, что все собственные IP приложения могут быть реализованы в рамках GPRS - такие как e-mail, Web-доступ, мгновенная передача сообщений и передача файлов. Кроме того, его более высокие скорости передачи данных дают возможность GPRS осуществлять работу приложений, требующих большей ширины полосы (таких как мультимедийный веб-контент), которые не идут в условиях более медленных GSM dial-up соединений. GPRS более-менее хорошо подходит для приложений, основанных на Wireless Application Protocol (WAP). WAP достиг широкого распространения в новом поколении мобильных телефонов, поддерживающих микробраузеры.

    GPRS строится на проверенной на практике модели аутентификации и авторизации, используемой GSM. При инициации сессии пользователя аутентифицируют, используя секретную информацию, содержащуюся на смарт-карте, называемой "модуль идентификации абонента" (Subscriber Identity Module, SIM). Аутентификационные данные посылаются на узел сети HLR и там подтверждаются. GPRS дает возможность дополнительной аутентификации путем использования таких протоколов как RADIUS - перед тем, как абонентам будет разрешен доступ в Интернет или корпоративную сеть данных. GPRS поддерживает шифрование пользовательских данных при передаче через беспроводный интерфейс с мобильного терминала на SGSN. Кроме того, может иметь место высокоуровневое сквозное шифрование VPN (Virtual Private Network), когда пользователь подсоединяется к частной корпоративной сети.

    Под идентификацией в данном случае понимается подтверждение права человека на использование данного сотового телефона. В этом плане технология GPRS ничем не отличается от стандарта GSM. То есть в ней используются те же самые средства идентификации: PIN-коды и PUK-код. С их помощью человек подтверждает собственную личность, точнее, право на использование телефона.

    Аутентификация же необходима для подтверждения телефоном своего права работать в данной сети GPRS. Для этого в SIM-карте мобильного телефона и на базовой станции реализован специальный алгоритм. Суть его заключается в следующем. В начале процедуры базовая станция отправляет на телефон случайную последовательность цифр. SIM-карта преобразовывает его в соответствии с алгоритмом, используя при этом собственный секретный ключ, а получившееся значение (SRES, Signed RESult - подписанный результат) отправляет обратно. Точно такие же преобразования производятся и на базовой станции. Если оба значения SRES совпадают, то делается вывод о допуске данного телефона в сеть. Таким образом, идентификация пользователей и аутентификация мобильников должны предотвратить несанкционированный доступ к базовой станции, а также использование злоумышленниками чужих счетов.

    Можно сказать, что в сети GPRS используется два типа каналов связи. Первый из них - это радиоэфир, через который общаются между собой базовые и мобильные станции. Данный канал является наиболее уязвимым местом GPRS-сети. И действительно, перехват радиосигналов не представляет собой практически никакого труда. Для этого можно использовать как специализированные устройства (в том числе и самодельные, сделанные любителями), так и старые радиоприемники советского образца. Именно поэтому абсолютно вся информация, передающаяся по радиоканалу, предварительно зашифровывается с помощью специальных алгоритмов. В сетях GPRS для этого используются стандарты GEA1, GEA2, GEA3 - "близкие родственники" криптоалгоритмов GSM.

    К сожалению, криптоалгоритмы GEA1 и GEA2 не относятся к числу самых надежных, случаи взлома зашифрованной с их помощью информации известны. Технология же GEA3 до сих пор применяется очень редко. Впрочем, большинству пользователей сетей GPRS можно об этом не беспокоиться. Ведь взлом криптоалгоритма - процедура достаточно дорогая, так что вряд ли кто-то будет использовать ее для перехвата обычной информации. Другой опасностью, которая подстерегает пользователей GPRS, является возможное отключение шифрования операторами сотовой связи по требованию спецслужб. Впрочем, это делается только во время проведения различных операций или массовых мероприятий.

    Если злоумышленникам все же удастся перехватить сигналы и расшифровать (при необходимости) их, то они смогут получить всю информацию, которую отправляет и получает пользователь. По сути, это будет идентично обычному Интернет-сниффингу. С помощью такой атаки хакеры могут, например, прочитать корреспонденцию жертвы, получить ее пароли для доступа к различным сервисам, данные пластиковой карты и т. п.

    Ко второму типу относятся каналы связи, использующиеся для передачи данных между внутренними узлами сети. Для обеспечения его безопасности был разработан и внедрен в GPRS специальный протокол GTP (GPRS Tunneling Protocol). Он отличается от привычных хакерам технологий. Кроме того, внутренние компьютеры сети GPRS используют для маршрутизации принцип частных IP-адресов согласно международному стандарту RFC 1918. Все это позволяет говорить о действительно надежной защите внутренних каналов связи. Это подтверждается и практикой. До сих пор еще не известно ни одного случая перехвата информации из них.

    Под внешними угрозами понимаются вирусы или удаленные атаки. Если рассмотреть архитектуру сети GPRS, то станет ясно, что все это угрожает только одному узлу - узлу маршрутизации. Для того, чтобы выполнять свои функции, он должен быть полноценным участником обеих сетей. Так что он подвержен всем видам атак, которые на данный момент существуют в Интернете. Эта проблема отлично решается с помощью обычных средств: антивирусной программы с постоянно обновляемыми базами данных и корректно настроенного файрвола. Единственным отличием защиты данного компьютера является использование принципа трансляции адресов (network address translation). Это необходимо для предотвращения удаленного доступа злоумышленников к внутреннему сетевому оборудованию. Нерешенной остается только одна проблема. Речь идет о возможности проведения на узел маршрутизации профессиональной DDoS-атаки. От этого не застрахован ни один сервер в Интернет.

    Узел маршрутизации выполняет еще одну функцию. Он отвечает за связи своей сети GPRS с другими такими же сетями. Для того чтобы защитить эти каналы, используются так называемые пограничные шлюзы (BG - border gateway). Суть действия этого программного обеспечения похожа на работу файрвола. Администратор устанавливает правила обмена трафиком, вводит доверенные сети, подключает системы роуминга и т. п. После этого вся система будет защищена от атак из других сетей GPRS.

    В технологии GPRS существует ряд ограничений:

  • GPRS оказывает существенное влияние на существующую емкость соты сети. Объем имеющихся радиоресурсов, которые могут быть использованы для различных целей, ограничен, причем использование ресурсов для одной цели препятствует одновременному их использованию для других. Например, и голосовые вызовы, и GPRS-сессии используют одни и те же сетевые ресурсы. Ощутимость влияния зависит от количества тайм-слотов, зарезервированных для эксклюзивного использования GPRS, если это имеет место быть. Однако в действительности GPRS динамически управляет назначением каналов и позволяет уменьшать нагрузку канала сигнала в пиковое время путем пересылки коротких сообщений по GPRS каналам. Результат: Потребность в SMS как в дополнительном носителе, использующем другой тип радиоресурсов.
  • достижение теоретически максимальной скорости передачи данных через GPRS - 172.2 кбит/с потребовало бы, чтобы отдельный пользователь использовал все восемь тайм-слотов без какой-либо защиты от ошибок. Ясно, что на практике достаточно маловероятно, чтобы оператор сети позволил использовать все тайм-слоты одному пользователю GPRS. Кроме того, "первое поколение" GPRS-терминалов жестко лимитировано на поддержку всего одного, двух или трех тайм-слотов. Поэтому ширина полосы, доступная пользователю GPRS, так же жестко лимитирована. По этой причине теоретические максимальные скорости GPRS не могут быть достигнуты в реальных сетях и на реальных терминалах. Реальность такова, что мобильные сети, вероятно, всегда будут иметь более низкие скорости передачи данных, по сравнению с фиксированными сетями. Результат - относительно высокие скорости передачи данных через мобильные устройства могут не быть доступными индивидуальным пользователям мобильных сервисов, пока не появились возможности существенного повышения скоростей на сетях GSM Evolution (EDGE) или Universal Mobile Telephone System (3GSM).
  • GPRS основан на технологии модуляции, известной как GMSK (Gaussian minimum-shift keying). Сети EDGE основаны на новой модуляционной схеме, допускающей гораздо более высокие скорости передачи данных через воздушный интерфейс - это называют модуляцией 8 PSK (eight-phase-shift keying). Поскольку 8 PSK также будет использоваться в 3GSM, сетевым операторам потребуется учесть этот момент на некоторой стадии перехода к сетям мобильной связи третьего поколения. Вывод -необходимость EDGE.
  • пакеты GPRS посылаются по всем направлениям, чтобы в итоге достичь одного и того же пункта назначения. Это создает опасность того, что один или несколько таких пакетов потеряются или будут повреждены во время передачи данных по радиосвязи. Стандарты GPRS учитывают это неотъемлемое свойство беспроводных пакетных технологий, закладывая в свои стратегии задачи сохранения целостности данных и ретрансмиссии. Однако в результате этой подстраховки могут происходить задержки передачи. Вследствие этого приложения, требующие высокого качества передачи видеоизображений, могут выполняться на должном уровне при использовании HSCSD (High Speed Circuit Switched Data, высокоскоростная коммутация каналов данных). HSCSD - это просто коммутация каналов данных, при которой отдельный пользователь может использовать до четырех разных каналов одновременно. Из-за принципа сквозной связи между отправителем и получателем, задержки передачи менее вероятны.
  • 1.3. Платформа Windows Mobile

    Операционная система Windows Mobile позволяет осуществлять телефонные звонки, работать с e-mail, отслеживать ваши задания и контакты, работать в Интернете, отправлять и получать текстовые сообщения, читать и редактировать файлы Microsoft Word Mobile, строить Microsoft Excel Mobile диаграммы, а также смотреть Microsoft PowerPoint презентации.

    Windows Mobile является богатой платформой для разработчиков, которая позволяет создавать или покупать программы сторонних разработчиков. Вы можете разработать или загрузить электронные книги, игры, карты, программы для бизнеса и др.

    Бизнесмены используют устройства на базе Windows Mobile для связи со своими работниками, когда те находятся вне офиса. Работники могут получать e-mail, отслеживать продажи, вести учет на складе, выписывать счета, общаться со студентами, составлять маршрут для транспортировок, а также выполнять другие задачи, используя разнообразные бизнес-приложения.

    Платформа Windows Mobile способна работать на различных устройствах с различными беспроводными операторами. Вы можете увидеть программы для Windows Mobile на продуктах от Dell, HP, Motorola, Palm, и i-mate. Вы можете купить план данных для вашего устройства под управлением Windows Mobile у Cingular, Orange, Verizon, Sprint, T-Mobile и других. Устройства с Windows Mobile работают в GSM или CDMA сетях.

    Версии Windows Mobile

    Pocket PC 2000 (Windows CE 3.0 Pocket PC Edition)

    Pocket PC 2000 (кодовое имя Rapier ), первая Windows Mobile.

    Pocket PC 2002

    Pocket PC 2002 (кодовое имя Merlin ), основанная на Windows CE 3.0, это первый выпуск под названием Pocket PC. Нацелена на бесклавиатурные Pocket PC устройства с разрешением QVGA (320x240).Windows Mobile 2003 (Pocket PC 2003)

    Вторая версия (кодовое имя Ozone ), основанная на Windows CE 4.20, была выпущена 23 июня 2003 года и шла в трёх редакциях. Первые две из них довольно похожи: Pocket PC 2003 for Pocket PC и Pocket PC 2003 Phone Edition.

    Третья редакция называлась Pocket PC 2003 for Smartphone. По сути, это несколько иная (в отличие от Pocket PC) платформа, требующая специальной доработки приложений под неё. Наиболее существенные отличия в том, что экран устройства нечувствителен к нажатию, разрешение экрана меньше, клавиатура - стандартная для мобильных телефонов.

    Windows Mobile 2003 SE (Pocket PC 2003 Second Edition)

    Pocket PC 2003 Second Edition или Pocket PC 2003SE выпущена 24 марта 2004 года и впервые предложена на устройстве Dell Axim x30.)

    Windows Mobile 2003SE основана на Windows CE 4.21.

    Windows Mobile 5.0

    Windows Mobile 5.0 (кодовое имя Magneto ) - выпущена 9 мая 2005 года. Основана на Windows CE 5.0 и использует .NET Compact Framework 1.0 SP2.

    Windows Mobile 5.0 была впервые представлена на конференции Mobile and Embedded Developers Conference 2005 в Лас-Вегасе 9-12 мая 2005 года.

    Windows Mobile 6

    Основана на Windows CE 5.2, кодовое название - Crossbow. Представлена на выставке 3GSM. Доступна в трёх редакциях:

  • Windows Mobile 6 Classic - для КПК
  • Windows Mobile 6 Professional - для коммуникаторов
  • Windows Mobile 6 Standard - для смартфонов
  • Windows Mobile 6.5

    Релиз состоялся 1 марта 2009 года.

    Выпуск этой версии неоднократно откладывался. Первым устройством должно было стать Sony Ericsson Xperia X1. Представляет собой усовершенствованную версию Windows Mobile 6.1 с рядом новых возможностей и обновленным интерфейсом направленным на пользование устройством с помощью пальцев

  • новый экран ожидания, с быстрым доступ к основным функциям устройства
  • обновлён внешний вид меню
  • новую версию мобильного браузер Internet Explorer Mobile 6
  • Страницы:

    1.1. Определение мобильных устройств

    Все мы уже давно привыкли к настольным компьютерным системам. То, что раньше воспринималось как диковинка и показатель достатка, сегодня - рядовой инструмент, который, разумеется, нельзя сравнить с молотком, разве что - по степени распространенности.

    Что же такое "десктопная" система с точки зрения пользователя? Вам скажет всякий, это - средство общения, источник информации, игровая платформа и медиа - центр. Это суть настольного компьютера - решение прикладных задач, будь то задачи коммуникации, расчетные или развлекательные.

    Если с настольными системами все предельно ясно, что можно сказать о системах мобильных? Следует отметить, что любимые бизнес-людьми ноутбуки, строго говоря, в рамках данного курса, не могут считаться мобильными устройствами, поскольку с точки зрения возможностей и вычислительных мощностей, они мало чем отличаются от десктопов.

    Очевидно из названия, основной задачей мобильных устройств является обеспечение возможности работы с информацией когда и где угодно. Это и есть то самое, ради чего принесены в жертву такие достижения как превосходная графика, огромные вычислительные мощности и внушительные объемы памяти.

    Эти физические особенности мобильных устройств накладывают и определенные ограничения на разработку программного обеспечения к ним. Разумеется, никто не отменял основополагающие принципы разработки ПО, проектирования баз данных и особенностей работы с памятью. Скорее наоборот. Именно физические особенности мобильных устройств дарят вторую жизнь классическим приемам разработки ПО и методам оптимизации приложений. Сегодня огрехи проектирования пользовательских интерфейсов, а также недостатки разработки приложений в целом, во многом могут быть компенсированы, с одной стороны, возросшими возможностями настольных систем, с другой стороны - удешевлением этих систем.

    Однако, мобильные устройства - это совершенно иное дело. Здесь любые ошибки и неудобства пользовательского интерфейса, невозможно будет скрыть красочной графикой. То же можно сказать и о работе с памятью, и об алгоритмах работы.

    1.2. Характеристики технологий передачи данных

    Беспроводная передача данных - альфа и омега мобильных устройств, основа, благодаря которой сама концепция мобильных вычислений смогла была реализована. Рассмотрим основные технологии передачи данных.

    Wi-fi

    Wi-Fi - это аббревиатура от Wireless Fidelity, так, по образцу Hi-Fi, называют один из форматов передачи цифровых данных по радиоканалам, а точнее, стандарт IEEE 802.11b.

    Устройства, использующие стандарт 802.11b, могут передавать данные с максимальной скоростью 11 Мбит/сек на частоте 2,4 ГГц. Пропускная способность сети стандарта 802.11b сопоставима с пропускной способностью выделенной линии средней мощности, а такой канал связи до сих пор могут позволить себе немногие организации, не говоря уже о частных лицах.

    Беспроводная сеть - это система передачи данных, в которой в качестве носителя используются радиоволны. Беспроводная сеть позволяет предоставить пользователям доступ к информационным ресурсам там, где развертывание кабельной системы невозможно или экономически нецелесообразно. Wi-Fi (англ. Wireless Fidelity - "беспроводная точность") - стандарт на оборудование Wireless LAN. Разработан консорциумом Wi-Fi Alliance на базе стандартов IEEE 802.11, "Wi-Fi" - торговая марка "Wi-Fi Alliance". Технологию назвали Wireless-Fidelity по аналогии с Hi-Fi. Подключение нового пользователя к сети выполняется очень быстро, т.к. не требует прокладки проводов и установки информационных розеток. Средства безопасности на базе протоколов WEP, WPA и 802.1x обеспечивают надежное шифрование данных при передаче по радиоканалу и предоставляют функции аутентификации пользователей. Для дополнительной безопасности сеть может быть настроена на использование VPN.

    Беспроводные сети имеют ряд существенных преимуществ перед обычными кабельными сетями:

  • в отличие от обычной проводной LAN сети WLAN-сеть можно очень быстро развернуть, что очень удобно при проведении презентаций или в условиях работы вне офиса;
  • пользователи мобильных устройств, при подключении к локальным беспроводным сетям, могут легко перемещаться в рамках действующих зон сети;
  • скорости современных сетей довольно высоки (до 54 Мб/с), что позволяет их использовать для очень широкого спектра задач;
  • с помощью дополнительного оборудования беспроводная сеть может быть успешно соединена с кабельными сетями;
  • WLAN-сеть может оказаться единственным выходом, если не возможна или не желательна прокладка кабеля внутри здания, которая влечет за собой неизбежное сверление стен и прокладку кабельных каналов.
  • Но нужно иметь ввиду, что кроме описанных достоинств беспроводных WiFi сетей, есть еще и некоторые недостатки, а именно:

  • чувствительность к радиопомехам;
  • в некоторых случаях, в условиях крайне тяжелой радиочастотной обстановки, нормальная работа сети практически невозможна;
  • скорость соединения плавает, соединение может прерываться;
  • происходит сильное поглощение радиоволн железобетоном и некоторыми другими материалами, что приводит к ослаблению сигнала, а в итоге к снижению скорости передачи данных.
  • Bluetooth

    Что же такое Bluetooth? Так называется технология обеспечения радиосвязи между мобильными и стационарными PC, мобильными телефонами, принтерами и прочими периферийными устройствами. В настоящее время технология Bluetooth является твердо устоявшимся коммуникационным стандартом для беспроводной связи на малых расстояниях. Она заменяет целую кучу отдельных кабелей, присоединяющих одно устройство к другому посредством одной универсальной радиолинии с малым радиусом действия. Например, радиотехнология Bluetooth, встроенная и в сотовый телефон, и в ноутбук, заменяет кабель, используемый в настоящее время для присоединения ноутбука к сотовому телефону. Принтеры, персональные компьютеры, факсы, клавиатуры, джойстики и практически любые другие цифровые устройства могут быть частью системы Bluetooth. Радиотехнология Bluetooth также обеспечивает универсальный мост к существующим сетям передачи данных, интерфейсу периферийных устройств, а также обеспечивает механизм для формирования небольших частных специальных групп соединяемых устройств вне инфраструктуры фиксированной сети.Серьезной соперницей Bluetooth является технология инфракрасной связи IrDA, но она не предназначена для построения беспроводных локальных сетей и работает только по принципу точка-точка в зоне прямой видимости. При разработке спецификации во главу угла ставились экономичность (как в плане стоимости, так и в плане энергосбережения), сохранение маленького форм-фактора и предельная простота эксплуатации. Для конечного пользователя это означает быстрое и легкое подключение периферии или соединение компьютеров без каких бы то ни было кабелей. К тому же технология дает возможность связать больше двух устройств, используя единое радиосоединение. Общее число проданных во всем мире Bluetooth-совместимых устройств уже превысило 1 миллиард экземпляров. Спецификация стандарта Bluetooth приведена в табл. 1.1

    Bluetooth
    Тип модуляции метод частотных скачков
    Частотный диапазон 2,4 ГГц
    Число скачков в секунду 1600
    Мощность передатчика, мВт 100
    Скорость передачи данных, Мбит/с 0,7
    Способ модуляции двухуровневая частотная
    Количество устройств в сети не ограничено
    Защита информации 40- и 64-битное шифрование
    Радиус действия, м 10-100

    Проект являлся конкурентом стандарта IEEE 802.11 (оба стандарта используют один и тот же частотный диапазон, одни и те же 79 каналов). Главной его целью являлось удаление любых кабелей из телефонии, а если получится и из локальных сетей. Технология Bluetooth использует нелицензируемый (практически везде кроме России) частотный диапазон $$2,4\div 2,4835\text{ ГГц}$$. При этом используются широкие защитные полосы: нижняя граница частотного диапазона составляет 2ГГц, а верхняя - 3,5ГГц. Точность заданий частоты (положение центра спектра) задается с точностью ± 75 кГц. Дрейф частоты в этот интервал не входит. Кодирование сигнала осуществляется по двухуровневой схеме GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying). Логическому 0 и 1 соответствуют две разные частоты. В оговоренной частотной полосе выделяется 79 радиоканалов по 1 МГц каждый. В некоторых странах используется меньшее число каналов (например, во Франции - 23). Каждый из каналов структурируется с помощью выделения временных слотов (доменов) длительностью 625 мкс (разделение по времени). По мощности передатчики делятся на три класса: 100мВт (для связи до 100м; 20дБм); 2 мВт (до 10м; 4дБм) и 1 мВт (~10см; 0дБм). Коэффициент модуляции при этом лежит в диапазоне (0,28-0,35). Чувствительность приемника должна быть не хуже 70дБм. BER (Bit Error Rate) для приемника должна находиться на уровне <0,1%. Желательно, чтобы приемник имел индикатор мощности входного сигнала (требование является опционным). Для первого класса предусмотрено регулирование мощности. Регулировка осуществляется на основе анализа числа ошибок. Протокол использует коммутацию каналов и пакетов. Передача данных выполняется с использованием алгоритма доступа Time-Division Duplex Multiple Access. Каждый пакет передается с использованием иного частотного канала по отношению к предыдущему. Производится 1600 переключений частоты в секунду. Последовательность переключения частот определяется BD_ADDR мастера. Скачкообразное переключение частоты отводит на переходные процессы 250-260 мксек. Длительность тика часов мастера равна 312,5 мксек, что определяет частоту часов - 3,2 кГц. Допускается временная неопределенность при приеме, равная ±20мксек. Структура протоколов Bluetooth не следует моделям OSI, TCP/IP и даже 802 (ведутся работы по адаптации Bluetooth к модели IEEE 802). Физический уровень протокола соответствует базовым принципам моделей OSI и 802. Разработчики потратили много усилий, чтобы сделать протокол как можно дешевле для реализации. В среднем временная привязка мастерных пакетов не должна дрейфовать больше чем на 20 10-6 относительно идеальной временной привязки слота в 625мксек. Временной разброс при этом не должен превышать 1 мксек. В спецификации определено 5 уровней: физический, базовый (baseband), управления каналом LMP (Link Management Protocol;) и L2CAP (Logical Link Control and Adaptation Protocol;), сетевой и уровень приложений.На уровне baseband протокола определено 13 типов пакетов. Пакеты ID, NULL, POLL, FHS , DM1 ориентированы на каналы SCO и ACL. Пакеты DH1, AUX1, DM3, DH3, DM5 и DH5 предназначены только для каналов ACL. Кодирование данных в пакетах DM1, DM2 и DM3 осуществляется с привлечением битов четности по алгоритму FEC 2/3 (5 бит управления на 10 бит данных). Форматы пакетов HV1, HV2, HV3 и DV определены только для каналов SCO. Максимальный размер поля данных (341 байт) имеют пакеты DH5. Уровень протокола baseband специфицирует пять логических каналов: LC (Control Channel) и LM (Link Manager) используются на канальном уровне, а UA (User Asynchronous), UI (User Isosynchronous) и US (User Synchronous) служат для асинхронной, изосинхронной и синхронной транспортировки пользовательских данных. Контроллер BlueTooth может работать автономно (Standby) или в режиме соединения. Предусмотрено семь субсостояний, которые используются для добавления клиента или подключения к пикосети: page, page scan, inquiry, inquiry scan, master response, slave response и inquiry response. Состояние Standby по умолчанию является режимом с пониженным энергопотреблением, при этом работает только внутренний задающий генератор. В состоянии соединения главный узел (master) и клиент (slave) могут обмениваться пакетами, используя код доступа к каналу.

    В протоколе baseband предусмотрено три типа схем коррекции ошибок: 1/3 FEC, 2/3 FEC и ARQ.

  • В 1/3 FEC каждый бит повторяется три раза.
  • В 2/3 FEC используется полиномиальный генератор для получения 15-битовых кодов для исходных 10 бит.
  • В схеме ARQ пакеты DM, DH и поле данных пакета DV передаются повторно до тех пор, пока не будет получено подтверждение или не произойдет таймаут. При таймауте возможно продолжение со следующего пакета.
  • Протоколом baseband рекомендуется использование буферов типа FIFO. Если данные не могут быть приняты, контроллер приема (Link Controller) вставляет в заголовок отклика индикатор stop. Когда передачик получает индикатор stop, он блокирует очереди в FIFO. Получатель может возобновить процесс передачи, послав отправителю индикатор go.
  • Соединение между устройствами присходит следующим образом: если ничего не известно об удаленном устройстве, используются прцедуры inquiry и page. Если некоторая информация о партнере имеется, то достаточно процедуры page.

    ЭТАП 1

    Процедура inquiry позволяет устройству определить, какие приборы доступны, выяснить адреса и осуществить синхронизацию.

  • Посылаются пакеты inquiry и получаются отклики.
  • Будем считать, что блок (адресат), получивший пакет inquiry, находится в состоянии inquiry scan (тогда он способен принимать такие пакеты)
  • Получатель переходит в состояние inquiry response и посылает отправителю пакет-отклик.
  • После того как процедура inquiry завершена, соединение может быть установлено с помощью процедуры paging.

    ЭТАП 2

    Процедура paging реализует соединение. Для осуществления этой процедуры необходим адрес. Устройство, выполняющее процедуру paging, атоматически становится хозяином этого соединения.

  • Посылается пакет paging
  • Адресат получает этот пакет (находится в состоянии page Scan )
  • Получатель посылает отправителю пакет-отклик (находится в состоянии Slave Response )
  • Инициатор посылает адресату пакет FHS (находится в состоянии Master Response )
  • Получатель посылает отправителю второй пакет-отклик (находится в состоянии Slave Response )
  • Получатель и отправитель устанавливают параметры канала заданные инициатором (находятся в состоянии Master Response Slave Response )
  • После установления соединения главный узел ( master ) посылает пакет POLL, чтобы проверить, синхронизовал ли клиент свои часы и настроился ли на коммутацию частот. Клиент при этом может откликнуться любым пакетом.

    Устройство Bluetooth при установлении соединения может работать в четырех режимах: Active, Hold, Sniff и Park (активный, удержание, прослушивание и пассивный, соответственно).

    Название режима Описание
    Active В активном режиме устройство Bluetooth участвует в работе канала. Главный узел ( master ) диспетчеризует обмены на основе запросов трафика, поступающих от участников. Кроме того, этот режим предусматривает регулярные обмены с целью синхронизации клиентов. Активные клиенты прослушивают домены master-to-slave пакетов. Если к активному клиенту нет обращений, он может пребывать в пассивном состоянии ( sleep ) до очередной передачи со стороны главного узла
    Sniff Устройства синхронизованные в рамках пикосети могут перейти в режим экономного расходования энергии, когда их активность понижается. В режиме SNIFF, устройство-клиент прослушивает пикосеть с пониженной частотой. Этот режим имеет наивысшую скважность рабочего цикла (наименьшая экономия энергии) из 3 экономичных режимов ( sniff, hold и park )
    Hold Устройства синхронизованные в рамках пикосети могут перейти в режим экономного расходования энергии, когда их активность понижается. Главный узел пикосети может перевести клиента в режим HOLD, когда работает только внутренний таймер. устройство-клиент может запросить перевода в режим HOLD. Передача данных возобновляется мгновенно, когда устройство выходит из режима HOLD. Клиент имеет промежуточную скважность (промежуточный уровень экономии энергии) из указанных 3 режимов ( sniff, hold и park )
    Park В режиме PARK, устройство еще синхронизовано в рамках пикосети, но не принимает участия в обменах. Пассивные устройства отказываются от своих МАС-адресов ( AM_ADDR ), прослушивают трафик главного модуля с целью ресинхронизации и отслеживают широковещательные сообщения. Данный режим имеет минимально возможную скважность (максимальная экономия энергии) из указанных 3 режимов ( sniff, hold и park ). Устройства, находящиеся в режиме park, должны посылать пакеты широковещательно, так как лишены собственного активного адреса.

    Протокол L2CAP отвечает за формирование пакетов, деление на кадры и сборку пакетов (вспомним, что нижележащий протокол baseband позволяет иметь пакеты не длиннее 341 байта), которые в данном стандарте могут достигать размера 64 кБ. L2CAP производит мультиплексирование и демультиплексирование для отправителей пакетов, кроме того, протокол ответственен за качество обслуживания как при передаче, так и во время ожидания. На фазе установления соединения L2CAP согласует максимальный размер поля данных, так как не все узлы могут работать с 64-килобайтными пакетами. Этот протокол не используется в случае синхронных коммуникаций. В стандарте Bluetooth предусмотрены обмены как с установлением соединения, так и без. Последний режим называется ASL (Asynchronous Connectionless). Трафик ASL доставляется с использованием принципа макимально возможного сервиса. Никаких гарантий при этом не предоставляется. У подчиненного узла может быть только одно ASL-соединение с главным. Обмен с установлением соединения называется SCO (Synchronous Connection Oriented). Этот вид коммуникаций используется, например, при телефонных переговорах. Здесь для каждого из направлений передачи выделяется фиксированный временной интервал. Повторных передач не производится, вместо этого для случая ошибок применяется их коррекция. У подчиненного узла может быть до 3 соединений типа SCO с главным узлом, каждое из которых представляет собой PCM-канал с пропускной способностью 64кбит/c. Протокол должен поддерживать протокольное мультиплексирование, так как уровень basband не имеет поля тип, позволяющего идентифицировать протокол более высокого уровня. Протокол L2CAP присваивает виртуальным каналам (точка-точка) идентификаторы CID (Channel Identifier). Для целей управления трафиком он целиком полагается на уровень LM (Link Manager) протокола baseband.

    Основу сети BlueTooth составляют пикосети (piconet), состоящие из одного главного узла и до семи клиентских узлов, размещенных в радиусе 10м. Все узлы такой сети работают на одной частоте и разделяют общий канал. В одной достаточно большой комнате могут располагаться несколько пикосетей. Эти сети могут связываться друг с другом через мосты. Пикосети, объедиененные вместе составляют рассеянную (scatternet) сеть. Поскольку в каждой пикосети имеется свой master, последовательность и фазы переключения их частот не будут совпадать. Если пикосети взаимодействуют друг с другом, это приводит к понижению пропускной способности. Устройство BlueTooth может выступать в качестве клиента в нескольких пикосетях, но главным узлом ( master ) может быть только в одной пикосети. Кроме 7 активных клиентских узлов главный узел может поддерживать до 255 пассивных (спящих) узлов (переведенных управляющим узлом в режим пониженного энергопотребления).

    Иногда мастер и клиент могут захотеть поменяться ролями. Это может быть выполнено в два этапа.

  • Происходит отключение обоих участников процесса от пикосети и осуществляется переключение TDD (Time Division Duplex) трансиверов.
  • Если требуется, узлы старой пикосети образуют новую пикосеть
  • Когда узел получил подтверждение на свой FHS-пакет, он будет использовать параметры новой пикосети, заданные новым мастером. На этом переключение мастер-клиент завершается.

    Самым низким уровнем протокола является уровень радиосвязи. На этом уровне данные передаются от главного узла к подчиненному бит за битом. Все узлы пикосети перестраивают частоту одновременно, последовательность частот определяется главным узлом. Главный узел ( master ) является источником синхронизации для всех клиентов пикосети.

    Выше уровня радиосвязи размещен уровень немодулированной передачи. Он преобразует поток бит в кадры и определяет базовые форматы. Передача со стороны главного узла производится в четные такты, а со стороны подчиненных узлов - в нечетные. Кадры могут иметь длину 1, 3 или 5 тактов. Все кадры передаются между главным и подчиненным узлами по логическому каналу, называемому соединением.

    Одним из активных состояний узла является paging state. В этом состоянии возможно установление или возобновление соединения. Главный узел в этом состоянии непрерывно посылает в эфир короткие ID-пакеты, содержащие только код доступа устройства (device access code). В рамках одного временного домена посылается два пакета на двух разных частотах. Узел-клиент в состоянии paging прослушивает за время 625 мксек две частоты, проверяя наличие своего кода (ID). Для установления соединения посылается запрос. Отправитель запроса не сообщает ничего кроме своего типа. Узел, который хочет, чтобы о его существовании знали окружающие, периодически (раз в 2,56 сек) прослушивает запросы (состояние inquiry state ). Когда пассивное устройство обнаружено главным узлом пикосети (откликнулось пакетом FHS, сообщающем о состоянии внутренних часов, об адресе и т.д.), главный узел формирует и посылает пакет POLL, с целью проверки правильности конфигурационных параметров и готовности к приему данных. Клиент может ответить любым пакетом, но если мастер не получил никакого отклика, он переходит в состояние paging или inquiry. Клиент может подключиться и к другой пикосети, для этого в текущей сети он может запросить перехода в режим park или hold. В режиме sniff клиент имеет несколько свободных временных слотов, чтобы участвовать в обменах с соседними сетями. Терминал, находящийся вне зоны связи, должен пребывать в состоянии page mode. Шлюз-сервер должен выделять достаточно ресурсов для запросов page scanning.

    Спецификация Bluetooth v1.1 определяет 13 типов поддерживаемых приложений, которые называются профилями, существует также 12 дополнительных профилей. Профили работают на самом верху иерархии слоев протокола (смотри табл. 1.3). По существу профили являются регламентациями прикладного уровня.

    Основные и дополнительные профили BlueTooth
    Название Описание
    Основные профили
    1 GAP (Generic Access Profile) GAP (Generic Access Profile)
    2 SDAP (Service Discovery Application Profile) Протокол определения предлагаемых сервисов
    3 CTP (Cordless Telephony Profile) Профиль беспроводной телефонии
    4 GOEP (Generic Object Exchange Profile) Протокол операций клиент-сервер при работе с объектами (обмен данными). Клиентская станция инициирует обмен, но она может выполнять и роль сервера.
    5 LAP (LAN Access Profile) Протокол связи мобильной ЭВМ со стационарной LAN
    6 DNP (Dial-up Networking Profile) Протокол связи ЭВМ с сетью посредством мобильного телефона
    7 FP (Fax Profile) Протокол связи мобильного факса с мобильным телефоном
    8 SPP (Serial Port Profile) Профиль для работы с последовательным портом
    9 IP (Intercom Profile) Мобильные телефоны могут работать, как переносные цифровые рации
    10 HS (Headset Profile) Протокол связи устройства hands-free с мобильным телефоном
    11 OPP (Object Push Profile) Протокол пересылки простых объектов
    12 FTP (File Transfer Profile) Протокол пересылки файлов
    13 SP (Synchronization Profile) Протокол синхронизации PDA с другой ЭВМ
    Дополнительные профили
    1 ESDP (Extended Service Discovery Profile) Профиль для реализации процедур Plug and Play
    2 A2DR (Advanced Audio Distribution Profile) Продвинутый профиль рассылки аудио данных
    3 AVRCD (Audio Video Remote Control Profile) Аудио-видео профиль удаленного управления
    4 BIP (Basic Imaging Profile) Базовый профиль работы с изображением
    5 BPP (Basic Printing Profile) Базовый профиль для печати
    6 CIP (Common ISDN Access Profile) Общий профиль доступа к ISDN
    7 GAVDP (Generic Audio Video Distribution Profile) Общий профиль рассылки аудио и видео данных
    8 HFR (Hands-Free Profile) Профиль для освобождения рук (hands-free)
    9 HCRP (Hardcopy Cable Replacement Profile) Протокол замены приборного связного кабеля
    10 HID (Human Interface Device Profile) Профиль для реализации интерфейса с человеком
    11 PAN (Personal Area Networking) Протокол формирования персональной сети
    12 SAP (SIM Access Profile) Протокол доступа к SIM

    Профили 5-7 конкурируют с протоколом IEEE 802.11. Профиль удаленного доступа служит для подключения ЭВМ к мобильному телефону, снабженному модемом, без использования проводов. Профайл факс позволяет беспроводным факс-устройствам отсылать и получать факсы посредством мобильного телефона. Профили 8-10 имеют отношение к телефонии, в перспективе мобильный телефон и беспроводная трубка домашнего телефона станут взаимозаменяемы. Профиль 10 представляет собой приложение, позволяющее устройствам hands-free держать связь с базой, что удобно, например, при езде в автомобиле. Профили 11-13 служат для пересылки объектов между беспроводными устройствами. Объектами могут быть изображения, информационные файлы и т.д.

    Во главе семейства протоколов находится SDP (Service Description Protocol), предназначенный для определения услуг, оказываемых удаленным устройствам. С помощью команд данного протокола можно считать данные из локальной БД и определить характеристики удаленного устройства и на основе этой информации выяснить параметры оказываемых услуг. SDP использует модель запрос/отклик, где каждая транзакция включает в себя один запрос и один отклик. С помощью посылки одиночного SDP пакета можно осуществлять простое управление информационным потоком. Такой пакет может не сопровождаться откликом.

    Поле данных пакета SDP имеет заголовок, содержащий три поля:

  • PDU ID - идентификатор типа поля данных (1 байт)
  • TransactionID - идентификатор транзакции (2 байта)
  • ParameterLength - длина (в байтах) всех параметров в поле данных (2 байта)
  • Параметры могут содержать атрибут состояния продолжения ( continuation state ). Некоторые запросы могут потребовать такого большого отклика, который не поместится в одно поле данных. Тогда SDP-сервер генерирует частичный отклик с параметром состояния продолжения. Аналогичный атрибут должен присутствоать в очередном запросе клиента, требующего следующую порцию данных отклика. Такой запрос имеет только два поля InfoLength (1 байт) и Continuation Information (InfoLength байт).

    Сервис ( service ) является единственной сущностью ( entity ), которая предоставляет информацию для выполнения каких-либо действий. Сервис может реализовываться аппаратно или программно. Информация о сервисах содержится в записях, которые представляют собой списки атрибутов. Каждый атрибут описывает одну характеристику сервиса. SDP имеет следующие атрибуты сервиса:

  • ServiceRecordHandle
  • ServiceClassIDList
  • ServiceRecordState
  • ServiceID
  • ProtocolDescriptionList
  • BrowseGroupList
  • LanguageBaseAttributeIDList
  • ServiceInfoTimeToLive
  • BluetoothProfileDescriptorList
  • DocumentationURL
  • ClientExecutableURL
  • IconURL
  • ServiceName
  • ServiceDescription
  • ProviderName
  • Некоторые атрибуты являются общими для всех записей сервиса, но сервис-провайдеры могут определить свои собственные атрибуты услуг в зарезервированных полях.

    Атрибут содержит два компонента: идентификатор (ID) и значение атрибута

  • ID атрибута представляет собой 16-битовое число без знака, которое должно быть уникальным для данной сервисной записи. Идентификатор определяет и семантику значения атрибута.
  • Значение атрибута представляет собой поле переменной длины, чей смысл определяется идентификатором и ассоциированным с ним классом записи услуг
  • Различные виды сервиса группируются в классы. Все атрибуты, содержащиеся в записи сервиса, относятся к одному классу. Каждому классу присвоен уникальный идентификатор UUID. UUID представляет собой 128-битовый код, но возможны псевдонимы (16- и 32-битовой длины).

    Клиент может, зная значение UUID, получить указатель на соответствующую запись сервиса. Можно провести поиск и по идентификатору класса.

    Значение атрибута имеет вид информационного элемента, который содержит два поля: заголовок и данные. Заголовок включает в себя две части: дескриптор типа и дескриптор размера.

    Type Descriptor 5-битовый код, составлющий старшие разряды информационного элемента заголовка
    Size Descriptor 3-битовый код индекса, за которым следует 0, 8, 16 или 32 бита. Индекс содержит младшие 3 бита информационного элемента заголовка

    Взаимодействующие приборы в Bluetooth могут выполнять роль локального устройства ( LocDev ) или удаленного устройства ( RemDev ). LocDev - прибор, который может инициировать процедуру выявления доступной услуги. Такой прибор должен содержать по крайней мере клиентскую часть архитектуры SDP. RemDev может быть любым прибором, который участвует в процессе выявления доступных услуг, посылая отклик на запрос LocDev. RemDev должен содержать по крайней мере серверную часть архитектуры SDP. RemDev имеет базу данных сервисных записей.

    Прежде чем два устройства Bluetooth начнут взаимодействовать, каждый из них должен:

  • Быть включенным и инициализированным. При инициализации может потребоваться PIN для формирования ключа соединения (link key).
  • Должно быть сформированио Bluetooth соединение, которое может потребовать BD_ADDR других устройств.
  • Выявление услуг (Service Discovery) поддерживает следующие прикладные примитивы для взаимодействия с другими устройствами:

  • serviceSearch();
  • serviceBrowse();
  • enumerateRemDev();
  • terminatePrimitive();
  • Менеджер канала служит для аутентификации, установления и конфигурации соединения, а также шифрования. Данные управления укладываются в однослотовые кадры. Для транспортировки протокольных данных используются пакеты DM1 (в случае SCO - пакеты РМ1). Заголовки этих пакетов содержат всегда 1 байт. Менеджер канала (LM) обнаруживает другие LM и взаимодействует с ними через посредство протокола LMP. Чтобы выполнить роль провайдера LM использует ниже расположенный контроллер канала (LC). LMP-протокол регламентирует структуру управляющих данных (PDU). Приложение должно поддерживать часть типов PDU, остальные являются опционными.

    Обязательные типы PDU протокола LMP
    Функция Тип PDU Описание
    Изменение ключа канала LMP_comb_key Ключ канала получается из комбинационных ключей. Содержимое LMP_comb_key защищается с помощью операции XOR с привлечением текущего ключа канала.
    Изменение текущего ключа канала LMP_temp_rand, LMP_temp_key, LMP_use_semi_permanent_key Текущий ключ канала может быть полупостоянным или временным ключем канала. Ключ может быть изменен временно, но изменение действует только на время сессии. Изменение временного ключа канала нужно, если пикосеть поддерживает шифрованные бродкасты
    Запрос сдвига часов LMP_clkoffset_req, LMP_clkoffset_res Когда клиент получает FHS-пакет, вычисляется разность между показанием его часов и часов мастера, записанным в поле данных пакета. Мастер может запросить значение сдвига часов в любое время.
    Версия LMP LMP_version_req, LMP_version_res Уровень LMP поддерживает запросы версии LMP. Запрашиваемое устройство должно прислать отклик с тремя параметрами: VersNr (номер версии протокола), CompId (служит для отслеживания проблем на нижних протокольных уровнях) и Sub-VersNr (рекомендуется, чтобы фирма имела уникальное значение Sub-VersNr для каждого RF/BB/LM ).
    Поддерживаемые возможности LMP_feature_req, LMP_feature_res Контроллер радио и канала может поддерживать только субнабор типов пакетов и возможностей. Устройство может не посылать никаких пакетов кроме ID, FHS, NULL, POLL, ВM1 или DH1, прежде чем озаботится возможностями других устройств. После выполнения запроса возможностей может быть передана область перекрытия возможностей взаимодействующих устройств.
    Запрос имени LMP_name_req, LMP_name_res LMP поддерживает запрос имени другого устройства. Имя состоит максимум из 248 байтов (UTF-8)
    Запрос разрыва LMP_detach Соединение может быть разорвано в любое время по запросу мастера или клиента. В сообщение включаются данные, поясняющие причину разрыва.
    Качество обслуживания LMP_quality_of_service, LMP_quality_of_service_req LM предоставляет возможности качества обслуживания. Интервал, который определяет максимальное время между последовательными передачами между мастером и заданным клиентом, используется для обеспечения определенной полосы пропускания и RTT.
    Управление мультислотовыми пакетами LMP_max_slot, LMP_max_slot_req Число слотов, используемых устройством может быть ограничено. Устройство позволяет удаленному устройству использовать максимальное число слотов, послав ему значение LMP_max_slot
    Управление каналом LMP_supervision_timeout Число слотов, используемых устройством может быть ограничено. Устройство позволяет удаленному устройству использовать максимальное число слотов, послав ему значение LMP_max_slot
    Управление каналом LMP_supervision_timeout Каждый канал имеет таймер, который используется для управления каналом. Этот таймер служит для детектирования потери связи при уходе устройства из зоны досигаемости, отказа источника питания или другой поломки. Процедура определяет значение таймаута
    Установление соединения LMP_host_connection_req, LMP_setup_complete Если устройство желает установить соединение, включающее уровни выше LM, оно посылает LMP_host_connection_req. Когда партнер получает такое сообщение, он может принять или отвергнуть предлагаемое соединение, послав LMP_accepted или LMP_not_accepted
    Режим проверки LMP_test_activate, LMP_test_control LMP имеет PDU для поддержки различных методов тестирования, которые используются на уровне radio и baseband
    Обработка ошибок LMP_not_accepted Если LM получает PDU с нераспознанным кодом, он реагирует посылкой сообщения LMP_not_accepted

    В протоколе Bluetooth определены 4 типа адресов: BD_ADDR, AM_ADDR, PM_ADDR и AR_ADDR.

    BD_ADDR Каждому трансиверу Bluetooth присваивается уникальный 48-битовый адрес прибора. Он содержит 24-битовое поле LAP, 16-битовое поле NAP и 8-битовое поле UAP.
    AM_ADDR 3-битовый код. Этот адрес будет рабочим, если клиентский узел пикосети является активным. Он иногда называется МАС-адресом модуля Bluetooth.
    PM_ADDR 8-битовый код, идентифицирующий пассивный узел пикосети. PM_ADDR является рабочим, пока подчиненный узел пикосети пассивен (parked).
    AR_ADDR Используется пассивным узлом пикосети (parked), чтобы определить полудомен slave-to-master в окне доступа, которое ему предназначено для отправки сообщений запросов доступа. Адрес является рабочим, пока подчиненный узел пассивен и не обязательно является уникальным.

    В рамках протокола определена структура интерфейса HCI (Host Controller Interface). Этот интерфейс осуществляет интеграцию низкоуровневых интерфейсов baseband и программного обеспечения клиента. Спецификация поддерживает работу с интерфейсами RS232, UART и USB. HCI предлагает командный метод доступа к аппаратным возможностям Bluetooth. Канальные команды HCI позволяют управлять канальным уровнем соединения с другими устройствами. В перечень входят команды менеджера канала (LM - Link Manager) предназначенные для обмена LMP-командами с удаленными устройствами. Данные для канала LM транспортируются кадрами DM. Команды HCI Policy используются для воздействия на локальный и удаленный LM. Команды Host Controller, Baseband, Informational и Status предоставляют доступ к различным регистрам интерфейса.

    Эмуляция последовательных портов (в частности RS-232) посредством L2CAP осуществляется транспортным протоколом RFCOMM. Протокол базируется на стандарте ETSI TS 07.10. RFCOMM поддерживает до 60 одновременных соединений между приборами. Это могут быть модемы, принтеры или ЭВМ.

    Транспортный уровень контроллера устройства обеспечивает обмен специфической HCI-информацией. Спецификация HCI определяет формат команд, событий и данных в рамках обмена между устройством и контроллером. Протокол HCI специфицирует 32 различного рода события ( Inquiry Complete Event, Page Scan Repetition Mode Change Event и т.д.).

    Существует 4 категории пакетов Bluetooth. К первой категории относятся пакеты, общие для всех видов соединений (NULL, POLL, FHS, DM1). Три другие описывают пакеты различной длины: ко второй относятся однослотовые кадры, а к четвертой - кадры, занимающие пять временных слотов. Большинство типов пока не определены. ID-кадры имеют длину 64 бита и используются для пейджинга и запросов. NULL-кадры содержат поля лишь кода доступа и заголовка и используются для передачи подтверждений. Кадры POLL похожи на NULL, но требуют от получателя отклика. Пакеты рассматриваются как широковещательные в пикосети, если поле адреса имеет нулевое значение. Прием широковещательных кадров никогда не подтверждается, а для надежности они передаются несколько раз.

    Кадры FHS содержат информацию об адресе, классе устройства и о тактовой частоте передатчика. Эти кадры используются при инициализации новой пикосети или при смене схемы переключения несущей частоты. К этой категории следует отнести и кадры DM1, транспортирующие управляющую информацию. Для синхронных соединений определены несколько кадров, различающихся длиной, HV1, HV2 и HV3 с длинами поля данных 10, 20 и 30 байт, соответственно. Тип кадров HV (High quality Voice) предназначен для трансляции голосовых потоков. Тип кадра DV предназначен для передачи как голоса, так и данных. и содержит 80 бит для голоса и 150 бит для данных. Блок данных защищается посредством CRC и в случае ошибки может пересылаться повторно.

    Как и для всех радио средств коммуникации для Bluetooth проблема безопасности крайне актуальна. Безопасность протокола обеспечивается с помощью механизма аутентификации и шифрования передаваемых данных. Ключ авторизации имеет 128 бит. Длина ключа шифрования может лежать в пределах 8-128 бит. Кроме того целям безопасности служат ключи соединения ( link key ), которые могут быть полупостоянными и временными. Первые хранятся в энергонезависимой памяти, вторые - обновляются при каждом соединении. Устройство может генерировать свой ключ ( unit key ). Возможно формирование совместного ключа ( combination key ), при его вычислении используются информация от обоих участников будущего обмена. Особое место занимает мастер-ключ ( master key ), используемый для рассылки данных нескольким узлам одновременно (используется вместо текущего ключа соединения ( current link key )). Для выполнения аутентификации устройству нужно получить от партнера случайное число, сформировать на основе него и своего BD_ADDR некоторый код и отослать его партнеру, который проверяет его корректность. Если общий ключ не сгенерирован, формируется инициализационный ключ. Инициатор процедуры посылает партнеру случайное число, которое в сочетании с идентификатором BD_ADDR последнего образует инициализационный ключ.

    3G

    Эволюцией технологии GSM является стандарт EDGE (Enhanced Data rates for Global Evolution), позволяющий повысить пропускную способность до 384 кбит/с. Радиоинтерфейс EDGE надстраивается над существующей инфраструктурой GSM и использует те же полосы частот 850/900/1800/1900 Гц, что и GSM. Полоса пропускания, необходимая для мобильных Интернет-услуг, обеспечивается в GSM за счет предварительной организации общей радиослужбы пакетной передачи (GPRS). Однако, для приложений, работающих с данными в реальном времени, требуется более широкая полоса пропускания и более высокое качество обслуживания по сравнению с теми, которые обеспечивают современные системы GPRS. Эта нехватка компенсируется путем замены гауссовской манипуляции с минимальным частотным сдвигом (GMSK), которая использует только часть фазы, на восьмипозиционную фазовую манипуляцию (8PSK), которая использует все 360 кбит. EDGE, так же как и GPRS, использует таймслоты (временные отрезки кадра) для передачи информации. Существует идентичная GPRS политика распределения таймслотов между каналами на прием и передачу. Следует отметить, что максимальная скорость потока в одном таймслоте составляет 48 кбит/с, она достижима при идеальных условиях приема.

    В зависимости от качества связи предусмотрено 9 алгоритмов кодирования от MCS-1 до MCS-9 (последний обладает самой малой избыточностью кодирования, соответственно - самый быстрый).

    Таким образом, технология EGPRS (EDGE) способна обеспечить каждому абоненту как высокий уровень обслуживания, так и широкую полосу пропускания.

    Технологии GPRS и EDGE считают лишь промежуточными этапами миграции к 3G и зачастую их называют переходными технологиями поколения 2.5G.

    Главное отличие 3G от эксплуатируемых сейчас сетей второго поколения (2G) - передача большого объема информации на высоких скоростях. Возможности сетей 3G открывают новые горизонты в использовании мобильной связи, причем как частным абонентам, так и крупным корпорациям. Изменится само понятие мобильного телефона, он станет многофункциональным устройством, предназначенным для всех случаев жизни.

    Одно из главнейших требований - сеть 3G должна передавать данные от абонента и обратно со скоростью до 2.048 Мбит/с при низкой мобильности (скорость - менее 3 км/ч) и локальной зоне покрытия и до 144 кбит/с при высокой мобильности (до 120 км/ч) и широкой зоне покрытия.

    Сегодня в мире существуют две основные конкурирующие концепции 3G: UMTS (Universal Mobile Telecommunications Systems - универсальная мобильная телекоммуникационная система), поддерживаемая европейскими странами, и CDMA 2000 (Code Division Multiple Access - мультидоступ с кодовым разделением каналов), сторонниками которой традиционно являются азиатские страны и США.

    В принципе эти две технологии предполагают два различных подхода к организации сетей 3G: революционный (UMTS) и эволюционный (разновидности CDMA - CDMA2000, CDMA2000 IX, CDMA2000 IX EvDo). Эволюционный путь подразумевает сохранение частот и постепенный переход к новым технологиям, путем наращивания технических мощностей оператора. UMTS - совершенно новый стандарт, в то время как разновидности CDMA, предложенные для 3G, являются развитием уже эксплуатирующейся в мире технологии второго поколения cdm.

    GPRS

    GPRS - это доступ с мобильного телефона в Интернет. Если точнее, то мобильный доступ в Интернет с приемлемой скоростью передачи данных, быстрым соединением и тарификацией по количеству переданных/полученных данных. Сокращение GPRS расшифровывается, как General Packet Radio Service, что в переводе на русский означает: Общий Пакетный Радио Сервис, т.е. технология пакетной передачи данных посредством сотовой связи. Суть самого сервиса заключается не в чём ином, как в предоставлении пользователю мобильного устройства доступа в Интернет.

    Услуга GPRS позволяет создать постоянное подключение через GPRS телефон или GPRS модем к сети Интернет. Для работы в сети Интернет можно использовать сотовый телефон, компьютер, ноутбук или электронный органайзер. При этом Вы сможете осуществлять серфинг по сети Интернет, т.е просматривать HTML-страницы, перекачивать файлы, работать с электронной почтой и любыми другими ресурсами Интернета. Т.е., GPRS предоставляет вам все, что нужно.

    Технология GPRS работает почти так же, как и обычный компьютерный Интернет. Необходимые данные собираются в пакеты, а эти пакеты затем передаются дальше. Отличие состоит в способе передачи. В GPRS пакеты передаются по незанятым голосовым каналам, однако, из-за этого при сильной нагрузке сети оператора скорость может заметно упасть. Как и у других подобных технологий существует много версий GPRS (вы наверно заметили это в характеристике своего телефона). И, конечно, эти версии ничем не различаются, кроме скорости. Причём, в большинстве случаев, более высокая скорость достигается усиленным сжатием, а так же количеством таймслотов. Теоретически скорость GPRS составляет 180 килобит в секунду.

    Кроме так называемого Мобильного (или WAP) Интернета, технология GPRS позволяет без ограничений пользоваться обычным Интернетом, нет, ограничение всё-таки есть - телефон должен поддерживать такую возможность, иначе он никак не сможет уменьшить столь огромную Интернет страницу. Кстати, как уже говорилось выше - современные телефоны могут просматривать не только html страницы, но и php (включая форумы). К сожалению, в Мобильном Интернете, как и в обычном, есть свои опасности - наибольшую угрозу сегодня представляют мобильные вирусы, хотя и для них уже существуют антивирусы. Если до половины сотрудников компании некоторое время своего рабочего дня проводят не в офисе, для них важно оставаться в контакте с офисом путем расширения возможности использования корпоративных систем электронной почты за пределы офисных персональных компьютеров. Корпоративные системы электронной почты работают на компьютерах внутренней сети (LAN) и включают такие приложения, как Microsoft Mail, Outlook, Outlook Express, Microsoft Ex, Lotus Notes и Lotus cc:Mail.

    Электронная почта через интернет - Сервисы электронной почты через интернет имеют форму шлюзовых сервисов, при котором сообщения не сохраняются или сервисов почтового ящика, в котором сообщения сохраняются. В случае шлюзовых сервисов беспроводная платформа электронной почты просто переводит сообщение из SMTP, интернет-протокола электронной почты, в SMS и посылает его в SMS-центр. В случае сервисов электронной почты электронной почты в виде почтового ящика, сообщения сохраняются, а пользователь получает уведомление на свой мобильный телефон и может затем прочесть сообщение в исходном виде, переслать его и так далее. Получив новое письмо, большинство пользователей услуг электронной почты через интернет не получают на свой мобильный телефон уведомления об этом факте. Когда они находятся вне офиса, им приходится периодически присоединяться к почтовому ящику, если они ждут письма. Однако, связывая интернет-email с механизмом предупреждения, таким как SMS или GPRS, пользователи могут получать уведомление о поступлении нового письма.

    Пересылка файлов - Как предполагает этот общий термин, приложения для пересылки файлов выполняют любую форму загрузки большого объема данных через мобильную сеть. Такими данными могут быть презентационные документы для менеджера турагентства, описание устройства для сервис-инженера или программное приложение, такое как Adobe Acrobat Reader, чтобы прочесть документы. Источником этой информации может быть один из методов интернет-коммуникаций, такой как FTP (File Transfer Protocol), telnet, http или Java - либо их собственная база данных или действующая платформа. Безотносительно к источнику и типу файла, который необходимо переслать, этот тип приложений требует большой пропускной способности. Поэтому высокоскоростные мобильные сервисы передачи данных, типа GPRS, EDGE или 3GSM, жизненно необходимы для того, чтобы удовлетворительно выполнять такого рода задачи.

    GPRS - это стандарт ETSI (European Telecommunications Standards Institute) для пакетной коммутации в системах GSM. В настоящее время по всему миру наиболее широко распространены сети на основе GSM и их называют сетями второго поколения (2G). Технология GSM использует вариацию TDMA (time division multiple access) и является наиболее широко используемой из трех основных цифровых беспроводных технологий (TDMA, GSM и CDMA).

    GSM оцифровывает и сжимает данные, затем пересылает их по каналу с двумя другими потоками пользовательских данных, каждый в своем собственном временном интервале (в тайм-слоте). Функционирует на частоте либо 900 МГц, либо 1800 МГц. GSM. С тех пор, как большинство операторов сетей GSM заключили роуминговые соглашения с иностранными операторами, пользователи продолжают пользоваться своими мобильными телефонами во время путешествий в другие страны.

    GPRS является т.н. накладывающейся технологией, распространяемой на сетях GSM, CDMA и TDMA. Эта технология применяет новый метод эффективной передачи пакетных данных по радиосетям. Технология пакетной коммутации основана на методах IP и X.25, оба из которых очень популярны и широко используются во многих сетях. Пакетная коммутация GPRS работает в целом так же, как и пакетная коммутация IP, то есть данные расщепляются на пакеты и пересылаются по назначению разными путями по сети, затем снова собираются на принимающей стороне. Пакетная коммутация GPRS допускает любой существующий трафик IP или X.25 для пересылки данных через радиосеть GPRS.

    GPRS использует радиополосу шириной в 200 кГц, и она делится на восемь каналов. Общая емкость каналов составляет 271 кбит/с, но каждый из этих каналов способен передавать потоки данных в 14.4 кбит/с. Теоретически возможна скорость в 115 кбит/с, но в реальных условиях она используется крайне редко или вообще не используется. Средняя скорость в 48 кбит/с является наиболее вероятной оценкой, поскольку точки доступа поделены между множественными пользователями, причем диапазон или расположение приемника будут также зависеть от имеющейся в наличии ширины полосы. Этот результат гораздо лучше, чем могут предложить существующие устройства мобильных коммуникаций, дающие всего 9.6 кбит/с. Другим важным аспектом Интернет-связи через GPRS - и это первое такого рода внедрение для широкополосной сети - является то, что соединение с Интернет непрерывно (всегда "он-лайн"), и в то же время ему не приходится подтягивать ресурсы из точек доступа в то время, когда оно не используется, потому что данные передаются только тогда, когда в этом есть необходимость. Приемник запрашивает информацию, и устройство подтягивает в этот момент радио-ресурсы, а затем снова находится в нерабочем состоянии, пока не начинает принимать запрошенную информацию. Радио-полосы распределяются динамическим образом, в зависимости от типа контента - одновременно несколько или даже больше, в зависимости от того, передается ли текстовое сообщение или "живое" видео. Когда пользователь включает устройство, поддерживающее GPRS, обычно оно автоматически ищет канал GPRS в данной местности. Если соответствующий канал найден, устройство будет пытаться соединиться с сетью.

    Сеть GPRS - наложенная сеть, располагающаяся поверх инфраструктур GSM. Ключевые компоненты сети GPRS включают:

  • PCU - Блок управления пакетами, дающий возможность станциям GSM пересылать и получать пакеты при GPRS коммуникациях.
  • SGSN - Часть инфраструктуры GSM, ответственная за отсылку и получение пакетов от абонентов в своем районе обслуживания. Этот блок также производит авторизацию, контактируя с сервером и проверяя информацию о пользователе. Кроме того, он отслеживает маршрут перемещений абонента, чтобы иметь возможность надлежащим образом распределять ресурсы, а также собирает поступающую биллинговую информацию, пересылая ее в главный офис.
  • GGSN - Компонент сети GSM, ответственный за взаимодействие с Интернет и другими общественными сетями, передающими данные и голос. Компонент хранит маршрутизирующую базу данных, базу данных с адресами и фильтрующую базу данных.
  • GTP - Туннелирующий протокол GPRS, основанный на протоколах TCP/IP, инкапсулирующий пакеты IP и X.25, приходящие из узлов SGSN в GGSN.
  • Когда пользователь GPRS делает звонок, устройство GPRS контактирует со станцией GSM, которая в свою очередь обращается к станции SGSN, которая взаимодействует с другими станциями SGSN или станциями GGSN, если ей нужно получить доступ к сети другого рода (IP или X.25). Для пользователя GPRS соединение получается "бесшовным", нет процедуры "установления звонка". Технология GPRS, накладываемая поверх сети GSM, изначально была предназначена для того, чтобы динамически и индивидуально распределять радио-ресурсы GSM "попакетно", по мере необходимости. Если к соте GSM одновременно подключается сразу много пользователей GPRS, и сота GSM не способна поддерживать такой объем голосового трафика, станция GPRS воспользуется радиоресурсами соседних сот GSM. Таким образом, в реальности пользователи GPRS обслуживаются многими сотами GSM одновременно, когда в этом возникает необходимость. Итак, SGSN получает запрос на соединение, запрашивает информацию о профиле пользователя из узла HLR и производит аутентификацию пользователя. В этой точке может осуществляться шифрование. SGSN использует информацию о профиле (включая имя точки доступа, которое идентифицирует сеть и оператора) для определения, к которому узлу GGSN производить маршрутизацию. Выбранные ворота могут предоставлять сервис удаленной аутентификации пользователя (Remote Authentication Dial-In User Service, RADIUS) и назначать динамический адрес Интернет-протокола (IP) пользователю перед настройкой соединений во внешние сети. Этот процесс называется "контекстная активация пакетного профиля данных" и установки могут варьироваться от оператора к оператору. Он может включать дополнительные функции, такие как менеджмент QoS (Quality of Service - качество сервиса) и менеджмент виртуальных частных сетей (virtual private network, VPN). Когда мобильное устройство выключено или находится вне зоны покрытия GPRS, его контекст дезактивируется и устройство отсоединяется от сети.

    Когда мобильный пользователь посылает данные, узел SGSN направляет пакеты на соответствующий узел GGSN. GGSN затем направляет данные в соответствии с текущим "контекстом", устанавливаемым для данной сессии. В обратном направлении, пакеты, предназначенные для пользователя, направляются в GGSN, ассоциированный с IP адресом пользователя. Узел GGSN проверяет полученные пакеты в соответствии с текущим контекстом, идентифицирует SGSN, обслуживающий данного пользователя и направляет движение в соответствующем направлении. Узел SGSN затем пересылает пакеты на базовую станцию, где находится пользователь.

    Использование настоящей технологии позволяет получить ряд преимуществ по сравнению с работой в сетях GSM без нее:

  • GPRS обеспечивает более высокие скорости передачи данных, постоянное соединение - "всегда онлайн", устойчивость соединения, широкую поддержку приложений и сильные механизмы безопасности.
  • увеличение скорости передачи данных
  • GPRS в настоящее время поддерживает средние скорости передачи данных порядка 115 кбит/с, но такие скорости достигаются только при задействовании всех восьми тайм-слотов (промежутков времени) для GPRS. Вместо этого носители и конечные устройства будут конфигурироваться типовым образом, чтобы работать с определенным количеством тайм-слотов для данных, передаваемых в обоих направлениях. Например, устройство GPRS может быть настроено для работы максимум с четырьмя слотами в прямом направлении и двумя слотами в обратном направлении. В хороших радиоусловиях это дает скорости приблизительно в 50 кбит/с в прямом направлении и 20 кбит/с в обратном направлении. Это более чем в три раза быстрее, чем в нынешних сетях GSM (14.4 кбит/с) и того же порядка, что и при хорошем модемном аналоговом соединении в кабельной линии. Совокупная ширина полосы узла сотовой связи делится между голосовым трафиком и трафиком данных. Операторы GPRS по-разному используют эту ширину полосы. Обычно они конфигурируют сети, давая приоритет голосовому трафику; некоторые из них назначают тайм-слоты для трафика данных, чтобы гарантировать минимальный уровень этого сервиса в высокозагруженные голосовым трафиком промежутки времени. Неиспользованная емкость, зарезервированная под голосовой трафик, может быть динамически переопределена под передачу данных. Имея более высокие скорости передачи данных, GPRS дает возможность реализации приложений, требующих более высокой ширины полосы и в настоящее время не осуществимых на сетях GSM.

    Постоянное соединение - "всегда онлайн" - устраняет задержки по времени, характерные для dial-up соединения, связанные с установлением нового соединения с сетью всякий раз, когда требуется отсылать и получать данные. Информация может передаваться конечному пользователю в режиме реального времени. GPRS позволяет провайдерам осуществлять биллинговый учет попакетно, а не поминутно, давая таким образом возможность предоставлять пользователям более эффективные по стоимости сервисы.

    GPRS улучшила целостность передачи данных путем применения ряда механизмов. Во-первых, пользовательские данные кодируются с некоторой избыточностью, что улучшает их устойчивость к неблагоприятным радиоусловиям. Уровень избыточности при кодировании можно варьировать, в зависимости от тех же радиоусловий. GPRS определяет четыре кодирующие схемы - с CS1 по CS4. Вначале поддерживаются только CS1 и CS2, которые обеспечивают примерно 9 и 13 кбит/с на каждый тайм-слот. Если в полученном фрейме обнаружена ошибка в BSS, этот фрейм до передачи его на центральную сеть GPRS периодически повторяется, пока не будет получен в приемлемом качестве.

    Подобно сети Интернет, GPRS основан на пакетной коммутации данных. Это означает, что все собственные IP приложения могут быть реализованы в рамках GPRS - такие как e-mail, Web-доступ, мгновенная передача сообщений и передача файлов. Кроме того, его более высокие скорости передачи данных дают возможность GPRS осуществлять работу приложений, требующих большей ширины полосы (таких как мультимедийный веб-контент), которые не идут в условиях более медленных GSM dial-up соединений. GPRS более-менее хорошо подходит для приложений, основанных на Wireless Application Protocol (WAP). WAP достиг широкого распространения в новом поколении мобильных телефонов, поддерживающих микробраузеры.

    GPRS строится на проверенной на практике модели аутентификации и авторизации, используемой GSM. При инициации сессии пользователя аутентифицируют, используя секретную информацию, содержащуюся на смарт-карте, называемой "модуль идентификации абонента" (Subscriber Identity Module, SIM). Аутентификационные данные посылаются на узел сети HLR и там подтверждаются. GPRS дает возможность дополнительной аутентификации путем использования таких протоколов как RADIUS - перед тем, как абонентам будет разрешен доступ в Интернет или корпоративную сеть данных. GPRS поддерживает шифрование пользовательских данных при передаче через беспроводный интерфейс с мобильного терминала на SGSN. Кроме того, может иметь место высокоуровневое сквозное шифрование VPN (Virtual Private Network), когда пользователь подсоединяется к частной корпоративной сети.

    Под идентификацией в данном случае понимается подтверждение права человека на использование данного сотового телефона. В этом плане технология GPRS ничем не отличается от стандарта GSM. То есть в ней используются те же самые средства идентификации: PIN-коды и PUK-код. С их помощью человек подтверждает собственную личность, точнее, право на использование телефона.

    Аутентификация же необходима для подтверждения телефоном своего права работать в данной сети GPRS. Для этого в SIM-карте мобильного телефона и на базовой станции реализован специальный алгоритм. Суть его заключается в следующем. В начале процедуры базовая станция отправляет на телефон случайную последовательность цифр. SIM-карта преобразовывает его в соответствии с алгоритмом, используя при этом собственный секретный ключ, а получившееся значение (SRES, Signed RESult - подписанный результат) отправляет обратно. Точно такие же преобразования производятся и на базовой станции. Если оба значения SRES совпадают, то делается вывод о допуске данного телефона в сеть. Таким образом, идентификация пользователей и аутентификация мобильников должны предотвратить несанкционированный доступ к базовой станции, а также использование злоумышленниками чужих счетов.

    Можно сказать, что в сети GPRS используется два типа каналов связи. Первый из них - это радиоэфир, через который общаются между собой базовые и мобильные станции. Данный канал является наиболее уязвимым местом GPRS-сети. И действительно, перехват радиосигналов не представляет собой практически никакого труда. Для этого можно использовать как специализированные устройства (в том числе и самодельные, сделанные любителями), так и старые радиоприемники советского образца. Именно поэтому абсолютно вся информация, передающаяся по радиоканалу, предварительно зашифровывается с помощью специальных алгоритмов. В сетях GPRS для этого используются стандарты GEA1, GEA2, GEA3 - "близкие родственники" криптоалгоритмов GSM.

    К сожалению, криптоалгоритмы GEA1 и GEA2 не относятся к числу самых надежных, случаи взлома зашифрованной с их помощью информации известны. Технология же GEA3 до сих пор применяется очень редко. Впрочем, большинству пользователей сетей GPRS можно об этом не беспокоиться. Ведь взлом криптоалгоритма - процедура достаточно дорогая, так что вряд ли кто-то будет использовать ее для перехвата обычной информации. Другой опасностью, которая подстерегает пользователей GPRS, является возможное отключение шифрования операторами сотовой связи по требованию спецслужб. Впрочем, это делается только во время проведения различных операций или массовых мероприятий.

    Если злоумышленникам все же удастся перехватить сигналы и расшифровать (при необходимости) их, то они смогут получить всю информацию, которую отправляет и получает пользователь. По сути, это будет идентично обычному Интернет-сниффингу. С помощью такой атаки хакеры могут, например, прочитать корреспонденцию жертвы, получить ее пароли для доступа к различным сервисам, данные пластиковой карты и т. п.

    Ко второму типу относятся каналы связи, использующиеся для передачи данных между внутренними узлами сети. Для обеспечения его безопасности был разработан и внедрен в GPRS специальный протокол GTP (GPRS Tunneling Protocol). Он отличается от привычных хакерам технологий. Кроме того, внутренние компьютеры сети GPRS используют для маршрутизации принцип частных IP-адресов согласно международному стандарту RFC 1918. Все это позволяет говорить о действительно надежной защите внутренних каналов связи. Это подтверждается и практикой. До сих пор еще не известно ни одного случая перехвата информации из них.

    Под внешними угрозами понимаются вирусы или удаленные атаки. Если рассмотреть архитектуру сети GPRS, то станет ясно, что все это угрожает только одному узлу - узлу маршрутизации. Для того, чтобы выполнять свои функции, он должен быть полноценным участником обеих сетей. Так что он подвержен всем видам атак, которые на данный момент существуют в Интернете. Эта проблема отлично решается с помощью обычных средств: антивирусной программы с постоянно обновляемыми базами данных и корректно настроенного файрвола. Единственным отличием защиты данного компьютера является использование принципа трансляции адресов (network address translation). Это необходимо для предотвращения удаленного доступа злоумышленников к внутреннему сетевому оборудованию. Нерешенной остается только одна проблема. Речь идет о возможности проведения на узел маршрутизации профессиональной DDoS-атаки. От этого не застрахован ни один сервер в Интернет.

    Узел маршрутизации выполняет еще одну функцию. Он отвечает за связи своей сети GPRS с другими такими же сетями. Для того чтобы защитить эти каналы, используются так называемые пограничные шлюзы (BG - border gateway). Суть действия этого программного обеспечения похожа на работу файрвола. Администратор устанавливает правила обмена трафиком, вводит доверенные сети, подключает системы роуминга и т. п. После этого вся система будет защищена от атак из других сетей GPRS.

    В технологии GPRS существует ряд ограничений:

  • GPRS оказывает существенное влияние на существующую емкость соты сети. Объем имеющихся радиоресурсов, которые могут быть использованы для различных целей, ограничен, причем использование ресурсов для одной цели препятствует одновременному их использованию для других. Например, и голосовые вызовы, и GPRS-сессии используют одни и те же сетевые ресурсы. Ощутимость влияния зависит от количества тайм-слотов, зарезервированных для эксклюзивного использования GPRS, если это имеет место быть. Однако в действительности GPRS динамически управляет назначением каналов и позволяет уменьшать нагрузку канала сигнала в пиковое время путем пересылки коротких сообщений по GPRS каналам. Результат: Потребность в SMS как в дополнительном носителе, использующем другой тип радиоресурсов.
  • достижение теоретически максимальной скорости передачи данных через GPRS - 172.2 кбит/с потребовало бы, чтобы отдельный пользователь использовал все восемь тайм-слотов без какой-либо защиты от ошибок. Ясно, что на практике достаточно маловероятно, чтобы оператор сети позволил использовать все тайм-слоты одному пользователю GPRS. Кроме того, "первое поколение" GPRS-терминалов жестко лимитировано на поддержку всего одного, двух или трех тайм-слотов. Поэтому ширина полосы, доступная пользователю GPRS, так же жестко лимитирована. По этой причине теоретические максимальные скорости GPRS не могут быть достигнуты в реальных сетях и на реальных терминалах. Реальность такова, что мобильные сети, вероятно, всегда будут иметь более низкие скорости передачи данных, по сравнению с фиксированными сетями. Результат - относительно высокие скорости передачи данных через мобильные устройства могут не быть доступными индивидуальным пользователям мобильных сервисов, пока не появились возможности существенного повышения скоростей на сетях GSM Evolution (EDGE) или Universal Mobile Telephone System (3GSM).
  • GPRS основан на технологии модуляции, известной как GMSK (Gaussian minimum-shift keying). Сети EDGE основаны на новой модуляционной схеме, допускающей гораздо более высокие скорости передачи данных через воздушный интерфейс - это называют модуляцией 8 PSK (eight-phase-shift keying). Поскольку 8 PSK также будет использоваться в 3GSM, сетевым операторам потребуется учесть этот момент на некоторой стадии перехода к сетям мобильной связи третьего поколения. Вывод -необходимость EDGE.
  • пакеты GPRS посылаются по всем направлениям, чтобы в итоге достичь одного и того же пункта назначения. Это создает опасность того, что один или несколько таких пакетов потеряются или будут повреждены во время передачи данных по радиосвязи. Стандарты GPRS учитывают это неотъемлемое свойство беспроводных пакетных технологий, закладывая в свои стратегии задачи сохранения целостности данных и ретрансмиссии. Однако в результате этой подстраховки могут происходить задержки передачи. Вследствие этого приложения, требующие высокого качества передачи видеоизображений, могут выполняться на должном уровне при использовании HSCSD (High Speed Circuit Switched Data, высокоскоростная коммутация каналов данных). HSCSD - это просто коммутация каналов данных, при которой отдельный пользователь может использовать до четырех разных каналов одновременно. Из-за принципа сквозной связи между отправителем и получателем, задержки передачи менее вероятны.
  • 1.3. Платформа Windows Mobile

    Операционная система Windows Mobile позволяет осуществлять телефонные звонки, работать с e-mail, отслеживать ваши задания и контакты, работать в Интернете, отправлять и получать текстовые сообщения, читать и редактировать файлы Microsoft Word Mobile, строить Microsoft Excel Mobile диаграммы, а также смотреть Microsoft PowerPoint презентации.

    Windows Mobile является богатой платформой для разработчиков, которая позволяет создавать или покупать программы сторонних разработчиков. Вы можете разработать или загрузить электронные книги, игры, карты, программы для бизнеса и др.

    Бизнесмены используют устройства на базе Windows Mobile для связи со своими работниками, когда те находятся вне офиса. Работники могут получать e-mail, отслеживать продажи, вести учет на складе, выписывать счета, общаться со студентами, составлять маршрут для транспортировок, а также выполнять другие задачи, используя разнообразные бизнес-приложения.

    Платформа Windows Mobile способна работать на различных устройствах с различными беспроводными операторами. Вы можете увидеть программы для Windows Mobile на продуктах от Dell, HP, Motorola, Palm, и i-mate. Вы можете купить план данных для вашего устройства под управлением Windows Mobile у Cingular, Orange, Verizon, Sprint, T-Mobile и других. Устройства с Windows Mobile работают в GSM или CDMA сетях.

    Версии Windows Mobile

    Pocket PC 2000 (Windows CE 3.0 Pocket PC Edition)

    Pocket PC 2000 (кодовое имя Rapier ), первая Windows Mobile.

    Pocket PC 2002

    Pocket PC 2002 (кодовое имя Merlin ), основанная на Windows CE 3.0, это первый выпуск под названием Pocket PC. Нацелена на бесклавиатурные Pocket PC устройства с разрешением QVGA (320x240).Windows Mobile 2003 (Pocket PC 2003)

    Вторая версия (кодовое имя Ozone ), основанная на Windows CE 4.20, была выпущена 23 июня 2003 года и шла в трёх редакциях. Первые две из них довольно похожи: Pocket PC 2003 for Pocket PC и Pocket PC 2003 Phone Edition.

    Третья редакция называлась Pocket PC 2003 for Smartphone. По сути, это несколько иная (в отличие от Pocket PC) платформа, требующая специальной доработки приложений под неё. Наиболее существенные отличия в том, что экран устройства нечувствителен к нажатию, разрешение экрана меньше, клавиатура - стандартная для мобильных телефонов.

    Windows Mobile 2003 SE (Pocket PC 2003 Second Edition)

    Pocket PC 2003 Second Edition или Pocket PC 2003SE выпущена 24 марта 2004 года и впервые предложена на устройстве Dell Axim x30.)

    Windows Mobile 2003SE основана на Windows CE 4.21.

    Windows Mobile 5.0

    Windows Mobile 5.0 (кодовое имя Magneto ) - выпущена 9 мая 2005 года. Основана на Windows CE 5.0 и использует .NET Compact Framework 1.0 SP2.

    Windows Mobile 5.0 была впервые представлена на конференции Mobile and Embedded Developers Conference 2005 в Лас-Вегасе 9-12 мая 2005 года.

    Windows Mobile 6

    Основана на Windows CE 5.2, кодовое название - Crossbow. Представлена на выставке 3GSM. Доступна в трёх редакциях:

  • Windows Mobile 6 Classic - для КПК
  • Windows Mobile 6 Professional - для коммуникаторов
  • Windows Mobile 6 Standard - для смартфонов
  • Windows Mobile 6.5

    Релиз состоялся 1 марта 2009 года.

    Выпуск этой версии неоднократно откладывался. Первым устройством должно было стать Sony Ericsson Xperia X1. Представляет собой усовершенствованную версию Windows Mobile 6.1 с рядом новых возможностей и обновленным интерфейсом направленным на пользование устройством с помощью пальцев

  • новый экран ожидания, с быстрым доступ к основным функциям устройства
  • обновлён внешний вид меню
  • новую версию мобильного браузер Internet Explorer Mobile 6
  • Вернуться к учебному плану