`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Как изменилось финансирование ИТ-направления в вашей организации?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

M2M -- от машины к машине

0 
 
Зачем нужен новый термин?

Действительно, исходя из определения, получается, что M2M-коммуникации существовали с начала цифровой эры. Ведь на конце провода всегда находится машина, а не человек или некое другое устройство. Однако здесь речь идет именно о машинах, не являющихся в нашем понимании полноценным сетевым узлом. Точнее может пояснить только Боб Хил (Bob Heile), член рабочей группы IEEE 802.15: "M2M означает передачу телеметрических данных между устройствами, которые нельзя назвать традиционно сетевыми, такими, как кондиционеры, системы безопасности и лифты". Причем реализация концепции становится возможной за счет применения беспроводной связи.

Рыночный потенциал нарождающейся M2M-индустрии впечатляет. По прогнозам Harbor Researh Group, в 2010 г. количество соединений M2M превзойдет 100 млн, что принесет производителям оборудования и ПО 700 млрд долл.

С M2M тесно связано понятие ячеистых сетей, а методика установления коммуникаций больше похожа на передачу эстафеты. Новая архитектура включает в себя различные типы соединений, а ее суть заключается в смешении существующих аппаратных решений в самых необычных комбинациях.

Рассмотрим потенциальные составляющие М2М. Первая -- Wi-Fi. Технология получила наибольшее распространение, несмотря на недостатки: значительное энергопотребление, высокая стоимость адаптеров и малая зона покрытия. Для ее увеличения используются различные методы, к примеру комбинация специальных антенн и способов доступа к среде (Space Division Multiple Access -- SDMA).

Свои варианты SDMA-систем предлагают три начинающие компании: Bandspeed, Motia и Vivato. Они утверждают, что смогут расширить радиус действия точки доступа Wi-Fi в несколько раз даже при обслуживании передвигающихся клиентов.

Vivato уже продает свои продукты, но, увы, характеристики оборудования оказались вовсе не так хороши, как обещалось в пресс-релизах, хотя инженеры компании, применив идею ячеистых сетей на практике, смогли их значительно улучшить. Секрет фирмы в специальных фазированных антеннах, фокусирующих радиоизлучение в направленные лучи. Система способна обслужить одновременно только трех клиентов, но за счет сканирования в состоянии поддерживать работу большего их числа на конкурентной основе.

Похожее по своей сути, но основанное на технологии MIMO (Multiple In Multiple Out) решение собираются продвигать Intel и Airgo. Они используют сложный комплекс антенн, позволяющий организовать множество независимых каналов связи (читайте подробнее о технологии http://itc.ua/article.phtml?ID=15263).

Но если придерживаться идеологии M2M, то вполне можно обойтись и без инноваций аппаратного толка. К тому же Wi-Fi отнюдь не всегда является идеальным решением. Вот наглядный пример: некоторые компании постарались извлечь максимальную выгоду из IP-телефонии и снабдили свой персонал Wi-Fi-телефонами SpectraLink. Увы, затея провалилась: большинство сотрудников предпочитают оставлять эти громоздкие и тяжелые аппараты на своих рабочих столах и продолжают пользоваться сотовыми. К тому же зона действия радиотелефонов ограничена даже не территорией предприятия, а офисным зданием. Печальная участь ожидает и того, кто попытается внедрить теги Wi-Fi RFID от компании Bluesoft. Отпугивает их стоимость -- $65, не говоря уж о габаритах. Такие метки не поставишь на коробку, которую видишь в первый и последний раз.

Следующий по важности компонент систем M2M -- Bluetooth. Его плюсы: небольшие размер и масса адаптеров, низкая цена оборудования. Максимальная зона покрытия практически эквивалентна 802.11. Однако максимальное количество одновременно работающих в одной зоне устройств Bluetooth ограничено, а сетевая функциональность скудна.

Альтернатива Bluetooth -- UWB, или Ultra Wide Band -- связь, отличающаяся высокой степенью утилизации ширины спектра радиочастот для передачи сигналов на небольшие расстояния (несколько метров). Предполагается, что максимальная скорость передачи может достигать 500 Mbps. Прогнозировать дальнейшее развитие событий вокруг технологии UWB сложно из-за конфликта, разгоревшегося между противоборствующими лагерями Intel и Motorola, каждый из которых обещает сделать именно свой вариант спецификаций "стандартом де-факто". В любом случае, плоды работы инженеров этих двух компаний мы увидим не скоро.

Еще один вероятный участник сетей M2M -- ZigBee. Эта технология ориентирована на сеть, обслуживающую именно не компьютерные устройства. Адаптеры ZigBee будут недорогими и маленькими, с невысоким энергопотреблением. Остается только вопрос относительно физического уровня: ZigBee Alliance до сих пор не в состоянии окончательно определиться с протоколом. Уже два различных варианта утверждены как официальные. Но существует мнение, что, в отличие от адаптеров Wi Fi, миниатюрные чипы не смогут поддерживать сразу несколько стандартов.


Собрать Шалтая-Болтая

Поставленная задача непроста -- связать в единую коммуникационную среду множество разнообразных устройств. С топологией мы уже определились -- ячеистая сеть, где каждый узел соединен с несколькими другими узлами.

В данный момент для беспроводной Wi-Fi характерна "сотовая" архитектура, принятая операторами мобильной связи: множество точек доступа, имеющих кабельное соединение. Соответственно, если вы хотите покрыть большую зону, то вам потребуется немалое число точек доступа и разветвленная проводная сеть. Фактически это сводит на нет преимущество беспроводного доступа. Зачастую в крупных инсталляциях львиную долю бюджета поглощает опорная проводная инфраструктура. Как написано в рекламном проспекте компании BelAir: "Со временем в таких беспроводных сетях начинают доминировать провода".

В M2M роль базовой инфраструктуры, соединяющей точки доступа, отводится беспроводным коммуникациям. Компании Strix Systems, Firetide и MeshNetworks продают системы, построенные на базе Wi-Fi. Чтобы такая опорная сеть справлялась с потоком данных, генерируемым клиентскими устройствами, каждая точка доступа должна отводить для опорных коммуникаций более одного канала Wi-Fi. Но многочисленные передатчики, работающие одновременно, засоряют эфир, и если их зоны действия перекрываются (а это бывает практически всегда), то емкость сети будет уменьшаться с каждой новой точкой доступа.

Идеально подходит для стационарной базовой сети технология разделения каналов в пространстве -- SDMA Wi-Fi. Она обеспечивает повышенную дальность и пропускную способность в случае фиксированного расположения узлов, в то время как конечные пользователи будут по-прежнему иметь традиционный для Wi-Fi доступ. Комбинированные точки доступа предлагает BelAir Networks (www.belairnetworks.com). Модуль доступа BelAir 200 включает в себя подсистему опорной сети, состоящую из восьми направленных антенн и трех приемопередатчиков, способных подключаться к антеннам в произвольной конфигурации, и один приемопередатчик с двумя антеннами широкой диаграммы направленности для обслуживания конечных пользователей. Ячеистая сеть модулей связана соединениями типа точка--точка и осуществляет динамическую маршрутизацию данных. Спецификации протокола для межмодульной связи хотя и опираются на стандарт 802.11a, но не следуют ему буквально и являются закрытой фирменной разработкой BelAir. Аналогичное оборудование производится компаниями PacketHop, RoamAD и Tropos Networks и FireTide (www.firetide.com).

Впрочем, неуемный энергетический аппетит беспроводных адаптеров не дает возможности использовать Wi-Fi для подключения компактных мобильных устройств. Более уместным в сотовом, портативном IP-телефоне, наладоннике или планшетном ПК будет адаптер Bluetooth. Он экономно расходует электроэнергию, недорог и обеспечивает высокую пропускную способность на относительно небольших расстояниях. Это хорошая замена Wi-Fi для применения внутри помещений. В случаях, когда устройство находится в непосредственной близости от точки доступа, можно прибегнуть и к UWB, чья производительность полностью удовлетворит даже потребности видеосервера или видеокамеры наблюдения. Для простых сенсоров или офисной/бытовой техники (холодильники, кондиционеры, системы освещения и бесперебойного питания) подойдет ZigBee.

Симбиоз Bluetooth и Wi-Fi представлен в решении от Cisco, предназначенном для больниц. Датчики пациентов, компактные и экономичные, не способны поддерживать протокол 802.11, но карманные компьютеры медсестер -- могут. Поэтому КПК, оборудованные как адаптером Wi-Fi, так и интерфейсом Bluetooth, исполняют роль связующего звена между больничной беспроводной сетью и сенсорами пациентов. В том же направлении работают шведские исследователи из университета Упсала, которые применяют для удаленного наблюдения за больными детьми комбинацию из сенсоров Bluetooth и Wi Fi, сетей GSM и GPRS. Маленькие пациенты пребывают в комфортной домашней обстановке, с родителями и, тем не менее, находятся под пристальным присмотром квалифицированных врачей специализированной клиники.

Strix -- одна из первых компаний, решивших начать выпуск комбинированных точек доступа, оснащенных адаптерами Wi Fi и Bluetooth. Функциональность ее "самоконфигурирующихся и самонастраивающихся" систем Access/One Network зависит от набора подключенных модулей. Выход на опорную ячеистую беспроводную сеть обеспечивают модули под названием Network Connect, а за динамическую реконфигурацию и маршрутизацию отвечают модули Network Server. Модули Client Connect, обеспечивающие клиентские соединения, существуют во множестве вариантов, поддерживающих 802.11a/b/g и Bluetooth. Также предполагается, что в будущем ассортимент пополнят компоненты, работающие с технологиями UWB и 802.16a. Модули Network Connect производятся как в проводном варианте -- подключение к опорной сети посредством Ethernet 10/100, так и в беспроводном -- 802.11a/g.

Но самым экстравагантным представляется вариант, базирующийся на архитектуре P2P (peertopeer), когда каждое устройство, поддерживающее беспроводные коммуникации, обеспечивает маршрутизацию соединений. Таким образом, наладонный ПК, оснащенный адаптером Bluetooth и оказавшийся вне зоны покрытия точки доступа, может воспользоваться услугами любого находящегося поблизости портативного устройства, имеющего связь с базовой сетью. Причем наладоннику абсолютно безразлична природа этой связи -- Bluetooth, UWB, ZigBee, Wi-Fi, SDMA Wi-Fi или GPRS.

Хорошим примером построения ячеистой сети является архитектура компании MeshNetwork. Она обеспечивает как соединения, осуществляемые посредством опорной ячеистой сети (беспроводные маршрутизаторы и репитеры), так и соединения между конечными узлами. Для организации опорной сети используется технология QDMA (Quadrature Division Multiple Access). Скорость передачи данных относительно невысока -- 6 Mbps, но дальность связи в условиях прямой видимости достигает 1,6 км. Кроме того, соединение остается устойчивым даже при скорости движения объекта до 400 км/ч.

Беспроводные сенсоры, способные образовывать ячеистые сети, выпускает Millenial Net под маркой i Bean. Устройства размером 2x2 см, по утверждению компании, могут функционировать годами, питаясь от обыкновенных недорогих аккумуляторов. Сенсоры держат связь с маршрутизаторами, которые, в конечном итоге, "замыкаются" на центральном шлюзе, соединяющем беспроводную и проводную сети. Сенсоры делятся на три категории: ZigBeeready (основаны на стандарте 802.15.4); специализированные изделия, работающие в нелицензируемом диапазоне частот (2,4 GHz) в Европе, Японии и Северной Америке, и датчики, настроенные на частоту 916 MHz (входит в нелицензируемый диапазон в Северной Америке). Дальность связи составляет около 20 м. Маршрутизаторы используют технологию 802.15.4 (в будущем -- ZigBee), они могут устанавливать соединения на дистанции до 30 м производительностью до 250 Kbps.

Главной проблемой ячеистых беспроводных сетей и M2M был и остается недостаток стандартов, которые позволили бы взаимодействовать продуктам различных компаний. Изобретение велосипеда в такой чувствительной к стандартизации и лицензионным вопросам области, как беспроводная связь, становится серьезным препятствием для широкого распространения подобных технологий. То, что прекрасно работает в одной стране, в другой требует законодательного урегулирования. Наконец, в марте этого года была образована IEEE Mesh Task Group, что позволяет надеяться на решение всех проблем в обозримом будущем.
0 
 

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT