Мобильные пользователи все чаще сталкиваются с тем, что емкости аккумуляторов, устанавливаемых на смартфоны, не хватает для удовлетворения растущих потребностей мобильных устройств в энергии.

Крис Шрек, аналитик компании IMS Research, считает, что из-за этого пользователи могут отказаться от некоторых функций своих телефонов, хотя производители все активнее работают над тем, чтобы снизить энергоемкость мобильных устройств.

Пользователям требуются все новые мобильные приложения и сервисы, и они все больше операций выполняют с помощью своих телефонов, даже несмотря на то что новейшие устройства требуют больше энергии для поддержки новых технологий. Однако производители не успевают наращивать емкость аккумуляторов теми же темпами, какими увеличивают функциональность смартфонов.

По оценкам Шрека, батарейка на 1500 мА, современное "высшее достижение" отрасли, позволяет многим пользователям смартфонов работать около 6 часов. Продолжительность работы устройства между подзарядками существенно зависит от того, какие приложения и какие технологии, поддерживаемые устройством, в том числе Wi-Fi, используют потребители. Новейшие технические достижения, среди которых более быстрые центральные процессоры, более высокая пропускная способность при передаче данных и более качественные дисплеи, требуют все больше энергии.

Такое сочетание возможностей, необходимых пользователям, и технологических решений увеличивает потребность в энергии быстрее, чем производители наращивают емкость батарей. По оценкам Шрека, потребность в энергии может расти на 15% в год.

Таким образом, дефицит энергии становится все острее, поскольку технология создания батареек совершенствуется медленнее. "Емкость батарей и продолжительность работы устройств без подзарядки в значительной степени зависят от химических процессов в аккумуляторе", - пояснил Шрек.

Производители микросхем, разработчики компонентов и создатели устройств работают над тем, чтобы свести к минимуму энергопотребление мобильной электроники, либо повышая эффективность их работы, либо позволяя быстро подключать и отключать компоненты, либо за счет и того и другого.

Нехватка энергии ставит пользователей перед сложным выбором. "По-существу, как и предсказывалось, люди значительно рациональнее пользуются стационарной и мобильной связью, - заметил Шрек. – Пользователи не должны приносить возможности связи своих мобильных устройств в жертву другим вещам, таким как работа в Web или игры".

В то же время все больше пользователей начинают задумываться об управлении энергопотреблением, например отключая Bluetooth, GPS и Wi-Fi до тех пор, пока они действительно не потребуются.

Не желая капитулировать перед конкурентами, сделавшими ставку на платформу Windows Mobile, испытывающая нелегкие времена компания Palm готовится выпустить на рынок смартфон Palm Pre, который работает под управлением новой операционной системы webOS. Итак, как же выглядит новое устройство в сравнении со своим основным соперником Apple iPhone?

Специально для модели Pre инженеры Palm разработали более удобный Web-браузер. Прослеживается желание обеспечить как можно более глубокую и тесную интеграцию устройства с Web-сайтами, данными и приложениями, интересующими мобильных пользователей.

В целом модель Pre во многих отношениях похожа на iPhone. Вопрос лишь в том, удастся ли Palm привлечь клиентов ориентированностью своего устройства на интеграцию с Web?

"Новая модель не станет могильщиком ни iPhone, ни BlackBerry, но от нее этого и не требуется, -- заметил научный директор компании Current Analysis Ави Грингарт. -- Устройство унаследовало лучшие черты механизмов управления персональной информацией Palm. Бывшее раньше единственным хранилище данных теперь дополнено возможностью обращаться к любым информационным ресурсам Web, например, к социальной сети LinkedIn или семи различным учетным записям электронной почты".

Пользовательский интерфейс Pre, вполне соответствующий высоким стандартам, которые были установлены разработчиками Apple iPhone, базируется на новой операционной системе. "Разработчики не предпринимали попыток адаптировать к новым потребностям существующую мобильную ОС, -- пояснил Грингарт. -- Они начали проектирование с нуля с учетом того, что сенсорный экран будет реагировать на прикосновение пальцев. В части пользовательского интерфейса инженеры Palm проделали очень хорошую работу".

Модель Palm Pre (произносится "при") и соответствующее программное обеспечение были продемонстрированы на выставке CES в Лас-Вегасе.

Судя по реакции посетителей выставки и отзывам блогеров и специалистов, надо отметить следующие особенности устройства.

Дисплей. Модель Pre оснащена большим экраном с диагональю 3,1 дюйма и разрешением 320х480 пикселов. Для сравнения, экран iPhone имеет диагональ 3,5 дюйма и разрешение 320х480 пикселов. Разработчики Apple делают акцент на высокой плотности отображаемых на экране своего смартфона точек: 163 пиксела на дюйм. Пресс-служба Palm таких характеристик не приводит. Так же, как и у iPhone, у Pre имеется встроенный акселерометр. Для того чтобы сменить вертикальную ориентацию на горизонтальную, достаточно просто повернуть устройство на 90 градусов.

Распознавание жестов. Нижняя часть экрана Pre реагирует не только на прикосновения пальцев, но и на их движение. Проведя пальцем по экрану, вы можете, к примеру, удалить ненужный файл или приложение. Это не то же самое, что технология multi-touch у iPhone, но определенное сходство присутствует.

Беспроводной интерфейс. Как и iPhone, смартфон Palm оборудован полным набором беспроводных интерфейсов, включая 3G, Wi-Fi и Bluetooth.

Интеграция с Web. Эти функции требуют более глубокого изучения и дополнительной информации от разработчиков, поскольку подход Palm существенно отличается от подхода Apple.

До сих пор компания почти не предоставляла сведений о своей новой ОС, базирующейся на стандартах Web. При создании приложений для Pre разработчики активно использовали каскадные таблицы стилей, XHTML, JavaScript и другие стандарты. Кроме того, в Palm пообещали создать специальное хранилище, из которого можно было бы загружать приложения - некий аналог Apple App Store. Однако о деталях функционирования этого хранилища, порядке участия в данном проекте независимых разработчиков и стоимости приложений пока не сообщается.

Функционирование webOS завязано на тесное взаимодействие с механизмом синхронизации Synergy. Компоненты Synergy способны извлекать контакты, календарные сведения и другую информацию из учетных записей пользователей в Web и социальных сетях, формируя таким образом в программной среде Pre актуальную унифицированную "базу данных". Идея заключается в том, чтобы подключить Pre к облаку Web и расширить существующие стандарты и интерфейсы, обеспечив интеграцию индивидуального пользовательского интерфейса сразу с несколькими сайтами. Таким способом можно не только установить связи между различными ресурсами, но и интегрировать и синтезировать дополнительные источники данных и сервисов в Web.

В данном направлении разработчикам Palm удалось продвинуться вперед по сравнению с конструкторами смартфона iPhone, для которого тоже создана достаточно развитая инфраструктура (App Store, iTunes и MobileMe). Однако MobileMe -- это всего лишь отдельный Web-сервис, предлагаемый Apple, а не механизм использования других сервисов. Даже операционная система Android, под управлением которой работает телефон T-Mobile G1, и недавно представленная компанией Kogan Technologies операционная система Angora несмотря на наличие ряда сходных с Palm черт и интеграцию с платформой Web-сервисов Google выглядят не столь впечатляюще.

Web-браузер. Похоже, инженерам Palm удалось создать весьма эффективный мобильный браузер, который способен вполне успешно конкурировать с простым в использовании браузером Apple Safari, применяемым в iPhone. Однако для того чтобы сделать окончательные выводы, нам нужна дополнительная информация, которой в Palm не спешат делиться.

Готовность к использованию в корпоративной среде. Корпоративное применение не является приоритетом ни для Palm, ни для Apple. Тем не менее модель Pre, так же, как и iPhone, совместима с технологией Microsoft Exchange Active Sync, предназначенной для связи с корпоративными серверами Exchange. Кроме того, iPhone поддерживает клиента виртуальных частных сетей Cisco и механизм Wi-Fi Protected Access 2 (WPA 2) для подключения к беспроводной локальной сети.

Мультимедийные возможности. Устройство поддерживает существующие стандарты, предназначенные для работы с изображениями, а также с аудио- и видеофайлами.

На сегодняшний день больше всего огорчает недостаток подробной информации о Palm Pre, которая так пригодилась бы пользователям.

На корпоративном рынке Apple действует под девизом "Мы лучше других знаем, что нужно делать -- используйте наши уникальные продукты и наслаждайтесь их преимуществами". В отличие от этого Palm пытается сформировать новый корпоративный дух, который в большей степени ориентирован на демократическую открытость Всемирной Паутины и вызывает ассоциации с первопроходцами из телесериала "Звездный путь", отважно отправившимися туда, где еще не ступала нога человека. Теперь компании осталось лишь взять с собой в это путешествие и пользователей.

Почти скрывшись за массивной кафедрой, исследователь Кристина Боргман стояла на сцене перед двумя сотнями специалистов по вопросам электронного обучения и излагала им свои взгляды.

На проходившей в Орландо ежегодной конференции Educause Боргман продемонстрировала, какие черты приобретет система образования в 2015 году (то есть всего лишь семь лет спустя), если преподаватели, исследователи и авторы программ обучения будут идти в ногу с интенсивно развивающимися технологиями. К этим тенденциям относятся всеобщее распространение высокоскоростных беспроводных сетей, организация обработки данных на основе концепции cloud computing, стремительный рост объемов хранилищ цифровой информации, где помимо всего прочего размещаются сведения, собираемые подключенными к сети датчиками, а также результаты работы аналитических инструментов.

В основу презентации лег отчет, опубликованный недавно рабочей группой по вопросам электронного обучения при Национальном научном фонде США, председателем которой является Боргман. С отчетом Fostering Learning in the Networked World: The Cyberlearning Opportunity and Challenge ("Развитие концепции обучения в сетевом мире: проблемы и возможности электронного обучения") можно познакомиться в Internet.

Профессор Боргман возглавляет программу исследований в центре Center for Embedded Networked Sensing Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, специалисты которого занимаются разработкой беспроводных сенсорных систем и изучением их влияния на различные научные и социальные процессы. Недавно вышедшая в свет книга Боргман, выпущенная издательством MIT Press, называется Scholarship in the Digital Age: Information, Infrastructure, and the Internet ("Образование в цифровую эпоху: информация, инфраструктура и Internet").

Боргман напомнила своим слушателям, что сегодняшние студенты, которых она назвала "обитателями цифрового мира", уже сейчас активно используют многие из этих средств, чтобы расширить свое понимание окружающего мира и повысить эффективность обучения. Зачастую это принимает весьма нетрадиционные формы, не имеющие никакого отношения к официальным образовательным структурам. Аудитории же, в которых занимаются сегодняшние студенты, в большинстве своем ничем не отличаются от тех, где учились их родители или даже бабушки и дедушки. Занимая место на скамье рядом со своими однокурсниками, студенты словно перемещаются назад во времени, обрывая уже привычные для них коммуникации в реальном времени с Web, друзьями и информацией.

По словам Боргман, в 2015 году доступ к обучающим ресурсам, в отличие от "классического" образования, станет возможным не только в учебных аудиториях, но и дома, и в других местах. Имитационные модели, виртуальные лаборатории и среды визуального отображения информации позволят студентам манипулировать огромными объемами данных. Они получат доступ к большому количеству интерактивных хранилищ цифровой информации. Дома студенты смогут обращаться к любым ресурсам, поддерживая виртуальные отношения со своими однокурсниками, преподавателями и другими людьми. Преподаватели получат возможность следить за тем, как усваивается учебный материал, своевременно выявлять проблемы и помогать студентам.

Таковы перспективы электронного обучения, определенные рабочей группой Национального научного фонда США, предлагающей перейти к "обучению с широким применением сетевых компьютеров и коммуникационных технологий". Это определение является отражением тезиса, прозвучавшего в предыдущем отчете фонда: электронная инфраструктура представляет собой набор сетевых и телекоммуникационных технологий, предназначенных для создания новых типов "организаций и сред распространения научных и инженерных знаний".

Основой для революционных преобразований в системе образования рабочая группа считает применение технологий cloud computing и формирование сетей образовательных ресурсов. "Мы просто физически не в состоянии построить необходимое количество учебных заведений и аудиторий, отвечающих потребностям образования XXI века", -- пояснила Боргман.

Сразу после своего создания рабочая группа вступила в полемику с критиками, утверждавшими, что "технологии не могут стать определяющим звеном в системе образования". Члены группы подготовили широкий обзор ранее опубликованных исследований, посвященных применению информационных технологий в образовании, и пришли к твердому выводу: "При правильном внедрении и использовании технологий создаются все условия для повышения качества образования и расширения его границ".

Однако сформулированный постулат еще предстояло раскрыть. Это выразилось в пяти итоговых рекомендациях рабочей группы.

Первая рекомендация предполагает создание сообщества.

"Нужно сформировать сообщество людей, которые хорошо понимали бы суть электронного обучения, -- подчеркнула Боргман. -- В его ряды должны войти исследователи, преподаватели всех уровней, представители администрации учебных заведений, разработчики программного обеспечения, а также персонал ИТ-служб. Сообщество необходимо для проведения экспериментов, обобщения передового опыта, формулировки путей профессиональной переподготовки. Все это потребует времени".

Второй важной задачей является "создание платформы" -- ориентация на совместно используемое, интероперабельное, расширяемое, приспособленное для тестирования и проведения необходимых испытаний оборудование и программное обеспечение. В Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе обнаружили у себя более 25 разрозненных приложений управления учебным процессом. Подобному дублированию следует противопоставить масштабируемость и интероперабельность, присущие концепции Web 2.0. Платформа должна служить местом внедрения, интеграции, развития и совместного использования инноваций.

Третье -- это использование "преобразовательной силы" технологий в интересах образования на всех уровнях. В результате развития информационных и коммуникационных технологий в академические и образовательные программы будут внесены определенные изменения. Финансирование исследований ускорит перемены, а также поможет наладить преподавание соответствующих дисциплин как в аудиториях, так и в средах виртуального обучения.

Четвертая рекомендация направлена на создание и последующую популяризацию открытых образовательных ресурсов.

"Одной из причин неудач при попытках внедрения новаторских методов в прошлом были ограничения, обусловленные необходимостью соблюдения авторских прав, -- отметила Боргман. -- Это мешало созданию интероперабельных, повторно используемых компонентов, которые в свою очередь можно было бы объединять с другими компонентами, поддерживающими новые функции и возможности. Так, при финансировании исследовательских проектов Национальный научный фонд должен обязать разработчиков распространять результаты проектов в соответствии с лицензиями Creative Commons. В этом случае права группируются и лицензируются с учетом ваших потребностей".

Наконец, необходимы меры, направленные на поддержку, координацию и эффективное совместное использование результатов будущих исследований в области электронного обучения.

"К примеру, у Национального научного фонда нет базы данных, в которой было бы представлено то, что уже сделано, -- подчеркнула Боргман. -- А без нее организовать эффективное взаимодействие групп исследователей очень сложно".

В последние годы конференцию Educause стали упрекать за неформальную и бессистемную выдачу подобных рекомендаций. Как и в ходе большинства других технических конференций, презентации Educause объединяются по тематике: "преподавание и обучение", "сетевые решения и инфраструктура", "безопасность и конфиденциальность". В каждом из таких направлений представлены самые разнообразные по стилю выступления преподавателей, исследователей и ИТ-специалистов. И каждое из таких выступлений посвящено новым и интенсивно развивающимся технологиям.

В отчете рабочей группы Национального научного фонда США содержится призыв к систематизации предпринимаемых усилий. Необходимо осуществлять финансирование и координировать действия заинтересованных сторон в рамках всей отрасли.

"Сроки проведения назревших мероприятий ограничены, -- предупреждает Боргман. -- Время обитателей цифрового мира уже началось. И их среди нас становится все больше".

Протокол, получивший название Vi-Fi, позволяет клиентам Wi-Fi одновременно поддерживать соединение с несколькими точками доступа. По существу, Vi-Fi позволяет точкам доступа с перекрывающимся зонами покрытия скоординированно связываться с движущимся клиентом, и таким способом сводится к минимуму число прерываний связи, которые губительны для интерактивных приложений. Результаты тестирования, недавно опубликованные в техническом отчете, показывают, что в сравнении с существующим, более уязвимым протоколом Wi-Fi, при использовании Vi-Fi удваивается число успешных коротких TCP-передач, а также вдвое вырастает продолжительность непрерывных сессий IP-телефонии.

Результаты тестов Vi-Fi в двух сетях описаны в докладе "Интерактивная связь Wi-Fi для движущихся автомобилей" (Interactive WiFi Connectivity for Moving Vehicles), представленной 21 августа во время семинара Special Interest Group on Data Communications, проведенного ассоциацией ACM в Сиэтле. Статья написана в соавторстве Аруной Баласубраманьян, Аруной Венкатарамани и Брайаном Нейлом Левиным (все из Массачусетского университета в Амхерсте), Махаджаном из Microsoft и Джоном Захорьяном из университета Вашингтона.

Как подчеркнул Махаджан, сейчас связь людей и компьютеров, находящихся в движущихся автомобилях, с сетью требует довольно медленных и дорогих спутниковых или сотовых каналов передачи данных. Однако растет спрос на мгновенный, непрерывный и интерактивный доступ для работы в Web, голосовой связи, мультимедиа и других аналогичных приложений. Ученые хотели выяснить, насколько реально использовать постоянно растущее число точек доступа Wi-Fi как недорогую альтернативу.

Оригинальная версия для беспроводных локальных сетей в стандарте 802.11 и основа для этого протокола была предназначена для стационарных узлов, расположенных относительно близко друг к другу. "Протокол развивается. Он очень гибкий, и мы достаточно далеко продвинулись", - заметил Махаджан.

Серьезная проблема: сумеречные периоды

Поддержка сети Wi-Fi в машинах для интерактивных приложений выливается в серьезную проблему. "Сейчас любой клиент Wi-Fi в каждый момент времени взаимодействует только с одной базовой станцией", - пояснил Махаджан. Если это взаимодействие неустойчиво или прерывается, клиент в машине либо работает с низкой производительностью, либо полностью отключается до тех пор, пока не сможет связаться с новой базовой станцией.

"Соединение может ухудшиться или совсем прекратиться неожиданно и непредсказуемо. Производительность приложения падает или соединение теряется полностью", - заметил Махаджан. Специалисты называют эти прерывания "сумеречными периодами".

Обнаружено, что частые прерывания соединения возможны даже тогда, когда радиопередатчик движущейся машины находится достаточно близко к базовым станциям Wi-Fi. По словам Баласубраманьян, причин таких прерываний связи немало: высокие здания, топография, погода и множество других факторов, отражающихся на сигнале.

Группа также отметила, что во многих случаях клиент Wi-Fi в каждый момент времени находится в диапазоне действия двух или более базовых станций, поэтому пакеты "подслушиваются" всеми из них, даже если для связи с данным клиентом выбрана только одна станция. "Представьте, что клиент может взаимодействовать с несколькими базовыми станциями, - заметила Баласубраманьян. – Тогда вам не нужно полагаться только на одну. Мы хотим использовать это свойство для организации более надежной связи".

Координация передачи пакетов

Кластер базовых станций получает клиентский пакет и ждет подтверждения (ACK) от одного из членов кластера (и пакет, и ACK пересылаются средствами широковещательной рассылки). "Если они услышали ACK от одной из базовых станций, они не должны ничего делать, - пояснила Баласубраманьян. – Если же ACK не было, все остальные базовые станции с помощью нашего алгоритма Vi-Fi определяют, какая из них должна передать пакет".

Алгоритм использует "вероятностный" подход, по существу, в каждый данный момент выясняя, какова вероятность того, что каждая из слушающих базовых станций в состоянии передать пакет. Базовая станция, для которой эта вероятность наиболее высока, получает разрешение на передачу, будь то трансляция на медиасервер или загрузка на клиент в машине. Vi-Fi не дублирует пакеты: пакет передается только один раз базовой станцией, у которой самые лучшие шансы это сделать.

Протоколы сотовой беспроводной связи в сетях с множеством промежуточных серверов в чем-то на это похожи. Однако для того чтобы свести к минимуму накладные расходы, связанные с такого рода передачей пакетов, они группируют или объединяют пакеты вместе. "Мы хотели, чтобы в системе не было подобной группировки, поскольку она вызывает задержку", - отметил Махаджан. При передаче файлов задержки не страшны, но они могут оказаться губительными при видеотрансляции, интерактивных движениях камеры и тому подобного.

Тестирование Vi-Fi

Исследователи протестировали протокол Vi-Fi в двух сетях: в VanLAN в штаб-квартире Microsoft в Редмонде (штат Вашингтон) и в DieselNet в кампусе Массачусетского университета. В обоих случаях компьютеры, оснащенные (или подключенные) к радиопередатчикам Wi-Fi, были установлены в грузовиках или автобусах, движущихся по круговым маршрутам мимо базовых станций Wi-Fi. Группа сравнила результаты Vi-Fi с результатами работы традиционного механизма передачи Wi-Fi.

"При использовании Vi-Fi производительность увеличивалась примерно вдвое, - сообщил Махаджан. – Голосовые звонки, в среднем, были четче, число прерываний также сократилось вдвое". Кроме того, время устойчивого, непрерывного соединения тоже удвоилось.

При работе в Web наблюдались аналогичные, заметные улучшения в скорости загрузки и рост числа успешных завершений загрузки страниц.

Vi-Fi – это программный код, размещаемый над интерфейсом 802.11. Не требуется никаких изменений аппаратного или встроенного программного обеспечения. "Любой производитель оборудования беспроводных локальных сетей может реализовать это точно так же, как мы", - отметил Махаджан.

Тесты также показывают, что Vi-Fi может применяться не только в автомобилях. "Мы пришли к выводу, что его можно использовать для статических и переносных структур Wi-Fi, - заметила Баласубраманьян. – 'Сумеречные' периоды возникают и в этих сетях". В дальнейшем, по словам Махаджана, группа планирует провести более тщательное тестирование.

"Считается, что Wi-Fi есть повсюду, - сказал Махаджан. – Если это уже так, и в нем можно поддерживать совершенно новый класс приложений с помощью Vi-Fi - это замечательно. Если Wi-Fi получит действительно широкое распространение, не потребуется прикладывать существенных усилий на планирование топологий сотовых сетей".

Исследователи BBN Technologies готовят крупномасштабное тестирование мобильной сети, которая должна работать при возникновении сбоев в передаче данных, отказов, а также длительных задержек.

Тестирование – третий этап проекта Министерства обороны США, предусматривающего построение так называемых "неразрушаемых сетей" (Disruption Tolerant Network, DTN). В рамках этого проекта (см. также "Адаптивная радиосвязь в зоне военных действий", Computerworld Россия, № 43, 2007) создан прототип, содержащий 20 узлов, который демонстрировался в ноябре прошлого года на военной базе в Виржинии. Масштабные испытания, которые начнутся в конце 2009 года, должны показать, что создание крупных сетей DTN не только возможно, но и коммерчески оправдано, и в них можно задействовать стандартные широко распространенные компоненты.

На финансирование третьего этапа DARPA, агентство перспективных оборонных исследований Министерства обороны США выделило почти 9 млн долл. Основными приоритетами проекта являются обеспечение масштабируемости и работоспособности сетей DTN, содержащих тысячи узлов, а также разработка и реализация новых алгоритмов, необходимых для решения подобных задач. Также группа исследователей BBN вместе с Корпусом морской пехотой займется изучением применимости технологий DTN в рамках реализации программы создания мобильной сети CONDOR, которая должна связать подвижные соединения с командными центрами за пределами зоны прямой видимости, составляющей около 30-50 км.

Несмотря на то, что сети DTN создаются для военных, они могут найти гораздо более широкое применение. Такие сети обладают коммуникационными возможностями, стабильностью и предсказуемостью, превышающими показатели современных IP-сетей, включая Internet. Если в современных сетях нарушаются соединения или возникают задержки, то значительно ухудшается доставка пакетов, поскольку существующие протоколы маршрутизации рассчитаны на быструю стабилизацию всего маршрута их прохождения. Однако этого не происходит в случае повторяющихся прерываний соединений и появления длительных задержек, которые могут быть вызваны сбоями в работе оборудования, погодными условиями, рельефом местности или помехами.

Один из гражданских прототипов неразрушаемой сети создан в рамках проекта DieselNet Массачусетского университета в Амхерсте. В DieselNet применяются покупные одноплатные компьютеры, приемники и радиомодули GPS, размещенные в 40 блоках с шиной UMass. Если два таких блока находятся рядом друг с другом, они посылают друг другу запросы для того, чтобы выяснить, какие другие узлы "видит" каждый из них чаще всего. Если один из других узлов связан с конечным пунктом назначения сообщения, то оно передается туда за несколько секунд через промежуточной узел. В какой-то точке сообщение передается узлу, который посредством проводного соединения подключен к Internet.

Стабильность технологии - залог эффективности DTN

"Одной из концепций функционирования IP-сети является принцип отказа при возникновении проблемы - пользователь еще раз пошлет то, что ему нужно. В DTN такого не происходит. Такие сети пытаются выполнить передачу во что бы то ни стало, - подчеркнул Кристофер Смол, ведущий научный сотрудник подразделения BBN Networking Research Group. – DTN обходит места разрывов и осуществляет передачу данным любым возможным способом".

Такой устойчивостью сеть во многом обязана новому, созданному в BBN протоколу маршрутизации, получившему название Bundle, в котором используются очереди, а также другие технологии. В частности, благодаря так называемому "позднему связыванию" узел-источник в DTN может передавать сообщение даже в том случае, если IP-адрес пункта назначения не известен из-за проблем в серверах имен или в маршрутизаторах. Это все равно, что посылать по почте конверт, на котором не написан адрес.

По мере прохождения пакетов в DTN поступает дополнительная информация. В конце концов, происходит определение IP-адреса назначения, и передача завершается, когда пакет передается туда по любому из доступных соединений.

Во время состоявшихся осенью прошлого года полевых испытаний на военной базе в Вирджинии использовалось 20 узлов, главным образом, с применением похожих на ноутбуки встроенных компьютеров, которые поддерживали протокол DTN и технологии GPS и Wi-Fi. Большинство этих узлов не перемещались, имитируя расположение солдат при проведении операций в войсках передового базирования, которые пытаются связаться со штабом, расположенным примерно в двух километрах. В этом сценарии отрабатывалась передача тактической информации (например, сведений об оружии и боеприпасах и расположении врага), позволяющей получить точное представление о ситуации на передовой.

Несколько узлов были смонтированы во внедорожниках, которые периодически перемещались между местами расположения двух воинских частей. Эти машины имитировали беспилотные самолеты-разведчики, которые могли бы летать над расположениями и поддерживать беспроводную связь с наземными узлами.

Наряду с DTN использовалась стандартная IP-сеть, и каждый пакет передавался по двум сетям для того, чтобы можно было сравнить их производительность.

Результаты, по словам Смола, были поразительными. Сеть DTN смогла успешно передать в пять раз больше сведений о состоянии дел, чем обычная IP-сеть.

Узлы, представляющие "солдат", могли формировать очереди сообщений, а затем транслировать их в узлы, установленные на движущихся машинах. Когда последние попадали в радиус действия штабного узла, передача считалась успешно завершенной.

"Результаты оказались весьма интересными, - отметил Смол. – Мы не собираемся на данном этапе развертывать такие системы в крупных соединениях, но намерены продемонстрировать, что они способны работать с сотнями узлов, и могут непрерывно действовать в течение нескольких недель".

"Web 2.0 -- уже достояние истории", — считает Мария Парди, президент BT Design, подразделения компании British Telecom, занимающегося проектированием и глобальной доставкой ИТ-сервисов.

Это неожиданное заявление прозвучало в ходе ее выступления на ежегодной конференции CIO Symposium, организуемой Массачусетским технологическим институтом. С этим провокационным, по своей сути, высказыванием тем не менее согласилось большинство ее коллег, присутствовавших на конференции.

"В перспективе все будет определяться эффективностью обмена данными и возможностью установления доверительных отношений с людьми вне пределов предприятия", -- подчеркнула Парди.

Участники дискуссии, развернувшейся на конференции, отметили появление целого спектра самых разнородных технологий, скрывающихся за расхожим термином "Web 2.0", и необходимость оценить их потенциал для корпоративного сектора.

Диапазон соответствующих технологий простирается в достаточно широких пределах, начиная с Web-сервисов, опирающихся на XML протоколов и сервис-ориентированных архитектур (Service-Oriented Architecture, SOA) и заканчивая средствами wiki и каналами RSS, новыми формами организации сотрудничества и социальными сетями, а также инфраструктурой "вычислений в облаке" (cloud computing), поддерживающей все это. По оценкам аналитиков, общий оборот рынка указанных технологий к 2013 году достигнет 4,6 млрд долл.

Для Парди и ее коллег, принимавших участие в конференции, многие из этих технологий уже сегодня формируют весьма существенную часть корпоративного ИТ-ландшафта. Взрывной рост социальных сетей и усиление их влияния на организации и бизнес-процессы (в частности, на взаимоотношения с поставщиками и клиентами) является свидетельством того, что идеи, положенные в основу Web 2.0, уже начали порождать новые формы ведения бизнеса.

Сила сотрудничества

"Сегодня Web 2.0 представляет собой совокупность инструментов, способных поддерживать контакты и обмениваться информацией друг с другом, -- отметил директор группы ИТ-услуг Северо-Восточного университета Ричард Микул. -- Реальная их сила заключается в динамически и автоматически организуемой совместной работе с информацией и формировании на этой основе новых ресурсов".

При этом совместное использование информации переносится на более высокий уровень абстракции. Такого мнения придерживается Майк Уиллис, консультант компании PricewaterhouseCoopers и председатель совета организации XBRL International, организации, которая занимается продвижением стандарта Web 2.0 eXtensible Business Reporting Language, упрощающего для предприятий формирование финансовых отчетов.

Благодаря XRBL финансовые аналитики значительно наращивают свой потенциал, выходя далеко за рамки простого доступа и совместного использования необработанных данных. У них появляется возможность поделиться с коллегами математическими моделями обработки финансовых данных, развивая и шаг за шагом совершенствуя их.

"Стандартизация Web 2.0 затрагивает сегодня информацию более высокого уровня", -- подчеркнул Уиллис.

Директор ИТ-службы журнала Forbes Джеймс Лин привел пример, характеризующий данную тенденцию. Подобно другим сайтам новостей, электронный ресурс Forbes и раньше предоставлял читателям возможность комментировать публикуемые на нем материалы, но теперь комментарии, заслужившие высокую оценку пользователей и редакторов, могут располагаться и на главной странице сайта наряду с новостями и прочей информацией. Более того, в отношении пользовательского контента в Forbes пошли еще дальше. Сформировано целое сообщество финансовых аналитиков. Те члены сообщества, которые являются инвесторами, могут выдавать свои рекомендации, одновременно свое мнение излагают редакторы Forbes, а другие члены сообщества приглашаются к участию в дискуссии. Когда результаты торгов уже известны, проводится оценка эффективности рекомендаций, выстраивается их рейтинг. Лин полагает, что персонализация контента породит дополнительный спрос на соответствующие инструменты -- средства, позволяющие пользователям Web фильтровать, обобщать и форматировать данные, отвечающие их специфическим интересам, индивидуальному расписанию и местоположению.

Фактор "технаря"?

"Очевидно, что все эти технологии доступны лишь энтузиастам, одержимым, -- заметил модератор дискуссии, доцент кафедры делового администрирования Гарвардской школы бизнеса Эндрю Макафи. -- И XML нельзя назвать технологией для масс".

"В известном смысле так оно и есть. Но технологии типа XBRL интегрируются куда-то еще, например в электронные таблицы Excel. А одними из основных пользователей Excel являются как раз финансовые аналитики", - возразил Уиллис.

В голом виде надо особенно хорошо выглядеть

Руководителям следует понимать, что следование идеям Web 2.0 предполагает вывод организации на новый уровень прозрачности.

В развитие этого тезиса, Уиллис процитировал книгу Дона Тэпскотта и Дэвида Тикола "Голая корпорация: как век прозрачности рождает революционные идеи в бизнесе" (The Naked Corporation: How the Age of Transparency will Revolutionize Business).

"Если вы собираетесь ходить голым, поддерживайте хорошую физическую форму, -- заметил Уиллис. -- Web 2.0 добавляет прозрачности в процессы создания, совместного использования и интерпретации информации. Времена особой касты экспертов, управляющих однонаправленными потоками информации, закончились".

По мнению Лина, такие специалисты (в частности, редакторы) по-прежнему востребованы. "Однако теперь им отводится иная роль", -- пояснил он. Роль эта в большей степени ориентирована на сотрудничество, взаимодействие и повторение операций. Так, на сайте Forbes присутствуют инструменты, позволяющие экспертам-добровольцам оценивать акции и высказывать свои комментарии. Другие инструменты отслеживают доходность акций и помогают определять эффективность рекомендаций финансовых аналитиков, а редакторы Forbes активно вовлекаются во все эти процессы.

Макафи указал, что изменения подобного рода стирают границы между предприятиями и их деловыми партнерами, клиентами, поставщиками и регулирующими органами. "Неужели мы не хотим и не обязаны устранить эти барьеры?" -- добавил он.

Парди заметила, что размывание границ в случае с BT способствует росту доверия со стороны клиентов и требует от телекоммуникационного гиганта повышения производительности, устойчивости и безопасности своих сетей. Кроме того, это открывает новые возможности для бизнеса.

"Доступ к Сети становится ходовым товаром повседневного спроса, -- пояснила она. -- Добавляемые нами инновации и ценности располагаются на уровне программного обеспечения, поверх базовых сетевых услуг".

"В большинстве организаций конкретные очертания этих границ не уточняются, -- добавил Уиллис. -- Получая очередной набор данных, всегда ли вы знаете, откуда он поступил, с какими продуктами связан, насколько актуален, какова степень его достоверности? Технологии Web 2.0 позволяют ответить на все эти вопросы даже при исчезновении традиционных границ предприятий".

Участники дискуссии постарались обобщить поднимавшиеся и ранее проблемы, начиная от обособленных ресурсов wiki, формирующих местечковый или групповой менталитет, который на самом деле препятствует эффективному взаимодействию и совместному использованию информации, и заканчивая поддержкой стандартов качества данных и уровня обслуживания в исключительно изменчивых сервис-ориентированных средах, собранных из множества разрозненных программных компонентов независимых разработчиков.

"Внедрение идей Web 2.0 -- непростая задача, -- предупредил Лин. -- И это не панацея от всех проблем бизнеса".

Каждый, кто с нынешнего мая окажется в Маунтин-Вью (Калифорния), могут своими глазами увидеть, как функционировали первые калькуляторы – огромные по нынешним меркам устройства со множеством деталей и сложных передач, работавшие на мускульной силе. (Подробнее о Музее компьютерной истории см. "Пора собирать историю" [[ Museum_0317 ]] .)

В Музее компьютерной истории воссоздали механический калькулятор по проекту британского математика Чарльза Бэббиджа. Машина, которую Бэббидж в свое время назвал Difference Engine No. 2, представляла собой усовершенствованную версию его более раннего цифрового калькулятора.

Бэббидж завершил работу над чертежами своей машины в конце 1840-х годов, однако впервые изготовлена она была только в 1991 году. В Лондонском музее науки имеется единственный экземпляр калькулятора, реализованный в полном соответствии с проектом. Он выполнен по оригинальным чертежам Бэббиджа, имеет 3,3 метра в длину, чуть больше 2 метров в высоту, 8 тыс. бронзовых деталей, множество стальных и металлических элементов и весит около 3 тонн. Работа над проектом заняла одиннадцать лет.

Когда калькулятор работает, его можно принять за гигантскую шарманку.

Модель, созданная в Америке, - это второй экземпляр, воплощающий планы Бэббиджа. Работу заказал и оплатил миллионер Натан Мирволд, длительное время занимавший руководящие посты в корпорации Microsoft.

Мирволд и Дорон Свейд, много лет изучавшие работы Бэббиджа и курировавшие еще лондонский проект, 1 мая выступили в Музее компьютерной истории в Маунтин-Вью. Официальное открытие экспозиции Difference Engine состоится 10 мая.

Впрочем, Difference Engine – далеко не самый старый калькулятор на свете. В конце 2006 года международная группа ученых обнародовала детали исследования астрономического калькулятора Antikythera Mechanism (см. "Тайна древнего калькулятора", [[ http://www.osp.ru/cw/2008/16/5005571/ ]]), который насчитывает 2100 лет. В нем использовались 37 обработанных с высочайшей точностью бронзовых деталей, и он мог точно определять текущую позицию Солнца, Луны и их фазы, а также, возможно, прогнозировать время нахождения в определенных точках эклиптики.

А что, собственно, означает термин "разностная машина"? Расчет тригонометрических таблиц, используемых для решения целого ряда навигационных, инженерных и научных задач, когда-то выполнялся вручную, после чего квалифицированные математики отправляли свои выкладки менее искушенным специалистам, которых называли "калькуляторы", и они производили вручную все арифметические расчеты. Бэббидж стал одним из первых, кто попробовал автоматизировать труд этих людей.

Название «разностная машина» продиктовано характером ее работы, который заключается в получении последовательности промежуточных величин. В основу работы машины положен так называемый метод разностей, разработанный Исааком Ньютоном. Примером может служить вычисления произведения 5 и следующих за 5 в натуральном ряду чисел, то есть 6, 7, 8. По существу, метод разностей основывается на том, что уже вычислено значение произведения 5 на 5, и этот результат может быть использован для получения произведения 5 и следующих чисел путем прибавления 5 к известной сумме. Выглядит это следующим образом:

5 x 6 = 30

5 x 7 = 35 путем прибавления 5 к полученному произведению;

5 x 8 = 40 путем прибавления 5 к произведению, полученному на предыдущем этапе.

Умножения заменяются на последовательные сложения. Если мы хотим рассчитать все элементы таблицы умножения, необходимо проделать значительную работу.

В разностной машине Бэббиджа данный принцип применен для решения степенных уравнений, что необходимо для решения множества научных задач. Эти уравнения состоят из переменных и констант, в них используются только операции сложения, вычитания и умножения, а их решениями могут быть положительные целые числа.

Позднее Бэббидж изобрел более универсальную машину, Analytical Engine, но при его жизни (он скончался в 1871 году) она была построена лишь частично. Это устройство должно было быть в состоянии рассчитать любую математическую формулу, хотя на практике это так и не было доказано: машина не была достроена. Шведский печатник Георг Шутц в 1854 году создал машину на основе проекта разностной машины Бэббиджа.

Вычисления в Difference Engine осуществляются путем сложных операций коленчатых рычагов и системы передаточных механизмов.

Калифорнийский музей не имеет и половины тех редкостей, подчас весьма эксцентричного свойства, которые представлены на постоянной экспозиции Лондонского музея науки, посвященной Бэббиджу, и которые хранятся здесь также трепетно, как прядь волос Наполеона, срезанная у императора на острове Святой Елены, или тсантсы, высушенные человеческие головы, – реликвии племени дживаро из Эквадора.

Викторианская эстетика, нашедшая свое воплощение в машине Бэббиджа, породила целое направление фантастики, именуемое «стимпанк». В книгах этого направления атрибуты прошлого, такие, например, как паровые машины, переплетаются с элементами фэнтези и научной фантастики. Работа Бэббиджа вдохновила культовых авторов Уильяма Гибсона и Брюса Стерлинга, мэтров жанра, на создание в 1990 году романа The Difference Engine. В романе изображен своего рода альтернативный викторианский мир, в котором создается машина Бэббиджа, в результате чего раньше почти на столетие, в XIX веке начинается информационная революция.

Специалисты корпорации Intel недавно продемонстрировали модифицированный канал беспроводной связи 802.11, способный передавать данные с быстродействием около 6 Мбит/с на расстояние около 100 км.

Столь впечатляющей дальности связи удалось добиться с применением имеющегося в наличии оборудования, включая параболические антенны, используемые в проекте Intel, получившем название "Платформа сельской связи" (Rural Connectivity Platform, RCP). Основным новшеством проекта стало заимствование методов сетей сотовой связи для реализации управления доступом к коммуникационной среде 802.11, позволившее повысить дальность передачи сигналов.

RCP – один из нескольких исследовательских проектов, выполняемых с целью распространения Internet в сельских районах, особенно в развивающихся странах. Основная его концепция - применение недорогих радиосистем Wi-Fi с низким энергопотреблением для организации каналов связи между проводными инфраструктурами Internet в городах и проводными или беспроводными сетями небольших сельских поселков. Увеличение радиуса действия систем RCP позволяет сократить количество беспроводных узлов для покрытия значительных расстояний.

Исследовательское подразделение Intel Research и группа Intel Emerging Markets Platform Group работают над проектом RCP почти два года. В некоторых странах, в том числе в Индии, Вьетнаме, Панаме и в Южной Африке, уже имеются его пилотные реализации. В начале марта специалисты Intel продемонстрировали такой канал в действии во время дня открытых дверей в исследовательской лаборатории Berkeley Research Lab в Калифорнии, когда по коммуникациям RCP осуществлялась прямая трансляция "живого" видео на частоте 5,8 ГГц, передаваемого камерой, установленной на расстоянии примерно в 2,5 км. Во время демонстрации применялась внешняя параболическая антенна диаметром около 60 см.

Технология Wi-Fi применяется вне зданий в муниципальных беспроводных ячеистых сетях, например, таких компаний, как BelAir Networks и Firetide. Как правило, в узлах подобных сетей используется комбинация мощных радиопередатчиков и направленных антенн с высоким коэффициентом усиления для передачи сигналов на расстояние от полутора до трех км.

В Intel считают, что при увеличении дальности связи протокол 802.11 становится неэффективным. Это происходит, в частности, из-за необходимости ожидания передатчиком ответа, подтверждающего получение данных приемником. Если передатчик не получает такого подтверждения в течение определенного времени, он "считает", что данные потеряны или искажены и посылает их повторно. Чем больше расстояние связи, тем больше вероятность того, что передатчик не сможет своевременно получить такое подтверждение.

Поэтому в Intel изменили этот протокол, добавив технологию множественного доступа с разделением времени (Time Division Multiple Access, TDMA), которая применяется в современных сотовых сетях GSM. При использовании TDMA время работы канала разделяется на повторяющиеся циклы, или временные слоты, и осуществляется синхронизация передачи и приема содержащихся в них данных. Благодаря такой синхронизации обмен информацией осуществляется по определенному "графику", исключающему необходимость посылки и ожидания подтверждений, а также повторных передач.

Некоторые производители систем Wi-Fi, включая Meru Networks и Extricom, добавили поддержку определенного вида централизованного "планирования" в продукты для беспроводных локальных сетей 802.11, утверждая, что это упрощает их развертывание (поскольку все точки доступа могут работать с использованием одного канала) и увеличивает пропускную способность в периоды роста нагрузок.

В решениях Intel технология TDMA позволяет передавать сигналы на большие расстояния, поскольку она снижает загрузку беспроводной сети и увеличивает часть полосы пропускания, используемую для передачи данных, позволяя тем самым наращивать дальность связи.

RCP предусматривает передачу данных в зоне радиовидимости, поэтому антенны на каждом из концов канала должны "видеть" друг друга.

Узлы RCP могут устанавливаться на каждом конце канала связи, а также выполнять функции ретрансляции сигналов. Оба типа устройств RCP снабжены одноплатными компьютерами с сетевыми процессорами Intel IXP 425, памятью CompactFlash, портами 10/100 Ethernet, поддерживающими технологию Power over Ethernet, и точками доступа 802.11 для связи с компьютерами локальных клиентов. Потребляемая мощность каждого такого устройства — около 6 Вт.

В Intel используют для дальней связи радиосистемы 802.11 (возможна установка до трех таких устройств), но для увеличения расстояния их можно заменить какими либо другими, включая WiMAX.

Устройства RCP работают в диапазонах 900 МГц, 2,4 ГГц и 5,8 ГГц. Они размещаются в компактных, жестких, литых алюминиевых корпусах, и могут конфигурироваться автоматически.

В Intel сообщили, что планируют начать продажу подобных устройств в Индии уже в этом году, по-видимому, в рамках контрактов с производителями оборудования, предусматривающих создание коммерческих продуктов на базе эталонной архитектуры лаборатории Berkeley Research Lab. Предполагается, что такие устройства будут стоить до 500 долл.

Программное обеспечение RCP работает под управлением операционной системы на базе дистрибутива компании SnapGear для встроенной версии Linux. Графический пользовательский Web-интерфейс может применяться для мониторинга, а также для ручного конфигурирования.

В Панаме в настоящее время одно устройство RCP установлено в 15-этажном отеле, имеющим доступ в Internet. Другое находится на высоком дереве в поселке, расположенным на расстоянии нескольких миль от отеля. Узел RCP, смонтированный на дереве, получает напряжение питания от солнечной панели и обеспечивает устойчивую работу с Internet, в поселке, где раньше этого просто не было.