Arhitectura WAP

Arhitectura WAP

Introducere

Sistemul WAP acopera golul dintre lumea mobilelor si INTERNET sau retelelor interne ale corporatiilor si ofera abilitatea de a furniza o gama nelimitata de servicii mobile pentru abonati - independent de reteaua lor, si terminal.

WAP este un standard global si nu este controlat de o singura companie. Ericsson, Motorola, Nokia si Unwired Planet au fondat Forumul WAP in vara anului 1997 cu scopul initial al definirii specificatiilor industriale largi pentru dezvoltarea aplicatiilor pentru retelele de comunicatii fara fir. Specificatiile WAP definesc un set de protocoale la nivelele de aplicatii, sesiuni, tranzactii, securitate si transport, lucru care da voie operatorilor, producatorilor si furnizorilor de aplicatii sa depaseasca incercarile diferentierii serviciului mobil avansat si crearea unui serviciu rapid/flexibil. Exista acum peste o suta de membrii reprezentind producatori de terminale si infrastructuri, operatori, transportatori, furnizori de servicii, producatori de software, furnizori de continut si companii dezvoltatoare de servicii si aplicatii pentru dispozitivele mobile. Pentru mai multe informatii vizitati Forumul WAP la

WAP defineste deasemenea si un mediu de aplicatii fara fir (WAE) cu scopul de a determina operatorii, producatorii si dezvoltatorilor de continut sa dezvolte servicii si aplicatii avansate diferentiate are includ un microbrowser, facilitati de scripting, e-mail, mesagerie intre World Wide Web (WWW)-dispozitive mobile si acces al mobilelor la telefax.

Specificatiile WAP continua sa se dezvolte prin contributia membrilor, care, datorita testarilor de interoperabilitate, au adus WAP in lumina pietei mobile de date cu dispozitive complet functionale cu acces WAP (vezi figura 1).

Figura 1.-Dispozitive WAP

Bazate pe modelul Internet, dispozitivele fara fir contin un microbrowser, in timp ce continutul si aplicatiile sint tinute pe servere Web.

In trecut, accesul la Internet fara fir a fost limitat de capacitatile dispozitivelor portabile si retelelor fara fir.

WAP utilizeaza standarde Internet ca XML, UDP (user datagram protocol) si IP (internet protocol). Multe din protocoale sint bazate pe standardele Internet ca HTTP (hypertext transfer protocol) si TLS, dar au fost optimizate pentru limitarile unice ale mediului fara fir: largime de banda mica, latenta mare si stabilitate mica a conexiunii.

Standardele Internet ca HTML (hypertext markup language), HTTP, TLS si TCP (transmision control protocol) sint ineficiente in retelele mobile, cerind ca mari cantitati de date be baza de text sa fie trimise. Continutul standard HTML nu poate fi afisat pe micile ecrane ale telefoanelor mobile sau pager-uri.

WAP utilizeaza transmisia binara pentru o mai mare compresie a datelor si este optimizata pentru o latenta mare si largime de banda mica. Sesiunile WAP se descurca cu acoperire intermitenta si poate opera cu o mare varietate de protocoale de transport.

WML si WMLScript sint utilizate pentru a produce continut WEB. Acestea utilizeaza in mod optim micile display-uri, si navigarea se poate face cu o singura mina. Continutul WAP este scalabil de la display-ul de doua linii de text pe un dispozitiv primar pina la un ecran cu grafica puternica pe ultimele tipuri de telefoane si comunicatoare.

Stiva mica a protocolului WAP este proiectata sa minimezeze largimea de banda necesara si sa maximizeze numarul de tipuri de retele care pot furniza continut WAP. Se va tinti spre multiple retele. Acestea includ sistemul global pentru comunicatii mobile (GSM) 900, 1800 si 1900 MHZ; standardul interim (IS)-136; DECT (digital European cordless communication; TDMA (time-division multiple acces); PCS (personal communications service; FLEX si CDMA (code division multiple acces). Toate tehnologiile de retea vor fi deasemenea suportate, incluzind SMS (short message service), USSD, CSD (circuit-switched cellular data) si GPRS (general packet radio service).

Dat fiind faptul ca WAP se bazeaza pe o arhitectura de nivele scalabile, fiecare nivel poate fi dezvoltat independent de celelalte nivele.

WAP

WAP va furniza multiple aplicatii pentru afaceri si piata clientilor cum ar fi servicii bancare, acces la bazele de date ale corporatiilor si o interfata pentru mesaje (vezi figura 2.).

Figura 2. Interfata de mesaje

Cererea dispozitivului mobil este trimisa ca o adresa URL reteaua operatorului la un portal WAP, care este interfata dintre reteaua operatorilor si Internet (vezi figura 3.).

Arhitectura portalului WAP

WDP

Protocolul WDP este nivelul de transport care trimite si receptioneaza mesajele prin intermediul oricarei retele, incluzind SMS, USSD, CSD, CDPD, IS-36 packed data si GPRS.

WTLS

Nivelul WTLS (wireless transport layer security), un nivel de securitate optional, are facilitati de criptare care ofera securitatea transportului necesara multor aplicatii, cun ar fi e-commerce.

Nivelul WTP (WAP transaction protocol) furnizeaza suport pentru tranzactii, adaugind fiabilitate serviciului WDP.

WSP

Nivelul WSP (WAP session protocol) furnizeaza un nivel sesiune mic pentru a permite schimbul de date in mod eficient intre aplicatii.

Interfata HTTP

Interfata HTTP serveste la recupera continutului WAP din Internet cerut de dispozitivele mobile.

Continutul WAP (WML si WMLscript) este convertit intr-o forma compacta binara pentru a fi transmisa pe calea aerului.

Figura 4. Continutul WAP in forma compacta binara

Microbrowser-ul WAP incorporat in dipozitivul mobil interpreteaza codul de biti si afiseaza continutul WAP interactiv

igura 5. Afisaj al unui dispozitiv mobil

Tehnologia ATM si reteaua ISDN de banda larga

In prezent, in lume exista diverse tipuri de retele de comunicatii (telefonie, telex, transmisii de date, televiziune prin cablu etc.), fiecare avand propria tehnologie, mijloace de transmisie si oferind servicii specifice.
In viitor se preconizeaza integrarea tuturor retelelor specializate prin apariti unei singure retele care va permite transmiterea tuturor tipurilor de informatie indiferent de viteza, largime de banda si serviciile oferite, fiind, de asemenea, posibila si aparitia unei mari varietati de servicii noi, potrivit cu cerintele utilizatorilor.
Aceasta retea este B-ISDN (Broadband Integrated Servicies Digital Network), reteaua digitala cu servicii integrate de banda larga si ea va oferi transport de voce si date de mare viteza, TV in direct cu numeroase surse (videoconferinta), video la cerere, muzica la calitatea CD-urilor, posta electronica multimedia, navigare prin Web cu un transfer al fisierelor in fundal, instruire si asistenta de la distanta (telescoala, telemedicina, televotare, telemarketing etc.), conectare LAN/MAN/WAN de mare viteza, precum si numeroase servicii, dintre care unele nu au fost imaginate inca.
Suportul fizic al retelei B-ISDN, complet digitale, il constituie: cablurile coaxiale, fibrele optice, radio-retelele digitale, microundele si satelitii.
B-ISDN reprezinta o paradigma a schimbarii, corespunzatoare cerintelor actuale, reprezentand un pas spre era digitala.
B-ISDN se bazeaza pe tehnologia ATM (Modul de Transfer Asincron), tehnologie numita astfel deoarece receptionarea si retransimiterea celulelor de catre comutatoarele ATM nu este sincrona (legata de un ceas master asa cum este in cazul ierarhiei digitale SONET/SDH).
ATM utilizeaza circuitele digitale virtuale pentru transportul pachetelor de date de dimensiune fixa (numite celule) de la sursa la destinatie, cu viteze de 155,52 Mbps si 622 Mbps, cu posibilitate ulterioara de a atinge viteze de ordinul Gbps.
Beneficiile aduse de folosirea ATM sunt importante:
- cresterea lungimii de banda de circa 500 de ori fata de ISDN banda ingusta;
- flexibilitatea in gestionarea de servicii noi, cu caracteristici necunoscute;
- simplitate in comutarea celulelor, in comparatie cu multiplexarea/demultiplexarea de circuite;
- usurinta de a trata la fel de bine, atat trafic cu viteza constanta (audio, video), cat si trafic cu viteza variabila (date);
- asigurarea difuzarii simultane a informatiei catre mai multi utilizatori;
- alocarea flexibila a largimii de banda, conform cerintelor utilizatorilor;
- existenta unui numar mai mic de interfete standard in retea pentru asigurarea unor servicii diverse;
- proceduri de realizare a conexiunilor bine definite prin standarde internationale;
- operarea cu celule ATM de format fix contribuie la simplificarea hardware-ului din comutatoare si evita problemele complexe pe care le ridica o sincronizare de mare performanta.
Realizarea B-ISDN ridica insa o serie de probleme deosebite.
- In primul rand, utilizarea unei tehnologii cu comutare de celule reprezinta o uriasa ruptura cu traditia comutarii de circuite, pe care se bazeaza atat PSTN, cat si ISDN de banda ingusta. Mai mult decat atat, B-ISDN nu poate folosi infrastructura existenta, bazata pe cabluri de cupru, in care s-au facut investitii uriase. Trecerea completa la B-ISDN presupune eliminarea totala a cablurilor de cupru si inlocuirea lor cu cabluri de fibra optica, mai scumpe.
- Pentru comutarea de celule ATM nu mai pot fi folosite comutatoarele cu diviziune in spatiu sau comutatoarele cu diviziune in timp, utilizate pentru comutarea de circuite sau pachete, fiind necesara inlocuirea acestora cu comutatoare ATM care lucreaza la viteze si largimi de banda mult mai mari.
Pot fi pastrate trunchiurile de fibra optica interzonale apartinad actualelor companii de telecomunicatii si cablurile coaxiale ale companiilor de televiziune prin cablu, care doresc sa asigure servicii video la cerere.
Din cele aratate mai sus se desprinde concluzia ca atat reteaua PSTN, cat si ISDN vor exista o perioada de timp (posibil intre 10 - 20 de ani), insa, cu siguranta, viitorul apartine B-ISDN-ului si tehnologiilor de banda larga (ATM, SDH).

Comutarea celulelor ATM

Serviciul de baza asigurat de B-ISDN, comutarea (retransmiterea) de celule ATM, este un compromis intre comutarea pura de circuite si comutarea pura de pachete, insa ATM poate sa emuleze cu succes aceste moduri.

Secretul acestei performante este viteza mare de transmisie.
Serviciile ATM sunt orientate pe conexiune, modelul functional fiind similar cu cel al unei retele de tevi de canalizare. In esenta, o conexiune lucreaza ca o teava: la emisie se introduc informatiile (liniare) la un capat, iar receptorul le primeste, in aceeasi ordine, la celalalt capat.
Realizarea unui apel telefonic presupune mai intai trimiterea unui mesaj pentru stabilirea, pe baza de negociere, a unei conexiuni (calea de comunicatie) pe care vor circula toate celulele urmatoare. Odata stabilizata aceasta cale, toate celulele care apartin apelului respectiv vor circula in aceeasi ordine in care au fost transmise.
Conexiunile din retele ATM sunt de doua tipuri:
- circuite virtuale permanente, analog circuitelor comutate permanente, sunt circuite inchiriate, stabilite in avans, pe o durata prestabilita de timp.
- circuite virtuale comutate, similare apelurilor telefonice din retelele telefonice din reteaua comutata, sunt circuite stabilite ad-hoc, in mod dinamic, in momentul inceperii apelului si sunt eliberate imediat dupa terminarea apelului.
Circuitele virtuale stabilite sunt memorate ca parte componenta a parametrilor conexiunii intre sursa si destinatie, pe baza acestei informatii, precum si a campurilor din antetul celulei, se face dirijarea corecta a celulelor ATM pe liniile de iesire din comutator (router).
Trebuie amintit faptul ca fiecarui apel i se cere sa specifice cand termina de folosit un circuit virtual, astfel incat acest circuit sa poata fi sters din tabelul router-ului pentru a nu incarca inutil memoria de lucru.
In retelele publice B-ISDN, motivatia este alta: utilizatorii platesc atat timpul de conectare, cat si volumul datelor transmise. In plus, trebuie luate unele masuri de precautie pentru a rezolva situatiile in care comutatoarele termina circuitele virtuale in mod fortat, din cauze diverse (defectiuni, congestie), in loc sa le elibereze in mod politicos cand au terminat.

Structura celulelor ATM

In telefonia comutata clasica POTS (Plain Old Telephone System) putem considera ca se 'comuta pachete de informatie' cu durata variabila (durata fiecarui apel). In acest caz avem de-a face cu un circuit fizic mentinut cap-la-cap pe toata durata apelului. Modul de comutatie utilizat este modul circuit, care are dezavantajul unei slabe utilizari a resurselor.
In cazul transmisiei de date cea mai potrivita alegere este comutatia pe pachete, realizata prin segmentarea fluxului de date in pachete de anumite dimensiuni si transmiterea secventiala a lor.
In cazul ATM, se pune intrebarea: cum trebuie transmisa in mod optim informatia pentru a beneficia de eficienta comutatiei in modul pachet, dar si de calitatile notabile oferite de modul circuit, mod de transmisie ce nu necesita sincronizare.
Raspunsul se afla in proiectarea pachetului de date, a carui marime depinde de lungimea traseului de strabatut. Cu cat este mai lung, cu atat creste intarzierea de propagare.
In Europa, cercetatorii au ajuns la concluzia ca pachetele de date, numite acum celule, trebuie sa aiba lungimea (fixa) de 32 octeti.
In Statele Unite si Australia, tari cu o intindere mai mare, unde timpul de propagare este considerabil, lungimea optima pentru celule este de 64 octeti.
De aceea a fost aleasa o solutie de compromis: s-a stabilit ca lungimea campului de informatie sa fie egal cu media aritmetica a celor doua lungimi, adica 32+64=98/2=48 octeti. In plus, celula ATM are un antet de 5 octeti (40 biti) care au urmatoarea semnificatie:
- campul GFC (General Flow Control) - controlul general al fluxului. GFC are 4 biti si este prezent numai in celulele transmise intre o gazda si o retea. El este rescris de primul comutator la care ajunge, deci nu are semnificatie in comunicatia cap-la-cap;
- campul VPI (Virtual Path Identifier) - identificatorul caii virtuale. VPI este un intreg de 8 biti (un octet) care selecteaza o anumita cale virtuala;
- campul VCI (Virtual Chanel Identifier) - identificatorul de canal virtual. VCI are 2 octeti si selecteaza un anumit circuit virtual in cadrul caii virtuale alese.
Deoarece campul VPI are 8 biti si VCI are 16 biti, teoretic, o gazda poate avea pana la 256 de grupuri de circuite virtuale, fiecare continand pana la 65 536 circuite virtuale. De fapt, unele circuite sunt rezervate pentru functii de control, cum ar fi stabilirea de circuite virtuale.
- campul PTI (Payload Type) - tipul incarcarii utile. PTI defineste tipul de informatie utila pe care o contine celula ATM:
-- informatia furnizata de utilizator
-- informatia furnizata de retea (pentru intretinere, administrare, controlul congestiei)
-- bitul CLP (Cell Loss Priority) - Prioritatea de eliminare a celulelor. Acest bit este folosit pentru a diferentia traficul de prioriate mare fata de cel de prioritate mica. Daca apare congestie, comutatoarele vor elimina celulele cu prioritate mica;
- campul HEC (Header Error Check) - suma de control a header-ului. Acest camp este folosit pentru corectarea erorilor mono-bit si detectarea erorilor multibit din antet.
Cei 5 octeti din antet sunt urmati de 48 de octeti de informatie utila care pot sa contina insa diferite antete si incheieri adaugate de protocoalele stratului AAL (ATM Adaptation Layer).