Следующий шаг — сенсорная сеть. Сенсорные сети призваны контролировать все аспекты материального мира. До сих пор они главным образом использовались для научных экспериментов, например для отслеживания поведения птиц, вулканической деятельности и миграции зебр. Теперь они внедряются в бизнес-приложения, здравоохранение, оборудование для контроля колебаний и контроля замороженных, охлажденных и других скоропортящихся товаров.
Сенсорные узлы — маленькие компьютеры размером с брелок для ключей, в которые встроены датчики температуры, вибрации и т. п. Множество узлов находится в зоне наблюдения. Как правило, у них есть собственные источники питания, они могут пользоваться солнечной энергией или получать энергию от колебаний. Для этих устройств важно обладать достаточным количеством энергии, чтобы доставить данные датчиков на внешнюю точку сбора информации. Общая схема самоорганизации узлов для передачи друг другу сообщений показана на рис. 1.34. Такую схему называют сетью с ретрансляторами.
Рис. 1.34. Топология сенсорной сети с ретрансляторами
В будущем RFID и сенсорные сети, вероятно, получат больше возможностей и станут более распространенными. Исследователи уже объединили лучшее из обеих технологий, создав прототипы программируемых RFID-меток с датчиками света, движения и др. (Sample и др., 2008).
1.6. Стандартизация сетей
В мире существует большое количество разработчиков сетей, каждый из которых имеет свои представления о способах реализации различных функций. Без координации их действий наступила бы полная неразбериха, и пользователи не смогли бы работать. Единственным способом борьбы с хаосом является достижение согласия по определенным вопросам на основе сетевых стандартов. Стандарты не только обеспечивают возможность общения компьютеров, но также расширяют рынок для продукции, придерживающейся стандарта, что приводит к массовому выпуску совместимой друг с другом аппаратуры, очень широкомасштабной интеграции, удешевлению производства и, следовательно, еще большему притоку потребителей на этот рынок.
В этом разделе мы рассмотрим чрезвычайно важный, но плохо изученный мир международных стандартов. Но сначала давайте обсудим, что должно относиться к стандартам. Разумный человек предположит, что стандарт разъясняет, как работает протокол, чтобы вы могли сделать его хорошую реализацию. И этот человек оказывается неправ.
Стандарты определяют то, что необходимо для реализации взаимодействия: ни больше, ни меньше. Это позволяет рынку развиваться и также позволяет компаниям конкурировать, совершенствуя собственные продукты. Например, стандарт 802.11 задает скорости передачи, но не говорит, при каких условиях отправитель должен использовать конкретную скорость, — данная информация является ключевой характеристикой хорошей работы. Этот вопрос должен решать тот, кто создает продукт. Часто такой подход затрудняет взаимодействие, поскольку стандарты обычно предлагают множество возможностей, что приводит к появлению огромного количества вариантов реализаций. С 802.11 было связано столько проблем, что на вооружение была взята стандартная стратегия — для отлаживания взаимодействия в рамках 802.11 была создана специальная группа — WiFi Alliance.
Точно так же стандарт протокола определяет протокол проводной связи, но не дает описания реального интерфейса, позволяющего объяснить протокол. Существующие интерфейсы часто являются объектами собственности. Например, способ, которым TCP взаимодействует с IP в компьютере, не имеет значения для обеспечения связи с удаленным узлом. Значение имеет только то, что удаленный узел говорит через TCP/ IP. Фактически TCP и IP обычно работаю вместе без дополнительного интерфейса. Это говорит о том, что хорошие служебные интерфейсы, как и хорошие интерфейсы приложений, важны для работы протоколов и лучшие (такие как сокеты Беркли) могут стать очень популярны.
Стандарты делятся на две категории: de facto и de jure. Стандарты de facto установились сами собой, без какого-либо предварительного плана. HTTP — протокол, на котором работает Сеть, появился как стандарт де-факто. Он происходит от первых WWW-браузеров, созданных Тимом Бернерсом-Ли (Tim Berners-Lee) в CERN. Bluetooth — еще один пример — был придуман фирмой Ericsson, но теперь им пользуются все.
Стандарты de jure, напротив, приняты по неким формальным законам стандартизации. Международные организации по стандартизации обычно делятся на две категории: созданные на основе межправительственных договоренностей и добровольные организации. В области сетевых компьютерных стандартов существуют несколько организаций каждого типа, наиболее известны ITU, ISO, IETF и IEEE, которые мы обсудим ниже.
Взаимоотношения между стандартами и компаниями достаточно сложны на практике. Фактические стандарты часто трансформируются в юридические, особенно если они успешны. Так произошло с HTTP, который был быстро принят IETF. Комитеты по стандартизации могут ратифицировать стандарты друг друга, чтобы стимулировать рост рынка технологий. В настоящее время существует множество специальных деловых организаций, которые образуются вокруг некоторых технологий и также играют существенную роль в развитии и усовершенствовании сетевых стандартов. Примером может послужить технология 3GPP (Third Generation Partnership Project), которая объединила телекоммуникационные ассоциации, занимающиеся стандартами мобильной связи 3G UMTS.
1.6.1. Кто есть кто в мире телекоммуникаций
Официальный статус телефонных компаний мира в разных странах различен. На одном полюсе находятся Соединенные Штаты, в которых имеется 2000 отдельных (в основном очень маленьких) частных телефонных компаний. До разделения в 1984 году AT&T, самая большая на тот момент корпорация в мире, полностью доминировала в этом рыночном секторе. Ее услугами пользовались около 80 % абонентов Америки, и закон о Телекоммуникациях 1996 года перестроил регулирование, чтобы способствовать конкуренции.
На другом полюсе располагаются страны, в которых правительство обладает полной монополией на все средства связи, включая почту, телеграф, телефон, а часто также и радио, и телевидение. В эту категорию попадает большая часть мира. В некоторых случаях владельцем средств связи выступает национализированная компания, в других им является просто особая ветвь правительства, обычно называемая Министерством связи или PTT (Postal Telegraph and Telephone administration — Управление почтово-телеграфной и телефонной связи). Сейчас во всем мире наблюдается тенденция перехода от государственной монополии к либерализации и конкуренции. Большинство европейских стран уже передало целиком или частично эту отрасль в руки независимых собственников, но кое-где процесс пока еще идет слишком медленно.
При таком разнообразии поставщиков услуг, очевидно, имеется необходимость в обеспечении совместимости во всемирном масштабе. Совместимости, гарантирующей пользователям (и компьютерам) разных стран возможность связаться друг с другом. На самом деле, эта потребность существовала уже очень давно. В 1865 году представители многих европейских государств собрались, чтобы сформировать союз, который явился предшественником сегодняшнего Международного союза телекоммуникаций (ITU, International Telecommunications Union). Задачей этого союза стала стандартизация международных средств связи. В то время еще нечего было стандартизировать, кроме телеграфа, но уже тогда было ясно, что если половина стран будет использовать азбуку Морзе, а другая половина — какой-либо другой код, то возникнут проблемы. С появлением международной телефонной связи ITU занялся также разработкой стандартов в области телефонии. В 1947 году международный союз телекоммуникаций вошел в состав учреждений Организации Объединенных Наций.
В ITU входят примерно 200 представителей различных ведомств, включая практически все организации ООН. В США отсутствует PTT, но кто-то же должен представлять государственные структуры. Эта роль выпала Государственному департаменту. Возможно, он участвует в решении вопросов взаимодействия ITU с другими государствами, что коррелирует с собственным направлением деятельности Госдепартамента. В состав ITU входит примерно 700 представителей соответствующего промышленного сектора и ассоциированные члены, среди которых есть и телефонные компании (например, AT&T, Vodafone, Sprint), и производители телекоммуникационной аппаратуры (например, Cisco, Nokia, Nortel), и производители компьютеров (например, Microsoft, Agilent, Toshiba), производители микросхем (например, Intel, Motorola, TI) и другие заинтересованные компании (например, Boeing, CBS, VerySign).
