МОБИЛЬНЫЙ ОФИС И 

ДИСТАНЦИОННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

© С.Л.Плавинский, 2002



 

Введение

Когда речь заходит о современных технологиях дистанционного обучения, то чаще всего вспоминают о видоконференциях, спутниковых телемостах и прочих весьма дорогостоящих и поражающих воображения методах доставки информации. Однако необходимо задаться вопросом - кто должен являться основным потребителем систем дистанционного обучения. Это вряд ли будут сегодняшние студенты и школьники - общество во всех странах смирилось с тем, что молодые люди не участвуют в производительной жизни и основной для них задачей является обучение. Соответственно, они могут пользоваться уже существующей системой обучения и особых причин для ее замены на дистанционную нет. Если это так, то основными потребителями услуг системы дистанционного обучения должны являться работающие люди, те, кого принято называть взрослыми учащимися.

Взрослые учащиеся, особенностями обучения которых занимается наука андрогогика (в противоположность педагогике - науки об обучении детей), имеют несколько важных отличительных черт:

1. Обучение для них должно проводиться по принципу "здесь и сейчас" (разрешение проблемы в момент ее появления)

2. Они используют накопленные опыт и знания

3. Решаемые проблемы должны быть актуальны для обучаемого

Вместе взятые эти требования указывают на необходимость индивидуального подхода к обучению взрослых людей, больше напоминающего консультирование при возникновении проблем, наставничество, чем формальный процесс преподавания. И вот тут возникает проблема своевременного предоставления информации - проблема обучения "здесь и сейчас". Перефразируя известное высказывание можно заметить, что учебная информация для взрослого подобна парашюту, если ее нет под рукой в нужный момент, вероятность высока, что она уже больше и не понадобится.

Иными словами, для обеспечения обучения взрослых людей необходимо, чтобы информация была доступна незамедлительно и в той обстановке, в которой в ней возникла потребность. В настоящий момент, наверное, уже никто не спорит с тем, что наиболее адекватным местом хранения и извлечения информации являются компьютеры, объединенные в глобальную сеть - Интернет. Использование экспертов может оказаться более предпочтительным, но только Интернет доступен 24 часа в сутки, 365 дней в году (по крайней мере, в теории) и даже с экспертом общение через Интернет (посредством электронной почты) может оказаться более удобным и простым, чем, например, телефонный звонок.

Таим образом, технологически проблема дистанционного обучения переводится в плоскость обеспечения доступа к Интернет обучаемому в тот момент, когда у него, по ходу деятельности, возникают вопросы.

В целом мы говорим об обеспечении мобильного доступа в Интернет, по крайней мере для той категории обучаемых, которая работает за пределами своего офиса (например, врачи амбулаторно-поликлиничесого звена). В последнее время технология в этом направлении сделала большой шаг вперед и именно об этих успехах и хотелось бы поговорить.

Когда мы говорим о мобильном доступе к информации мы можем иметь ввиду два основных режима - беспроводный доступ в пределах ограниченного пространства (здания) и доступ с использованием мобильных средств связи. Первый режим предполагает наличие в здании "обычного" (проводного) подключения в Интернет и организацию доступа к локальной вычислительно сети (ЛВС) при помощи радиосвязи. В настоящий момент это направление бурно развивается, особенно в США, и оно имеет много преимуществ - относительно дешево, относительно легко организуется, высокие скорости доступа в Интернет и т.д. Единственным минусом является необходимость наличия в каждом здании, где может оказаться обучаемый, высокоскоростного доступа в Интернет и беспроводных точек доступа. В России, где до их пор соединение по коммутируемым линям является основным способом выхода в глобальную сеть этот режим пока представляется ограниченным в своих возможностях.

Устройства доступа к информации, сравнение размеров

Соответственно, остается только мобильная связь. И возможности ее использования для дистанционного обучения заслуживают значительного внимания.

СОТОВАЯ СВЯЗЬ И ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ

Прежде, чем обсуждать возможности мобильного доступа в Интернет, следует кратко остановиться на особенностях мобильной связи вообще и передачи данных в мобильных сетях в частности. В настоящий момент в России существуют четыре стандарта мобильной связи - аналоговые AMPS/NAMPS и NMT и цифровые GSM и CDMA.

Стандарты сотовой связи - AMPS и GSM

Мобильная связь стала разрабатываться в конце 60х годов, однако ее реальное внедрение началось лишь в начале восьмидесятых. Проблема заключалась в том, что радиосвязь, наследницей которой является связь мобильная и телефонная связь - уровень комфорта которой пыталась обеспечить мобильная связь - оперируют на принципиально разной основе. При телефонной связи (связи по коммутируемым сетям) всегда устанавливается прямой контакт между телефонными аппаратами двух абонентов. В мобильной связи это поначалу было невозможно, поскольку радиочастоты являются ограниченным ресурсом и не могли вместить нескольких абонентов на одной частоте (в цифровых мобильных сетях это становится возможным). Поэтому был предложен компромиссный вариант - мобильный терминал (телефон) устанавливает связь с расположенной поблизости базовой станцией (БС), которая, затем, по коммутируемым сетям направляет сигнал к другой базовой станции или телефонному аппарату. Таким образом частоты занимались лишь в небольшом районе (соте). Кроме того, радиосвязь обеспечивает лишь одностороннюю связь - два человека не могут одновременно говорить н одной и той же частоте. Поэтому сотовая мобильная связь предложила использовать сразу два частотных канала - по одному из них связь ла от базовой станции к мобильному терминалу, по другому - от мобильного терминала к базовой станции. В первом распространенном стандарте - AMPS (Advanced Moble Phone System) для мобильной связи были выделены радиоканалы в диапазоне частот около 800 МГц (824-849 МГц для связи мобильный аппарат - БС и 869-894 МГц для связи БС-мобильный аппарат. В этих диапазонах могут работать два сотовых оператора). Этот диапазон был "нарезан" на каналы, шириной в 30 Кгц, причем между каналом прима и передачи должен был существовать фиксированный отступ в 45 МГц. Однако радиосвязь очень чувствительна к помехам, поэтому использовать всю ширину канала без страха сделать общение невозможным из-за помех, было невозможно. Тут на помощь пришла психоакустика. Человеческое ухо воспринимает сигналы в диапазоне от 7 Гц до 20 кГц. Однако частоты вверхней части диапазона не очень нужны при обычном разговоре, поэтому телефония обычно обеспечивает канал около 3-4 кГц и большинство людей это качество вполне устраивает. Поэтому внутри канала AMPS для разговора стал использоваться субканал шириной 4 кГц. Данный подход оказался очень эффективным - в выделенном диапазоне частот могло общаться достаточно большое количество людей одновременно - часть за счет общения на одной частоте с разными базовыми станциями, часть - за счет общения с одной базовой станцией на разных частотах (технология называется "разделение частот для множественного доступа" Frequency Division Multiple Access - FDMA).

Теоретически можно было бы ожидать, что передача информации в мобильных аналоговых сетях будет простым делом - в конце концов, обычная телефонная сеть тоже аналоговая и поэтому можно использовать те же модемы для связи как через обычную, так и через радиосеть. На практике все оказалось значительно сложнее. Качество передачи сигнала по воздуху значительно ниже, чем по проводам, поэтому уровень шумов и, как следствие, ошибок при передаче, значительно выше. Поэтому большинство обычных модемов реагируют на попытки связи через AMPS сеть сообщением о большом количестве ошибок и частым разрывом связи. Связь можно немного улучшить, используя специальные протоколы, и, соответственно, специальные модемы как у пользователя, так и у поставщика услуг Интернет. О потерях данных можно судить по следующему примеру - в настоящий момент обычные телефонные линии могут обеспечить устойчивую передачу данных даже в России со скоростями около 33,6 кбод/с. Специализированные модемы аналоговой мобильной связи не могут обеспечить связь быстрее, чем 9,6 кбод/с при аналогичной телефонной физической ширине канала связи. Поэтому передача данных по аналоговым сетям не получила широкого распространения (за исключением США), не в последнюю очередь и потому, что стандарт начал "выходить из моды" до того, как появился более или менее массовый спрос на данную услугу после распространения Интернет.

В настоящий момент операторы сотовых сетей стандарта AMPS рассматривают вопрос о развертывании системы, которая позволит обеспечить качественную связь на принципах, аналогичных GPRS (см. ниже). Данная система носит название CPDP (Cellular Digital Packet Data) и представляет собой попытку наложения пакет-ориентированной цифровой передачи данных на инфраструктуру аналоговой сети.

Подробное рассмотрение особенностей передачи данных в аналоговых сетях вряд ли разумно, поскольку оборудование для мобильного доступа трудно найти. Наибольшее распространение услуга передачи данных получила в цифровых сотовых сетях. Поскольку из цифровых стандартов наиболее распространенным является GSM и поэтому далее будет обсуждаться именно он.

Стандарт GSM был разработан консорциумом европейских организаций в попытке контролировать развитие рынка беспроводной связи в Европе и обеспечить совместимость оборудования и протоколов в разных странах европейского субконтинента. Хотя разработка стандарта началась в 1982 году, его авторы решили ориентироваться не на бурно развивавшиеся тогда аналоговые системы, а на цифровую передачу голоса и данных. Хотя цифровая передача голоса и позволяла обеспечить решение ряда проблем (защита от подслушивания, аутентификация, дополнительные услуги и ряд других), она породила другие.

Из физики известною что для адекватной передачи аналогового сигнала в цифровой форме, необходимо, чтобы частота дискретизации равнялась бы удвоенной ширине аналогового канала. Как уже указывалось выше, ширина аналогового телефонного канала составляет 4 кГц, поэтому для цифровой связи нужно создать поток данных с частотой в 8 кГц. Учитывая, что для адекватного представления монофонического звука - голоса - нужен не менее, чем 8-битный образец, ширина канала для цифровой связи составляет 64 кбит/с (8000 c-1 (Гц) * 8 бит = 64000 бит/с). Именно такой пропускной канал обеспечивает цифровая телефонная связь стандарта ISDN (Integrated Services Digital Network).

Аналоговые системы страдали одним крупным недостатком - емкость сети (количество абонентов, которые могут одновременно говорить по телефону) была достаточно низкой. Поскольку стандарт GSM разрабатывался для урбанизированной Европы, то увеличение емкости сети было первоочередной задачей. Эта проблема была решена разделением канала на временные кусочки. Идея заключалось в следующем: голосовая информация делится на небольшие кусочки. Затем на данной частоте радиотелефон абонента передает первый пакет данных, затем освобождает частоту. Следом за ним на той же частоте передает свой пакет другой телефон, затем третий, и т.д. Таким образом одна частота могла использоваться одновременно восемью абонентами. Эта технология (Time Division Multiple Access - временное деление для множественного доступа, TDMA) позволяла резко увеличить емкость сети без одновременно резкого ухудшения качества (однако приводила к появлению задержек). Вместе с тем, технология TDMA накладывала дополнительные ограничения на максимальную скорость передачи данных. Поэтому создатели стандарта GSM предусмотрели возможность сжатия голоса (благо цифровые технологии озволят это сделать). Для данной цели был выбран специальный алгоритм (Regular Pulse Excitation/Long-Term Predicition - Linear Predcitive Coding)), который в настоящее время зачастую так и называют - GSM-кодирование. Это крайне эффективный алгоритм сжатия голоса, позволяющий уменьшить поток передаваемых данных до 13 кбит/с.

При работе мобильный телефон преобразует речь в цифровой вид, затем разбивает ее на пакеты продолжительностью 20 мс, сжимает эти пакеты до 260 бит, добавляет к пакету контрольную информацию (обеспечивающую контроль качества передачи) и отсылает эту информацию через радио эфир. Если бы контроля качества не было, то система GSM могла бы обеспечить поток данных в 22.8 кбит/с. (данный факт необходимо знать для дальнейшего обсуждения способов ускорения передачи данных в сетях GSM).

Передача данных - SMS и CSD

Эффективная система передачи голоса породила невозможность использования обычных модемов в сетях GSM. Дело в том, что алгоритм компрессии звука ориентирован на адекватную передачу человеческого голоса и, на самом деле, передает информацию о параметрах голоса человека, отбрасывая ряд частот, а затем, по этим параметрам, принимающее устройство синтезирует речь. Однако звук, издаваемый аналоговым модемом никак не напоминает речь человека (как в этом может убедиться любой человек, поднявший трубку параллельного телефона когда идет передача данных). Поэтому алгоритм компрессии превратит его просто в шум. Соответственно, для передачи данных компрессия должна быть выключена. Более того, система передачи голоса обеспечивает большую защиту от ошибок для начала пакета голосовых данных (20 мс образца), чем для ее конца. При передаче данных контролироваться должны все компоненты пакета, поэтому необходимо добавить дополнительную защиту от ошибок, в результате чего максимальная скорость передачи самих данных падает до 9,6 кбит/с.

Таким образом, оригинально сети GSM были предназначены для передачи данных со скоростью 9,6 кбит/с (т.н. CSD - circut switched data, прямокоммутируемая передача данных). Однако CSD был не единственным сервисом передачи данных, предусмотренных стандартом GSM. Параллельно был разработан стандарт передачи коротких текстовых сообщений (SMS), принципиально отличный от CSD. SMS это пакет данных длиной в 140 байтов, который передается не по голосовым, а по сервисным каналам GSM. Использование специального кодирования позволяет разместить в 140 байтовом пакете до 160 цифр и символов латинского алфавита, до 70 символов кириллического алфавита, простые рисунки и мелодии (формат EMS). Систему SMS легче всего себе представить, как аналог электронной почты внутри сети GSM. Сообщение составляется на одном мобильном терминале, отправляется в центр обработки SMS (аналог почтового сервера), а затем, оттуда, отправляется получателю. При этом, как и в электронной почте, сообщение ждет на сервере момента, пока получатель не подсоединится к сети, т.е. окажется в зоне ее действия. Обычное время получения SMS сервером составляет от 3 до 5 с, соответственно, время от отправления до получения конечным пользователем составляет от 6 до 10 с. Существует два типа SMS - "от точки к точке" (SMSPP), про который все вспоминают при упоминании этой службы - передача сообщения с одного телефона на другой; а также "Cell Broadcast" (SMSCB), когда информация из цетра обработки передается на все мобильные терминалы в данном регионе (аналог списка рассылки почтового сервера).

К сожалению, несмотря на все модификации, в настоящий момент SMS могут использоваться только для передачи и получения небольших объемов текстовой информации.

Скоростная передача данных

Таким образом, в эру Интернет мобильная связь вступила с двумя службами передачи данных, напоминавшими системы доступа в глобальные сети десятилетней давности. Рынок требовал более высоких скоростей доступа, однако операторы были не в восторге от идеи вкладывать миллиарды долларов, марок и рублей в полную перестройку системы мобильно связи (сети третьего поколения). Необходимы были решения, которые бы обеспечили более высокую скорость передачи данных без значительных изменений в инфраструктуре существующих мобильных сетей. Такими решениями в системе GSM стали HSCSD (High Speed Circuit Switched Data - высокоскоростная прямокоммутируемая передача данных) и GPRS (General Packet Radio Service - общая пакетная радиослужба).

Самой простым для внедрения является технология HSCSD, которая практически не требует от оператора установки дополнительного оборудования, а обходится заменой программного обеспечения. Идея HSCSD очень проста - если одного канала для передачи данных мало, значит надо объединить несколько каналов, работающих на одной и той же частоте. Как следует из предыдущего обсуждения теоретический предел - 8 каналов, однако на практике операторы вряд ли будут поддерживать его. На сегодняшний день реально поддерживается объединение 4 каналов. Максимальная скорость передачи данных при таком подходе равняется произведению скорости передачи в одном канале на количество каналов. Так, при объединении 4 каналов скорость получается равной 38.4 кбит/с, при объединении 3 каналов - 28.8 кбит/с, двух каналов - 19.2 кбит/с. Кроме того, HSCSD поддерживает новый стандарт кодирования данный, который позволяет добиться скоростей до 14.4 кбит/с на канал. Соответственно, максимальная скорость которая может быть достигнута в HSCSD в настоящий момент составляет 57.6 кбит/с. Следует однако заметить, что реально такую скорость достигнуть не легко: во-первых качество связи должно быть достаточно высоким (сила сигнала), во-вторых - устройств, поддерживающих связывание столь большого количества каналов мало (Siemens S40) и, в-третьих, это связь в одном направлении (обычно от сервера к мобильному устройству). Дело в том, что для передачи данных и так используется не менее двух каналов - один в направлении от мобильного устройства к базовой станции (uplink), а второй от базовой станции к мобильному устройству (downlink). Передача данных по одному каналу в обе стороны невозможна. Соответственно, если производитель указывает, что устройство может объединять до 4 каналов, то это обычно означает, что пользователь может выбрать конфигурацию (1) 3 каналов для получения данных и одного для приема (28.8/9.6 кбит/с) или (2) двух каналов на прим и двух на получение или же (3) трех на получение и одного на прием. Соответственно, в связи с потребностями пользователя он может выбирать конфигурацию (отправить большое электронное послание - конфигурация 3, загрузить файлы из Интернет - конфигурация 1, и т.д.). Таким образом, HSCSD является довольно гибкой и удобной технологией для ускорения передачи данных в сетях GSM. Однако у нее есть серьезный недостаток: абонент, использующий оборудование HSCSD блокирует несколько голосовых каналов на весь период связи. Если абонентов много, это могло бы привести к перегрузу сети. Поэтому HSCSD может динамически перераспределять каналы, в результате чего связь резко ухудшается. Неслучайно многие западные операторы ввели эту услугу но не стремятся ее сильно пропагандировать.

В то же время у операторов всегда остается достаточно много радио ресурсов, которые не используются даже в достаточно загруженной сети. Это время между разговорами абонентов. Естественно, операторы заинтересованы в том, чтобы продать это время - однако тут встает одна проблема: время появляется в виде небольших промежутков в разных каналах. Соответственно, стандартная система передачи данных, где устанавливается выделенное соединение меду двумя устройствами не подойдет. И тут на помощь приходит технология, аналогичная технологии Интернет - пакетная передача данных. Вкратце ее суть такова: поток данных разбивается на пакеты, которые снабжаются маркировкой, показывающей порядковый номер пакета и его место назначения. Затем пакеты отправляются по всем возможным каналам. Прибывая на место эти пакетов собираются в исходную последовательность. Важным в этой концепции является то, что кусочки данных могут путешествовать самостоятельно, по разным путям. Скажем если высвободилось место на канале 1 для двух пакетов, они уйдут по нему; высвободилось место для еще одного пакета на канале 3, следующий пакет уйдет по этому каналу и т.д. В результате оператор имеет возможность продавать время между разговорами (голосовые вызовы в сетях GSM-GPRS имеют предпочтение). GPRS  устройства теоретически могут использовать для посылки данных одновременно до 8 каналов. Кроме того, стандартом GPRS предусмотрено четыре метода кодирования данных, обеспечивающие скорости от 9,05 (CS1) и 13.4 (CS2) до 15.6 (CS3) и 21.4 (CS4) кбит/с. В настоящий момент поддерживаются системы кодирования CS1 и CS2. Надо также отметить, что чем выше скорость передачи данных, тем ниже защита от ошибок, поэтому кодирование CS4 реально может применяться в условиях очень сильного сигнала без помех и на открытом пространстве, иными словами вероятность достижения этой скорости в канале достаточно низка. Еще одним фактором о котором следует помнить при оценке GPRS является примат голосовых вызовов. Иными словами, если в сети идет много голосовых вызовов, то промежутки меду ними становятся все меньше и реальная скорость передачи данных резко падает. Представим себе, что при использовании четырех каналов они были все свободны - наблюдаемая скорость передачи данных при использовании CS1 составляла 36.2 кбит/с. Но вот в районе данной соты появилось много абонентов и до 70% эфирного времени стало заниматься разговорами. Тут же наблюдаемая скорость падает до 10.8 кбит/с. Соответственно, возникает вопрос: а выгодна ли GPRS пользователям? На самом деле ответ зависит от того, сколько за эту услугу берет оператор. Реально пользователи глобальной сети редко постоянно качают данные в одном и другом направлении. Они обычно посылают запрос на получение Web-страницы, затем эта страница загружается и канал связи опять не передает данных пока пользователь читает содержимое этой страницы. Именно на такое использование и оптимизирован GPRS доступ: короткая вспышка активности (когда занимаются до 8 каналов), а затем период неактивности. Вторым преимуществом GPRS является возможность находиться на постоянной связи в сети. Поскольку когда мобильное устройство не посылает и не передает данных радиоресурсы не занимаются, нет никакой необходимости отключать его от сети Интернет. Когда пойдет новая вспышка активности, ресурсы снова будут заняты и на короткий промежуток времени. Таким образом для мобильного пользователя появляется возможность быть постоянно на связи - не только голосовой, но и через Интернет. Это, правда, требует введения новой системы оплаты услуг передачи данных - не по времени на линии, а по фактически переданному объему информации.

МОБИЛЬНЫЙ ОФИС

Простейшие решения

Суммируя вышесказанное, в настоящий момент к услугам пользователя предлагается большое количество технологий, которые могут сделать реальностью длительно декларируемую концепцию мобильного офиса. Однако прежде, чем рассмотреть некоторые варианты этого мобильного офиса, надо более детально определиться в том, что понимается под этим словосочетанием. В теории все просто - мобильный офис это нечто, позволяющее человеку работать в пути почти так же, как он бы это делал, сидя в офисе. Иными словами должен обеспечиваться доступ к электронной почте, информационным ресурсам Интернет, документам офиса, корпоративной сети, и т.д. Но всегда ли человеку в пути нужны все ресурсы? Очевидно, что нет. Чаще всего, необходим доступ к оперативной информации (а поскольку в офисе остался секретарь, всегда можно было решить вопросы оперативной информации, звоня ему/ей по телефону). Проблема, на самом деле заключается в объемах передаваемой информации:

Если информацию можно уместить в 160 знаках (примерно 3 строки текста), то вполне можно обойтись SMS службой сетей GSM. Их поддерживают все модели телефонов и все операторы. На самом деле все больше и больше телефонов поддерживают т.н. длинные SMS. Это SMS, которые сдержат более 160 знаков, телефон автоматически нарезает их на куски по 160 знаков и отправляет в виде 2-3-4 и т.д. посланий. Телефон принимающей стороны "склеивает" пришедшие послания. Единственное неудобство - платить приходится за то количество SMS на которое было "нарезано" оригинальнальное сообщение. Использование SMS службы дает постоянную доступность клиента и вообще достатчно эффективно.

Решение 1. Телефон стандарта GSM. Дополнительные расходы на оборудование - нет. Вес комплекта - зависит от телефона (от 70-80 г)

Однако набирать сообщения на клавиатуре телефона, даже с использованием системы предиктивного ввода достаточно неудобно. С целью решения этой проблемы компания Ericsson стала выпускать миниатюрные клавиатуры для своих телефонов (Т10, Т28, Т39, Т68). Вес этой клавиатуры чуть более 30 гр., она питается от разъемов телефона и достаточно удобна для набора текстов большими пальцами рук (но не для слепой печати). К сожалению для российских пользователей, на клавиатурах нет кириллической маркировки (хотя они поддерживают стандартную клавиатурную раскладку ЙЦУКЕН)

Решение 2. Телефон стандарта GSM, поддерживающий подключение внешней клавиатуры (многие модели Т-ряда Ericsson и некоторые модели Nokia). Дополнительные расходы на оборудование 10-40 USD. Общий вес комплекта - от 120 гр.

Чаще всего пользователю, однако, недостаточно трех строк текста, чтобы передать необходимую информацию. Тогда на помощь приходит электронная почта. До недавнего времени для получения и отправки электронной почты в пути было необходимо обзаводиться дополнительными к телефону устройствами, которые бы понимали почтовые протоколы Интернет (POP3 и SMTP). Однако в последнее время соответствующие программы (почтовые клиенты) стали встраиваться в телефоны, например Ericsson T39 и T68.

телефон Ericsson T68

С их помощью можно отправлять и получать простые (текстовые) сообщения электронной почты. По не совсем понятной причине в Ericsson T68, например, существуют ограничения на размер отправляемого почтового сообщения (300 знаков). Однако в целом, эта система работает достаточно эффективно. В то же время, для комфортной работы с электронной почтой уже необходима клавиатура.

Решение 3. Телефон стандарта GSM, поддерживающий подключение внешней клавиатуры и имеющий программу электронной почты с поддержкой протоколов POP3 и SMTP. Дополнительные расходы на оборудование 10-40 USD (Однако сами телефоны с поддержкой электронной почты относятся к разряду аппаратов бизнес-класса, со стоимостью от 250 до 600 USD). Общий вес комплекта - от 120 гр.

Наладонные и карманные компьютеры

Для комфортной работы с электронной почтой надо иметь возможность открывать присоединенные файлы, очень часто в формате MS Word или MS Excel, самому создавать или редактировать подобные файлы. Более того, многим людям, работающим в пути требуется создавать базы данных, вести учет информации, иметь полноценный доступ в Интернет, иногда принимать и отправлять факсы, а также создавать и демонстрировать на внешних устройствах (типа мультимедийных проекторов) презентации. До недавнего времени все эти возможности были доступны только владельцам ноутбуков, однако сами ноутбуки были неидеальным решением проблемы ввиду своего веса и ограниченного времени работы от батарей (мы к этому еще вернемся).

Для большинства мобильных пользователей вес и время работы без подзарядки являются основными критериями привлекательности устройства. Кроме того, очень важной характеристикой является совместимость мобильного устройства с настольным.

Очевидно, что в силу чисто технических причин, создать полностью совместимое с настольными (Windows или MacOS), но легкое и потребляющее небольшую энергию устройство было невозможно. В первую очередь потому, что настольные системы были оптимизированы на производительность, а, значит, высокое энергопотребление. Высокое энергопотребление требовало эффективного охлаждения - следовательно, устройство должно было быть большим.

Поэтому создатели мобильных устройств пошли по единственно возможному пути - созданию собственных операционных систем, рассчитанных на периферийные устройства с невысоким энергопотреблением. Одной из первых в этом направлении двинулась британская компания Psion, которая сумела создать операционную систему SIBO (EPOC16) ставшую родоначальником ОС клавиатурных карманных устройств от Psion Series 3 Classic до Nokia 9210. Данная операционная система обеспечивала крайне эффективное управление памятью, низкое энергопотребление и, как следствие, длительное время работы от батарей с возможностью держать в памяти устройств относительно большие объемы данных. Интересно отметить, что для устройств 3-серии Psion сам разрабатывал модули памяти (внешние накопители - RAMSSD и FlashSSD), оптимизируя их энергопотребление. Под давлением рынка, требовавшим более низких цен, в 5 серии компания нацелилась на индустриальный стандарт (CompactFlash) с более привлекательным соотношением цена-объем. Аналогичные решения были приняты и в отношении ряда других компонент. Результат не замедлил сказаться - если машины 3 серии могли работать от одного комплекта батарей до 40 часов, то машины 5 серии отрабатывали только около 18.

Psion 5 mx

На другой стороне океана - в США, к проблеме подошли под иным углом - большинство мобильных пользователей читают информацию, а не вводят ее. Значит, клавиатура не так уж необходима карманому устройству. Соответственно, были выпущены устройства, у которых отсутствовала клавиатура, а для ввода использовалась небольшая область в которой нужно было рисовать стилизованные изображения букв (Graffitti). Самыми успешными были устройства на платформе Palm OS. За счет отказа от клавиатуры их удалось сделать очень маленькими и легкими. Кроме того, энергопотребление было маленьким и устройства могли работать длительное время без подзарядки.

Таким образом сложилось два основных класса миникомпьютеров (или личных цифровых помошников - personal digital assistant - PDA) - наладонные (palmhed, бесклавиатурные ПК) и ручные (hadheld, клавиатурные ПК).

Как и в случае с Интернет, гигант компьютерного мира, корпорация Microsoft вначале не обратила внимания на развивающуюся индустрию. Хотя одна из весьма успешных машин класса ручных ПК - Hewlett Packard LX-100 и работала под управлением MS-DOS, это была версия для настольных машин, а не специально разработанная операционная система. Естественно, что появление и широкое распространение Windows приговорило машины быстрее, чем системы других производителей.

Однако в конце 90х Microsoft осознал возможности рынка как ручных, так и наладонных ПК и стал переносить свою операционную систему на них. Первые попытки, которые привели к созданию Windows CE (compact editon) 1.0 были не очень воодушевляющими. Система работала на карманных устройствах полностью демонстрируя свое "родство" с настольной сестрой - энергопотребление было громадным, батареи садились быстро, сама система была нестабильной. Для обычного пользователя настольного компьютера одна перезагрузка в течение рабочего дня не является чем-то особым. Более того, практически все выключают свой компьютер в конце рабочего дня. Как следствие, система, обеспечивающая стабильность в течение 6-8 часов кажется прекрасной. Для карманных компьютеров, которые фактически никогда полностью не выключаются, а лишь переходят в "сонное" состояние подобная операционная система воспринимается как нечто крайне неприятное. Учитывая еще и тот факт, что многие карманные компьютеры, особенно класса наладонных не имели энергонезависимой памяти, перезагрузка могла привести к потере данных. Поэтому индустрия, вначале с энтузиазмом бросившаяся производить карманные устройства на базе Windows CE (Phillips, Sharp, NEC) очень быстро осознала их дефекты и производство прекратилось. Однако Microsoft не собиралась сдаваться, была выпушена вторая версия операционной системы, а затем и третья. Многие дефекты были устранены, упор был сделан на развитие тех возможностей, которые отсутствовали у конкурентов, а именно, поддержку мультимедиа. Эти устройства первыми стали оснащаться цветными дисплеями (правда это резко увеличивало энергопотребление). В результате особенного успеха Compac iPAQ, устройства с Windows CE начали занимать определенную нишу на рынке карманных устройств, тесня системы на PalmOS.

У Windows CE было два основных преимущества, которые перевешивали почти все недостатки - во-первых внешний вид экрана устройства с Windows CE практически неотличим (особенно на ручных ПК) от вида на экране настольной системы; во-вторых, большинство настольных систем и офисных приложений, используемых деловыми людьми, базируются на продуктах созданных Microsoft (или сделанных на подобие конкурента с точным воспроизведением форматов - как это случилось с Qucken, когда Microsoft создал Money) - корпорации было легче, чем кому-либо, обеспечить переносимость файлов данных между различными платформами.

В результате на сегодняшний день рынок подобных устройств представлен следующим образом - клавиатурные устройства: Hewlett Packard и JVC c КПК на базе Windows CE и фирма Psion c КПК Series 5mx, Psion Revo+ (и клоном Diamond Mako), Series 7 и Netbook. Однако Psion, не выдержав конкурентной борьбы, летом 2001 года объявила о прекращении разработки и производства устройств для потребительского рынка (что включает все вышеперечисленное, за исключением Netbook и новой бесклавиатурной модели Netpad). Поэтому реально сейчас развитие клавиатурных КПК ручного класса наблюдается только у фирм Hewlett Packard и JVC и в виде гибридных устройств Nokia 9210. Связано это, скорее всего, со стремительно снижающимся весом субноутбуков, отдельные представители которых уже весят около килограмма, лишь на 200-300 грамм уступая последним моделям КПК. Как ни странно, достаточно прохладно были встречены ручные КПК с малым весом (Psion Revo).

Psion Series 7

На рынке наладоннных устройств наблюдается значительное разнообразие: основные игроки используют операционную систему Palm OS (Palm, он же US Robotics, он же 3COM; Handspring ; Sony) или Windows CE (Compaq; Cassio; Hewlett Packard и ряд других). Организованный Psion консорциум Symbian (Nokia, Motorolla, Ericsson) также представил свою операционную систему для устройств с рукописным вводом, но она пока установлена только на смартфонах фирмы Ericsson R320 и планшетном корпоративном КПК NetPad (обновленная версия), однако данные устройства вряд ли окажут значительное влияние на рынок КПК.

Таким образом перед мобильным пользователем стоит два вопроса - какой класс КПК выбрать (наладоннные или наручные) и какого производителя предпочесть после этого. В принципе может показаться, что ответ на первый вопрос достаточно прост - поскольку мобильному пользователю, по нашему определению, надо не только читать, но и отправлять сообщения, то вопрос должен решаться в пользу клавиатурных устройств (примерную оценку скорости ввода см. табл.). На самом деле эта проблема уже давно мучает производителей наладонных компьютеров они заметили одну особенность - многие пользователи так и не освоили скоростной, десятипальцевый слепой ввод текста, а печатают двумя пальцами (с приемлемой скоростью). Кроме того, очень часто ввод данных осуществляется на весу - в пути довольно трудно найти плоскую твердую поверхность, на которой можно было бы разместить устройство для получения всех преимуществ десяти пальцевого ввода. Соответственно, производители устройств для наладонных компьютеров обнаружили важную нишу принялись ее заполнять. Поэтому в настоящий момент имеется два типа технических решений для облегчения ввода на наладонных компьютерах. Одно из них - миниатюрные клавиатуры, похожие на те, что были описаны выше для мобильных телефонов, обеспечивающие ввод данных большими пальцами рук (thumbtyping). Второе решение - складные полноразмерные клавиатуры, на которых возможен ввод любым способом и к которым "пристегиваются" наладонные устройства. Когда ровная поверхность для использования такой клавиатуры отсутствует, она отсоединяется, складывается в несколько раз, превращается в небольшую коробочку, которая легко помещается в карман.

Таблица. Сравнительная скорость ввода информации при помощи различных устройств

Устройство

Расположение устройства

Скорость (зн./мин)

Полноразмерная клавиатура ПК

Стол

220

Раскладная клавиатура Compaq iPAQ Foldable Keyboard

Стол

202

Клавиатура Palm Portable

Стол

194

Psion Series 7

Стол

173/164*

Субноутбук Sony Picturebook**

Стол

143

Psion 5 mx

На весу

154

Psion Series 3

На весу

160/163*

Миниклавиатура Belkin Snap-N-Type

На весу

124*

Экранная клавиатура Compaq iPAQ

На весу

93

Миниклавиатура Ericsson (для телефона)

На весу

98*

Экранная клавиатура Palm m100

На весу

81

* - ввод текста латиницей

** - фонетическая раскладка клавиатуры (без нанесения кириллических символов на клавиатуру)

Таким образом для мобильного пользователя становятся определяющими при решении о выборе устройства другие параметры:

Вообще выбор определяется во многом вкусом и привычками пользователя.

Основное, с нашей точки зрения, на что надо обращать внимание - это адекватность поддержки форматов настольных систем, с которыми работает мобильный пользователь. Например, операционная система EPOC32 имеет встроенный текстовый редактор, который поддерживает многие возможности редактора MS Word (включая стили, использование различных шрифтов, вставку графиков и рисованных объектов и т.д.). Проблема только заключается в том, что для конвертации этих файлов в формат MS Word необходима программа, работающая под управлением MS Windows на ПК. Иными словами, мобильный пользователь может создать прекрасный доклад и отослать его по электронной почте, однако получатель сможет его прочитать только если у него установлен соответствующий конвертер. Конечно, третьи фирмы стали создавать подобные конвертеры, работающие под управлением EPOC32, чтобы к письму можно было бы присоединять уже доступный для просмотра на машине-получателе файл, однако подобные программы приобретаются отдельно и их закупку следует заложить в бюджет (и это еще при том, что периодически возникают проблемы с кириллицей при перекодировке). Системы на PalmOS также полагаются на третьих производителей для того, чтобы просматривать и редактировать документы MS Office на мобильном устройстве. Считается, что Windows CE наилучшим образом обеспечивает совместимость форматов, однако даже она не обеспечивает 100% их соответствия.

Compaq iPAQ

Поскольку формируемый мобильный комплект используется для связи, следует сразу задуматься о комплектации его мобильным телефоном, который имеет инфракрасный порт. Наличие этого порта обычный признак аппаратов бизнес-класса. Кроме того, получаемые файлы MS Office имеют тенденцию быть больших размеров, поэтому лучше, если выбранный мобильный телефон поддерживает технологии GRPS или HSCSD.

Решение 4. Мобильный телефон стандарта GSM с поддержкой GRPS или HSCSD (в зависимости от сервиса домашнего оператора) и наличием инфракрасного порта (стоимость моделей с поддержкой скоростной передачи данных от 200 USD, стоимость моделей без поддержки - от 150 USD). Дополнительной оборудование - наладонный или ручной компьютер. Стоимость от 250 до 700 долл. Возможно использование гибридных устройств (телефон-наладонный [Siemens SX-45] или ручной [Nokia 9210] компьютер) или PCMCIA-карты -телефона (Nokia PC CardPhone 2.0 - совместима с устройствами на базе Windows CE, имеющими слот для подключения PCMCIA [Compaq iPAQ с соответствующими жакетами, HP Jornada]). В это ситуации снижается число предметов, которые должен носить с собой пользователь, но усложняется пользование телефоном. Если предполагается использовать мобильную связь только для передачи данных, то подобная комбинация может оказаться адекватной. Общий вес комплекта - от 350 гр. до более, чем 1 кг.

Субноутбуки

Последнюю категорию представляют мобильные пользователи, которым необходимо не только готовить стандартные офисные документы, но также проводить обработку данных (использовать статистические системы, базы данных), готовить презентации и проводить обработку графической информации, использовать специализированные программные пакеты (например, для моделирования или корпоративные системы), иными словами пользователи с особыми запросами для которых мала вероятность переноса соответствующих приложений на КПК или КПК не могут справиться с обработкой подобных объектов (они обычно достаточно плохо обрабатывают изображение). Хотя трудно себе представить мобильного пользователя, которому необходимо монтировать видеофильм на ПК в перерыве между двумя рейсами в аэропорту, тем не менее, для такого пользователя КПК неприемлем. Ответом на его проблему будет ноутбук. Ноутбуки как класс компьютеров крайне разнообразны, однако мы сейчас не будем затрагивать большинство их вариантов, поскольку перетаскивание 3-4 килограммового устройства можно лишь с натяжкой назвать мобильным офисом. Реальным кандидатом на звание компонента мобильного офиса является лишь ноутбук класса субноутбук, весом менее полутора килограммов. В принципе, многие авторы делят ноутбуки по их комплектации на три класса - одно-шпиндельные, двух-шпиндельные и трех-шпиндельные, соответственно количеству модулей, имеющих вращающиеся механизмы. Трех-шпиндельные модели имеют следующие "шпиндельные" компоненты - твердый диск, дисковод гибких дисков и дисковод лазерных дисков или DVD-дисков. Двух-шпиндельные - твердый диск и дисковод либо лазерных, либо гибких дисков. Одно-шпиндельные модели обладают встроенным только твердым диском.

Практически все субноутбуки относятся к классу одно-шпиндельных, соответственно возможности их общения с внешним миром ограничены. Учитывая еще и тот факт, что, по не совсем понятным причинам ряд производителей (Sony, IBM) перестали оснащать свои субноутбуки инфракрасными портами (и вообще какими бы то ни было портами, кроме USB), то субноутбук без покупки дополнительных внешних устройств превращается в некую "вещь в себе", которая полностью неприменима для передачи информации другим пользователям на дискетах и получению информации с лазерных дисков. Об этом следует помнить пользователям при выборе модели. Кроме того, в погоне за небольшим весом производители снабжают субноутбуки небольшими батареями с коротким временем работы, что снижает их применимость. Об этом следует поговорить подробнее.

Sony Picturebook с внешним инфракрасным портом

Одной из важнейших задач для мобильного пользователя является работа в отрыве от источника питания, будь то салон самолета, аэропорт, дача или совещание. Ноутбуки, имея достаточно мощный процессор по определению обладают повышенным энергопотреблением, поэтому для длительной работы требуется большая и, следовательно, тяжелая батарея, что резко утяжеляет устройство. Кроме того, даже большие батареи редко способны обеспечить работу более, чем в течение 2, максимум 3, часов, что бы ни было написано в рекламной информации. Реально наибольшее энергопотребление приходится на процедуры чтения - записи с/на твердый диск и использование дисководов (те самые "шпиндельные" операции). Кроме того, много энергии потребляет центральный процессор и его система охлаждения. Однако самым большим "обжорой" является дисплей портативного компьютера. Учитывая эти факты, политика фирм, производящих устройства для мобильных пользователей, является достаточно простой - уменьшить количество "шпинделей" до минимума, снизить энергопотребление процессора путем переключения на работу на более низких частотах (замедлить работу процессора) и снизить яркость экрана до минимума, уменьшив, параллельно, размеры этого экрана. Еще одной возможностью является использование специально разработанных процессоров с низким энергопотреблением, например Transmeta Crusoe.

В результате пользователь получает небольшое устройство, с маленьким экраном, отсутствием дисководов и сроком работы от батарей как у большого ноутбука. И все это за то, чтобы иметь вес около килограмма. Проблемы общения с внешним миром решаются за счет приобретения внешних дисководов гибких дисков, лазерных дисков, внешних портов и кабелей связи с периферийными устройствами. При этом надо помнить, что все устройства очень недешевые и довольно тяжелые. Для реальной работы пользователю приходится приобретать дополнительную батарею.

В качестве примера приведем субноутбук Sony Vaio PCG-1VN (Picturebook), оснащенный процессором Transmeta Crusoe. Это устройство весит немногим менее одного килограмма в стандартной комплектации, которая включает из портов только разъемы USB и скоростной порт цифровых камер (и других устройств) FireWire. Соответственно, для нашего мобильного пользователя необходимо некое дополнительное устройство, позволяющее связываться с мобильным телефоном. Таким устройством может быть внешний инфракрасный порт (новые модели Sony Picturebook поддерживают технологию Bluetooth) и USB кабель для связи с телефоном, а также PCMCIA карта для мобильного телефона, например Nokia CardPhone. Последнее устройство очень удобно, если пользователь хочет работать и находится на связи, так как оно позволяет отправлять и принимать SMS с компьютера, а также использовать сотовую связь для работы в Интернет. Кроме устройства для связи с телефоном, пользователю может понадобиться дополнительная, более мощная (и тяжелая), батарея, поскольку исходная батарея реально поддерживает только 2-3 часа работы, и психологически крайне сложно работать нормально, если индикатор времени оставшейся работы становится менее 30 минут. С мощной четверной батареей устройство может работать до 10 часов (или более), даже при переводе экрана на режим большего энергопотребления. однако такая батарея стоит лишь немногим менее 400 долларов (при начальной цене системы в 1500-2000 долларов).Таким образом первоначальные капиталовложения достаточно высоки, однако за них пользователь получает относительно легкое устройство, работающее под управлением полной версии Windows, способное выполнять почти все Windows и MS-DOS программы, имеющее возможность работы в Интернет и предоставляющее почти все преимущества настольной системы.

Sony PictureBook с картой Nokia CardPhone

Решение 5. Мобильный телефон стандарта GSM с поддержкой GRPS или HSCSD (в зависимости от сервиса домашнего оператора) и наличием инфракрасного порта (стоимость моделей с поддержкой скоростной передачи данных от 200 USD, стоимость моделей без поддержки - от 150 USD). Дополнительной оборудование - субноутбук. Стоимость от 1500 долл. Возможно использование PCMCIA-карты -телефона (Nokia PC CardPhone 2.0. В это ситуации снижается число предметов, которые должен носить с собой пользователь, но усложняется пользование телефоном. Если предполагается использовать мобильную связь только для передачи данных, то подобная комбинация может оказаться адекватной. Общий вес комплекта - от килограмма.

Таким образом, в настоящий момент имеются возможности по использованию мобильного офиса самыми различными пользователями, с различными запросами и финансовыми возможностями. При этом нет одного решения, которое могло бы удовлетворить всех, а необходимо выбирать устройства в соответствии со своими вкусами и предпочтениями. Ввиду наличия разных форматов и операционных систем, создатели методик дистанционного обучения должны предусматривать возможность переноса материалов на разные системы или использовать платформ - независимые решения для предоставления информации.