Введение
Мобильные вычисления — это взаимодействие человека и компьютера, при котором предполагается, что компьютер будет перемещаться в процессе нормального использования, и обеспечивается передача данных, включая голосовую и видеосвязь. Мобильные вычисления охватывают мобильную связь, мобильное оборудование и мобильное программное обеспечение. Вопросы связи включают в себя сети ad hoc и инфраструктурные сети, а также характеристики связи, протоколы, форматы данных и конкретные технологии. Оборудование включает в себя мобильные устройства или компоненты этих устройств. Мобильное программное обеспечение учитывает особенности и требования мобильных приложений.
Mobile computing is human–computer interaction in which a computer is expected to be transported during normal usage and allow for transmission of data, which can include voice and video transmissions. Mobile computing involves mobile communication, mobile hardware, and mobile software. Communication issues include ad hoc networks and infrastructure networks as well as communication properties, protocols, data formats, and concrete technologies. Hardware includes mobile devices or device components. Mobile software deals with the characteristics and requirements of mobile applications.
Основные принципы
Переносимость: Устройства/узлы, подключенные в мобильной вычислительной системе, должны обеспечивать мобильность. Эти устройства могут иметь ограниченные аппаратные возможности и ограниченный запас энергии, но при этом должны обладать достаточной вычислительной мощностью и физической портативностью для работы в движении. Связь: Этот параметр определяет качество обслуживания (QoS) сетевого соединения. В мобильной вычислительной системе ожидается, что доступность сети будет поддерживаться на высоком уровне с минимальной задержкой и простоями, не зависящими от перемещения подключенных узлов. Интерактивность: Узлы, входящие в состав мобильной вычислительной системы, соединены друг с другом для обмена информацией и совместной работы посредством активного обмена данными. Индивидуализация: Портативное устройство или мобильный узел, подключенный к мобильной сети, часто представляет собой отдельного пользователя; мобильная вычислительная система должна быть способна адаптировать технологию для удовлетворения индивидуальных потребностей и получения контекстной информации о каждом узле.
Ограничения
Расширяемость, заменяемость и модульность: в отличие от традиционных персональных компьютеров на основе материнской платы, архитектура SoC, в которую они встроены, делает эти возможности невозможными. Отсутствие BIOS: поскольку большинство смарт-устройств не имеют полноценного BIOS, их возможности загрузки ограничены, так как они могут загружаться только в ту единственную операционную систему, с которой поставляются, в отличие от модели BIOS ПК. Диапазон и пропускная способность: доступ к мобильному интернету обычно медленнее, чем прямое кабельное соединение, с использованием технологий, таких как GPRS и EDGE, а в последнее время сетей HSDPA, HSUPA, 3G и 4G, а также предлагаемой сети 5G. Эти сети обычно доступны в зоне действия коммерческих вышек сотовой связи. Беспроводные сети LAN высокой скорости недороги, но имеют очень ограниченный радиус действия. Стандарты безопасности: при работе в мобильном режиме пользователь зависит от общедоступных сетей, что требует осторожного использования VPN. Безопасность является серьезной проблемой применительно к стандартам мобильных вычислений в парке техники. VPN может быть легко взломан через огромное количество сетей, соединенных между собой. Энергопотребление: когда нет доступа к электрической розетке или портативному генератору, мобильные компьютеры должны полностью полагаться на питание от аккумулятора. В сочетании с компактными размерами многих мобильных устройств это часто означает, что для обеспечения необходимого времени автономной работы приходится использовать необычно дорогие аккумуляторы. Помехи при передаче: погода, рельеф местности и расстояние до ближайшей точки сигнала могут создавать помехи при приеме сигнала. Прием в туннелях, некоторых зданиях и сельской местности часто неустойчивый. Потенциальные риски для здоровья: люди, использующие мобильные устройства во время вождения, часто отвлекаются от дороги и, следовательно, более склонны к попаданию в дорожно-транспортные происшествия. (Хотя это может показаться очевидным, ведутся активные дискуссии о том, снижает ли запрет на использование мобильных устройств во время вождения количество аварий.) Мобильные телефоны могут создавать помехи для работы чувствительных медицинских приборов. Возникают вопросы относительно влияния излучения мобильных телефонов на здоровье. Человеческий интерфейс с устройством: экраны и клавиатуры, как правило, небольшие, что может затруднять их использование. Альтернативные методы ввода, такие как распознавание речи или рукописного ввода, требуют обучения.
Проблемы безопасности, связанные с мобильными телефонами
Мобильная безопасность приобретает все большее значение в сфере мобильных вычислений. Особую обеспокоенность вызывает защита персональной информации, хранящейся на смартфонах. Мобильные приложения могут копировать пользовательские данные с этих устройств на удаленный сервер без разрешения и часто без ведома пользователей. Автоматически создаваемые в облаке профили пользователей смартфонов вызывают опасения по поводу конфиденциальности на всех основных платформах, включая, но не ограничиваясь этим, отслеживание местоположения и сбор персональных данных, независимо от настроек пользователя на устройстве. Все большее число пользователей и компаний используют смартфоны для планирования и организации своей работы и личной жизни. В организациях эти технологии приводят к существенным изменениям в организации информационных систем и, следовательно, становятся источником новых рисков. Действительно, смартфоны собирают и накапливают все больше конфиденциальной информации, доступ к которой необходимо контролировать для защиты конфиденциальности пользователей и интеллектуальной собственности компаний. Все смартфоны являются приоритетными целями для атак. Эти атаки используют уязвимости, связанные со смартфонами, которые могут возникать из-за средств беспроводной связи, таких как сети Wi-Fi и GSM. Существуют также атаки, эксплуатирующие программные уязвимости как веб-браузеров, так и операционных систем. Наконец, существуют виды вредоносного программного обеспечения, которые используют недостаточные знания обычных пользователей. Разрабатываются и применяются различные меры противодействия угрозам безопасности смартфонов, начиная от защиты на различных уровнях программного обеспечения и заканчивая распространением информации среди конечных пользователей. Существуют передовые практики, которые необходимо соблюдать на всех этапах, от проектирования до использования, включая разработку операционных систем, программных слоев и загружаемых приложений.
Портативные вычислительные устройства
Несколько категорий портативных вычислительных устройств могут работать от батарей, но обычно не классифицируются как ноутбуки: портативные компьютеры, КПК (PDA), ультрамобильные ПК (UMPC), планшеты и смартфоны. Портативный компьютер (снят с производства) – это компьютер общего назначения, который можно легко перемещать, но который нельзя использовать в пути, обычно потому, что он требует определенной "подготовки" и подключения к сети переменного тока. Самый известный пример – Osborne 1. Портативные компьютеры также называют "транспортабельными" или "переносными" ПК. Персональный цифровой помощник (КПК, PDA) – это небольшой, как правило, карманный компьютер с ограниченной функциональностью. Он предназначен для дополнения и синхронизации с настольным компьютером, обеспечивая доступ к контактам, адресной книге, заметкам, электронной почте и другим функциям. Ультрамобильный ПК (снят с производства) – это полнофункциональный компьютер размером с КПК, работающий под управлением операционной системы общего назначения. Планшеты/телефоны: планшет имеет форму бумажного блокнота. Смартфоны – это те же устройства, что и планшеты, однако смартфоны отличаются меньшим размером и помещаются в карман. Вместо физической клавиатуры эти устройства оснащены сенсорным экраном, включающим виртуальную клавиатуру, но также могут подключаться к физической клавиатуре по беспроводной связи Bluetooth или USB. Эти устройства включают в себя функции, которые обычно не могут быть реализованы в других компьютерных системах, например, встроенные камеры, благодаря их портативности – хотя некоторые ноутбуки оснащены камерой, а к настольным компьютерам и ноутбукам можно подключать веб-камеру через USB. Автомобильный компьютер (carputer) устанавливается в автомобиль и функционирует как беспроводной компьютер, аудиосистема, GPS-навигатор и DVD-плеер. Он также содержит текстовый редактор и поддерживает Bluetooth. Pentop (снят с производства) – это вычислительное устройство размером и формой ручки. Он выполняет функции пишущего инструмента, MP3-плеера, языкового переводчика, цифрового накопителя и калькулятора. Специализированный компьютер – это компьютер, настроенный для конкретной задачи. Например, компания Ferranti представила портативный мобильный специализированный компьютер (MRT 100) в виде планшета для проведения опросов общественного мнения. Границы между этими категориями иногда размыты. Например, OQO UMPC также является планшетным ПК размером с КПК; Apple eMate имел раскладной форм-фактор ноутбука, но работал под управлением программного обеспечения КПК. В линейку ноутбуков HP Omnibook входили некоторые модели, достаточно компактные, чтобы их можно было назвать ультрамобильными ПК. Аппаратная часть интернет-планшета Nokia 770 по сути идентична аппаратной части КПК, такого как Zaurus 6000; единственная причина, по которой его не называют КПК, заключается в отсутствии программного обеспечения PIM. С другой стороны, и 770, и Zaurus могут запускать некоторые программы Linux для настольных компьютеров, как правило, с модификациями.
Мобильная передача данных
Беспроводные каналы передачи данных, используемые в мобильных вычислениях, обычно представлены в трех формах. Сотовая связь использует технологии GSM, CDMA или GPRS, сети 3G, такие как WCDMA, EDGE или CDMA2000, а также более современные сети 4G и 5G. Эти сети, как правило, доступны в зоне действия коммерческих сотовых вышек. Wi-Fi-соединения обеспечивают более высокую производительность, могут быть реализованы как в частных корпоративных сетях, так и через общедоступные точки доступа, и имеют типичный радиус действия до 30 метров в помещении и до 300 метров на открытом воздухе. Спутниковый интернет обеспечивает доступ в областях, где недоступны сотовая связь и Wi-Fi, и может быть настроен в любом месте, где у пользователя есть прямая видимость до местоположения спутника – для спутников на геостационарной орбите это означает беспрепятственный обзор южного неба. При использовании комбинации сетей мобильная виртуальная частная сеть (мобильная VPN) не только решает вопросы безопасности, но и автоматически выполняет множественные сетевые авторизации и поддерживает активными соединения приложений, предотвращая сбои или потерю данных при переключении между сетями или при потере сигнала.