Podstawowe problemy techniczne związane z zastosowaniem łączy radiowych telefonii komórkowej GSM do przesyłania danych (propagacja, interferencje, odbicia sygnału, stopa błędu rzędu 10-3) powodują wydłużenie czasu dostępu do Internetu i stosunkowo małą szybkość transmisji. Uzyskanie w tego typu łączach niskiej stopy błędu transmisji wymaga zastosowania bardziej złożonych technik kodowania korekcyjnego niż w łączach przewodowych. W łączach bezprzewodowych zawsze istnieje możliwość przerwania połączenia, co prowadzi zwykle do utraty danych. W tradycyjnej sieci komórkowej GSM szybkość transmisji danych przez radiowe łącze komutowane jest ograniczona do 9,6 kb/s, a stopa błędu utrzymuje się na wysokim poziomie 10-3 (niska jakość kanału).
Mała szybkość transmisji telefonii bezprzewodowej GSM (9,6 kb/s), będąca do tej pory głównym ograniczeniem w szerszym stosowaniu aplikacji protokołu WAP, stopniowo przestaje dotyczyć tej promowanej usługi. Telefony komórkowe coraz częściej mają zainstalowane mechanizmy szybszej transmisji GPRS (Global Packet Radio Services), umożliwiające już teraz przekazy sięgające standardowo przepływności od 53,6 kb/s. Coraz bardziej palącym problemem stanie się wkrótce nie szybkość, ale większa funkcjonalność samego protokołu WAP. Analitycy przewidują, że w ciągu kilku lat znacząca część dostępu do Internetu będzie przeprowadzana z urządzeń bezprzewodowych, a w dużej części będzie to zasługą WAP (Wireless Application Protocol). Zanim komunikacja mobilna stanie się w pełni powiązana z Webem (WWW), trzeba rozwiązać szereg spraw technicznych, umożliwiających współdziałanie aparatów WAP pochodzących od różnych producentów. Choć sugestie ekspertów wskazują, że czas WAP jeszcze nie nadszedł, to w specjalizowanych zastosowaniach (wertykalne usługi WAP, obejmujące np… Rynek finansowy, korporacyjny, hotelarski itp…) aplikacje WAP już zaczynają odnosić pierwsze sukcesy.
Przyczyny rozwoju
Rosnące zainteresowanie dostępem do Internetu zachęciło grupę firm (Nokia, Uniwired Planet, Ericsson, Motorola) do opracowania odrębnej specyfikacji bezprzewodowego dostępu do sieci Internet. W tym celu firmy powołały WAP Forum. Specyfikacja jednolitego dostępu do danych z telefonów komórkowych ma umożliwić projektowanie produktów wzajemnie kompatybilnych. Opierając się na niej, operatorzy sieci komórkowych i innych sieci bezprzewodowych zaczynają tworzyć nowe usługi – w tym także oparte na stronach webowych – standardowo dostępne w przewodowym Internecie.
Decydującym czynnikiem wprowadzania i rozwoju technologii dostępu z protokołem WAP jest światowa akceptacja cyfrowej telefonii komórkowej GSM, której abonenci są najbardziej zainteresowani dalszym rozszerzaniem usług bezprzewodowych, dostarczanych za pomocą WAP wprost do telefonu mobilnego.
Drugim czynnikiem stymulującym rozwój aplikacji z protokołem WAP jest szybko rosnące grono stacjonarnych lub mobilnych użytkowników Internetu. Wprawdzie dynamika przyrostu klientów internetowych nie zależy od tego, czy funkcjonowanie nowego protokołu bezprzewodowego będzie przebiegać poprawnie czy nie, liczba chętnych do korzystania z dobrze wykonanych i jasno prezentowanych aplikacji WAP zwiększa się w miarę popularyzacji dostępu do Internetu z komputerów stacjonarnych. Dla zwykłego użytkownika komputera stacjonarnego znajdującego się w domu – na tym etapie potrzeb i form prezentacji informacji webowych – nie ma bowiem większego znaczenia, czy bieżące kursy walut lub wartość akcji, stan własnego konta bankowego i prognozę pogody zobaczy na małym czy dużym ekranie. W miarę upływu czasu różnice w dostępie do witryn internetowych WWW (przez modem i tradycyjną linię telefoniczną) lub WAP (bezprzewodowo) zacierają się stopniowo. Trzecim czynnikiem przemawiającym za dalszym rozszerzaniem się aplikacji bezprzewodowych WAP jest stosowanie uniwersalnego języka WML (Wireless Markup Language), za pomocą którego są opisywane i tworzone portale i strony protokołu WAP. Kluczową sprawą jest fakt, iż język WML został wzięty z ujednoliconego języka XML (Extensible Markup Language), postrzeganego obecnie jako najbardziej przyszłościowy i uniwersalny język opisu stron i prezentacji danych. Przewiduje się, że wkrótce za jego pomocą będzie utworzona otwarta i uniwersalna platforma translacji danych do jednego, wspólnego formatu (XML) i dopiero od tego miejsca będzie przebiegać transformacja informacji do innych formatów, zgodnych z profilem WAP bezprzewodowego urządzenia abonenta.
Niezwykle duża popularność Internetu powoduje powstawanie nowych produktów współdziałających z Internetem, o niezgodnych formatach prezentacji danych, począwszy od telefonów komórkowych WAP, przez notebooki, palmtopy, inteligentne telefony (smartphones), wąskopasmowe i szerokopasmowe przystawki set-top-box, na tradycyjnych komputerach stacjonarnych kończąc. Niestety, dla urządzeń współpracujących z Internetem już przyjęto szereg niezgodnych standardów lub zaadaptowano istniejące specyfikacje, prezentujące dane w różnych formatach (HTML, HDML, DTHML, TTML, WML). Dzięki wprowadzeniu wspólnej platformy prezentacji danych w języku XML konieczność krzyżowej translacji między poszczególnymi formatami danych będzie zbędna lub może sprowadzać się jedynie do zabiegów kosmetycznych – nie zwalniając przy tym szybkości przekazu.
Funkcje protokołu WAP
Uniwersalny standard dla aplikacji i protokołów WAP (Wireless Application Protocol), stosowany w sieciach bezprzewodowych od 1998 r., umożliwia abonentom sieci komórkowych GSM i sieci przywoławczych komunikację z platformami i serwerami obsługującymi ściśle określony format plików. Strony internetowe WWW dla terminali ruchomych są napisane w języku WML (Wireless Markup Language), który jest uproszczoną formą języka HTML (Hypertext Markup Language), przeznaczonego do generowania tradycyjnych stron WWW. Dzięki temu abonenci sieci (komórkowych, przywoławczych czy dyspozytorskich), korzystając z różnych terminali kieszonkowych i przenośnych o znacznie ograniczonej prezentacji obrazu, mają dostęp do aplikacji i usług zbliżonych do tradycyjnego Internetu.
Opracowana przez WAP Forum specyfikacja stała się w Europie normą branżową de facto, czyli standardem przeznaczonym dla telefonów komórkowych wyposażonych w wyświetlacz LCD o zwiększonych rozmiarach. Telefony wyposażone w taką aplikacją są często oznaczane jako MMM (Mobile Media Mode). Standard WML jest językiem formatowania zapewniającym obsługę nawigowania, wprowadzania danych, odsyłaczy, tekstu i prezentacji obrazów i formularzy. Jest to język podobny do HTML, ale zaprojektowany dla urządzeń komórkowych i połączeń realizowanych w wąskim paśmie, z długim czasem oczekiwania na żądany z Internetu obiekt, przy niewielkim ekranie wyświetlacza w porównaniu z monitorem komputera.
Specyfikacja WAP określa wymagania dotyczące funkcji bramy (gateway) leżącej pomiędzy siecią bezprzewodową a przewodowym Internetem. Serwer pełniący tę funkcję zapewnia usługi translacji oraz optymalizację transmisji danych do terminalu bezprzewodowego. Kolejną funkcją WAP jest sposób integracji usług głosowych i transmisji danych WTAI (Wireless Telephony Application Interface). Uwzględniono w niej również wymagania związane z funkcjami telefonu, który w dalszym ciągu służy głównie do realizacji usług głosowych. Dodatkowa pamięć zainstalowana w telefonach z rozszerzeniem WAP może być wykorzystana do przetwarzania danych w trybie bezpołączeniowym, edycji tekstów lub poszerzenia książki telefonicznej.
Przekazy internetowe dla telefonów WAP (starszego typu) zawierają głównie dane tekstowe (serwisy informacyjne, pogodowe, giełdowe, kursy walut) i uproszczoną grafikę, dostosowaną do możliwości wyświetlaczy komórkowych. Są one dostępne przy użyciu mikroprzeglądarki zainstalowanej w urządzeniu przenośnym, będącej odpowiednikiem tradycyjnej przeglądarki WWW dla urządzeń stacjonarnych korzystających z Internetu. Wśród funkcji, które udostępnia aplikacja WAP, znajduje się szereg udogodnień obejmujących: dostęp do formatów obiektowych (wymiana obiektów o zdefiniowanym formacie), interpretacja skryptów (co umożliwia pobieranie i edycję aplikacji zewnętrznych) oraz dostęp do zaawansowanych usług telefonicznych, umożliwiających rozbudowaną kontrolę i obsługę połączeń. Standard WAP obejmuje opis protokołów od warstwy 4 wzwyż i z tego powodu może być stosowany w różnorodnych systemach telefonii komórkowej drugiej generacji, a także w nowo powstających systemach 3G (UMTS/IMT-2000). Zdefiniowane w WAP elementy umożliwiają komunikację pomiędzy ruchomym terminalem a serwerami sieciowymi. Elementami tymi są:
Serwer WTA (Wireless Telephony Application) jest przykładem serwera źródłowego (lub bramy), odpowiadającym bezpośrednio na zapytania z przeglądarki WAP klienta. Serwer WTA zapewnia dostęp do usług oferowanych przez infrastrukturę sieciową operatora bezprzewodowej sieci telefonicznej.
Dostęp do stron WWW
W klasycznym, przewodowym dostępie do stron WWW korzysta się z rozległej architektury sieciowej WEB, działającej w układzie klient–serwer. Klientem jest komputer wyposażony w przeglądarkę, współpracujący z odległym serwerem WWW. Aplikacje i zawartość strony WWW są prezentowane w standardowym formacie i przeglądane przez aplikacje przeglądarki webowej. Przeglądarki te są aplikacjami sieciowymi, zatem wysyłają zapytanie o określony obiekt danych do serwera sieciowego, który odpowiada wysyłając do aplikacji zakodowane przy użyciu standardowego formatu dane. Standardy opisujące sieć WWW określają niezbędne mechanizmy służące do budowy podstawowego środowiska aplikacji. Taka konstrukcja środowiska umożliwia łatwe dotarcie do wielu niezależnych aplikacji i usług przez dużą liczbę użytkowników. Protokoły stosowane w sieci WWW definiują trzy klasy serwerów:
Klient wysyłający zapytanie może nawet nie wiedzieć, że komunikuje się z bramą.
Jeśli serwer webowy przesyła dane w formacie WAP (np… W języku WML), to serwer bramkujący jest tylko transparentnym przekaźnikiem z serwera WWW. Natomiast w sytuacji, gdy serwer webowy przesyła odpowiedzi w formacie HTML, niezbędne jest wykonanie translacji zawartości do formatu przyjętego w WAP. Zawartość strony i aplikacje zgodne z protokołem WAP są definiowane w podobny sposób jak dla sieci WWW. Zawartość strony jest transportowana przy użyciu zbioru standardowych protokołów komunikacyjnych opartych na protokole komunikacyjnym WWW. Mikroprzeglądarka zainstalowana w terminalu ruchomym koordynuje współpracę z interfejsem użytkownika i pełni analogiczną funkcję jak przeglądarka w sieci WWW.
Elementy architektury
W architekturze WAP zdefiniowano warstwową strukturę protokołu, która ujmuje następujące elementy środowiska bezprzewodowego:
– stosować język WML (Wireless Markup Language), zoptymalizowany pod kątem zastosowań w ręcznych terminalach przenośnych; – wykorzystywać skrypt WML, o funkcjach zbliżonych do skryptu języka Java (JavaScript); – współpracować z aplikacjami telefonii bezprzewodowej WTA (Wireless Telephony Application), w celu realizacji usług telefonicznych i obsługi programowego interfejsu WTAI (Wireless Telephony Application Interface); – prezentować dane zgodnie z odpowiednim formatem strony (Content Format), stanowiącym zbiór dobrze zdefiniowanych formatów dotyczących prezentacji rysunków, danych z książki telefonicznej i terminów kalendarzowych.
– obsługuje trzy klasy usług transportowych: zapytania bez zabezpieczenia (unreliable), zapytania z zabezpieczeniem (reliable), zapytania z zabezpieczeniem i potwierdzeniem; – opcjonalnie umożliwia zabezpieczenie transmisji pomiędzy użytkownikami przez potwierdzanie każdej odebranej wiadomości; – opcjonalnie umożliwia realizację potwierdzenia poza stosowanym pasmem łącza; – umożliwia łączenie (grupowanie) i opóźnianie potwierdzeń w celu zmniejszenia liczby wysyłanych wiadomości; – możliwość transmisji asynchronicznych.
– zapewnia integralność danych i zawiera mechanizmy pozwalające wykryć wszelkie zmiany w postaci danych przesłanych pomiędzy terminalem a serwerem aplikacji; – zapewnia prywatność (poufność) danych. Zawiera mechanizmy uniemożliwiające zrozumienie danych przesyłanych pomiędzy terminalem a serwerem aplikacji przez urządzenia pośredniczące, które mogą podsłuchiwać strumień danych; – zapewnia uwierzytelnienie, a także zawiera mechanizmy sprawdzające autentyczność terminalu i serwera aplikacji; – ma możliwość odmowy zabezpieczenia transmisji. Jest wyposażony w mechanizmy wykrywające i uniemożliwiające niepotrzebne powtarzanie transmisji tych samych wiadomości lub wiadomości, które zostały negatywnie zweryfikowane, co zabezpiecza wyższe warstwy protokołów przed atakami. WTLS może być również stosowany do zabezpieczenia transmisji pomiędzy terminalami, np… Do uwierzytelniania wymiany dokumentów elektronicznych. Aplikacje mogą w sposób selektywny uaktywniać działanie WTLS w zależności od wymaganego poziomu bezpieczeństwa i charakterystyki stosowanej sieci.
Aplikacje WAP
Użytkownicy urządzeń bezprzewodowych mogą korzystać z informacji znajdujących się w portalach internetowych przez konwersję klasycznych stron HTML na strony opisane współczesnym językiem programowania WML (Wireless Markup Language). Zainstalowane w tym środowisku serwery WAP dostarczają poszukiwanych informacji i świadczą usługi na rzecz użytkowników urządzeń przenośnych, a z drugiej strony korzystają z nich operatorzy i dostawcy usług sieciowych: banki, wydawnictwa, dzienniki czy inne przedsiębiorstwa usługowe – zainteresowane dystrybucją informacji.
Usługi telefonu komórkowego z WAP nie zastępują powszechnego dostępu do Internetu z terminali mobilnych, lecz jedynie umożliwiają korzystanie z niewielkiego fragmentu globalnej informacji internetowej – przetworzonej w szczególnym formacie danych, za pomocą specjalizowanego języka WML. W tym sensie aplikacje WAP stanowią raczej dodatkową usługę telefonii komórkowej, umożliwiając łatwy dostęp do niektórych informacji Internetu z telefonów mobilnych, nie zastępując funkcji telefonu internetowego. Ich istotnym celem jest uzyskanie natychmiastowego dostępu z każdego miejsca i o dowolnej porze do bieżących (z reguły szybkozmiennych) informacji o istotnym znaczeniu dla konkretnego, indywidualnego użytkownika (personalizacja usług) – a nie do wszelkich dostępnych danych w globalnej sieci Internetu.
Ewolucja standardu
Rozwojem standardu WAP zajmuje się branżowe stowarzyszenie WAP Forum (ponad 400 członków, reprezentacja 90 proc. Światowego rynku telefonii komórkowej). Pierwsza udokumentowana propozycja standardu WAP 1.1 (1998 r.) zawierała wiele wad, z których podstawową był brak odpowiedniego bezpieczeństwa przekazów bezprzewodowych kontrolowanych protokołem, a także niewielka szybkość transportu (9,6 kb/s). Istotnym niedociągnięciem był również brak zgodności współdziałania produktów wyposażonych w protokół WAP, pochodzących od różnych dostawców.
Kolejna, ulepszona technicznie i programowo oraz lepiej zabezpieczona, specyfikacja protokołu WAP 1.2 zwiększyła pewność działania i bezpieczeństwo przesyłanych informacji. Pierwsze produkty z WAP 1.2 pojawiły się na rynku bezprzewodowym pod koniec 2000 r.
Najnowsze propozycja protokołu WAP 2.0 (ogłoszona w sierpniu 2001 przez WAP Forum) jest oparta na szeroko akceptowanych standardach internetowych i pozwala na dalszy rozwój usług mobilnych. WAP 2.0, wraz z telefonami o podwyższonej szybkości transmisji, zapewnia bardziej dogodne środowisko do rozwoju zaawansowanych usług mobilnych. Dzięki oparciu na standardach internetowych oraz opracowaniu komponentów specjalnie pod kątem bezpiecznej pracy w środowiskach bezprzewodowych protokół WAP 2.0 ma ułatwić budowanie narzędzi do rozwijania i uruchamiania całej gamy nowych usług. Pierwsze urządzenia bezprzewodowe według tej specyfikacji pojawiły się pod koniec 2001 r.
Specyfikacja WAP 2.0
W najnowszym projekcie protokołu WAP 2.0 za podstawę języka konwersji przyjęto wersję języka XHTML Basic, stworzonego przez firmę World-Wide Web Consortium (W3C). Napisane w tym języku oprogramowanie może działać poprawnie bez względu na to, czy jest przeznaczone dla tradycyjnych połączeń internetowych czy też dla świata telefonii komórkowej. Dzięki stopniowemu zmniejszaniu różnic między oprogramowaniem dla sieci stałych i bezprzewodowych język XHTML (Extended HTML) zdecydowanie przyśpiesza tempo tworzenia usług i zwiększa możliwości stosowania kolejnych aplikacji bezprzewodowych. Wyróżnikiem specyfikacji WAP 2.0 jest implementacja stosu protokołów używanych powszechnie w Internecie (TCP, IP, HTTP) oraz kolejnej wersji poprawionego protokołu bezpieczeństwa przekazów bezprzewodowych WTLS (Wireless Transport Layer Security) na poziomie warstwy transportowej – wspólnej dla przyszłych technologii transmisji.
Kolejną istotną innowacją rozwiązania WAP 2.0, wzmacniającą ochronę informacji przed dostępem niepowołanych osób, jest przystosowanie przyszłych aplikacji WAP do infrastruktury kluczy publicznych PKI (Public Key Infrastructure). Wiąże się to z wprowadzeniem nowych mechanizmów identyfikacji WIM (WAP Identity Module), umożliwiających zapis informacji do osobistej nieulotnej pamięci karty SIM (Subscriber Identity Module) każdego abonenta. Rozwiązanie to pozwala na rejestrację i odtwarzanie numerów kodowych, adresów i innych indywidualnych cech potrzebnych do weryfikacji z wykorzystaniem podpisu elektronicznego.
Personalizacja abonenta, z możliwością ustawiania preferencji, ma sprawić, że użytkowanie urządzenia przenośnego będzie tak samo bezpieczne i wygodne jak terminalu stacjonarnego. Natomiast udostępnianie i korzystanie z prywatnych informacji o abonencie (i dostęp do związanych z tym usług) będzie się odbywało pod kontrolą oraz za zgodą użytkownika. Wśród innych standardów internetowych – objętych przez protokół WAP 2.0 – znajdują się ponadto usprawnienia CSS (Cascading Style Sheets) oraz nowa wersja protokołu WSP (Wireless Session Protocol), wspólnie zwiększające komfort korzystania z systemu łączności przez użytkowników końcowych.
Wprowadzenie protokołu WAP 2.0 udostępniło usługi MMS (Multimedia Messaging Services), które opracowano wspólnie z organizacją 3GPP. Umożliwiają one wysyłanie wiadomości multimedialnych, łączących dźwięk, obraz i tekst w sposób przypominający wysyłanie wiadomości SMS (Short Message Services). Dodatkowo protokół WAP 2.0 rozwija usługę WAP Push, służącą np… Do prowadzenia aukcji online: użytkownik otrzymuje informacje jedynie wtedy, gdy wydarzy się coś interesującego, a nie musi sam aktywnie uczestniczyć w poszukiwaniu tych wiadomości. Aplikacja WAP nadal jest zbyt powolna, trudno jest uzyskać przyzwoity obraz zawartości oraz ciągle jest to technologia dial-up, co ma wpływ na rozliczenia i rozwijanie dostarczanych usług.
Specyfikacja i-mode
Alternatywnym rozwiązaniem dla WAP, używanym w japońskich sieciach komórkowych operatora NTT DoCoMo, jest specyfikacja i-mode. Zwolennicy tej technologii są przekonani, że o wyższości i-mode nad WAP decyduje stosowany w niej język cHTML (compact HTML) – lepiej przystosowany do kreowania stron internetowych. Inaczej niż standard WAP, oparty na technice przełączania połączeń, specyfikacja i-mode używa techniki pakietowej i jako taka jest lepiej dostosowana do elastycznej transmisji danych, rozliczanej na podstawie objętości przesyłanych danych. Ponieważ język cHTML jest także podzbiorem protokołu HTML – używanego w przypadku tradycyjnych stron webowych – nie wymaga on od programistów ponownego uczenia się. Dodatkowymi zaletami aplikacji i-mode są prezentacje kolorowych ekranów i grafiki animowanej oraz mikrobilling transakcji. Specyfikacja i-mode nie zawiera w sobie mechanizmów ochrony, odmiennie niż WAP, osiągający w miarę rozwoju coraz wyższy stopień bezpieczeństwa. Zarówno NTT DoCoMo, jak i WAP Forum poszukują obecnie możliwości połączenia tych technologii, w celu zapewnienia globalnego dostępu do obydwu typów zawartości internetowych.