Мобильные вычисления

• Портативность. Устройства и элементы в системе мобильных вычислений должны обеспечивать мобильность. Такие устройства, как правило, имеют ограниченные вычислительные ресурсы и энергопитание, но должны обладать достаточной производительностью и физической портативностью для работы в перемещаемой среде.
• Подключаемость. Характеризует качество обслуживания (QoS) сетевого соединения. В мобильных вычислениях ожидается поддержание высокого уровня доступности сети с минимальными задержками и простоем, вне зависимости от перемещения подключённых устройств.
• Интерактивность. Узлы системы мобильных вычислений соединены для обмена и совместной работы через активные транзакции данных.
• Индивидуализированность. Переносимое устройство или мобильный узел, подключённый к мобильной сети, нередко указывает на индивидуального пользователя; системы мобильных вычислений должны адаптироваться под нужды каждого человека и обеспечивать получение контекстной информации о каждом узле.

Наиболее распространённые формы устройств мобильных вычислений:

• Портативные компьютеры — компактные, лёгкие устройства, включающие полноценную клавиатуру и в первую очередь предназначенные как терминалы для настраиваемого программного обеспечения (например, ноутбуки, настольные ПК, смартфоны, планшеты).
• Смарт-карты — способны запускать несколько приложений, но обычно применяются для оплаты, транспортных расходов и контроля доступа к охраняемым зонам.
• Мобильные телефоны — устройства для телефонной связи на расстоянии посредством сотовых сетей.
• Носимые компьютеры — чаще ограничены функциональными клавишами и в основном предназначены для интеграции программных агентов (например, электронные браслеты, импланты без ключей и др.).

Эти классы устройств взаимодополняют друг друга и не заменяют полностью один другой.

С 1990-х годов были представлены и другие типы мобильных компьютеров, включая:

• Портативный компьютер
• Персональный цифровой ассистент, корпоративный цифровой ассистент
• Ультрамобильный ПК
• Ноутбук
• Планшетный компьютер
• Носимый компьютер
• Электронная книга
• Автомобильный компьютер
• Карманный ПК

• Расширяемость, заменяемость и модульность. В отличие от традиционных ПК на базе материнской платы архитектура системы на кристалле (SoC), применяемая в мобильных устройствах, делает невозможным эти свойства.
• Отсутствие BIOS. Большинство умных устройств не имеют полноценного BIOS, их возможности загрузки ограничены единственной операционной системой, установленной производителем, в отличие от ПК с BIOS.
• Радиус действия и пропускная способность. Доступ в мобильный интернет обычно медленнее, чем через проводное соединение, за счёт использования технологий GPRS, EDGE, а также более новых — HSDPA, HSUPA, 3G, 4G и перспективной 5G-сети. Эти сети обычно доступны в пределах зоны действия коммерческих вышек сотовой связи. Беспроводные сети WLAN дешевле, но обладают ограниченным радиусом покрытия.
• Стандарты безопасности. При работе вне офиса пользователь полагается на публичные сети, зачастую требующие осторожного применения VPN. Безопасность использования мобильных стандартов требует особого внимания. VPN подвержены атакам через многочисленные объединённые сети.
• Потребление энергии. При отсутствии электросети или портативного генератора мобильные устройства полностью зависят от аккумуляторов. Из-за компактности ряд устройств нуждается в дорогих аккумуляторных элементах для достаточной автономности.
• Помехи при передаче. Погодные условия, рельеф и удалённость от ближайшей антенны могут ухудшать приём сигнала. В туннелях, некоторых зданиях и сельской местности качество связи обычно хуже.
• Потенциальный вред для здоровья. Применение мобильных устройств за рулём приводит к росту отвлечённости и вероятности ДТП^[1]. (Хотя это кажется очевидным, ведутся дискуссии о целесообразности запрета использования мобильных устройств за рулём^[2].^[3]) Мобильные телефоны могут вызывать помехи в работе медицинских приборов; высказываются вопросы о влиянии электромагнитного излучения на здоровье.
• Взаимодействие с человеком. Экраны и клавиатуры зачастую небольшие и неудобны для использования. Альтернативные методы ввода (голосовой, рукописный ввод) требуют обучения.

Во многих коммерческих и государственных службах, использующих автопарк, применяются защищённые переносные компьютеры, которые крепятся в транспортных средствах для безопасности водителя, устройства и обеспечения эргономики. Защищённые компьютеры, применяемые на крупных спецмашинах и внедорожниках, рассчитаны на повышенные вибрации и тяжёлые условия эксплуатации, что характерно для экстренных медслужб, пожарных и служб общественной безопасности.

К факторам, осложняющим использование в транспорте, относят:

• Рабочая температура. Салон автомобиля способен нагреваться или охлаждаться в диапазоне от —30 до +60 °C. Компьютеры должны выдерживать работу в этих условиях. Обычное вентиляторное охлаждение ограничено температурой воздуха 35-38 °C, а при низких температурах требуются локальные подогреватели для компонентов (по данным SRI Group и Panasonic R&D).
• Вибрация. Уменьшает срок службы компонентов, особенно жёстких дисков.
• Видимость экрана. На солнце затруднён просмотр изображения на стандартных экранах.
• Сенсорный экран. Позволяет пользователям взаимодействовать с устройством в полевых условиях, не снимая перчаток.
• Настройки батареи при высоких температурах. Литий-ионные аккумуляторы чувствительны к перегреву при зарядке. Компьютеры для мобильной среды должны иметь функцию ограничения заряда до 85 % ёмкости при высокой температуре.
• Подключение внешней антенны. Радиосигналы затухают внутри металлического кузова автомобиля, поэтому применяются внешние антенны и навигационное оборудование.

Вопросы безопасности мобильных вычислений приобретают всё большую значимость, особенно в отношении защиты персональных данных на смартфоне. Мобильные приложения способны копировать пользовательские данные на удалённые серверы без разрешения и согласия пользователя^[4]. Автоматически создаваемые в облаке профили пользователей вызывают опасения относительно конфиденциальности, в том числе — по поводу отслеживания местоположения^[5] и сбора персональных данных вне зависимости от настроек устройства^[6]. Это относится к устройствам на всех основных платформах и зарегистрировано даже при запрещающих настройках^[7].

Смартфоны становятся всё более распространённым инструментом для организации деловой и личной жизни. В рамках компаний такие технологии изменяют архитектуру информационных систем и порождают новые риски. Смартфоны аккумулируют и обрабатывают всё больший объём конфиденциальной информации, к которой требуется ограниченный доступ ради защиты конфиденциальности пользователя и интеллектуальной собственности организации.

Все смартфоны являются предпочтительной целью для атак. Уязвимости связаны как с каналами беспроводной связи (Wi-Fi, GSM), так и с программными средствами — браузерами и операционными системами. Распространены и вредоносные программы, эксплуатирующие неосведомлённость среднестатистических пользователей.

Применяются различные меры защиты — от разработки многоуровневых подсистем безопасности до обучения конечных пользователей. Безопасность должна обеспечиваться на всех этапах: проектирования, разработки ОС, программных слоёв и мобильных приложений, а также непосредственного использования.

Существуют различные категории портативных вычислительных устройств, работающих на аккумуляторах, но не всегда относящихся к ноутбукам: портативные компьютеры, КПК, ультрамобильные ПК, планшетные компьютеры и смартфоны.

• Портативный компьютер — это универсальное вычислительное устройство, которое можно легко переносить с места на место, но использовать в пути чаще невозможно из-за необходимости установки и подключения к электросети. Самый известный пример — Osborne 1. Такие устройства также называют «транспортируемым» или «носимым» ПК.
• Карманный персональный компьютер (КПК) — небольшой (обычно карманный) компьютер с ограниченными возможностями, предназначен для дополнения или синхронизации с настольным ПК (доступ к адресной книге, заметкам, электронной почте и др.).

• Ультрамобильный ПК — полнофункциональный ПК размером с КПК, обычно с универсальной ОС.
• Телефоны, планшеты. Планшет обычно псевдокнижного формата; смартфон — устройство того же типа, но меньших размеров, помещается в карман. Вместо физической клавиатуры такие устройства имеют сенсорный экран и виртуальную клавиатуру, но могут подключаться к физической клавиатуре через Bluetooth или USB. В силу компактности они оснащаются встроенными камерами и иными элементами, которые сложно встроить в другие типы устройств.
• Автомобильный компьютер — компьютер, устанавливаемый в транспортное средство, функционирующий как беспроводной вычислительный узел, аудиосистема, GPS и DVD-плеер. Обычно поддерживает текстовые редакторы и Bluetooth^[8].
• Pentop (устройство снято с производства) — компактный компьютер в форме ручки, выполняющий функции пишущей принадлежности, MP3-плеера, переводчика, флеш-накопителя и калькулятора^[9].
• Специализированный компьютер под определённые задачи. Например, компания Ferranti представила ручной специализированный мобильный компьютер (MRT-100) в виде планшета для проведения опросов^[10].

Границы между этими категориями подвижны. Например, OQO — UMPC, который по габаритам ближе к КПК, Apple eMate выглядит как ноутбук, но работает под ПО для КПК. В линейке HP Omnibook встречались модели, по размерам сопоставимые с ультрамобильными ПК. Аппаратно Nokia 770 не отличается от КПК (например, Zaurus 6000) и не считается КПК только из-за отсутствия ПО для персональной информации. И 770, и Zaurus способны запускать некоторое программное обеспечение Linux для настольных ПК с адаптацией.

Беспроводные каналы мобильных вычислений делятся на три основных типа^[11]. Сотовые сети используют стандарты GSM, CDMA или GPRS, сети 3G (например, W-CDMA, EDGE, CDMA2000), а позднее — 4G и 5G^[12]. Эти сети доступны в зоне действия сотовых вышек. Wi-Fi обеспечивает более высокую производительность^[13], может работать внутри корпоративной сети или через публичные точки доступа и обычно охватывает 30 метров в помещении и до 300 метров вне помещений^[14]. Спутниковый интернет применяется там, где отсутствуют сотовая связь и Wi-Fi^[15], и может быть налажен при наличии прямой видимости к спутнику^[16]. Для спутников на геостационарной орбите требуется открытый обзор на юг^[11]. Корпоративные внедрения могут совмещать несколько сотовых сетей, а также смешивать каналы передачи (сотовая, Wi-Fi, спутниковая связь)^[17]. При использовании нескольких сетей мобильная виртуальная частная сеть (mobile VPN) не только обеспечивает безопасность, но и автоматизирует вход в сеть, не разрывает подключения приложений при переходе между сетями или потере зоны покрытия^[18].