IT формат электронный журнал
changemoney.me
«    Ноябрь 2018    »
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
 

«Мобилизация» населения: как это было

За последние годы мобильная связь плотно вошла в нашу повседневную жизнь, и многие не мыслят ее без этого куска пластика, громко визжащего модной мелодией. Но так было далеко не всегда, вспомните, еще десяток лет назад мобильный телефон был атрибутом исключительно деловых людей и обеспеченных граждан. А можно вспомнить еще более ранние времена, когда только избранные могли позволить себе мобильную телефонную связь. За прошедшие годы в мире мобильной связи многое изменилось - сменились стандарты, аппараты стали меньше и легче, а их стоимость и цены на услуги стали в десятки раз ниже.

alt

Изобретение мобильной телефонной связи принято датировать 1973 годом, так как 3 апреля именно этого года глава отдела, занимающегося разработкой средств мобильной связи, компании Motorola Мартин Купер позвонил Джоэлю Энгелю, главе исследовательского отдела AT&T Bell Labs (American Telephone and Telegraph) находясь на оживленной улице в центре Манхеттена. Именно эти две компании в течение более 10 лет, параллельно друг с другом вели разработки в области подвижной телефонной связи, однако именно Motorola удалось создать первую по настоящему мобильную трубку -Dyna-Tac (Dynamic Adaptive Total Area Coverage, на фото приведена более поздняя версия данного телефона). В настоящее время ее мобильность, конечно, можно поставить под сомнение - при габаритных размерах 250*150*50 мм ее вес составлял немногим более 1 кг. Но для 1973 года это был огромный прорыв, и первая, действительно мобильная трубка. До ввода предложенной технологии в коммерческую эксплуатацию пройдет еще 10 лет, когда в 1983 году, в Чикаго, компанией AT&T будет введена первая в мире полностью автоматическая система сотовой связи.

Кстати, обратите внимание на клавиатуру данного телефона - узнаете? За прошедшие годы клавиатуры мобильных телефонов не претерпели сильных изменений - разве, что изменили свое положение клавиши посыла вызова и отбоя. Причина этого весьма прозаична - в области техники все значительные изобретения принято патентовать, что собственно, и было сделано компанией Motorola. В том числе, было запатентовано расположение клавиш. Когда на рынок абонентских устройств для подвижной связи стали выходить другие компании, то они, чтобы не платить лицензионных отчислений, просто изменили расположение клавиш, выведя таким образом свои устройства, из под действия патентов принадлежащих Motorola. По прошествии времени, приблизительно в 2004 году, Motorola тоже отказалась от оригинального расположения клавиш, унифицировав клавиатуры своих телефонов с клавиатурами телефонов других производителей. Но вернемся снова в прошлое.

Прародителем мобильной телефонии были системы подвижной радиосвязи. Но вначале немного теории, для уточнения применяемых понятий. В строгом смысле под мобильной связью понимают систему радиосвязи между двумя или более абонентами, местоположение одного или нескольких из которых изменяется. Системы мобильной радиосвязи в свою очередь разделяют на наземные и спутниковые. Их принципиальным отличием является, объект, выступающий в роли ретранслятора. В спутниковых системах соединение осуществляется через спутник, который, благодаря большой зоне покрытия, заменяет цепочку наземных ретрансляторов. Соответственно, в наземных системах - ретранслятор находиться на земле. Сотовая телефонная связь относится к типу систем наземной радиосвязи предоставляющих доступ к территориальному ресурсу, под которым в данном случае понимают базовую станцию.

Системы радиосвязи (по режиму работы приемно-передающих устройств) разделяют на симплексные, полудуплексные и полнодуплексные. Симплексные системы - это системы без обратной связи, т.е. передача информации, осуществляется только с передатчика на приемник. Примером использования симплексных систем связи является радио- и теле- вещание. В полудуплексных системах передача и прием информации ведется с разделением по времени, т.е. одновременно абонент может только принимать или передавать информацию. В полнодуплексном режиме передача и прием информации производится одновременно. С этой точки зрения, обычный проводной телефон может быть отнесен к полнодуплексным системам.

Как было упомянуто выше, прародителем сотовой связи были системы подвижной радиосвязи, первая из которых была развернута в Детройте (США), в 1921 году - полицейские диспетчеры использовали одностороннюю радиосвязь с машинами на частоте 2 МГц. Спустя 12 лет, в 1933 году в полиции Нью-Йорка было начато использование двухсторонней радиосвязи, на той же частоте 2 МГц. В других странах развитие систем подвижной радиосвязи происходило схожим образом. Естественно, в силу технических возможностей электроники того времени, первые средства мобильной связи монтировалась на различных транспортных средствах - автомобилях, поездах, морских судах.

Средства подвижной радиосвязи тех лет относились к системам РТТ (Push-To-Talk - нажми, чтобы говорить). Данный принцип, до сих пор, используется в рациях, а несколько лет назад он пережил второе рождение в средствах мобильной связи - благодаря функции РТТ современных мобильных телефонов. Однако, в современном варианте РТТ, передача информации осуществляется не через эфир, как обычных рациях, а через Интернет за счет использования пакетной передачи данных на базе технологий GPRS/EDGE. Устройства РТТ работают в полудуплексном режиме, для переключения между режимами приема и передачи голоса пользователю необходимо нажимать кнопку на соответствующем абонентском устройстве.

В 1946 году в Сент-Луисе (США) фирмой Bell Telephone Laboratories бьш представлен первый в мире подвижный радиотелефон, использующий частоту 150 МГц, а в 1955 году 11-ти канальная система, работающая на этой же частоте. В данной системе использовалось ручное переключение каналов - при занятости канала абонент сам искал канал, свободный для совершения звонка. Расстояние от абонента до центрального передатчика могло достигать 100 км. При звонке с подвижного радиотелефона вначале производилось соединение с оператором, который устанавливал соединение с нужным абонентом. Системы данного класса относились к стандарту MTS (Mobile Telephone System), который, может считаться одним из самых ранних стандартов мобильной связи.

Усовершенствованными модификациями данного стандарта, являлись IMTS-MJ и IMTS-MK. В данных стандартах подразумевается использование автоматической коммутации каналов. Различием -MJ и -МК являлось используемая полоса частот и количество каналов - 11 или 12, соответственно. Появление полнодуплексных систем, с автоматической коммутацией каналов, относят к 1964 году. В измененном виде MTS до сих пор используется в ряде развивающихся стран.

В других странах развитие систем подвижной радиосвязи шло схожим образом. Например, в СССР была разработана система связи АЛТАЙ, которая стала первой в мире полностью автоматической системой профессиональной радиосвязи с подвижными объектами. Данная система была разработана в Воронежском научно-исследовательском институте Связи, а в 1959 году этой разработке была присуждена золотая медаль на Брюссельской международной выставке. В течение долгого времени именно АЛТАЙ был единственной в СССР системой подвижной радиосвязи с выходом на телефонную сеть общего пользования. При периодизации истории развития мобильной телефонии, рассмотренные выше протоколы, принято относить к поколению 0G.

alt

К началу 70-х годов прошлого века подвижная телефонная связь получила широкое распространение - ею пользовались оперативные службы, бизнесмены, мобильными телефонами оснащались престижные модели автомашин и т.д. Естественно, что с ростом нагрузки стало сильнее проявляться слабое место используемых систем - ограниченное число каналов в жестко определенной полосе частот. Этот недостаток были призваны исключить системы сотовой связи, в которых одни и те же частоты, по очереди использовались разными абонентами.

Итак, что такое сотовая связь? Сотовая связь относиться к системам подвижной радиосвязи, но ее ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), каждая из которых относится к зоне покрытия конкретной базовой станции. Каждая из базовых станций, представляет собой передатчик, работающий в едином для всех частотном диапазоне. В идеальном случае, зона покрытия каждого из подобных передатчиков является кругом, а сеть, создаваемая несколькими базовыми станциями, из-за наложения зон покрытия каждой из них, будет иметь вид шестиугольных ячеек. И именно эта особенность дала название данному виду мобильной связи.

Коммутационное оборудование сотовых сетей постоянно контролирует местоположение абонента, и при необходимости переводит его из зоны обслуживания одной базовой станции в зону обслуживания другой, причем, за счет перекрытия сот, это происходит без разрыва соединения. Кстати, нечто подобное пытались использовать и в сетях подвижной радиосвязи, например, в 1949 году, в Детройте (США) одна из служб такси ввела схему ручного переключения частот при нахождении автомобилей в различных районах города.

В других странах появление и развитие систем мобильной связи происходило схожим образом. Среди европейских стран первая коммерчески успешная сеть сотовой связи была развернута в Финляндии в 1971 году Autoradiopuhelin (ARP), что переводится как «Автомобильный радиотелефон». К 1978 году ею была полностью покрыта территория страны, а к 1986 году ее услугами пользовались около 30 тыс. абонентов. Autoradiopuhelin относился к системам подвижной радиосвязи работающим на частоте 150 МГц. Размер соты данной сети составлял 30 км. Технически сеть ARP использовала 80 каналов, лежащих в диапазоне 147,9-154,875 МГц, мощность передатчика варьировалась от 1 до 5 Вт. Первоначально данная сеть была полудуплексной, но со временем был введен полнодуплексный режим. ARP был полностью аналоговым стандартом, не имевшим средств шифрования передаваемых данных, а, следовательно, разговоры можно было прослушивать простым сканером данного частотного диапазона. Также ARP не поддерживал переход абонента между сотами, без прерывания разговора.

К системам аналогичного класса относился и Autotel, также известный как PALM (Public Automated Land Mobile - публичная автоматизированная наземная мобильная сеть). Принципиально новым, в данном стандарте, было то, что, несмотря на использование аналогового канала для передачи голосовой информации, служебные данные в Autotel уже передавались в цифровой форме. Стандарты Autotel и ARP принято относить к поколению 0,5G.

Документально структура системы сотовой связи, в современном понимании, была изложена в докладе компании Bell System, переданном в декабре 1971 года в Федеральную комиссию по Связи (США). Спустя 3 года данная комиссия приняла решение о выделении для сотовой связи полосы частот в диапазоне 800 МГц для создания сетей сотовой связи работающих в стандарте AMPS (Advanced Mobile Phone Service усовершенствованная подвижная телефонная служба). Практическое применение технология, изложенная в докладе, нашла уже в 1978 году при вводе в тестовую эксплуатацию в городе Чикаго (США) сети сотовой связи емкостью 2000 абонентов.

Как упоминалось выше, в США первая коммерческая сеть сотовой связи стандарта AMPS была развернута 1983 году. В сетях данного стандарта использовалась аналоговая передача сигнала в диапазоне частот 824 до 894 МГц. Идентификация абонентов в сетях AMPS осуществлялась на основе специального 32-битного серийного номера - ESN (Electronic Serial Number), который хранился в постоянном запоминающем устройстве телефона. Также в каждом телефоне стандарта AMPS существовала область перезаписываемой памяти NAM (Number Assignment Module - модуль для записи номера), в которую оператор, при заключении контракта прописывал пятизначный SID и десятизначный MIN. Совокупность этих кодов и определяла телефонный номер абонента.

При регистрации в сети телефоны стандарта AMPS сканировали служебные каналы, и при нахождении свободного канала своей сети, передавали на базовую станцию значения ESN и MIN - после чего, если они были корректны, базовая станция пускала телефон в сеть и предоставляла доступ к услугам связи. Подобный алгоритм обмена был, очень уязвим для злоумышленников, поэтому в AMPS-сетях были нередки случаи подделки указанных параметров и использования мобильной связи за чужой счет. Изначально в AMPS-сетях использовалось 624 голосовых и 42 служебных каналов, что в сумме давало 666, однако, позже число каналов было увеличено до 832.

Для передачи голосовой информации в AMPS-сетях использовался метод многопользовательского доступа с разделением по частоте (FDMA - Frequency Division Multiple Access). Так как передача речевой информации в AMPS-сетях производилась в аналоговом виде, следовательно, на качество связи сильное влияние оказывали помехи, и отсутствовала какая-либо защита от прослушивания. Наибольшее распространение сети AMPS получили в США, Канаде, Австралии Центральной и Южной Америке. В США эксплуатация сетей стандарта AMPS продолжалась до 1990 года, после чего была произведена их модернизация до цифровой версии данного стандарта - D-AMPS.

Параллельно, с разработкой и внедрением в США стандарта AMPS, в Европе шел активный процесс разработки собственных стандартов мобильной связи. Результатом этого процесса стал целый спектр различных стандартов, сети которых были развернуты в разных европейских странах - NMT (Nordic Mobile Telephony, страны Скандинавии), TACS (Total Access Communications System, Великобритания, Италия, Испания, Австрия, Ирландия), Radiocom-2000 (Франция), С-450 (Германия, Португалия), RTMS (Radio Telephone Mobile System - мобильная радиотелефонная система, Италия). В Японии доминирующими стандартами стали NTT (Nippon Telephone and Telegraph system — японская система телефона и телеграфа) и модифицированный TACS в вариантах TCACS(NTACS).

Все перечисленные стандарты, как и AMPS, являлись аналоговыми, поэтому при периодизации истории развития мобильно связи их принято относить к первому поколению (1G). В целом, среди стандартов поколения 1G, если считать по величине абонентской базы, самыми распространенными были AMPS, TACS и NMT.

Стандарт TACS был полным аналогом американского AMPS. Первая сеть данного стандарта была развернута в Англии в 1985 году, после чего он, также получил распространение в ряде других стран. Через два года, 1987 году была принята новая версия данного стандарта - ETACS (Extended TACS), отличавшаяся увеличенным с 600 до 640 количеством каналов. Как было упомянуто выше, в Японии, использовались сети на основе JTACS (Japan TACS, второе название NTACS - Narrowband TACS), отличавшиеся от обычного TACS большим количеством каналов, диапазоном частот и шириной канала. В Японии сети на базе JTACS, несмотря на любовь японцев к технологическим новинкам, прижились - последняя из них, была свернута лишь в конце 1990-х годов.

 

Антон Печеровый

pecheroviy@nauchpribor.ru

 

Продолжение читайте в следующем номере.

 
Обсудить на форуме
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
  • 0
 (голосов: 0)
Комментарии (0)  Распечатать
Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.







1 января 1970 00:00 - XML error: Mismatched tag at line 15



Электронный журнал ITФормат 2006-2010 ©
Редакция          Реклама у нас
Windows 2012 скидка !
Dr. web
Моментальный обмен WebMoney WMR WMZ WME WMU WMB