Мобильная связь. Самый первый в мире мобильный телефон

История мобильника в картинках.

Сегодня уже трудно себе представить, как можно было жить без сотовых телефонов. Поневоле вспоминается старая песенка: « Мы оба были, вы у аптеки, а я в кино искала вас…». Сегодня такая песенка появиться бы уже не могла. И тем не менее, всего 10 лет назад мобильник был доступен лишь среднему классу, 15 лет назад это была роскошь, а 20 лет назад их и вовсе не было.

Первые образцы

Первый сотовый телефон.

Идею сотовой связи разработали специалисты американской корпорации AT&T Bell Labs. Первые разговоры на эту тему возникли в 1946 году, идея была обнародована в 1947. С этого момента в разных концах света начались работы по созданию нового устройства.

Надо отметить, что не смотря на все преимущества нового вида связи, от момента возникновения идеи до появления первого коммерческого образца прошло целых 37 лет. Все остальные технические новшества ХХ века внедрялись значительно быстрее.

Первый образчик такой связи 1946 года, представленный фирмой Bell в качестве идеи, был похож на гибрид обычного телефона и радиостанции, размещённой в багажнике машины. Радиостанция в багажнике весила 12 кг, пульт связи был в салоне, антенной приходилось дырявить крышу.

Радиостанция могла передать сигнал на АТС и таким способом дозвониться на обычный телефон. Позвонить на мобильный аппарат было куда сложнее: нужно было звонить на АТС, называть номер станции, чтобы там соединили вручную. Чтобы говорить, нужно было нажать на кнопку, а чтобы услышать ответ – отпустить её. Плюс к тому обилие помех и малый радиус действия.

Работала над мобильной связью и Motorola, конкурировавшая с Bell. Инженер Моторолы Мартин Купер тоже изобрёл аппарат, чей вес был около 1 килограмма, а длина 22 см. Держать такую «трубку» было затруднительно.

Не удивительно, что желающих пользоваться подобной «мобилой» было мало. Правда, в США в нескольких городах пытались наладить сеть радиотелефонов, но лет через пять работы заглохли. До 60-х годов не было желающих заниматься разработкой.

Мобильная связь в социалистическом лагере

Инженер Куприянович.

В Москве первый опытный образец переносного телефона ЛК-1 продемонстрировал инженер Л. И. Куприянович в 1957 году. Этот образец был тоже весьма внушителен: он весил 3 кг. Зато радиус действия достигал 30 км, а время работы станции без смены батарей — 20-30 часов.

Куприянович не остановился на достигнутом: В 1958 году он представил аппарат весом в 500 г, в 1961 году мир увидел аппарат весом всего 70 г. Радиус его действия был 80 км. Работы велись в Воронежском научно-исследовательском институте связи (ВНИИС).

Разработки Куприяновича взяли на вооружение болгары. В результате на московской выставке «Инфорга-65» появился болгарский комплект мобильной связи: базовая станция на 12 номеров и телефон. Размеры телефона примерно соответствовали телефонной трубке. Затем начался выпуск мобильных аппаратов РАТ-05 и АТРТ-05 с базовой станцией РАТЦ-10. Он использовался на стройках и на энергетических объектах.

Но в СССР работа над аппаратом тоже продолжалась в Москве, Молдавии, Белоруссии. Результатом стал «Алтай» — полнофункциональный прибор, предназначенный для автомобилей. В руках носить его было затруднительно из-за базовой станции и аккумуляторов. Однако машины «Скорой помощи», такси, большегрузные автомобили были оснащены этой связью.

Превращение «мобильной» связи в действительно мобильную

Аппарат «Алтай».

Соревнование между Bell и Motorola закончилось победой Моторолы: весной 1973 года злорадствующий Купер позвонил своим конкурентам с улицы по своей новой трубке, которую легко держал в руке. Это был первый звонок с сотового телефона, ознаменовавший начало новой эры. Но исследования и доработки продолжались ещё долгих 15лет.

В СССР в 70-е годы всё ещё использовался «Алтай», зато им было охвачено около 30 городов. 16-канальные аппараты работали в диапазоне 150 МГц. Был предусмотрен режим конференции. Набор номера осуществлялся сначала с помощью вращения диска, но вскоре применили кнопочный набор. Был установлен приоритет пользователей: пользователь с более высоким приоритетом мог прервать своим звонком разговор абонентов с меньшим приоритетом.

Коммерческие аппараты

1992 год. Телефон Motorola 3200.

Коммерческий мобильный телефон появился в США в 1983 году. Первой массовый выпуск освоила Моторола. Успех её аппаратов был ошеломителен, и к 1990-му году количество абонентов достигло 11 млн. К 1995 году их число выросло до 90,7 млн., а к 2003-му – 1,29 млрд.

В России первые сотовые телефоны появились в 1991 году. Трубка с подключением стоила 4000 долларов. Первый оператор со стандартом GSM пришёл к нам в 1994 году. Те телефоны были ещё довольно громоздкими, в карман не положишь. Некоторые состоятельные люди (а только им и были доступны мобильники) зачастую предпочитали держать при себе специального человека, который носил за ними аппарат.

К разработке и выпуску мобильных телефонов подключились многие фирмы. Например, Нокия в 1998 году выпустила трубку с поддержкой WAP Nokia 7110. Тогда же появился двухсимочный телефон и телефон с сенсорным дисплеем.

В настоящее время статистика утверждает, что мобильный телефон имеют 9 человек на Земле из 10.

Современные смартфоны.

→ История сотовой связи

Сотовый телефон впервые зазвонил 3 апреля 1973 года. Эту дату и принято считать днем рождения сотовой связи. Однако этому дню предшествовала многолетняя история появления и развития системы мобильной связи.

Предпосылками возникновения сотовой связи стало появление первых радиоприемников и диспетчерской службы телеграфной подвижной связи. В 1934 году в США была создана Федеральная комиссия связи (ФКС). Она регулировала отрасль проводных телефонов и управляла радиодиапазонами.

Федеральная комиссия связи занималась тем, что раздавала частоты. В первую очередь частоты получали спасательные и государственные службы, следом шли службы такси, грузоперевозок и подобные им. Для частных же лиц долгое время частоты вовсе не выделялись.

Первая сеть для частных лиц появилась в 1946 году. Вес радиотелефона тогда достигал 40 кг, и это без учета источника питания. Он устанавливался только в автомобилях, так как носить с собой столь громоздкую аппаратуру было весьма затруднительно. Но, несмотря на все неудобства, популярность такой связи только росла.

Отправной точкой в развитии сотовой связи считается 1947 год. В это время происходят два важных события. Прежде всего, сотрудники Bell Laboratories изобретают транзистор. Это позволяет уменьшить вес радиотелефона в несколько раз.

Позднее сотрудник все той же компании Bell Laboratories Д. Ринг разработал идею принципа организации сетей сотовой связи. Это позволяло разрешить проблему применения каналов, близких по частотам. Теперь каналы можно было использовать повторно.

Базовая станция сотовой связи появилась лишь в 1973 году. Этот ключевой момент в развитии сотовой системы связан с небезызвестной компанией Motorola. Сотрудники компании смонтировали первую в мире станцию на высоте 50-этажного здания. Она обслуживала одновременно не более 30 абонентов.

Первым же сотовым телефон, изобретенным все той же компаний, стал аппарат с названием Dina-TAC. Он весил в десятки раз меньше своего предшественника — радиотелефона. Вес нового аппарата составлял лишь 1,15 килограмма. На передней панели телефона было расположено 12 кнопок. Две из них — для вызова и прекращения звонка, остальные клавиши содержали цифры.

Испытание телефона было назначено на 3 апреля 1973 года. Утром этого дня Мартин Купер, глава подразделения Motorola, совершил первый звонок с нового аппарата. Купер позвонил начальнику исследовательского отдела Bell Laboratories и сказал:

«Представь себе, Джоэл, что я звоню тебе с первого в мире сотового телефона. Он у меня в руках, а я иду по нью-йоркской улице».

Через пять лет в Чикаго начинаются испытания системы сотовой связи, рассчитанной на две тысячи пользователей. Поэтому 1978 год считается началом практического применения сотовой связи. С этого времени сотовая связь распространяется по всему миру.

В России первая коммерческая сотовая связь была запущена 9 сентября 1991 года в Санкт-Петербурге. Тогда мэр северной столицы Анатолий Собчак совершил звонок мэру американского города Сиэтл. Сотовым телефоном, по которому звонил Анатолий Александрович, был аппарат Nokia Mobira MD59-NB2. Весил он три килограмма и стоил около 2000 долларов. Так в России зародилась сотовая связь.

Несколько лет сотовая связь в России была малодоступной услугой. Количество абонентов составляло лишь около 0,5% населения страны. Однако в 1999 году после кризиса в то время, когда доходы россиян упали втрое, число пользователей за год неожиданно выросло почти в два раза . Это объясняется тем, что стоимость сотовых телефонов значительно упала, как и стоимость услуг связи.

Преобразования в сфере подвижных коммуникаций, проходившие в 2000-ые, привели к бурному развитию сотовой связи. Российский рынок вышел на европейский уровень, и к 2008 году количество абонентов уже достигало 187,8 млн. человек.

Сегодня рынок сотовой связи разделен между несколькими универсальными операторами, которые помимо услуг связи представляют услуги доступа в интернет. По мнению специалистов, именно за такими операторами будущее.

Мобильная сотовая связь

Сотовая связь - один из видов мобильной радиосвязи , в основе которого лежит сотовая сеть . Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. На идеальной (ровной и без застройки) поверхности зона покрытия одной БС представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид сот с шестиугольными ячейками (сотами).

Примечательно, что в английском варианте связь называется «ячеистой» или «клеточной» (cellular), что не учитывает шестиугольности сот .

Сеть составляют разнесённые в пространстве приёмопередатчики, работающие в одном и том же частотном диапазоне, и коммутирующее оборудование, позволяющее определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи при перемещении абонента из зоны действия одного приёмопередатчика в зону действия другого.

История

Первое использование подвижной телефонной радиосвязи в США относится к 1921 г.: полиция Детройта использовала одностороннюю диспетчерскую связь в диапазоне 2 МГц для передачи информации от центрального передатчика к приёмникам, установленным на автомашинах. В 1933 г. полиция Нью-Йорка начала использовать систему двусторонней подвижной телефонной радиосвязи также в диапазоне 2 МГц. В 1934 г. Федеральная комиссия связи США выделила для телефонной радиосвязи 4 канала в диапазоне 30…40 МГц, и в 1940 г. телефонной радиосвязью пользовались уже около 10 тысяч полицейских автомашин. Во всех этих системах использовалась амплитудная модуляция . Частотная модуляция начала применяться с 1940 г. и к 1946 г. полностью вытеснила амплитудную. Первый общественный подвижный радиотелефон появился в 1946 г. (Сент-Луис, США; фирма Bell Telephone Laboratories), в нём использовался диапазон 150 МГц. В 1955 г. начала работать 11-канальная система в диапазоне 150 МГц, а в 1956 г. - 12-канальная система в диапазоне 450 МГц. Обе эти системы были симплексными, и в них использовалась ручная коммутация. Автоматические дуплексные системы начали работать соответственно в 1964 г. (150 МГц) и в 1969 г. (450 МГц).

В СССР В 1957 г. московский инженер Л. И. Куприянович создал опытный образец носимого автоматического дуплексного мобильного радиотелефона ЛК-1 и базовую станцию к нему. Мобильный радиотелефон весил около трех килограммов и имел радиус действия 20-30 км. В 1958 году Куприянович создает усовершенствованные модели аппарата весом 0,5 кг и размером с папиросную коробку. В 60-х гг Христо Бочваров в Болгарии демонстрирует свой опытный образец карманного мобильного радиотелефона. На выставке «Интероргтехника-66» Болгария представляет комплект для организации местной мобильной связи из карманных мобильных телефонов РАТ-0,5 и АТРТ-0,5 и базовой станции РАТЦ-10, обеспечивающей подключение 10 абонентов.

В конце 50-х гг в СССР начинается разработка системы автомобильного радиотелефона «Алтай» , введенная в опытную эксплуатацию в 1963 г. Система «Алтай» первоначально работала на частоте 150 МГц. В 1970 г. система «Алтай» работала в 30 городах СССР и для нее был выделен диапазон 330 МГц.

Аналогичным образом, с естественными отличиями и в меньших масштабах, развивалась ситуация и в других странах. Так, в Норвегии общественная телефонная радиосвязь использовалась в качестве морской мобильной связи с 1931 г.; в 1955 г. в стране было 27 береговых радиостанций. Наземная мобильная связь начала развиваться после второй мировой войны в виде частных сетей с ручной коммутацией. Таким образом, к 1970 г. подвижная телефонная радиосвязь, с одной стороны, уже получила достаточно широкое распространение, но с другой - явно не успевала за быстро растущими потребностями, при ограниченном числе каналов в жёстко определённых полосах частот. Выход был найден в виде системы сотовой связи, что позволило резко увеличить ёмкость за счёт повторного использования частот в системе с ячеистой структурой.

Конечно, как это обычно бывает в жизни, отдельные элементы системы сотовой связи существовали и раньше. В частности, некоторое подобие сотовой системы использовалось в 1949 г. в Детройте (США) диспетчерской службой такси - с повторным использованием частот в разных ячейках при ручном переключении каналов пользователями в оговоренных заранее местах. Однако архитектура той системы, которая сегодня известна как система сотовой связи, была изложена только в техническом докладе компании Bell System, представленном в Федеральную комиссию связи США в декабре 1971 г. И с этого времени начинается развитие собственно сотовой связи, которое стало поистине триумфальным с 1985 г., в последние десять с небольшим лет.

В 1974 г. Федеральная комиссия связи США приняла решение о выделении для сотовой связи полосы частот в 40 МГц в диапазоне 800 МГц; в 1986 г. к ней было добавлено ещё 10 МГц в том же диапазоне. В 1978 г. в Чикаго начались испытания первой опытной системы сотовой связи на 2 тыс. абонентов. Поэтому 1978 год можно считать годом начала практического применения сотовой связи. Первая автоматическая коммерческая система сотовой связи была введена в эксплуатацию также в Чикаго в октябре 1983 г. компанией American Telephone and Telegraph (AT&T). В Канаде сотовая связь используется с 1978 г., в Японии - с 1979 г., в Скандинавских странах (Дания, Норвегия, Швеция, Финляндия) - с 1981 г., в Испании и Англии - с 1982 г. По состоянию на июль 1997 г. сотовая связь работала более чем в 140 странах всех континентов, обслуживая более 150 млн абонентов.

Первой коммерчески успешной сотовой сетью была финская сеть Autoradiopuhelin (ARP). Это название переводится на русский как «Автомобильный радиотелефон». Запущенная в г., она достигла 100%-ного покрытия территории Финляндии в . Размер соты был равен около 30 км , в г. в ней было более 30 тыс. абонентов . Работала она на частоте 150 МГц .

Принцип действия сотовой связи

Основные составляющие сотовой сети - это сотовые телефоны и базовые станции . Базовые станции обычно располагают на крышах зданий и вышках. Будучи включённым, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции. После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами. Связь телефона со станцией может идти по аналоговому протоколу (NMT-450) или по цифровому (DAMPS , GSM, англ. handover ).

Сотовые сети могут состоять из базовых станций разного стандарта, что позволяет оптимизировать работу сети и улучшить её покрытие.

Сотовые сети разных операторов соединены друг с другом, а также со стационарной телефонной сетью. Это позволяет абонентам одного оператора делать звонки абонентам другого оператора, с мобильных телефонов на стационарные и со стационарных на мобильные.

Операторы разных стран могут заключать договоры роуминга . Благодаря таким договорам абонент, находясь за границей, может совершать и принимать звонки через сеть другого оператора (правда, по повышенным тарифам).

Сотовая связь в России

В России сотовая связь начала внедряться с 1990 г., коммерческое использование началось с 9 сентября 1991 г., когда в Санкт-Петербурге компанией «Дельта Телеком» была запущена первая в России сотовая сеть (работала в стандарте NMT-450) и был совершён первый символический звонок по сотовой связи мэром Санкт-Петербурга Анатолием Собчаком . К июлю 1997 г. общее число абонентов в России составило около 300 тысяч. На 2007 год основные протоколы сотовой связи, используемые в России - GSM-900 и GSM-1800 . Помимо этого, работают и UMTS. В частности, первый фрагмент сети этого стандарта в России был введён в эксплуатацию 2 октября 2007 года в Санкт-Петербурге компанией «МегаФон ». В Свердловской области продолжает эксплуатироваться сеть сотовой связи стандарта DAMPS , принадлежащей компании Сотовая Связь «МОТИВ» .

В России в декабре 2008 г насчитывалось 187,8 млн пользователей сотовой связи (по числу проданных сим-карт). Уровень проникновения сотовой связи (количество SIM-карт на 100 жителей) на эту дату составил, таким образом, 129,4 %. В регионах, без учёта Москвы, уровень проникновения превысил 119,7 %.

Доля рынка крупнейших сотовых операторов на декабрь 2008 года составила: 34,4 % у МТС , 25,4 % у «Вымпелкома » и 23,0 % у «МегаФона ».

В декабре 2007 года число пользователей сотовой связи в России выросло до 172,87 млн абонентов, в Москве - до 29,9, в Питере - до 9,7 млн. Уровень проникновения в России - до 119,1 %, Москве - 176 %, Санкт-Петербурге - 153 %. Доля рынка крупнейших сотовых операторов на декабрь 2007 года составила: МТС 30,9 %, «ВымпелКом» 29,2 %, «МегаФон» 19,9 %, другие операторы 20 %.

Согласно данным британской исследовательской компании Informa Telecoms & Media за 2006 год, средняя стоимость минуты сотовой связи для потребителя в России составила $0,05 - это самый низкий показатель из стран «большой восьмёрки ».

Компания IDC на основе исследования российского рынка сотовой связи сделала вывод, что в 2005 году общая продолжительность разговоров по сотовому телефону жителей РФ достигла 155 миллиардов минут, а текстовых сообщений было отправлено 15 миллиардов штук.

Согласно исследованию компании J"son & Partners, количество зарегистрированных в России сим-карт по состоянию на конец ноября 2008 года достигло 183,8 млн .

См. также

Источники

Ссылки

• Информационный сайт о поколениях и стандартах сотовой связи .
• Сотовая связь в России 2002-2007, данные официальной статистики

15.09.2011

История становления и развития мобильной связи в России и мире

Когда я начал обдумывать идею статьи о прошлом сотовой связи, первым делом вспомнилась история, произошедшая 3 апреля 1973 года. Именно в этот день Мартин Купер, глава подразделения мобильной связи американской компании Motorola, совершил первый в мире звонок по мобильному телефону. И именно эта дата считается днем рождения мобильной связи в том виде, в каком мы все к ней привыкли. Но все началось гораздо раньше.

Когда говорят об истории сотовой связи, прежде всего вспоминается 3 апреля 1973 г. Именно в этот день Мартин Купер, глава подразделения мобильной связи американской компании Motorola, совершил первый в мире звонок по мобильному телефону. И теперь он считается днем рождения мобильной связи в том виде, к какому мы привыкли. Но ее история началась гораздо раньше.

Начало пути

Наверное, первой и самой важной датой в истории мобильной связи следует считать 7 мая 1895 г., когда известный русский ученый Александр Степанович Попов продемонстрировал прибор, предназначенный для регистрации электромагнитных волн. Что интересно, изначально Попов не планировал создавать какие-либо средства радиосвязи, а разрабатывал «грозоотметчик», прибор для регистрации молний. Но, по сути, прибор Попова стал первым в мире радиоприемником, источником сигнала для которого служили грозовые разряды. Позднее, в сентябре 1895 г., вместо метрологического регистратора Попов подключил к своему "грозоотметчику" телеграфный аппарат Морзе, что еще больше приблизило его к средству для беспроводной передачи информации.

Следующим шагом к мобильной связи стали сеансы беспроводной телеграфной связи, проводимые Гульельмо Маркони. Причем если в 1896 г. информация передавалась на расстояние нескольких километров, то к концу 1901 г. сообщение Маркони было получено по ту сторону Атлантического океана. Свою роль сыграло и то, что Маркони обладал коммерческой жилкой, благодаря чему разработанная им технология стала коммерчески успешной, а компания «Маркони и К°» -- известной на весь мир.

«Грозоотметчик» Попова – прибор, с которого началась
беспроводная радиосвязь

Не менее важен был и переход от использования абстрактных "точек-тире" к передаче живого человеческого голоса. Для исследователей-радиотехников тех лет это была одна из наиболее актуальных задач, в процессе решения которой были проведены сотни исследований и получены десятки патентов. Но наибольшего успеха добился Реджинальд Фессенден, в 1900 г. впервые передавший голос по радиоканалу, а к 1903 г. – получивший вполне приемлемое его качество. Датой «мобилизации» беспроводной радиосвязи стал 1901 г., когда Маркони установил приемо-передающее устройство на паровой автомобиль марки «Тоникрофт».

Так выглядел первый автомобиль,
оснащенный системой подвижной радиосвязи

Следующим ключевым стал 1921 г., когда в американском Детройте была запущена первая в мире диспетчерская система телеграфной подвижной связи, предназначенная для нужд местной полиции. Обмен информацией был односторонним – получив сигнал (азбукой Морзе), полицейские связывались с участком по обычному телефону. Фактически построенная в Детройте система была прототипом уже позабытой многими пейджинговой связи. Двусторонняя подвижная радиосвязь для помощи полиции появилась в 1933 г. в Нью-Йорке. Причем она уже была не телеграфной, а голосовой, хотя и работающей в полудуплексном режиме, т.е. для переключения между приемом и передачей нужно было нажимать кнопку.

Америка и Европа

Частным клиентам мобильная радиосвязь впервые стала доступна 17 июня 1946 г., когда в американском Сент-Луисе (штат Миссури) совместными усилиями AT&T и Bell Telephone Laboratories была запущена сеть стандарта MTS, работавшая на частоте 150 МГц. Принцип действия MTS-сети отличался от современной мобильной связи – для покрытия определенной территории использовался один мощный передатчик, а для регистрации сигнала от абонентских устройств – сеть приемников. Вызов в MTS-сети осуществлялся в ручном режиме – сначала абонент выбирал свободный канал, а затем устанавливал связь с оператором, соединявшим его с нужным абонентом. Причем изначально МТS-сеть работала в полудуплексном режиме, что позволяло решить проблему эха. Полнодуплексный режим (т.е. как в обычном телефоне) и автоматический выбор каналов появились лишь в 1964 г. Кстати, уже к концу 40-х гг. прошлого века AT&T и Bell Telephone Laboratories, не были самым передовыми – в 1948 г. Радиотелефонной компанией Ричмонда (штат Индиана) была запущена полностью автоматическая система подвижной радиосвязи, в которой вызов абонента осуществлялся без помощи оператора.

Один из первых автомобильных радиотелефонов

Все первые системы подвижной радиосвязи тех лет имели серьезное ограничение в виде частотного ресурса с ограниченным числом каналов. Это мешало обеспечить полное покрытие значительной территории и не позволяло двум сетям работать в одном частотном диапазоне – минимальное расстояние между двумя радиосистемами должно было составлять не менее 100 км. Решение данной проблемы было найдено сотрудником Bell Laboratories Д. Рингом, предложившим всю зону покрытия разделить на ячейки (соты), образуемые базовыми станциями, работающими в различающихся частотных диапазонах. И именно сотовый принцип стал основополагающим для современных мобильных сетей. Практическая реализация идеи появилась в 1969 г. в поездах Metroliner, курсировавших между Нью-Йорком и Вашингтоном – весь маршрут поезда (255 миль) был разделен на девять зон, в каждой из которых было доступно по шесть каналов на частоте 450 МГц, а центр управления системой находился в Филадельфии.

Схематичное изображение сотовой сети

Одновременно с США системы подвижной радиосвязи развивались и в Европе, где основные работы вели компании «Эрикссон» и «Маркони». Первые испытания европейских систем радиосвязи состоялись в 1951 г., а японских – в 1967 г. Кстати, именно японцы установили, что в условиях городской застройки для подвижной радиосвязи больше всего подходят диапазоны в районе 400 и 900 МГц. Среди европейских стран первая коммерчески успешная сеть сотовой связи была развернута в Финляндии в 1971 г., а к 1978 г. ей была покрыта вся территория страны. Естественно, речь шла об автомобильной радиосвязи, что даже нашло отражение в ее названии – Autoradiopuhelin (ARP, «Автомобильный радиотелефон»). Аналогично позиционировалась и сеть Autotel. Однако несмотря на аналоговую передачу голоса, в стандарте Autotel вся служебная информация, в отличие от других систем подвижной радиосвязи тех лет, передавалась уже в цифровой форме.

Велись разработки в области подвижной радиосвязи и в нашей стране, но о них будет рассказано немного ниже, а пока вернемся в США, где развернулась яростная борьба между компаниями AT&T Bell Labs и Motorola, стремившимися стать лидерами на зарождающемся рынке мобильной связи. Причем AT&T Bell Labs делала ставку на автомобильную радиосвязь, а Motorola – на компактные устройства, которые можно было носить с собой. Конкуренция была достаточно жесткой, предпринимались даже попытки задействовать административный ресурс в лице FCC (Федеральной комиссии по коммуникациям). Победителем в борьбе вышла Motorola, а главным направлением дальнейшего развития мобильной связи стало создание компактных устройств, которые можно было просто носить с собой. Коммерческая сеть, основанная на предложенных Motorola принципах, была запущена в 1983 г., через десятилетие после того исторического звонка.

Первый мобильный телефон Motorola DynaTAC 8000X
(Dynamic adaptive total area coverage)

Если обсуждать стандарты сотовой связи тех лет, то следует напомнить, что в Америке начинал набирать популярность аналоговый стандарт AMPS (Advanced mobile phones service - усовершенствованная подвижная телефонная служба), впоследствии усовершенствованный до цифрового D-AMPS. В Европе появилась целая россыпь различных несовместимых между собой стандартов, а наибольшее распространение получили скандинавский NMT (Nordic mobile telephony) и развернутый в ряде европейских стран TACS (Total access communications system, аналог AMPS). В Японии наиболее популярными стали NTT (Nippon telephone and telegraph system) и модифицированный вариант TACS, получивший имя JTACS(NTACS). Все перечисленные стандарты, как и AMPS, были аналоговыми, а построенные сети относились к первому поколению мобильной связи.

Одновременно с ростом количества абонентов мобильных сетей перед европейцами встал вопрос создания единого стандарта мобильной связи, для чего в 1982 г. была создана группа Groupe Spécial Mobile, включавшая 26 европейских телефонных компаний. На разработку одноименного стандарта ушло девять лет – его первая спецификация была опубликована в 1991 г., а первая в мире коммерческая GSM-сеть была запущена в 1992 г. в Финляндии. Альтернативой GSM стал стандарт CDMA, распространенный в США и странах Азии. Первая коммерческая CDMA-сеть появилась в 1995 г. в Гонконге, а первая спутниковая система связи коммерческого назначения (основанная на технологии CDMA Omni TRACKC) была запущена в 1980 г. Кстати, теоретические основы CDMA заложил еще в 1935 г. русский ученый Д. В. Агеев.

Наша история

Сотовая связь в современном понимании пришла в нашу страну в 1991 г., когда компания «Дельта Телеком» развернула сеть стандарта NMT-450i, а первый звонок с ее использованием состоялся 9 сентября 1991 г. Первая российская GSM-сеть была запущена в 1994 г., одновременно с появлением оператора «Северо-Западный GSM».

Однако история развития мобильной связи в нашей стране имеет более глубокие корни. Все началось с того, что во время Великой Отечественной войны советский ученый Георгий Ильич Бабат предложил идею устройства под названием «монофон», представлявшего собой переносной телефонный аппарат, работающий полностью в автоматическом режиме. Рабочий диапазон частот устройства должен был находиться в районе 1--2 ГГц, но в отличие от современных средств сотовой связи, в «монофоне» для передачи голоса планировалось использовать не радиоканал, а разветвленную сеть волноводов.

Г.И. Бабат, изобретатель «монофона»

Следующий шаг к отечественной мобильной связи был сделан Г. Шапиро и И. Захарченко, предложившими в 1946 г. систему автомобильной радиотелефонной связи. Ее принцип был прост и гениален – городские телефонные станции предполагалось дополнить радиоприемной аппаратурой, а каждому автомобилю, оснащенному радиосвязью, – выделить индивидуальные позывные. Для совершения вызова достаточно было передать в эфир свои позывные, после чего автоматически включался установленный в автомобиле телефон, пользоваться которым можно было, как обыкновенным телефонным аппаратом. При поступлении на номер мобильного абонента входящего звонка установка связи с ним осуществлялась также посредством позывных. На первых порах даже радиус действия системы Шапиро -- Захарченко составлял примерно 20 км, но впоследствии изобретатели смогли увеличить его до 150 км, причем сам прибор был весьма компактным. Изначально систему Шапиро -- Захарченко предполагалось использовать для координации работы милиции, пожарных, медиков и других экстренных служб. Однако идея не прижилась в первую очередь из-за нежелания этих служб быть привязанными к городской телефонной сети.

Но действительно сенсационным можно считать то, что в 1957 г. Л. И. Куприянович создал прототип мобильного телефона, получившего имя ЛК-1. Что интересно, до разработки ЛК-1 сферой деятельности Куприяновича было создание портативных раций, так же как и у его заокеанского коллеги Мартина Купера. Сопряжение ЛК-1 с городской телефонной сетью осуществлялось через «Автоматическую телефонную радиостанцию» (АТР), с которой «мобильная» трубка была связана четырьмя частотными каналами: прием звука, передача звука, передача сигналов набора номера и отправка сигнала завершения вызова. Причем был продуман и вопрос массового использования ЛК-1 – в этом случае управляющие сигналы различались по тональности, а для передачи голоса использовались разные частотные каналы. Радиус действия аппарата составлял несколько десятков километров.

Заметка в журнале «Наука и жизнь», №10, 1958 г..

Обратите внимание – в СССР изначально ставка делалась именно на создание систем подвижной радиосвязи, использование которых максимально похоже на использование обычных городских телефонов, причем эти системы должны были максимально просто интегрироваться с действующей городской телефонной сетью. Также понималась и важность компактных размеров – если первые варианты ЛК-1 весили около 3 кг (напомню, вес автомобильных радиотелефонов составлял 10--20 кг.), то уже в 1958 г. Куприяновичу удалось изготовить телефон весом всего 500 гр. А в 1959 г. он выдвинул предложение установить АТР на высотном задании, т.е. реализовать то же самое, что сделал Мартин Купер спустя 14 лет. Но изобретение Л.И. Куприяновича хода не получило, и к 1960--1961 гг. в своих статьях он рассказывает о портативных рациях и новостях электроники, но ни словом не упоминает о радиотелефоне.

И это не случайно -- в конце 50-х гг. прошлого века по заказу высшего руководства страны в СССР началась разработка системы подвижной автоматической радиосвязи «Алтай». Причем одно из главных требований состояло в том, чтобы ее использование было максимально схоже с применением обычной телефонной сети, т.е. ручное переключение каналов и необходимость вызова диспетчера были исключены. И эта задача была решена – уже в 1963 г. система была запущена в опытную эксплуатацию на территории Москвы. Рабочий диапазон «Алтая» находился в районе 150 МГц, а позднее был задействован и диапазон 330 МГц. К середине 70-х под покрытием этой системы оказались уже 114 городов СССР, а на Олимпиаде 1980 г. она стала основным средством для связи освещавших ее журналистов. Причем качество связи на «Алтае» было не хуже, чем на лучших проводных телефонных линиях, а проблемы со связью возникали достаточно редко. В эпоху своего расцвета она стала доступна не только партийным и государственным деятелям, но и руководителям предприятий – к началу 80-х гг. ею пользовались около 25 тыс. абонентов. Для высшего руководства страны и нужд спецслужб также была создана «Роса», представлявшая собой вариант «Алтая», дополненный средствами шифрования.

Абонентское оборудование «Алтай» образца 1960-х гг

Были у СССР и планы по развертыванию сети мобильной связи, доступной для рядового человека. В начале 1980-х годов была начата работа над системой «ВоЛеМоТ», название которой состояло из первых букв городов, где велась ее разработка: Воронеж, Ленинград, Молодечно, Тернополь. Причем в систему изначально закладывались возможность использования множества базовых станций с целью покрыть всю территорию страны и поддержка автоматического перехода между базовыми станциями без прерывания разговора. Таким образом, «ВоЛеМоТ» могла стать полноценной сотовой сетью, и если бы не бюрократические проволочки и недостаточное финансирование работ, то ее запустили бы уже к середине 1980-х гг. В качестве рабочего диапазона в ней планировалось использовать частоту 330 МГц, что давало возможность покрыть одной базовой станцией большие расстояния. Кстати, запуск системы в эксплуатацию в некоторых городах все же состоялся, но произошло это лишь в середине 1990-х гг., когда технологическое лидерство было упущено, а на рынке доминировали NMT- и GSM-сети.

Резюме

История не имеет сослагательного наклонения. Мы упустили возможность стать лидерам в деле строительства мобильных сетей, а ведь шансы для этого у нашей страны были. В 1959 г. болгарский ученый Христо Бачваров создал мобильный телефон, концептуально схожий с аппаратом Л.И. Куприяновича, и получил соответствующий патент. Более того, на выставке «Интероргтехника-66» засветились РАТ-0,5 и АТРТ-0,5, компактные мобильные телефоны промышленного производства, а также базовая станция РАТЦ-10, способная одновременно связать шесть мобильных абонентов с городской телефонной сетью. Но в серию все эти наработки так и не пошли, а днем рождения мобильной связи все признали 3 апреля 1973 г., когда Мартин Купер совершил свой исторический звонок.

Сотовая связь с недавних пор так прочно вошла в нашу повседневную жизнь, что трудно представить современное общество без нее. Как и многие другие великие изобретения мобильный телефон сильно повлиял на нашу жизнь, и на многие ее сферы. Трудно сказать каким было бы будущее, если бы не этот удобный вид связи. Наверняка таким же, как и в фильме "Назад в Будущее-2", где есть летающие авто, ховерборды, и многое другое, но нет сотовой связи!

Но сегодня в специальном репортаже для будет рассказ не о будущем, а о том, как устроена и работает современная сотовая связь.

Для того, чтобы узнать о работе современной сотовой связи в формате 3G/4G, я напросился в гости к новому федеральному оператору Tele2 и провел целый день с их инженерами, которые объяснили мне все тонкости передач данных через наши мобильные телефоны.

Но расскажу вначале немного об истории возникновения сотовой связи.

Принципы работы беспрводной связи были опробованы почти 70 лет назад - первый общественный подвижный радиотелефон появился в 1946 г. в Сент-Луисе, США. В Советском союзе опытный образец мобильного радиотелефона был создан в 1957 году, потом ученые других стран создавали подобные устройства с различными характеристиками, и только в 70-х годах прошлого века в Америке были определены современные принципы работы сотовой связи, после чего и началось ее развитие.

Мартин Купер - изобретатель прототипа портативного сотового телефона Motorola DynaTAC весом в 1,15 кг и размерами 22,5х12,5х3,75 см

Если в западных странах к середине 90-х годов прошлого века сотовая связь была распространена повсеместно и ей пользовалась большая часть населения, то в России она только начала появляться, и стала доступной для всех чуть более 10 лет назад.

Громоздкие кирпичеобразные мобильники работавшие в форматах первого и второго поколений ушли в историю, уступив место смартфонам с 3G и 4G, лучшей голосовой связью и высокой скоростью интернета.

Почему связь называется сотовой? Потому что территория, на которой обеспечивается связь, разбивается на отдельные ячейки или соты, в центре которых располагаются базовые станции (БС). В каждой "соте" абонент получает одинаковый набор услуг в определенных территориальных границах. Это означает, что перемещаясь от одной "соты" к другой, абонент не чувствует территориальной привязанности и может свободно пользоваться услугами связи.

Очень важно, чтобы была непрерывность соединения при перемещении. Это обеспечивается благодаря так называемому хэндовер (Handover), при котором соединение установленное абонентом как бы подхватывается соседними сотами по эстафете, а абонент продолжает разговаривать или копаться в соцсетях.

Вся сеть делится на две подсистемы: подсистема базовых станций и подсистема коммутации. Схематически это выглядит так:

В середине "соты", как было сказано выше находится базовая станция, которая обычно обслуживает три "соты". Радиосигнал от базовой станции излучается через 3 секторные антенны, каждая из которых направлена на свою "соту". Бывает так, что на одну "соту" направлены сразу несколько антенн одной базовой станции. Это связано с тем, что сеть сотовой связи работает в нескольких диапазонах (900 и 1800 МГц). Кроме того, на данной базовой станции может присутствовать оборудование сразу нескольких поколений связи (2G и 3G).

Но на вышках БС Tele2 стоит оборудование только третьего и четвертого поколения - 3G/4G, так как компания решила отказаться от старых форматов в пользу новых, которые помогают избегать обрывов голосовой связи и обеспечивают более стабильный интернет. Завсегдатаи соцсетей поддержат меня в том, что в наше время скорость интернета очень важна, 100-200 кб/с уже не достаточно, как это было пару-тройку лет назад.

Наболее привычным местом размещения БС является башня или мачта, построенная специально для нее. Наверняка вы могли видеть красно-белые вышки БС где-то в отдаленности от жилых домов (в поле, на холме), или там, где поблизости нет высоких зданий. Как вот эта, которая видна из моего окна.

Однако, в условиях городской местности трудно найти место под размещение массивного сооружения. Поэтому в крупных городах базовые станции размещаются на зданиях. Каждая станция ловит сигнал от мобильных телефонов на удалении до 35 км.

Это антенны, само оборудование БС находится на чердаке, или в контейнере на крыше, которое представляет из себя пару железных шкафов.

Некоторые базовые станции расположены там, где вы даже не догадаетесь. Как например на крыше этой парковки.

Антенна БС состоит из нескольких секторов, каждый из которых принимает/отправляет сигнал в свою сторону. Если вертикальная антенна осуществляет связь с телефонами, то круглая соединяет БС с контроллером.

В зависимости от характеристик, каждый сектор может обслуживать до 72 звонков одновременно. БС может состоять из 6 секторов, и обслуживать до 432 звонков, однако обычно на станциях устанавливают меньше передатчиков и секторов. Сотовые операторы, такие как Tele2, предпочитают ставить больше БС для улучшения качества связи. Как мне сказали, здесь используется самое современное оборудование: базовые станции Ericsson, транспортная сеть - Alcatel Lucent.

От подсистемы базовых станций сигнал передается в сторону подсистемы коммутации, где и происходит установление соединения с нужным абоненту направлением. В подсистеме коммутации есть ряд баз данных, в которых хранятся сведения об абонентах. Кроме того эта подсистема отвечает за безопасность. Если сказать проще, то коммутатор выполняет те же функции, что и девушки операторы, которые раньше руками соединяли вас с абонентом, только сейчас все это происходит автоматически.

Оборудование для этой базовой станции спрятано в этом железном шкафу.

Кроме обычных вышек есть также и мобильные варианты базовых станций, размещенные на грузовиках. Их очень удобно использовать во время стихийных бедствий или в местах массового скопления людей (футбольные стадионы, центральные площади) на время праздников, концертов и различных мероприятий. Но, к сожалению, из-за проблем в законодательстве широкого применения они пока не нашли.

Для обеспечения оптимального покрытия радиосигналом на уровне земли, базовые станции проектируются специальным образом, потому несмотря на дальность в 35 км. сигнал не распространяется на высоту полета самолетов. Однако некоторые авиакомпании уже начали устанавливать на своих бортах небольшие базовые станции, обеспечивающие сотовую связь внутри самолета. Такая БС соединяется с наземной сотовой сетью с помощью спутникового канала. Система дополняется панелью управления, которая позволяет экипажу включать и выключать систему, а также отдельные типы услуг, например, выключать голос на ночных рейсах.

Также я заглянул в офис Tele2, чтобы увидеть как специалисты контролируют качество сотовой связи. Если несколько лет назад такая комната была бы увешана до потолка мониторами показывающими данные сети (загруженность, аварии сети, и т.п.) то со временем надобность в таком количестве мониторов отпала.

Технологии со временем сильно развились и достаточно вот такой небольшой комнаты с несколькими специалистами, чтобы наблюдать за работой всей сети в Москве.

Немного видов из офиса Tele2.

На совещании сотрудников компании обсуждаются планы по захвату столицы) С начала стройки до сегодняшнего дня Tele2 успел покрыть своей сетью всю Москву, и постепенно завоевывает Подмосковье, запуская более 100 базовых станций еженедельно. Так как я живу теперь в области, мне очень важно. чтобы эта сеть как можно быстрее пришла в мой городок.

В планах компании на 2016 г. обеспечение высокоскоростной связи в метро на всех станциях, на начало 2016 связь Tele2 присутствует на 11 станциях: связь стандарта 3G/4G на метро «Борисово», «Деловой центр», «Котельники», «Лермонтовский проспект», «Тропарево», «Шипиловская», «Зябликово», 3G: «Белорусская» (Кольцевая), «Спартак», «Пятницкое шоссе», «Жулебино».

Как я говорил выше, Tele2 отказалась от формата GSM в пользу стандартов третьего и четвертого поколения - 3G/4G. Это позволяет устанавливать базовые станции 3G/4G с большей частотой (например, внутри МКАД БС стоят на расстоянии около 500 метров друг от друга), чтобы обеспечивать более стабильную связь и высокую скорость мобильного интернета, чего не было в сетях предыдущих форматов.

Из офиса компании я в компании инженеров Никифора и Владимира отправляюсь на одну из точек, где им нужно замерить скорость связи. Никифор стоит напротив одной из мачт, на которой установлено оборудование для обеспечения связи. Если приглядитесь, то заметите чуть далее слева еще одну такую мачту, с оборудованием других сотовых операторов.

Как это ни странно, но сотовые операторы часто разрешают своим конкурентам использовать свои башенные сооружения для размещения антенн (естественно на взаимовыгодных условиях). Это вызвано тем, что строительство башни или мачты - дорогое удовольствие, и такой обмен позволяет сэкономить немало средств!

Пока мы замеряли скорость связи, Никифора несколько раз прохожие бабушки и дядьки спросили не шпион ли он)) "Да, глушим радио "Свобода"!).

Оборудование на самом деле выглядит необычно, по его виду можно предположить все что угодно.

У специалистов компании немало работы, если учесть, что в Москве и области у компании более 7тыс. базовых станций: из них порядка 5тыс. 3G и около 2тыс. базовых станций LTE, а за последнее время количество БС увеличилось еще примерно на тысячу.
Всего за три месяца в Подмосковье было выведено в эфир 55% от общего количества новых базовых станций оператора в регионе. В настоящий момент компания обеспечивает качественное покрытие территории, на которой проживает более 90% населения Москвы и Московской области.
Кстати, в декабре сеть 3G Tele2 была признана лучшей по качеству среди всех столичных операторов.

Но я решил лично проверить насколько хороша связь у Tele2, потому приобрел симку в ближайшем ко мне торговом центре на м.Войковская, с самым простым тарифом "Очень черный" за 299 р (400 смс/минут и 4 ГБ). Кстати, у меня был подобный билайновский тариф, который на 100 рублей дороже.

Проверил скорость не отходя далеко от кассы. Прием - 6.13 Mbps, передача - 2.57 Mbps. Учитывая, что я стою в центре торгового центра это неплохой результат, связь Tele2 хорошо проникает сквозь стены большого ТЦ.

На м.Третьяковская. Прием сигнала - 5.82 Mbps, передача - 3.22 Mbps.

И на м.Красногвардейская. Прием - 6.22 Mbps, передача - 3.77 Mbps. Замерил у выхода из метро. Если принять во внимание, что это окраина Москвы, очень даже прилично. Считаю, что вполне приемлемая связь, уверенно можно сказать, что стабильная, если учитывать, что Tele2 появилась в Москве всего пару месяцев назад.

В столице стабильная связь Tele2 есть, это хорошо. Очень надеюсь, что они побыстрее придут в область и я смогу в полной мере пользоваться их связью.

Теперь и вы знаете как работает сотовая связь!

Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите пишите мне - Аслан ([email protected] ) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят не только читатели сообщества, но и сайта http://ikaketosdelano.ru

Подписывайтесь также на наши группы в фейсбуке, вконтакте, одноклассниках и в гугл+плюс , где будут выкладываться самое интересное из сообщества, плюс материалы, которых нет здесь и видео о том, как устроены вещи в нашем мире.

Жми на иконку и подписывайся!