Сотовая связь
Оказывается, на вопрос, сколько лет телефону, ответить не так-то просто. Судите
Сами, принцип трансформирования вибрации мембраны от звуковых волн в
Электрический сигнал, который подлежит в дальнейшем передаче по проводам на
Расстояние, открыл французский исследователь Шарль Бурсоль в 1854 году Позже
Немецкий естествоиспытатель Иоганн Рейс научился передавать по проводам
Музыкальные звуки Но передавать речь все не получалось. Наконец, в 1876 году
Удача улыбнулась американскому изобретателю Александру Беллу, который догадался,
Что для передачи речи нужен постоянный ток, и разработал примитивный (но
Работающий) телефонный аппарат.
Выглядел он ужасно в центре "натюрморта" находился подковообразный магнит с
Намотанной на него проволокой - никакой эстетики. Оговоримся, что приоритет
Белла - это американская версия истории, но некоторые исследователи ее
Оспаривают, находя в изобретении "русский след". Впрочем, запатентована
Технология была именно Беллом, да и словом "телефон" мы обязаны ему С тех пор
Телефон начал стремительно меняться и внешне и изнутри. В 1920-е годы это был
"колокольчик" со съемным громкоговорителем. В 1937 году телефон обзавелся
Привычной ныне трубкой и вращающимся диском для набора номера И прожил в таком
Виде в СССР и в странах Восточной Европы до конца 1980-х. Советская
Промышленность никогда не выпускала беспроводные телефоны Мобильность в пределах
Собственной квартиры решалась установкой длинного, более десяти метров, витого
Шнура, позволяющего унести телефон в соседнюю комнату.
В начале 1990-х годов появились беспроводные телефоны с кнопочным набором
Постепенно домашние и офисные аппараты, работающие в диапазоне 50 МГц с радиусом
Действия в несколько десятков метров, были вытеснены 900-мегагерцевыми
Аппаратами. Последние обеспечивали более высокую помехозащищенность, некоторую
Защиту от аппаратов-двойников и радиус действия - до нескольких сот метров от
Базовой станции Реальный радиус действия сильно зависел от типа помещения, числа
Бетонных переборок и прочих препятствий. Однако современные 900-мегагерцевые аппараты позволяют комфортно работать в крупном офисе и многоэтажном здании.
По сути, предками сотовой подвижной связи были радиотелефонные удлинители и
Различные автономные сети радиосвязи. Кстати, широко известная еще в советские
Времена радиально-зоновая сеть спецсвязи "Алтай", которой пользовалась тогдашняя
Государственная элита, обеспечивала подвижность в пределах сот внушительного
Размера. Поскольку абонентов у этой сети было немного, вопрос об экономии
Радиочастотного ресурса тогда не стоял. Аналогичные системы связи имелись и в
Других странах, но это была лишь прелюдия к будущей сотовой связи. Внедрение
Настоящих сотовых сетей началось лишь после того, как была решена проблема
Экономии спектра радиочастот и найдены способы определения текущего
Местоположения подвижных абонентов. Это было необходимо для оптимального
Направления к ним вызовов и обеспечения непрерывности связи при перемещении
Абонента из одной соты в другую.
Рождение сотовой связи относят к 1971 году. Именно тогда компания "Bell System"
Представила в Федеральную комиссию США по связи (FCC) описание архитектуры
Радиотелефонной связи, которая впоследствии и стала называться сотовой. Но путь
От идеи до реального проекта занял довольно долгий срок - коммерческие сотовые
Сети заработали лишь через десять лет.
Разработка в 1970-х годах сотовых систем и их последующее внедрение в 1980-х
Годах потребовали решения разнообразных и весьма непростых технических проблем.
Одной из серьезнейших было создание небольших по размерам и весу переносных
Абонентских терминалов. На рубеже 1970-х годов даже передовые по техническим
Решения?' автомобильные терминалы весили немногим менее 15 килограммов. И такое
Же по назначению устройство надо было реализовать в размерах и весе, приемлемых
Для удержания одной рукой возле уха. Первыми успехами удалось блеснуть
Специалистам компании "Motorola" (США).
Один из родоначальников новых направлений телекоммуникаций - Мартин Купер,
Занимавший в начале 1970-х годов пост вице-президента компании "Motorola". Он
Первым предложил пути кардинального уменьшения размеров радиотелефона. И вот в
1973 году появился первый сравнительно небольшой радиотелефон, который успешно
Прошел лабораторные испытания. Мартин Купер сделал с него первый звонок коллеге-
Конкуренту из "Bell Laboratories". Как свидетельствует сам Купер, он произнес
Следующие слова: "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".
В середине 1980-х годов имя Мартина Купера было помещено в Зале Славы
Беспроводной связи.
Первые системы сотовой связи были аналоговыми и обладали одним серьезным
Недостатком - несовместимостью систем различных производителей. Это существенно
Ограничивало возможности перемещения абонентов
Между странами и даже городами, в которых были развернуты разнотипные системы.
Столь привычные современному пользователю аналоговые сотовые сети начали
Создаваться в начале 1980-х годов во многих странах Европы на базе
Унифицированного оборудования стандарта ММТ-450 и в США - на базе стандарта
AMPS. Именно им в ту пору суждено было принять на себя основную часть подвижных
Абонентов во всем мире.
В результате европейской инициативы в 1982 году возникла группа экспертов
Подвижной связи GSM (Group Special Mobile) из 17 европейских администраций
Связи, которая приступила к разработке нового цифрового стандарта сотовой связи
Многолетние усилия GSM увенчались успехом, и сегодня мы имеем еще одну широко
Распространенную расшифровку аббревиатуры GSM. Global System for Mobile
Communications (глобальная система подвижной связи).
Для решения проблем внедрения и эксплуатации нового стандарта в 1987 году была
Основана европейская рабочая группа MoU - меморандум понимания сущности
Совместных соглашений по использованию. Это сообщество партнеров насчитывает к
Настоящему моменту не одну сотню операторов из почти 100 стран мира. Серьезный
Подход европейцев к созданию нового стандарта привел к успеху - появлению
Нынешнего лидера европейской сотовой связи - стандарту GSM, работающего в
Диапазоне 900 МГц.
"В 1988 году были приняты основные документы и началось освоение производства
Оборудования для сервисных систем этого стандарта, - пишет в журнале "Радио" А.
Голышев. - А в 1991 году первые сети GSM уже стали практически
Эксплуатироваться. До сих пор процесс создания этого стандарта может считаться
Образцом совместного решения сложных технических и организационных задач большой
Группой стран. Разработанные в рамках GSM системные и технические решения широко
Используются в настоящее время при создании перспективных цифровых систем
Сотовой связи, в том числе и на базе других технологий. В первую очередь, к
Таким решениям относится построение сетей GSM на принципах интеллектуальных
Сетей, применение модели открытых систем, внедрение новых эффективных моделей
Повторного использования частот и т. п."
В стандарте используется многостанционный доступ с временным разделением каналов
(TDMA), функционирующий в диапазоне частот 890... 915 МГц (по линии "вверх") и
935...960 МГц (по линии "вниз") с шириной полосы канала 200 кГц. Помимо каналов
Трафика присутствуют также каналы управления Таким образом, в одном физическом
Радиоканале в GSM реализовано восемь логических каналов связи, каждым из которых
Может пользоваться отдельный абонент.
Одна базовая станция может поддерживать максимально 16-20 радиоканалов.
Максимальная скорость передачи данных в системе - 9,6 кбит в секунду.
В стандарте GSM применяется так называемая спектрально-эффективная гауссоаская
Частотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом. Для защиты от ошибок в
Радиоканалах системы GSM используется сверточное и блочное кодирование с
Перемежением.
Сверточное кодирование борется с одиночными ошибками, перемеже-ние позволяет
Преобразовать групповые ошибки в одиночные, а блочное кодирование освобождает от
Оставшихся нескорректированных ошибок. Повышение эффективности кодирования и
Перемежения при малой скорости перемещения абонентских терминалов достигается
Медленным переключением рабочих частот в процессе сеанса связи со скоростью 217
Скачков в секунду.
Для высокой степени безопасности передачи сообщений осуществляется их
Дополнительное шифрование по алгоритму с открытым ключом.
"Функциональный состав системы вполне традиционный, - отмечает А Голышев, - она
Состоит из центра коммутации, центра управления и обслуживания, базовых станций
И абонентских терминалов.
Центр коммутации обслуживает группу ячеек (сот), в каждой из которых находится
Базовая станция (отдельные группы базовых станций управляются специализированным
Контроллером), обеспечивая все виды соединений, в которых нуждается абонентская
Подвижная станция, а также "эстафетную передачу" при движении абонента (из соты
В соту) и переключение радиоканалов при появлении помех или неисправностей.
Центр коммутации непрерывно отслеживает местонахождение подвижных станций,
Сохраняя эту информацию в специальных защищенных базах данных. Это позволяет
Осуществлять обслуживание (роуминг) пользователей других сетей данного стандарта
(принадлежащих другим операторам)...
...Разработчики позаботились о том, чтобы система GSM обладала собственным
Внутренним механизмом определения местоположения абонентов и маршрутизации
Вызовов, не зависящим от конкретной телефонной сети, к которой подключена, и
Соответственно могла бы достаточно просто сделать то же самое в любой части
Каждой страны. Все это облегчает организацию автоматического роуминга, что ныне
Широко используется во всем мире".
Для исключения несанкционированного доступа в сеть GSM производится
Аутентификация абонента. При этом каждый получает на время пользования сетью
Стандартный модуль подлинности абонента, который содержит международный
Идентификационный номер, свой индивидуальный ключ и алгоритм аутентификации.
Вставив свою карту в терминал, абонент превращает последний в свой
Индивидуальный аппарат Чтобы обеспечить дополнительную защиту своего терминала,
Абонент может установить такой режим работы, при котором необходимо
Дополнительно набрать на клавиатуре pin-код.
Еще один важный узел сети GSM, отвечающий за ее надежность, - это центр
Эксплуатации и технического обслуживания (ОМС). Он обеспечивает
Контроль и управление всеми компонентами сети, а также контролирует качество ее
Работы. В зависимости от характера неисправности ОМС позволяет устранить ее
Автоматически или с помощью экстренного вмешательства технического персонала
Сеть GSM имеет центр управления, предназначенный для эксплуатации и технического
Обслуживания всей сети, которая может содержать несколько региональных ОМС
Система предоставляет своим абонентам широкий спектр услуг передачу вызова,
Оповещение о тарифных расходах, включение в закрытую группу пользователей.
Применение в сети различного оборудования позволяет, кроме осуществления
Голосовой связи, передавать данные, короткие сообщения, сигналы экстренных
Служб, в том числе аварийной информации, сигналов охраны квартир, бедствия.
