→ 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.
На протяжении всей своей истории человечество испытывало острую необходимость в средствах быстрой передачи информации на большие расстояния. На заре цивилизации для этого использовались различные примитивные способы - сигнальные костры, барабаны, почтовые голуби и т. д. С развитием науки эти технологии все более совершенствовались - изобретение электричества со временем позволило соединять проводами между собой удаленные на большое расстояние объекты и практически моментально обмениваться между ними достаточно приличными объемами информации. Это было очень большим достижением, но местоположение абонентов было строго фиксировано, что иногда создавало большие неудобства.
Первым шагом к появлению мобильных средств связи было открытие в 1888 году немецким физиком Генрихом Герцем электромагнитных радиоволн и нахождение способа их обнаружения. Немного позже русский ученый Александр Степанович Попов, опираясь на результаты исследований Г. Герца, создает прибор для регистрации электрических колебаний - первый примитивный радиоприемник.
Начало было положено и в 1901 году итальянец Гульельмо Маркони установил радио -приемопередающее устройство на борт парового автомобиля и провел первую наземную мобильную связь. При этом имелась возможность передавать только данные (точка-тире), но не голос. Однако говорить о настоящей мобильности было еще рано, размеры устройства были просто огромными, о чем говорит хотя бы тот факт, что перед тем как автомобиль начинал движение, необходимо было опустить высокую цилиндрическую антенну в горизонтальное положение.
Но технологии не стоят на месте, и в 1921 году в США появилась диспетчерская служба телеграфной подвижной связи. Первоначально такие радиосистемы располагались только на автомобилях полиции и используя азбуку Морзе вызывали патрули для того чтобы те связались с полицейским участком посредством проводного телефона. То есть это была система однонаправленного действия и ее смело можно назвать прообразом современной пейджинговой связи.
В 1934 году Конгресс США создает Федеральную Комиссию Связи (ФКС), которая помимо регулирования проводного телефонного бизнеса, также управляла и радиодиапазоном. Комиссия решала, кто и какие частоты будет получать. Самый высокий приоритет получили спасательные службы, государственные агентства и прочие службы, которые, по мнению ФКС, помогали наибольшему числу людей. Следом за ними шли компании предоставляющие услуги транспортировки грузов, такси и им подобные. Частот для использования частными лицами вообще не выделялось до окончания Второй Мировой Войны.
Ограниченное количество частот, и как следствие, небольшое количество клиентов, являлось одной из причин задержки развития радиотелефонной связи. Производители телефонных систем не видели достаточной экономической выгоды в переходе к беспроводным технологиям.
Но как уже было сказано выше, ФКС со временем все же выделила частоты для использования частными лицами и 17 июня 1946 года в Сент Луисе, США, лидер телефонного бизнеса компания AT&T и Southwestern Bell запускают первую радиотелефонную сеть для частных клиентов. Аппаратура была очень громоздкой и предназначалась только для установки в автомобили - таскать на себе 40 килограммовый телефон (без учета веса источника питания!) было просто невозможно. Но, несмотря на это, популярность мобильной связи стала стремительно расти. Но тут возникла еще одна, более серьезная, чем большой вес аппаратуры, проблема - ограниченность частотного ресурса. Радиотелефоны, с близкими по частоте каналами, начинали вызывать взаимные помехи, и необходимо было минимум 100 километров между двумя радиосистемами, чтобы стало возможным использовать частоту вновь.
В 1947 году происходят два события, имеющие огромное значение для дальнейшего развития радиотелефонной связи. В июле У. Шокли, У. Браттайн и Дж. Бардин - сотрудники Bell Laboratories, изобретают транзистор. Это в дальнейшем позволило заметно уменьшить вес и размеры мобильных телефонных аппаратов.
Немногим позже Д. Ринг, сотрудник все той же Bell Laboratories, на внутреннем меморандуме выдвигает идею сотового принципа организации сетей мобильной связи. Эта схема решала проблему конфликта близких по частотам каналов и позволяла повторно их использовать.
Разработкой систем сотовой связи стали заниматься сразу несколько производителей радиотехники, но прошло более 20 лет, прежде чем появились первые подобные сети.
И вот в 1973 году в Нью-Йорке, на вершине 50 этажного здания Alliance Capital Building, компанией Motorola, была смонтирована первая в мире базовая станция сотовой связи
. Она могла обслуживать не более 30 абонентов и соединять их с наземными линиями связи. Первый сотовый телефон получил название Dina-TAC, его вес составлял 1,15 килограмма, размеры - 22,5х12,5х3,75 сантиметра. 
Утром, 3 апреля этого же года, вице-президент Motorola Мартин Купер, взяв Dina-TAC в руки, вышел на улицу и совершил первый в мире звонок по сотовому телефону. И позвонил он не кому иному, как начальнику исследовательского отдела Bell Laboratories. Как рассказывал впоследствии 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».
Таким образом, днем рождения сотового телефона, да и всей сотовой связи можно считать 3 апреля 1973. Но, несмотря на то, что основные разработки велись в США, первая коммерческая сеть сотовой связи была запущена в мае 1978 года в Бахрейне. Две соты с 20 каналами в диапазоне 400 МГц обслуживали 250 абонентов .
Немногим позже сотовая связь начала свое шествие по всему миру. Все больше и больше стран понимали выгоду и удобства, которые она может принести. Однако использование своего собственного частотного диапазона в каждой стране, со временем привело к тому, что владелец сотового телефона приезжая в другое государство не мог им пользоваться. Помимо этого все существующие на тот момент системы были аналоговым , что не позволяло обеспечивать конфиденциальность разговора даже на самом примитивном уровне. Их принято называть системами первого поколения. И в результате для решения всех этих проблем в 1982 году Европейская Конференция Администраций Почт и Электросвязи (СЕРТ) объединяющая 26 стран, приняла решение о создании специальной группы Groupe Special Mobile. Ее целью была разработка единого европейского стандарта цифровой сотовой связи . Было принято решение использовать диапазон 900 МГц , а затем, учитывая перспективы развития сотовой связи в Европе и во всем мире, было принято решение выделить для нового стандарта и диапазон 1800 МГц . Новый стандарт получил название GSM - Global System for Mobile Communications . GSM 1800 МГц также носит название DCS -1800 (Digital Cellular System 1800). Первым государством, запустившим сеть GSM , является Финляндия, коммерческая сеть такого стандарта была там открыта в 1992 году. В следующем году в Великобритании заработала первая сеть DCS -1800 One-2-One. С этого момента начинается глобальное распространение стандарта GSM по всему миру.
Если же сети первого поколения позволяли передавать только голос, то второе поколение систем сотовой связи , которым является и GSM , позволяют предоставлять и другие неголосовые услуги. Самой известной и популярной услугой, скорее всего, является передача коротких текстовых сообщений - SMS (Short Message Service) . Это двунаправленный сервис позволяющий передавать текстовое сообщение с одного сотового телефона GSM на другой, и является улучшенным аналогом пейджинговой связи, так как нет необходимости связываться с операторской службой, для того чтобы отправить сообщение другому абоненту .
Помимо SMS -сервиса первые телефоны стандарта GSM также позволяли передавать и другие не голосовые данные . Для этого был разработан протокол передачи данных , получивший название CSD (Circuit Switched Data - передача данных по коммутируемым линиям). Однако этот стандарт обладал весьма скромными характеристиками - максимальная скорость передачи данных составляла всего 9600 бит в секунду, и то при условии стабильной связи. В прочем для передачи факсимильного сообщения таких скоростей вполне хватало, но бурное развитие Интернета в конце 90-х годов привело к тому, что многие пользователи сотовой связи захотели использовать свои трубки как модемы , а существующих скоростей для этого было явно недостаточно.
Для того чтобы хоть как-то, удовлетворить потребность своих клиентов в доступе к сети Интернет , инженеры изобретают WAP -протокол . WAP это сокращенное название от Wireless Application Protocol , что переводится как протокол беспроводного доступа к приложениям. В принципе WAP можно назвать упрощенной версией стандартного Интернет протокола HTTP, только приспособленного под ограниченные ресурсы мобильных телефонов, таких как небольшие размеры дисплея, небольшую производительность телефонных процессоров и небольшие скорости передачи данных в мобильных сетях. Однако этот протокол не позволял просматривать стандартные Интернет -страницы, они должны быть написаны на языке WML , также адаптированным для сотовых телефонов. В итоге, абоненты сотовых сетей хотя и получили доступ в Интернет , но он оказался весьма «урезанным» и малоинтересным. Плюс к этому, для доступа к WAP -сайтам используется тот же канал сотовой связи , что и для передачи голоса, то есть пока вы загружаете или просматриваете страничку, канал связи занят, и с лицевого счета списываются те же деньги, что и во время разговора . В результате, достаточно интересная технология какое то время была практически похоронена и использовалась абонентами сотовых сетей весьма редко.
Производителям оборудования сотовой связи срочно пришлось искать способы увеличения скорости передачи данных , и в результате на свет появилась технология HSCSD (High-Speed Circuit Switched Data) , которая обеспечивала вполне приемлемую скорость - до 43 килобит в секунду. И надо сказать, что у определенного круга пользователей эта технология пользовалась популярностью. Но все же и эта технология не лишилась главного недостатка своего предшественника - данные все так же передавались по голосовому каналу . И разработчикам вновь пришлось заняться кропотливым исследованиями.
Старания инженеров не прошли даром, и достаточно недавно на свет появилась технология, получившая название GPRS (General Packed Radio Services) - это название можно перевести как система пакетной радио передачи данных . В данной технологии используется принцип разделения каналов для передачи голоса и данных , и в результате оплачивается не длительность соединения, а лишь объем переданных и полученных данных.
Помимо этого у GPRS есть еще одно преимущество перед более ранними технологиями мобильной передачи данных - во время GPRS -соединения, телефон все также способен принимать звонки и SMS -сообщения. На данный момент современные модели телефонов представленные на рынке, при совершении разговора приостанавливают GPRS -соединение, которое автоматически возобновляется по окончании разговора. Такие аппараты классифицируются, как GPRS -терминал класса В. Планируется производство терминалов класса А, которые будут позволять одновременно загружать данные и вести разговор с собеседником. Также существуют специальные устройства, которые предназначены только для передачи данных , и их называют GPRS -модемами или терминалами класса С.
Теоретически GPRS способен передавать данные со скоростью 115 килобит в секунду, но на данный момент большинство операторов сотовой связи предоставляют канал , который позволяет развивать скорость до 48 килобит в секунду. Это связано в первую очередь с оборудованием самих операторов и как следствие, отсутствием на рынке сотовых телефонов поддерживающих более высокие скорости.
С появлением GPRS вновь вспомнили и о WAP -протоколе, так как теперь, посредством новой технологии, доступ к небольшим по объему
Первая система радиотелефонной связи, предлагавшая услуги всем желающим, начала функционировать в 1946 году в г. Сент-Луис (США). Радиотелефоны, применявшиеся в этой системе, использовали обычные фиксированные каналы. Если канал связи был занят, то абонент вручную переключался на другой -свободный. Аппаратура была громоздкой и неудобной в использовании.
С развитием техники системы радиотелефонной связи совершенствовались: уменьшались габариты устройств, осваивались новые частотные диапазоны, улучшалось базовое и коммутационное оборудование, в частности, появилась функция автоматического выбора свободного канала -- транкинг (trunking). Но при огромной потребности в услугах радиотелефонной связи возникали и проблемы. Главная из них -- ограниченность частотного ресурса: количество фиксированных частот в определенном частотном диапазоне не может увеличиваться бесконечно, поэтому радиотелефоны с близкими по частоте рабочими каналами создают взаимные помехи. Ученые и инженеры разных стран пытались решить эту проблему. И вот в середине 1940-х годов исследовательский центр Bell Laboratories американской компании AT&T предложил идею разбиения всей обслуживаемой территории на небольшие участки, которые стали называться сотами (от англ, cell -- ячейка, сота). Каждая сота должна была обслуживаться передатчиком с ограниченным радиусом действия и фиксированной частотой. Это позволило бы без взаимных помех использовать ту же самую частоту повторно в другой соте.
Но прошло более тридцати лет, прежде чем такой принцип организации связи был реализован на аппаратном уровне. Причем все эти годы разработка систем сотовой связи велась в различных странах мира не по одним и тем же направлениям.
Аналоговыми эти системы называются потому, что в них используется аналоговый способ передачи информации с помощью обычной частотной (ЧМ) или фазовой (ФМ) модуляции, как и в обычных радиостанциях. Этот способ имеет два серьезных недостатка: существует возможность прослушивания разговоров другими абонентами, отсутствуют эффективные методы борьбы с замираниями сигналов под влиянием окружающего ландшафта и зданий или вследствие передвижения абонентов.Использование различных стандартов сотовой связи и большая перегруженность выделенных частотных диапазонов стали препятствовать ее широкому применению. Ведь иногда по одному и тому же телефону из-за взаимных помех не могли разговаривать даже абоненты, находящиеся в двух соседних странах (особенно в Европе).
Увеличить количество абонентов можно было лишь двумя способами: расширив частотный диапазон (как это было сделано в Великобритании -- ETACS) или перейдя к рациональному частотному планированию, позволяющему гораздо чаще использовать одни и те же частоты.
Использование новейших технологий и научных открытий в области связи и обработки сигналов позволило к концу 1980-х годов подойти к новому этапу развития систем сотовой связи -- созданию систем второго поколения, основанных на цифровых методах обработки сигналов. С целью разработки единого европейского стандарта цифровой сотовой связи для выделенного в этих целях диапазона 900 МГц в 1982 г. Европейская конференция администраций почт и электросвязи (СЕРТ) -- организация, объединяющая администрации связи 26-ти стран, -- создала специальную группу Groupe Special Mobile. Аббревиатура GSM и дала название новому стандарту (позднее, в связи с широким распространением этого стандарта во всем мире, GSM стали расшифровывать как Global System for Mobile Communications). Результатом работы этой группы стали опубликованные в 1990 году требования к системе сотовой связи стандарта GSM, в котором используются самые современные разработки ведущих научно-технических центров. К ним, в частности, относятся: временное разделение каналов, шифрование сообщений и защита данных абонента, использование блочного и сверточного кодирования, новый вид модуляции -- OMSK (Gaussian Minimum Shift Keying).
В 1989 г., за год до появления технического обоснования GSM, британский Департамент торговли и промышленности DTI (Department of Trade and Industry) опубликовал концепцию «Подвижные телефоны», которая после внесения дополнений и изменений получила название «Сети персональной связи» -- PCN (Personal Communication Networks). Целью реализации концепции было создание конкуренции между основными участниками рынка подвижной радиосвязи, чтобы к 2000 году их абонентами стало около 15% населения страны.
Не отставала от Европы и Америка, провозгласившая свою концепцию «Услуги персональной связи» -- PCS (Personal Communication Services). Ее целью был 50%-ный охват населения страны к 2000 г. Для реализации этой концепции Федеральная комиссия связи США выделила три частотных участка в диапазоне 1,9--2,0 ГГц (широкополосные PCS) и один участок в диапазоне 900 МГц (узкополосные PCS).
В 1990 г. американская Промышленная ассоциация в области связи TIA (Telecommunications Industry Association) утвердила национальный стандарт IS-54 цифровой сотовой связи. Этот стандарт стал более известен под аббревиатурой D-AMPS или ADC. В отличие от Европы, в США не были выделены новые частотные диапазоны, поэтому система должна была работать в полосе частот, общей с аналоговым стандартом AMPS. Одновременно с этим американская компания Qimlcomm начала активную разработку нового стандарта сотовой связи, основанного на технологии шумоподобных сигналов и кодовом разделении каналов, -- CDMA (Code Division Multiple Access).
В 1991 г. в Европе появился стандарт DCS-1800 (Digital Cellular System 1800 МГц), созданный на базе стандарта GSM. Великобритания сразу же приняла его в качестве основы для разработки упоминавшейся выше концепции PCN, что стало началом победоносного шествия этого стандарта по континентам земного шара.
В развитии сотовой связи от Европы и США не отставала и Япония. В этой стране был разработан собственный стандарт сотовой связи JDC (Japanese Digital Cellular), близкий по своим показателям к американскому стандарту D-AMPS. Стандарт JDC был утвержден в 1991 г. Министерством почт и связи Японии.
В 1992 г. в Германии вступила в коммерческую эксплуатацию первая система сотовой связи стандарта GSM.
В 1993 г. в США после ряда успешных испытаний Промышленная ассоциация в области связи TIA приняла стандарт CDMA как внутренний стандарт цифровой сотовой связи, назвав его IS-95. В сентябре 1995 г. в Гонконге была начата коммерческая эксплуатация первой сети стандарта IS-95.
В 1993 г. в Великобритании вступила в эксплуатацию первая сеть DCS-1800 Опе-2-Опе, которая насчитывает уже более 500 тыс. абонентов.
Что такое сотовая связь, Россия узнала лишь на закате перестройки. В Санкт-Петербурге, а затем и в Москве появились системы стандарта NMT-450J (модифицированная версия стандарта NMT-450). А принятие в 1994г. концепции развития сетей сухопутной подвижной связи стало мощным катализатором дальнейшего развития сотовой связи в национальном масштабе. И если с внедрением стандартов NMT и AM PS наша страна отстала лет на десять, то провозглашение стандарта GSM в качестве одного из двух федеральных стандартов (NMT и GSM) сократило этот временной разрыв примерно до трех лет.
Четкая ориентация на прогрессивные мировые технологии дает возможность России не отставать от ведущих стран мира в развитии современных систем подвижной радиосвязи. Не отстает Россия и в области внедрения прогрессивного стандарта CDMA. Условия развития сетей CDMA в России определены приказом Министерства связи РФ № 18 от 24 февраля 1996 г., где указано, что сети CDMA ориентированы на предоставление услуг стационарным абонентам. Но допускается возможность их применения из соты в соту, то есть обеспечивается ограниченная подвижность абонентов. Первая сеть стандарта CDMA начала функционировать в Челябинске, планируется внедрение сетей CDMA в Москве и Санкт-Петербурге.
Дальнейшее развитие сотовой подвижной связи осуществляется в рамках создания проектов систем третьего поколения, которые будут отличаться унифицированной системой радиодоступа, объединяющей существующие сотовые и «бесшнуровые» системы с информационными службами XXI в. Они будут иметь архитектуру единой сети и предоставлять связь абонентам в различных условиях, включая движущийся транспорт, жилые помещения, офисы и т. д. В Европе такая концепция, получившая название UMTS (универсальная система подвижной связи), предусматривает объединение функциональных возможностей существующих цифровых систем связи в единую систему третьего поколения FPLMTS (Future Public Land Mobile Telecommunications System), которая должна стать результатом интеграции систем беспроводного доступа и наземной сотовой связи с предоставлением абонентам стандартизованных услуг подвижной связи. Работы по созданию международной системы подвижной связи общего пользования FPLMTS ведутся Международным союзом электросвязи. Для нее был определен диапазон частот 1 --3 ГГц, в котором будут выделены полосы шириной 60 МГц для стационарных станций и 170 МГц -- для подвижных станций. Однако вскоре стало ясно, что, несмотря на широкомасштабное внедрение систем наземной связи и применение роуминга, огромная часть территории земного шара, включая мировые океаны, оказывается недосягаемой для FPLMTS. Очевидно, что глобальный охват возможен только с помощью спутников связи, а следовательно, при разработке единого стандарта, обеспечивающего глобальную связь, никак не обойтись без спутниковых технологий. Поэтому требования к единой системе мобильной связи были сформулированы в рамках новой программы IMT-2000 (International Mobile Telecommunications).
В новом названии уже отсутствует термин «Land» (сухопутные), но есть цифра 2000, которая указывает и предполагаемый срок принятия стандарта, и значение частоты (2000 МГц), в области которой намечено выделить частотные ресурсы для наземных и спутниковых систем связи. Структура радиоинтерфейсов для IMT-2000 представлена на Принципиальное отличие технологии 3-го поколения от предыдущих -- возможность обеспечить весь спектр современных услуг (передачу речи, работу в режиме коммутации каналов и коммутации пакетов, взаимодействие с приложениями Internet, симметричную и асимметричную передачу информации с высоким качеством связи) и в то же время гарантировать совместимость с существующими системами.
Услуги, которые оказывают системы 3-го поколения, принято делить на две группы:
- - Не мультимедийные (узкополосная передача речи, низкоскоростная передача данных, трафик сетей с коммутацией).
- - Мультимедийные (асимметричные и интерактивные).
Новым качеством этих систем является также то, что они позволяют компаниям-операторам самостоятельно разрабатывать приложения, функции и услуги, ориентируясь на требования конкретного региона и корректировать рост спроса на определенные услуги.
Изучение тенденций развития мультимедийной подвижной связи позволяет прогнозировать значительное увеличение числа ее пользователей. По данным прогнозов, из 200 млн. абонентов в Европе доля потребителей услуг систем связи 3-го поколения в 2005 году составит 16%. Что же касается объема мультимедийного трафика, то уже в 2005 г. он превысит 60%, при условии что тарифы будут расти существенно медленнее, чем трафик.
Последние достижения в области видеоконференц-связи позволяют утверждать, что она получит широкое распространение в системах 3-го поколения. До недавнего времени этот вид услуг был характерен в основном для сетей ISDN, обеспечивающих скорость передачи 144 Кбит/с (BRI) или до 384 Кбит/с (с использованием трех базовых каналов BRI).
Стремительный рост популярности Internet и бурное развитие мобильной связи позволяют говорить о перспективе слияния этих двух технологий. Сегодня спрос на видеоконферец-связь начинает расти. Несмотря на ряд проблем, связанных с реализацией высокоскоростного доступа к Internet с мобильного терминала, можно предположить, что со временем данная услуга станет одной из основных.
Анализ тенденций распределения трафика по регионам, проделанный Международным союзом электросвязи (МСЭ), показывает, что наибольший рост объема услуг спутниковых систем 3-го поколения ожидается в Северной и Южной Америке, Японии и Азии.
Что же касается Европы, то здесь увеличение объема услуг спутниковой связи невелико по причине достижения хорошего покрытия наземными сетями сотовой связи, которые уже «опутали» практически всю Европу. сотовый связь мультимедийный спутниковый
Услуги систем 3-го поколения включают в себя сервис, предоставляемый технологией виртуальной домашней среды VHE (Virtual Home Environment), основная идея которой состоит в переносе индивидуального набора услуг через границы сетей с одного сетевого терминала на другой. Совсем недавно эти услуги могли обеспечить только технологии фиксированной связи. Пользователь систем 3-го поколения получает те же самые возможности, интерфейс и услуги независимо от того, какой сетью он пользуется в данный момент. Благодаря IMT-2000 станет возможной передача видеоизображений и мультимедийных данных в режиме реального времени, что позволит создать эффект присутствия у абонента, находящегося на значительном удалении от места событий.
Прогнозы показывают, что определяющей тенденцией начавшегося процесса конвергенции услуг фиксированной и мобильной связи станет слияние мобильной связи с другими технологиями. Сотовые телефоны с «электронным компасом» для определения местоположения (GPS) вскоре станут незаменимыми помощниками автомобилистов и путешественников. Но наибольших успехов следует ожидать в области электронной коммерции. Будет значительно расширен объем банковских услуг, получаемых непосредственно с помощью мобильного телефона. В их число войдут платные информационно-справочные услуги, различные виды электронных платежей (оплата авиабилетов, парковок) и банковских операций с портативных или мобильных сотовых телефонов, что превратит их фактически в «карманные банкоматы».
Исходя из 10-летнего цикла смены поколений средств связи, аналитики считают, что внедрение систем IMT-2000 начнется с 2002 г. И если от систем 2-го поколения потребитель ждал лишь обеспечения массового доступа к услугам речевой связи и низкоскоростной передачи данных, то требования к новейшему оборудованию -- совсем иные. Главными из них, по мнению МСЭ, являются универсальность устройств, предназначенных для наземных и спутниковых систем (обеспечивается «единый» доступ к ним в пределах земного шара), возможность конвергенции сервисов разных систем и сетей, а также предоставление услуг мультимедиа в рамках глобальной информационной инфраструктуры. Небольшие абонентские терминалы 3-го поколения должны не только поддерживать высокое качество передачи речи, но и уметь работать с асимметричными потоками данных в линиях «вверх» и «вниз». Принципиально новым шагом в развитии систем сотовой подвижной связи стали одобренные Международной организацией стандартов (ISO) концепция интеллектуальных сетей связи и модели открытых систем (OSI). Концепция построения интеллектуальной сети используется сегодня для создания всех перспективных цифровых сотовых сетей с микро- и макросотами. Она предусматривает объединение систем сотовой подвижной связи, систем радиовызова и персональной связи при условиях оперативного предоставления абонентам каналов связи и развития услуг. Модели OSI интерпретируют процесс передачи сообщений как взаимодействие функциональных взаимосвязанных уровней, каждый из которых имеет встроенный интерфейс на смежном уровне.
Сегодня для большинства операторов сетей подвижной связи переход на технологии 3-го поколения -- наиболее актуальная проблема. Динамичный рост абонентской базы этих сетей уже сегодня привел к такому объему трафика, с которым трудно справиться системам 2-го поколения (рис. 2.3).
Учитывая это, следует признать, что сети 3-го поколения, использующие дополнительные радиочастотные ресурсы и базирующиеся на эффективной технологии CDMA, представляют едва ли не единственную возможность поддержки трафика сегодня и в будущем.
А что же будет в ближайшем будущем с одним из наших федеральных стандартов -- NMT-450? Сейчас уже не надо никого убеждать в, мягко говоря, не радужных перспективах сетей, основанных на этом стандарте.
Идет ли речь об их технических характеристиках, о возможности реализации в них функций мобильной связи 3-го поколения, о доле пользователей трубок NMT-450, итоги каждый раз оказываются неутешительными.
Еще пару лет назад название GSM-400 у многих могло вызвать только удивление. На фоне все более активного проникновения мобильной связи в гигагерцовый диапазон намерение задействовать частоты вблизи 400 МГц выглядело абсурдом. О «низкочастотной» версии GSM всерьез заговорили с весны 1999 года, после того как фирмы Ericsson и Nokia, два крупнейших производителя оборудования стандарта NMT, объявили о поддержке деятельности института ETSI по принятию глобального стандарта на использование в сетях GSM 400-мега-герцового диапазона. Первоначально для будущего стандарта было выбрано название GSM-450, недвусмысленно указывавшее на целевое назначение новой разработки; переименование в GSM-400 состоялось осенью 1999 г. Спецификации на сети нового типа опубликованы в техническом документе GSM-99, выпущенном ETSI.
Приведем основные этапы бурного развития сотовых систем связи:
- - 1974 г. -- начало разработки сотовых сетей подвижной связи общего пользования (США);
- - 1979 г. -- создание системы сотовой подвижной связи стандарта AMPS (США);
- - 1981 г. -- начало внедрения сотовых систем связи стандарта NMT-450 в скандинавских странах (Дания, Швеция, Финляндия, Норвегия);
- - 1982 г. -- начало разработки системы сотовой подвижной связи стандарта GSM(ETSI);
- - 1985 г. -- начало исследований в МСЭ по созданию единой системы подвижной связи третьего поколения IMT-2000;
- - 1989 г. -- разработка фирмой Qualcomm (США) первой сотовой системы связи, использующей технологию CDMA;
- - 1990 г. -- начало работ по созданию европейской универсальной системы подвижной связи UMTS (ETSI);
- - 1991 г. -- начало внедрения сотовых сетей подвижной связи в России. В Европе ведутся работы по созданию стандарта DCS-1800, на базе стандарта GSM;
- - 1992 г. -- начало внедрения сетей GSM (Финляндия, Германия). Выделение на всемирной основе полос частот в диапазоне 2 ГГц для создания систем подвижной связи третьего поколения;
- - 1993 г. -- в США стандарт CDMA принят как внутренний стандарт цифровой сотовой связи, его назвали IS-95. В Великобритании вступила в эксплуатацию первая сеть DCS-1800;
- - 1994 г. -- разработан стандарт D-AMPS (США). Разработан европейский проект системы третьего поколения CODIT на основе технологии CDMA (ETSI);
- - 1996 г. -- в России определены условия развития сетей на основе технологии CDMA;
- - 1999 г. -- в Финляндии выданы первые лицензии на создание наземных сетей UMTS;
- - 2002 г. -- введены в эксплуатацию первые коммерческие сети третьего поколения IMT-2000 (Корея, Япония, Италия и др.).
Главные части любого телефонного аппарата - микрофон, телефон и номеронабиратель. Микрофон преобразует звуковые волны в колебания электрического тока, а телефон эти электрические колебания преобразует опять в звуковые волны.
Микрофон - металлическая коробка с угольным порошком. Сверху она закрыта тонкой пластинкой (мембраной) из материала, проводящего эл. ток. Пластинка изолирована от коробки и лежит на порошке. Действие микрофона основано на свойстве угольного порошка менять электрическое сопротивление в зависимости от давления, с которым его сжимают. Звуковые волны речи заставляют колебаться мембрану, она сильнее или слабее сдавливает порошок.
Если к микрофону (рис. 1 а) присоединить эл. батарею, чтоб ток проходил через порошок, сила тока будет изменяться в зависимости от сопротивления порошка. Звуковые волны превратились в эл. колебания. Чтоб эти колебания преобразовать обратно в звуковые, применяется телефон – электромагнит, около него - стальная мембрана. В зависимости от силы тока она притягивается к электромагниту то сильнее, то слабее и создает воздушные колебания (рис. 1 б).
Телефон в аппарате подключен через трансформатор. Микрофон подключен к середине первичной обмотки трансформатора и питается током от батареи на станции, когда рычаг поднят. Когда рычаг телефона нажат (опущен вниз), телефон и микрофон от линии отключены, а к линии в это время подключен звонок, который звонит, когда с линии поступает сигнал вызова (рис. 2)
Рис. 1. Принцип действия телефона
Когда трубку снимают, рычаг поднимается и в линию включается и телефон и микрофон, абонент может разговаривать с др. абонентом. Для вызова абонента в телефонном аппарате есть номеронабиратель. Когда его диск повернут по часовой стрелке, контакт 1 замыкается и отключает микрофон и телефон от линии. Когда номеронабиратель под воздействием пружины возвращается в исходное положение, контакт 2 разомкнется и замкнется столько раз, сколько единиц в цифре, которая будет набрана. А в результате этого ток в линии будет состоять из коротких импульсов, число которых равно набранной цифре. Сегодня набор номера осуществляется не диском, а кнопками, и каждая кнопка посылает в линию ток определенной частоты.
Наш мир стоит на пороге пятого поколения мобильной связи, которое предлагает заоблачные скорости, мгновенное соединение с любой точкой мира и интернетизацию множества устройств из нашей повседневной жизни, о выходе в онлайн которых мы раньше никогда не задумывались (интернет-вещей).
Сегодня вместе с вами я хотел бы вспомнить, с чего начиналась мобильная связь в России, как она развивалась и что приносила в наши будни смена ее поколений. Приятного чтения!
1G
Разработка первого поколения мобильной связи началась в 1970 году и была реализована только спустя 14 лет. Первое поколение было полностью аналоговым и включало в себя несколько технологий, названия которых уже практически забыты.
В России же (еще тогда в СССР) первая коммерческая мобильная сеть заработала 9 сентября 1991 года в Санкт-Петербурге, когда первый в истории нашей страны звонок по мобильному телефону совершил мэр Санкт-Петербурга Анатолий Собчак. Первым оператором стала компания "Дельта Телеком", а первым стандартом мобильной связи NMT-450. Именно в этом стандарте работали легендарные "чемоданные" телефоны, стоимость которых составляла тысячи долларов.
Вторым 1G-стандартом в России стала технология AMPS, на базе которой в июне 1992 началась эксплуатация экспериментальной сети Билайн. Все началось с первой базовой станции, установленной на крыше МИД в Москве. Официальное начало коммерческой деятельности состоялось 1-2 июня 1994 года, когда была сдана в эксплуатацию сеть на оборудовании Ericsson, позволяющая обслуживать до 10 000 абонентов. 10-тысячного абонента Билайн отпраздновал уже в июле 1995 года, став на то время самым крупным оператором в стране.
Телефоны, поддерживающие сети AMPS, были гораздо компактнее своих конкурентов для NMT-450. У них, как и у NMT-аппаратов, не было сим-карт, поэтому для работы с тем или иным оператором требовалось перепрограммирование самого устройства.
В то время ни о каком интернете в мобильных сетях не было и речи, ведь основной головной болью операторов и их клиентов была низкая емкость сетей, неуверенная связь в помещения и при движении в автомобиле. Возможность позвонить за пределами зданий и без проводов воспринималась большинством людей, как настоящее чудо.
Вот таким был старт мобильной связи и ее первого поколения в нашей стране!
2G
Смена поколений связи в России произошла стремительно, так как спустя месяц после старта AMPS-сети Билайн, свою сеть в Москве запустил МТС, причем сразу в стандарте GSM. Это позволило ему стать первым 2G-оператором в стране. Коммерческий запуск сети произошел 7 июля 1994 года. В день старта работало всего 8 базовых станций стандарта GSM-900 - 1 в центре, 6 вдоль МКАД и еще 1 вдоль трассы в аэропорт Шереметьево.
Спустя считанные дни после запуска МТС, в Санкт-Петербурге компанией Северо-Западный GSM, позже ставшей МегаФоном, была запущена вторая GSM-сеть в России.
Билайн в свою очередь, догоняя появившихся конкурентов по "большой тройке", в сентябре 1994 года модернизировал свою сеть до технологии D-AMPS, которую принято считать сетью второго поколения, так как она уже де-факто являлась цифровой. К коммерческой же GSM-сети Билайн пришел только в июне 1997 года, когда состоялся "мягкий" запуск сети стандарта GSM-1800 на оборудовании Alcatel.
Что касается аппаратов, то первым GSM-телефоном, доступным для покупки, стал Nokia 1011, выпущенный в 1992 году. Этот аппарат поддерживал работу с сим-картами формата miniSIM, который стал привычным стандартом практически на два десятилетия. Сегодняшние microSIM и nanoSIM являются, в целом, лишь уменьшенным за счет лишнего пластика форматом. Также в Nokia 1011 отсутствовал рингтон Nokia Tune, появившийся только в 1994 году.
Трудно в это поверить, но уже спустя два года мир увидел первый смартфон - Nokia 9000. Аппарат весил 400 граммов и впервые объединил в себе функциональность мобильного телефона и карманного компьютера. Полноценным смартфоном этот аппарат назвать нельзя, так как в нем была закрытая операционная система и отсутствовала возможность устанавливать сторонние приложения, однако этот недостаток компенсировался большим набором встроенных приложений.
В том же 1996 году появилась первая "раскладушка" - легендарный телефон Motorola StarTAC. Это был самый компактный и стильный аппарат своего времени.
В 1999 году появились массовые для России телефоны Motorola V3788 и Nokia 3210. Последний стал одним из самых успешных телефонов в истории, всего их было продано 160 миллионов штук.
А год спустя вышел легендарный Nokia 3310, ставший символом GSM и проданный по всему миру в количестве 126 миллионов штук.
Другим очень популярным в России телефоном того времени стал "народный" Siemens A35.
Но вернемся к операторам и к наконец-то появившемуся мобильному интернету. Передача данных в мобильной сети стала возможна только 1999 году, когда портфель услуг оператора Северо-Западный GSM пополнился "WAP-доступом в Интернет". Вторым оператором с WAP-интернетом в России стал МТС, а Билайн запустил WAP только в следующем году, объявив об этом на выставке «Связь-Экспокомм 2000» в мае 2000 года. Скорость доступа к сети составляла до 9,6Кбит/с, а тарификация была поминутной, что не способствовало популяризации услуги.
Первым телефоном с поддержкой WAP стал Nokia 7110, вышедший в том же 1999 году. Примечательно, что 7110 стал первым устройством на платформе Series 40.
В том же году доступ в мобильный интернет получила и 9000-я серия Nokia - вышел Nokia 9110i с поддержкой WAP.
Оставалось два года до перехода на пакетную передачу данных в мобильных сетях, которая дала миру понятие сетей 2.5G.
2,5 и 2,75G
Значимой вехой в истории мобильной связи стало появление стандарта GPRS, который представлял собой надстройку над GSM-сетями и позволил выходить в интернет с мобильного телефона на скоростях до 171,2 кбит/c. С появлением GPRS связано появление помегабайтной тарификации, что сделало мобильный интернет выгоднее для конечного пользователя.
Несмотря на то, что первым в России в 2000 году испытания этой технологии провел МТС, за что даже получил награду «Компания года — 2000» в номинации «Телекоммуникации», первый коммерческий запуск пакетной передачи данных произвел Билайн в июне 2001 года. Билайн стал первым и с внедрением MMS, услуги передачи мультимедийных сообщений по GPRS, которая была запущена в мае 2002 года. В 2003 году GPRS появился у всех операторов "большой тройки".
Первым в мире телефоном с поддержкой GPRS стал MOTOROLA Timeport P7389i, который очень быстро сменил его преемник MOTOROLA Timeport 260, имеющий тот же самый дизайн.
Двумя популярными пионерами в мире GPRS-интернета стали Siemens S45 и Nokia 3510, вышедшие в 2001 и 2002 году соответственно.
А первым телефоном с поддержкой MMS-сообщений стал первый классический смартфон Nokia на платформе Series 60 с индексом 7650.
Следующей доработкой GSM-сетей стал EDGE, объявивший эпоху 2.75G и ускоривший сети до максимальных 474 кбит/с. Внедрение EDGE в России было стремительным, так как не требовалась существенная модернизация базовых станций. Первым с EDGE снова стал Билайн, начавший тестирование в августе 2004 и запустивший его в декабре того же года. Чуть позже EDGE запустили и остальные участники "большой тройки".
Первым телефоном, получившим поддержку EDGE, стал Nokia 6200.
Мобильный интернет с технологиями GPRS и EDGE впервые стал массовым и пригодным к использованию. Во всю начала развиваться WAP-индустрия, предлагавшая скачать рингтоны, обои, игры и java-приложения. Операторы стали зарабатывать не только на звонках, но и на контенте, который можно было скачать с помощью мобильного интернета.
Смартфоны с поддержкой GPRS/EDGE научились ходить в "большой интернет" с помощью встроенных браузеров, а чуть позже для "обычных звонилок" с поддержкой JAVA появилось приложение Opera Mini, которое сделало мобильный интернет безумно популярным. Параллельно развивалась "ICQ-фикация", которая принесла общение в сети в мобильные телефоны. Наверное, для многих читателей то время является самым ностальгическим!
Продолжение следует...
Сегодня мы с вами вспомнили поколения мобильной связи в России от истоков до массовой интернетизации в кармане. На следующей неделе вы прочитаете о том, как начинались в России сети 3G, 4G и что нас ждет в недалеком будущем, которое связано уже со следующим поколением 5G. До встречи!