История сотовой связи. История сотовой связи - мобильные телефоны, история

Мог ли Александр Грэхем Белл в своих самых дерзких мечтах предположить, что его уникальное запатентованное в середине 19 века изобретение, которое впервые дало возможность непосредственных переговоров между абонентами, откроет новую эпоху в развитии человеческой цивилизации — тотальную телефонию? Думали ли жители Берлина, спустя лишь год испытывая первую в Европе соединившую почтамт с телеграфом телефонную линию, что наступит день, когда с помощью телефонных аппаратов можно будет не только осуществлять звонки, но и отправлять текстовые сообщения, общаться в социальных сетях и решать всевозможные рабочие вопросы без проводов? Движение научно-технического прогресса неумолимо, поэтому каждый сегодня уже не мыслит своего существования без определенного «минимального набора функций», обеспечить работу которых призваны постоянно развивающиеся сотовые сети мобильной связи.

Так как же менялись стандарты сотовой связи?

Как передать информацию на большие расстояния? Подобным вопросом человечество задавалось с самых древних времен. Первыми потугами на данном поприще были крик и свист, а дальше — система костров, сообщающая, например, о вражеском наступлении. До 19 века каких-то хоть мало-мальски значимых научных свершений, которые могли бы дать достойный ответ проблеме, не было. Несмотря на многочисленные споры, официальным создателем телефонной связи во второй половине столетия считается Александр Грэхем Белл, силами которого было организована небольшая проводная телефонная сеть длиною в несколько сотен метров. Тем не менее, коммерческое использование его наработок началось только в начале 20 века, а через пять десятков лет мир увидел и первые беспроводные аналоги.

Несмотря на небольшой спрос, отвратительное качество соединения, которое не могло конкурировать с «проводами», и дороговизну для потребителя, первое поколение сотовых сетей мобильной связи можно считать массовым. Получивший распространение к концу 20 века аналоговый стандарт предполагал передачу исключительно речи, ведь его фактическая скорость не превышала 1,9 Кбит/с. В Штатах он был представлен технологией AMPS, а на европейской арене «сражались» NMT и TACS. Уже тогда каждый регион выбирал удобные для себя частоты связи, поэтому телефонные аппараты для каждого из них изготавливались в индивидуальном порядке.

Только с появлением второго поколения сотовых сетей в 90-х годах мобильную связь можно было ставить на одну «полку» с традиционными тогда кабельными решениями. Ее ключевым конкурентным преимуществом перед предшественником стал цифровой способ передачи информации на скорости 9,6 — 14,4 Кбит/с, который не только гарантировал качество голосовых вызовов, но и позволял использовать услугу обмена короткими текстовыми сообщениями — SMS. Она сразу стала невероятно популярной и остается, несмотря на современное засилье мессенджеров, таковой и сегодня. Стандарты-современники — TDMA, CDMA, GSM и PDC.

На пороге миллениума существующие мобильные сети обзавелись поддержкой передачи данных на скорости 171,2 Кбит/с, а операторы — возможностью тарифицировать не время использования услуг, а количество потребленной информации. Переходной этап развития сотовой связи качественно отличался от базового возможностью доступа к интернету с помегабайтной оплатой. Полноценным серфинг сети с ее помощью, однако, назвать нельзя, ведь ее стандартами была предусмотрена уж больно медленная и неуверенная передача пакетных данных. На территории многих стран постсоветского пространства сотовые операторы так и не шагнули дальше данного этапа в развитии мобильной связи, поэтому их жители, по большому счету, не могут полноценно использовать интернет вне Wi-Fi сетей со своих смартфонов. 2,5G базируется на стандартах GPRS, EDGE и 1X.

Мобильные сети третьего поколения, наконец-то, дали пользователям современных мобильных телефонов возможность полноценного доступа к интернету. Их дециметровый частотный диапазон обеспечивает скорость передачи данных до 3,6 Мбит/с, что позволяет без проблем загружать файлы больших объемов, смотреть потоковое видео, прослушивать музыкальные записи и так далее. Тем не менее, принципиальным отличием сетей третьего поколения от предшественников является даже не скорость, а возможность одновременной передачи пакетных данных и канального подключения, что позволяет доступу в интернет не обрывать голосовые услуги и наоборот. Протоколами третьего поколения являются UMTS и CDMA2000.

Очевидные преимущества сетей третьего поколения не заставили операторов мобильной связи обновлять все свое оборудование для предоставления своим пользователям соответствующих услуг. В массы качественный мобильный интернет пошел с появлением 3,5G, который давал возможность «общения» уже на 14,4 Мбит/с, несколько лет назад. Данный промежуточный этап стал самой быстрораспространяемой по мобильному миру технологией — в большинстве стран сегодня именно он является актуальным. Обозначенное поколение сотовых сетей базируется на стандарте HSPA.

Очередным огромным качественным скачком в развитии сотовых сетей последних лет стало четвертое поколение мобильной связи, которое может без проблем конкурировать с оптоволокном, ведь скорость передачи данных в зоне его покрытия достигает 100 Мбит/с. Кроме невероятно быстрой передачи данных никаких интересных особенностей оно, по большому счету, не имеет, однако именно данный показатель сегодня больше всего востребован на рынке. Технология является наиболее актуальной, однако сотовые операторы вводят ее неохотно и только в больших городах. Всему виной небольшая доля владельцев поддерживающих ее устройств в общей массе пользователей. Четвертое поколение мобильных сетей базируется на стандартах WiMAX, LTE и LTE+Advanced.

Прогресс, что неудивительно, не стоит на месте, поэтому несколько передовых в техническом плане стран, среди которых США и Япония, занимаются активной разработкой сотовых сетей нового поколения. Первые пробные запуски должны начаться уже в ближайшие пару-тройку лет, а коммерческий — в 20-х годах. Очевидным нововведением новых стандартов должен стать очередной прирост скорости передачи данных, однако другие интересные особенности и возможности на данный момент держаться под секретом.

Мобильное направление современной пользовательской электроники сегодня является наиболее актуальным, поэтому стремительное развитие сотовых сетей в прошлом, настоящем и будущем закономерно.

Принципы организации сотовой связи
История
В 1888 г. Генрих Герц придумал установку и с ее помощью доказал существование электромагнитных волн и возможность их обнаружения. 25 апреля 1895 года Александр Степанович Попов сделал доклад, посвящённый использованию электромагнитных волн для передачи сигналов и продемонстрировал устройство для регистрации электрических колебаний – когерер.
Одновременно, в этом же 1895 г. Гульельмо Маркони провел опыты с электромагнитными волнами, целью которых было создание устройства для передачи сообщений. В марте 1896 года Попов, используя прибор собственной конструкции, передал на 250 метров радиограмму с двумя словами «Генрих Герц». В 1897 г. Маркони получил патент на устройство, похожее на прибор Попова. В 1901 году Маркони установил радио на борт парового автомобиля "Торнисрофт" и провел первую «мобильную» связь. С этого времени началось довольно бурное развитие радиосвязи и, прежде всего на военном флоте.
До 1904 года более пятидесяти российских кораблей были оснащены радиостанциями. 1900 году между островами Гогланд и Куутсала в Финском заливе действовала военная радиолиния протяженностью около 45 км, построенная под руководством А. С. Попова и А. А. Реммерта для спасения броненосца "Генерал-адмирал Апраксин". "Получена Гогланда телеграмма без проводов телефоном камень передний удален" - это была первая в истории радиограмма, переданная на расстояние более 40 верст.
С 1920 года вошло в жизнь регулярное общественное радиовещание. При этом радиостанция могла прервать трансляцию, чтобы передать сообщение о криминальном происшествии. Радиофицированные полицейские автопатрули, прослушав сообщение, получали возможность оперативно отреагировать и принять меры по пресечению нарушения общественного порядка.
Так начинались эксперименты с мобильной связью. Потребности в средствах наземной подвижной связи для оперативного управления действиями полиции привели в 1921 году к созданию в США первой диспетчерской системы телеграфной подвижной связи. В 1934 году Конгресс Соединенных Штатов создал Федеральную Комиссию Связи (ФКС). Дополнительно к регулированию наземного телефонного бизнеса, она также начала управлять диапазоном радио. Комиссия решала, кто какие должен получать частоты.
Коренной перелом в истории современной сотовой связи произошел в США в 1946 г. Фирмой AT&T были впервые предоставлены услуги мобильной связи частным лицам. Сотовый телефон располагался в автомобиле, весил 12 кг и объединял в себе телефон и приемопередатчик, в котором прием и передача велись на разных частотах. Связь осуществлялась через ретранслятор или базовую станцию (БС). Канал БС – телефон назывался downlink (восходящая связь), а канал телефон – БС – uplink (нисходящая связь).
Передатчик базовой станции обслуживал широкую область. Поскольку мобильный передатчик не был таким же мощным, как центральный, то его ответный сигнал не всегда достигал приемника базовой станции. Для надежной связи требовались дополнительные распределенные приемники, перенаправляющие сигнал к базовой станции. Этот процесс сохранения связи, при переходе абонента из одной области в другую был назван handoff (handover), т.е. эстафетная передача. Таким образом возникло и понятие роуминга (букв. бродяжничества) из одного района в другой.
Чтобы совершить обычный телефонный звонок с такого "мобильного" достаточно было передать сигнал на телефонную станцию, которая осуществляла соединение с абонентом. Звонок на "мобильный" из обычной сети совершался сложнее: абоненту необходимо было позвонить на телефонную станцию и сказать телефонистке номер телефона, установленного в машине. Говорить и одновременно слушать было невозможно: связь происходила как в обычных радиостанциях того времени - для того, чтобы говорить, надо было нажать и удерживать кнопку, затем отпустить ее, чтобы услышать ответное сообщение. Возможности связи были ограничены: мешали помехи и малый радиус действия радиостанции.
В июле 1947 года сотрудники Bell Laboratories У. Шокли, Дж. Бардин и У. Браттайн изобрели транзистор. Это, казалось, должно было произвести революцию в телефонной промышленности и радиосвязи. Однако радиопромышленность больше полагалась на лампы, и до его внедрения прошли годы.
Еще одна проблема, тормозящая развитие мобильной телефонии - ограниченность частотного ресурса, т.е. невозможность значительного увеличения количества фиксированных частот и как следствие взаимные помехи радиотелефонов, с близкими по частоте рабочими каналами.
В 1947 году произошло событие, послужившее отправной точкой для создания сотовой связи. Д. Рингом, сотрудником Bell Laboratories, была выдвинута идея сотового принципа связи, который подразумевал следующее. Базовые станции своими зонами покрытия образуют соты, размер которых определяется территориальной плотностью абонентов сети. Частотные каналы, используемые для работы одной из базовых станций сети, могут использоваться другими базовыми станциями этой сети. Также подразумевается handoff. Абонент сети, перемещаясь из зоны действия одной базовой станции в другую, может поддерживать непрерывную связь, как с подвижным абонентом, так и с абонентом проводной сети. Сети охватывают обширные территории, и абонент, находясь в зоне действия любой из базовых станций, может выйти на связь или его может вызвать другой абонент независимо от своего местоположения (услуга роуминга).
Важнейшее различие между обычной мобильной телефонной связью и сотовой состояло в многократном использовании одной и той же частоты. Но, несмотря на перспективность, реализация идеи задержалась почти на два десятка лет.
1 марта 1948 года первая полностью автоматическая служба радиотелефонии начала действовать в Ричмонде, устраняя операторов для установки большинства вызовов. В 1951 г. в Стокгольме С. Лауреном была разработана и испытана автоматическая мобильная телефонная система. Устройство состояло из приемопередатчика и логического блока, установленных в багажник автомобиля, с номеронабирателем и телефонной трубкой, висящими на обратной стороне переднего сиденья. Все питалось от аккумуляторной батареи автомобиля.
В Советском Союзе в 1962 году была разработана радиально - зоновая сеть спецсвязи "Алтай" (А. П. Биленко, М. А. Шкуд, Л. Н. Моргунов, Г. З. Рубин, Г. А. Гринев, В. М. Кузьмин), которой пользовалась государственная элита. Она обеспечивала подвижность в пределах сот внушительного размера. Поскольку абонентов у этой сети было немного, вопрос об экономии радиочастотного ресурса не стоял. Система изготавливалась на Воронежском заводе "Электросигнал".
В январе 1969 года AT&T начала эксплуатацию коммерческой сотовой системы, впервые применяя многократное использование частот. Сеть предоставляла услуги связи с использованием таксофонов пассажирам поездов, движущихся между Нью-Йорком и Вашингтоном. Система использовала 6 каналов в диапазоне 450 МГц. Номиналы частот периодически повторялись в 9 зонах. Длина линии 225 миль (362 км).
Мобильные радиотелефоны того времени располагались в багажниках автомобилей, в вагонах поездов, но не в руках абонента.
Первый прототип современных сетей, созданный сотрудниками фирмы Motorola, мог обслуживать не более 30 абонентов и соединял их с наземными линиями связи. Его базовая станция была смонтирована 3 апреля 1973 года на вершине 50-этажного Alliance Capital Building в Нью-Йорке (ранее здание называлось Burlington Consolidated Tower). Фирмой руководил Мартин Купер. Сотовый телефон назывался Dyna-ТАС. Это была трубка весом 1.15 кг. и размерами 22.5х12.5х3.75 см. Передняя панель имела 12 клавиш: 10 цифровых и две для отправки вызова и прекращения разговора. Никакого дисплея, никаких дополнительных функций - они увеличили бы вес аппарата. Аккумулятор позволял разговаривать 35 минут, а заряжать его приходилось более 10 часов.
Motorola начала стремительно развивать успех. Однако официальное признание пришло почти через 10 лет. Как же это удалось? И разве не удивительно, что ФКС утвердила использование частот для Motorola (Dyna-Tac использовался официально), ведь чиновники всегда медлительны и очень скептически относятся к новому?
Рассказывают такую историю…
В начале 80-х основатель Motorola, Пол Галвин связался с вице-президентом Джорджем Бушем и попросил его устроить для семилетней внучки экскурсию по Белому Дому. Буш согласился, и пригласил Пола и его внучку. Как только экскурсия подошла к концу, Пол, взяв в руки мобильный телефон, задал Бушу следующий вопрос: «Почему бы тебе не позвонить Барбаре?». Буш согласился и взял телефон из рук Пола. «Ты знаешь, что я сейчас делаю? – спросил, разговаривая с женой возбуждённый Буш. – Я говорю по мобильному телефону!». Затем Буш спросил Пола: «Рон видел это?». Галвин сразу понял, кого имел в виду его друг и ответил отрицательно. В тот же день президент США Рональд Рейган и Пол Галвин встретились. Рейган сделал звонок с мобильника и сразу же взял быка за рога: «Какой статус у этого устройства?». Пол ответил, что Motorola ждёт уже несколько лет одобрения от комиссии, но всё безрезультатно, и намекнул, что если будут тянуть и дальше, то, Япония может стать первой. Услышав ответ, Рейган не долго думая, связался с помощником и сообщил ему буквально следующее: «Скажи управляющему ФКС, что я хочу, чтобы устройство Motorola вышло официально».
В итоге, в 1982 ФКС признала, что сотовые телефоны безопасны, а в 1983 модель Dyna-Tас была одобрена официально.
В декабре 1983 года модель Motorola DynaTAC 8000X стала первым портативным сотовым телефоном, получившим сертификат Федеральной Комиссии Cвязи США.
Наследник первой трубки, телефон DynaTAC 8000X весил 800 граммов, имел габариты 33х4,5х9 см и был оснащен светодиодным дисплеем. Разговаривать можно было целый час, а в режиме ожидания он мог находиться до восьми часов. Всего Motorola затратила 15 лет и $ 100 миллионов на создание первой мобильной сети.
В мае 1978 года в Бахрейне, телефонная компания Bahrain Telephone Company (Batelco) впервые в мире начала эксплуатацию коммерческой системы сотовой телефонной связи. Две соты с 20 каналами в диапазоне 400 МГц обслуживали 250 абонентов. Использовалось оборудование японской компании Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. (известна по торговой марке Panasonic).
Это событие, отмечает момент, когда впервые в мире отдельные личности начали использовать то, что мы считаем традиционным сотовым телефоном.
В июле 1978 года в США начала работу Advanced Mobile Phone Service (Усовершенствованная Служба Мобильных Телефонов) или AMPS.
В декабре 1979 года в Токио начала работу первая сотовая сеть связи из 88 базовых станций.
Одноименная сеть была создана компанией NTT (Nippon Telegraph and Telephone). Телефонное обслуживание осуществлялось в 23 районах города. Через 5 лет (1984) сеть была расширена до масштабов всей страны.
В 1981 году в Дании, Швеции, Финляндии, и Норвегии в диапазоне 450 МГц была создана Nordic Mobile Telephone System (Северная Мобильная Телефонная Система) или NMT-450, принципы построения которой, были подобны системе AMPS. Заработала первая сеть NMT-450 в сентябре 1981 года, в Саудовской Аравии, где она была смонтирована и запущена Шведской компанией "Ericsson”, принимавшей активное участие в создании этих сетей в Скандинавии. В октябре этого же года NMT–450 заработала в Швеции.
Эта система положила начало отсчета истории мобильной связи первого поколения (1G).
В настоящее время понятие поколение трактуется как уровень услуг связи, поэтому практически все существовавшие тогда сети можно отнести к первому поколению. Данные в таких сетях могли передаваться лишь на низких скоростях до 2,4 кбит/сек, а спектр ограничен сверху частотой 900 МГц.
NMT-сеть по праву претендовала на звание самой передовой в мире. По ряду качественных параметров она превосходила существовавшие в США и Японии. Но главное - она являлась действительно массовой.
В 1985 году в Великобритании были введены в эксплуатацию сети национального стандарта TACS (Total Access Communications System), разработанного на основе американского стандарта AMPS.
В 1987 году в связи с резким увеличением в Лондоне числа абонентов сотовой связи была расширена рабочая полоса частот до 900 МГц. Новая версия этого стандарта сотовой связи получила название ETACS (Enhanced TACS).
С целью разработки единого европейского стандарта цифровой сотовой связи, для выделенного в этих целях диапазона 900 МГц, в 1982 году Европейская Конференция Администраций Почт и Электросвязи (СЕРТ) - организация, объединяющая администрации связи 26 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). Работа продолжалась в течение нескольких лет. Так возник стандарт GSM - второе поколение (2G).
Для его внедрения потребовалось еще несколько лет, и лишь в 1990 г. финская фирма Radtolinia запустила первую в мире GSM-сеть. Через год аналогичные сети появились в других скандинавских странах.
Главное отличие систем второго поколения заключается в том, что они "цифровые", т.е. голос передается в цифровом виде. Самый простой сотовый телефон для этой системы представляет собой микрокомпьютер, который управляет не только процессом вызова и переговоров абонентов, но и выполняет множество других, ранее не доступных обыкновенному телефону операций. Для разделения каналов используются две технологии: частотное разделение (FDMA) и временное (TDMA). Данные передаются со скоростями до 14,4 кбит/сек.
Популярность GSM сетей обусловлена несколькими факторами, такими как услуги SMS (которых нет в других мобильных стандартах, таких как CDMA, TDMA, iDEN, PDC или PHS), применение SIM карты (Subscriber Identity Module), а также роуминг и совместимость. В настоящее время всей стандартизацией, связанной с системой GSM, занимается Европейский институт стандартов по телекоммуникациям ETSI (European Telecommunications Standards Institute). Документация по стандарту доступна на сайте ETSI: http://www.etsi.org .
Поначалу услуги GSM-операторов и абонентские терминалы были очень дорогими. Однако скоро трубки подешевели и перестали быть редкостью. Только за первый год существования сетей GSM в Скандинавии к ним подключилось более 1 млн человек.
Телефоны быстро прогрессировали, все новые и новые усовершенствования приводили к уменьшению их размеров и веса, к расширению возможностей.
1996 г. - Nokia представила первый Communicator - раньше никто и не мечтал о том, чтобы с помощью миниатюрного аппарата посылать электронную почту, работать с факсом, звонить знакомым и бродить по Интернету.
1996 г. - Motorola выпустила легендарный телефон-книжку StarTac GSM весом всего 90г.
1997 г. - Philips продемонстрировал Philips Spark с продолжительностью работы в режиме ожидания 350 ч.
1998 г. - Sharp удивил всех мобильником с сенсорным дисплеем - Sharp PMC-1 Smartphone.
1999 г. - 3-диапазонный аппарат Motorola L7089 и Ericsson T28s, который позиционировался производителем "как лучшее достижение человечества после огня и колеса".
1999 г. - реализация технология WAP в модели Nokia 7110.
В 1990 году американская Промышленная Ассоциация в области связи ТIА (Telecommunications Industry Association) утвердила национальный стандарт IS-54 цифровой сотовой связи. Этот стандарт стал более известен под аббревиатурой DAMPS или ADC.
Одновременно американская компания Qualcomm начала активную разработку нового стандарта сотовой связи, основанного на технологии кодового разделения каналов с применением шумоподобных сигналов - CDMA (Code Division Multiple Access). Возможности новой цифровой сотовой системы связи были впервые продемонстрированы в ноябре 1989 г. в Сан-Диего. В последующий период с 1990 по 1992 г. были проведены показательные испытания оборудования в различных городах и регионах (Нью-Йорк, Вашингтон, и т.д.), которые подтвердили исключительно высокие характеристики системы, отличающие ее от систем других стандартов. Цифровая сотовая система связи CDMA обеспечивающая повышенную емкость, была стандартизована в 1993 г. Американской телекоммуникационной промышленной ассоциацией (TIA) в виде стандарта IS-95.
Дальнейшим развитием систем 2G являются надстройки над ними GPRS (General Packet Radio Service) и EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution). Подобные системы принято относить к поколению 2,5G. Они обеспечивают передачу данных на более высокой скорости (GPRS 115 кбит/сек, EDGE 500 кбит/сек). Благодаря этому стало возможным обмениваться не только текстовыми сообщениями, но и графикой невысокого разрешения (MMS). Верхние частоты спектра систем поколений 2-2,5G ограничиваются в районе1800 МГц.
В 1990 году в региональных организациях стандартизации (ETSI - Европа, ARIB - Япония и ANSI - США) начались работы по созданию единого общемирового стандарта оборудования систем сотовой связи третьего (3G) поколения IMT-2000 (International Mobile Telecommunication). Основная предпосылка для выполнения этих работ состояла в том, что в скором времени пользователям мобильных систем станет необходимо будет предоставить возможность обмена мультимедийными файлами, обеспечить участие в глобальной информационной инфраструктуре. Системы должны будут работать на следующих скоростях передачи данных: для абонентов с высокой мобильностью (до 120 км/ч) - не менее 144 кбит/с, для абонентов с низкой мобильностью (до 3 км/ч) - 384 кбит/с, для неподвижных объектов на коротких расстояниях - 2,048 Мбит/с. В дальнейшем планируется увеличить скорость до 10 Мбит/сек. Такие сети можно условно отнести к поколению 3,5G.
В процессе работ по созданию единого мирового стандарта на сети третьего поколения были рассмотрены десятки разных предложений, сделанных ведущими в мире компаниями – производителями телекоммуникационного оборудования. Достичь полного согласия в выборе единого стандарта не удалось. В результате родилось целое семейство стандартов третьего поколения.
В 1998 году после многочисленных перекрестных оценок и испытаний организации по стандартизации из Европы, США, Японии и Кореи объединились в союз «Программа партнерства третьего поколения» (3G Partnership Project, 3GPP) для продвижения Wideband CDMA (WCDMA) в качестве наиболее подходящей технологии, на которую следует переходить растущей индустрии GSM.
В Европе разрабатывается система которую стали называть Универсальной службой мобильной телефонии UMTS (Universal Mobile Telephony Service), относящаяся к семейству IMT-2000. В ряде европейских стран уже выданы лицензии на создание сотовых сетей подвижной связи стандарта UMTS. Почти все лицензии 3G, выданные в мире на сегодняшний день, относятся к технологии WCDMA.
Первая европейская сеть WCDMA открылась 3 марта 2003 г. в Великобритании сотовым оператором Hutchison под коротким названием "3".
В марте 2002 года вышла спецификация Release 99. Она включает все, что необходимо для внедрения коммерческих сетей 3G. Совместимые с ней сети лягут в основу будущей более глобальной структуры, которая будет добавлена релизами 4, 5 и 6, что в свою очередь позволит UMTS развиваться достаточно быстрыми темпами. Каждый релиз, совместимый с предыдущими, создает платформу для внедрения операторами еще более инновационных услуг.
И, наконец, 4G – это система, скорее всего, на основе технологии OFDM, которая будет использовать спектр 40/60ГГц и позволит передавать данные со скоростями 100Мбит/сек.

История телефонии интересна как в аспекте изобретения различных устройств, так и в плане этапов разворачивания сетей связи различного типа по миру. В каких-то аспектах динамика распространения соответствующих технологий кажется революционной, в иных же характеризуется поступательным равномерным развитием. Каковы наиболее примечательные факты, касающиеся мировой индустрии телефонной связи?

Кто же изобрел телефон?

Традиционно история возникновения телефона связана с именем Александра Белла, американского изобретателя шотландского происхождения. Действительно, знаменитый исследователь принял самое непосредственное участие в разработке революционного аппарата для передачи звуков на расстоянии. Однако известны факты о том, что в создании телефона важнейшую роль сыграли и другие конструкторы. Так, например, Иоганн Филипп Рейс, известный немецкий изобретатель, на собрании ученых Физического сообщества, проведенном в 1861 году, сообщил о созданном им прототипе электрического устройства для передачи звука на расстоянии. Прозвучало также и название изобретения — «телефон», привычное нам сегодня. Современниками Рейса, однако, устройство было воспринято без должного энтузиазма. Но это важнейший факт, которым располагает история создания телефона.

Через 15 лет два американских исследователя, Элиша Грей и Александр Белл, действуя независимо, обнаружили эффект телефонирования. Оба ученых, что интересно, в один и тот же день, а именно 14 февраля 1876 года, подали заявку на патентование своего открытия. При этом действующего аппарата, который бы задействовал телефонирование, ими разработано еще не было. Предположительно, Белл примерно на 2 часа опередил Грея в подаче заявки, и многие историки связывают именно с этим обстоятельством тот факт, что история создания телефона сегодня ассоциируется с именем американского изобретателя.

Появление первого телефона

Александр Белл жил в Бостоне и работал с людьми, испытывающими проблемы со слухом и речью. В 1873 году он стал профессором физиологии в Бостонском университете. По роду своей деятельности он, вероятно, был экспертом в области акустики и обладал отличным слухом.

История первого телефона, созданного Александром Беллом, связана, таким образом, с его работой. В числе примечательных фактов, имеющих отношение к изобретению устройства, — тот самый эффект телефонирования, обнаруженный исследователем при непосредственном содействии его помощника. Так, специалист, работающий с Беллом, однажды вытаскивал из передающего устройства пластину, которая, как показалось Беллу, издавала некоторое дребезжание. Как выяснил позже исследователь, это было связано с тем, что элемент осуществлял периодическое замыкание электрических контактов.

На основе выявленного эффекта Александр Белл создал телефонный аппарат. Он был устроен очень просто: как мембрана из кожи, оснащенная сигнальным элементом для увеличения Устройство могло передавать только звучание голоса, но этого, по-видимому, оказалось достаточно, чтобы запатентовать аппарат — соответствующий документ, фиксирующий авторство изобретения, Белл получил 10 марта 1876 года.

История телефонов также интересна и в аспекте их коммерческой эксплуатации. Через несколько дней изобретатель доработал телефон так, что он мог передавать четко слышимые отдельные слова. Позже Александр Белл показал свое устройство деловому сообществу. Аппарат произвел на людей бизнеса невероятное впечатление. Американский изобретатель вскоре зарегистрировал свою компанию, которая впоследствии стала процветающей.

Первые телефонные линии

История возникновения телефона нам теперь известна. Но как изобретение Белла внедрялось в повседневный быт? В 1877 году — также в Бостоне — была запущена первая телефонная линия, а в 1878-м, в Нью-Хейвене — телефонная станция. В том же году другой знаменитый американский изобретатель, Томас Эдисон, создал новую модель аппарата для передачи голоса на расстоянии. В его конструкции присутствовала индукционная катушка, что позволило значительно повысить качество связи, а также увеличить расстояние передачи звука.

Вклад изобретателей из России

История развития телефона связана также с именами русских конструкторов. В 1885 году Павел Михайлович Голубицкий, изобретатель из России, разработал принципиально новую схему работы телефонной станции, при которой питание к аппаратам подводилось извне — от центрального источника. До этого каждый телефон работал от своей электрической розетки. Эта концепция позволила создавать станции, одновременно обслуживающие огромное количество абонентов — десятки тысяч. В 1895 году российский изобретатель Михаил Филиппович Фрейденберг предложил миру концепцию АТС, предполагающую автоматическое соединение одного абонента с другим. Первая действующая АТС была внедрена в США, в городе Огаста.

Развитие линий связи в России

История появления телефона в России связана со строительством линии для передачи связи между Петербургом и Малой Вишерой. Первый разговор между российскими абонентами посредством указанного канала состоялся в 1879 году, то есть спустя всего лишь 3 года с момента изобретения телефона. Позже одна из первых гражданских линий связи соединила пристань Георгиевскую, расположенную в Нижнем Новгороде, и квартиры, принадлежавшие руководству пароходного общества «Дружина». Протяженность линии была порядка 1547 м.

На регулярной основе городские телефонные станции — в Петербурге, Москве, а также в Одессе — стали функционировать с 1882 года. В 1898 году появилась междугородняя линия, соединившая Москву и Петербург. История телефонов в России интересна тем, что станция, которая обслуживала канал связи между Москвой и Петербургом, существует и работает до сих пор. Она располагается на улице Мясницкой в столице РФ.

Темпы развития телефонизации в Российской империи были весьма приличными — так, например, к 1916 году на 100 жителей Москвы приходилось в среднем 3,7 телефона. В 1935 году, уже при СССР, были телефонизированы все станции метро Белокаменной. Начиная с 1953 года все дома, вводимые в эксплуатацию в столице СССР, должны были иметь подведенный телефонный кабель.

История телефонов увлекательна. Всегда интересно изучать ее подробности. Узнав, как появились проводные телефоны, рассмотрим наиболее примечательные факты, касающиеся разработки мобильных устройств, которые сегодня не менее востребованы, чем традиционные.

Как появились мобильные телефоны

Первый зафиксированный разговор по телефону через радиоканал, по ряду ключевых характеристик соответствующий принципам организации современной сотовой связи, был проведен в 1950 году в Швеции. Изобретатель Стюре Лауген, сидевший за рулем компании Televerket, успешно созвонился со службой точного времени с помощью соответствующего типа прибора. К тому моменту Стюре Лаурен успел несколько лет проработать в Televerket, занимаясь разработкой этого устройства. История телефона также связана с именем Рагнара Берглунда, коллеги Лаурена.

Цель - массовый рынок

К моменту совершения Лауреном звонка, о котором мы сказали выше, телефонная радиосвязь как таковая уже использовалась, но она была доступна только спецслужбам и военным структурам. Компания Televerket поставила задачу — создать устройство, доступное каждому гражданину.

На массовый рынок шведская разработка была выведена в 1956 году. Сначала она работала только в двух городах — Стокгольме и Гетеборге. В течение 1956 года к ней подключилось всего лишь 26 абонентов, что было неудивительно в силу высокой дороговизны «мобильника», стоимость которого была сопоставима с ценой автомобиля.

Развитие мобильной связи

История развития мобильных телефонов по ряду признаков уступает динамике распространения телефонной связи. Если, например, уже спустя 3 года аппараты, созданные по принципам Александра Белла, активно эксплуатировались в России, то в течение довольно продолжительного времени мобильные телефоны не пользовались массовым спросом.

Только в 1969 году мировые лидеры телекоммуникационного рынка стали думать о том, что неплохо бы как-то унифицировать соответствующие системы связи. Так, например, предполагалось, что каждый абонент — подобно владельцам стационарных телефонов — будет иметь свой номер, причем актуальный не только в стране, где он оформлен, но также и за рубежом. Таким образом, мы можем отметить, что история мобильного телефона фактически с самого начала отражает заинтересованность инженерных сообществ в реализации концепций роуминга.

В числе первых изобретателей, предложивших практическую реализацию технологии, на которую сформировались соответствующие запросы, — выпускник стокгольмской технической школы Эстен Мякитоло. История создания мобильного телефона в привычном нам виде непосредственно связана с его именем. Однако для практической реализации концепции Мякитоло требовались очень мощные технологии. Они появились только в начале 80-х.

Первая сотовая сеть

История сотовых телефонов включает примечательный факт: первой страной, в которой была развернута стала Саудовская Аравия. Именно там компания Ericsson, активно участвовавшая в практическом внедрении концепций, предложенных Мякитоло, в 1981 году заключила контракт на поставку соответствующих сервисов. Сеть, запущенная в Саудовской Аравии, характеризовалась главным критерием — массовостью. Постепенно стандарты сотовой связи совершенствовались, сети начали функционировать в других странах мира.

Разработка единых стандартов

По мере роста рынка мобильной связи назревала необходимость в выработке единых стандартов оказания соответствующих услуг. В Саудовской Аравии, в странах Скандинавии, в Бенилюксе стала популярной концепция NMT, в ФРГ задействовалась система C-Netz, в Великобритании, Франции, Италии были реализованы свои концепции.

Появление GSM

Чтобы интегрировать европейское мобильное пространство, был создан стандарт GSM. Он, можно сказать, вобрал в себя все лучшее от других «национальных» концепций, и потому, пусть и не без трудностей, но был принят европейским технологическим сообществом в 1986 году. Но первая GSM-сеть была внедрена только в 1990 году в Финляндии. Впоследствии данный стандарт стал основным и для российских поставщиков сотовой связи.

История телефонов — как обычных, так и сотовых — невероятно увлекательна. Но не менее интересно то, как развиваются соответствующие технологии. Изучим, каким образом совершенствовались линии сотовой связи.

Развитие рынка сотовой связи

В первые годы после внедрения GSM-стандартов в потребительскую практику пользование соответствующими сервисами было очень дорогим. Но постепенно устройства, необходимые для работы с мобильными сетями, подешевели и стали по-настоящему массовыми. Телефоны совершенствовались, уменьшались в размерах. В 1996 году компания Nokia представила, фактически, один из первых смартфонов — устройство, с помощью которого можно было отправлять почту, факсы, пользоваться интернетом. В том же году появилась ставшая легендарной книжка StarTac от Motorola.

Смартфоны и мобильный интернет

В 1997 году компания Philips выпустила телефон Spark с очень большим запасом автономной работы — порядка 350 часов. В 1998 году появился мобильный аппарат Sharp PMC-1 Smartphone, обладающий сенсорным дисплеем. Ожидалось, что он будет прямым конкурентом отмеченному выше гаджету от Nokia. В 1999 году сотовые операторы начали внедрять технологию WAP, позволившую облегчить абонентам доступ к мобильному интернету. В 2000 году появился стандарт GPRS, а также UMTS — один из основных, которые используются в архитектуре 3G-сетей.

В 2009 году шведская компания TeliaSonera запустила первую в мире сеть в стандарте 4G. Сейчас он считается самым современным и активно внедряется операторами по всему миру.

Перспективы телефонов

Каким будет следующий шаг в развитии сотовой индустрии? История мобильного телефона свидетельствует о том, что эффективные революционные решения могут появиться в любой момент. Может показаться, что стандарт 4G — это предел возможностей современных технологий. Казалось бы, передача данных со скоростью в десятки мегабит, отличное качество связи — что может быть на уровень выше?

Однако ведущие исследовательские лаборатории мира продолжают активную работу в области совершенствования мобильных технологий. Быть может, в скором времени в руках любого желающего абонента появится столь же сенсационный для современного обывателя аппарат, каким был телефон Белла в 70-е годы 19 века, или прибор, по которому звонил из автомобиля на Стюре Лаурен. А еще через некоторое время и ему люди перестанут удивляться. Настолько динамична эта невероятно технологичная индустрия.

И ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ТЕЛЕФОНА

Наряду с совершенствованием проволочного телеграфа в последней четверти XIX века появился телефон. В начале 60 - х годов XIX века И.Ф. Рейс сконструировал телефонный аппарат, который однако не получил практического применения. Дальнейшая разработка телефона связана с именами американских изобретателей И. Грея (1835 - 1901) и А.Г. Белла (1847 - 1922). Участвуя в конкурсе по практическому разрешению проблемы уплотнения телеграфных цепей, они обнаружили эффект телефонирования. 14 февраля 1876 г. оба американца сделали заявку на практически применимые телефонные аппараты. Поскольку заявка Грея была сделана на 2 часа позже, патент был выдан Беллу, а возбужденный Греем процесс против Белла был им проигран. Несколькими месяцами позже Белл продемонстрировал разработанный им электромагнитный телефон, который выполнял роль передатчика и приемника. Аппаратом заинтересовались деловые круги, которые и помогли изобретателю основать “Телефонную компанию Белла”. Впоследствии она превратилась в могущественный концерн.

В 1878 г. Д.Э. Юз доложил Лондонскому королевскому обществу, членом которого он состоял, об открытии им микрофонного эффекта. Исследуя плохие электрические контакты, Юз обнаружил, что колебания плохого контакта прослушиваются в телефоне. Испробовав контакты, изготовленные из различных материалов, он убедился, что эффект с наибольшей силой проявляется при применении контактов из прессованного угля. Основываясь на этих результатах, Юз в 1877 сконструировал телефонный передатчик, названный им микрофоном. “Компания Белла” использовала новое изобретение Юза, так как эта деталь, отсутствовшая в первых аппаратах Белла, устраняла основной их недостаток - ограниченность радиуса действия.

Над усовершенствованием телефона трудились многие изобретатели (В. Сименс, Адер, Говер, Штэкер, Дольбир и др.). Вскоре Эдисон сконструировал другой тип телефонного аппарата (1878). Впервые введя в схему телефонного аппарата индукционную катушку и применив угольный микрофон из прессованной ламповой сажи, Эдисон обеспечил передачу звука на значительное расстояние.

Открытие Белла знаменовало начало эры телефонии. А термин “Телефония” имеет достаточно широкое значение, охватывающее все научно - технические аспекты телефонной связи.

После 1876 г. телефонная связь стала самым массовым видом связи, как по количеству абонентов-пользователей, так и по объемам информации, передаваемой по сетям. Такая значимость телефонной связи объясняется тем, что она лучше других технических средств обеспечивает эффект личного контакта: телефонное сообщение одновременно передает смысловую информацию (текст), индивидуальные признаки говорящего и эмоциональную окраску сообщения. Приближение к непосредственному общению стало еще более значительным с появлением видеотелефона.

За прошедшие 125 лет телефония прошла путь от предложенного Беллом простейшего электромагнитного телефона, позволявшего вести разговор в полудуплексном режиме с абонентом в соседнем помещении, до глобальных сетей телефонной связи наших дней.

Вскоре после изобретения Белла стало ясно, что сам по себе телефонный аппарат без средств, обеспечивающих установление различных соединений "по требованию" не найдет широкого применения. Уже в 1878 г. была введена в эксплуатацию первая телефонная станция, обслуживающая абонентов в зоне небольшого города Нью-Хейвен (США). Далее, по мере создания других зон телефонной связи, возникла необходимость соединения между абонентами отдельных зон. Так родилась концепция многоуровневой иерархической структуры сети телефонной связи.

Телефонные сети, вне зависимости от масштабов и сложности, состоят из элементов, которые можно объединить в три группы:

абонентские терминалы (обычно - телефонные аппараты);

линии связи (абонентские и соединительные линии);

центры коммутации или телефонные станции.

РЕВОЛЮЦИЯ В ТЕЛЕФОНИИ

Второй период развития телефонии, начавшийся в 70-е годы XX столетия, внес в нее радикальные изменения.

Основой телефонии стали новые технологии:

электронная технология позволила перевести все аппаратные средства телефонии на электронную элементную и технологическую базу;

цифровая технология на основе представления различных видов информации в единой цифровой форме интегрировала обслуживание различных видов связи, а также объединила системы передачи и коммутации;

компьютерная технология, применение которой выразилось не только в использовании компьютеров в роли устройств управления АТС, но и в создании компьютерных терминалов, позволила абоненту получать услуги разных видов связи с помощью единого терминала.

Компьютеризация телефонии, называемая компьютерно-телефонной интеграцией (Computer Telephone Integration - CTI), позволяет объединять различные сети, системами передачи, коммутации, управления и терминальные устройства.

Говоря о втором периоде в истории телефонии, следует отметить не только радикальный характер происходящих изменений, но и высокий их темп, особенно возросший в течение последних десятилетий. Появились системы и сети с интеграцией услуг (ISDN - Integrated Services Digital Network). Успешно развиваются такие приложения телефонии, как мобильные сети связи, а также сети беспроводного абонентского доступа. Направление компьютерно-телефонной интеграции привело к созданию единых программно-аппаратных платформ с сосредоточением всех функций в одной системе - интеллектуальном сервере сети. Отмечается рост мультимедийных приложений (передача видеоконференций и т.п.).

Наконец, развивается технология IР-телефонии, обеспечивающая передачу речи по сетям пакетной коммутации.

В таблице в хронологическом порядке собраны этапные события из истории телефонии, хотя этот перечень не претендует на полноту; слишком много открытий и свершений в истории телефонии. Обратим внимание на другую особенность приведенных фактов - на большие разрывы между датами рождения идей, изобретений, разработок и временем их реализации. Такое запаздывание характерно для систем телефонии - систем массового пользования, смена которых связана с необходимостью замены большого количества оборудования, зачастую продолжающего исправно функционировать.

В заключение отметим, что с изменением содержания телефонии (новые технологии, приобретение новых свойств и возможностей в предоставлении услуг) изменяется отношение к ней пользователей. В наши дни признано, что любое дело невозможно вести без качественной связи, поэтому пользователи требуют предоставления им широкого круга услуг. И конкурентоспособность любой системы телефонии сейчас определяется степенью удовлетворения этого требования.

С внедрением в телефонию новых технологий изменяется ее содержание, но не изменяется ее роль в общении между людьми. Поэтому телефонии предстоит отметить еще не один юбилей.

РАЗВИТИЕ ТЕЛЕФОНЫХ СТАНЦИЙ

Первая телефонная станция была построена в 1877 г. в США по проекту венгерского инженера Т. Пушкаша (1845 - 1893), в 1879 г. телефонная станция была сооружена в Париже, а в 1881 г. - в Берлине, Петербурге, Москве, Одессе, Риге и Варшаве. Для последующего развития телефонных сетей имела большое значение предложенная П. М. Голубицким (1845 - 1911) в 1885 г. схема телефонной станции с электропитанием от центральной батареи, расположенной на самой станции. Эта система питания телефонных аппаратов позволяла создать центральные телефонные станции с десятками тысяч абонентских точек. В 1882 г. П. М. Голубицкий изобрел высокочувствительный телефон и сконструировал настольный телефонный аппарат с рычагом для автоматического переключения схемы с помощью изменения положения телефонной трубки. Этот принцип сохранился во всех современных аппаратах. В 1883 г. им же был сконструирован микрофон с угольным порошком.

В 1887 г. русский изобретатель К. А. Мосцицкий создал "самодействующий центральный коммутатор" - предшественника автоматических телефонных станций (АТС). Он не представлял собой АТС в современном понимании, так как коммутация соединений на станции хотя и выполнялась без телефонистки, однако управлялась самими абонентами. В 1889 г. американский изобретатель А. Г. Строунджер получил патент на автоматическую телефонную станцию

Изобретение в 1889 г. братьями Строуджер декадно-шагового искателя создало технологическую основу для создания АТС декадношаговой системы (АТС ДШ), ставших в 40-50-е годы основным типом АТС в мире. Благодаря простоте и неприхотливости в обслуживании электромеханические АТС декадно-шаговой системы (станции типа АТС-47, АТС-54) находятся в эксплуатации и в наши дни, хотя выпуск их и прекращен.

Хронологически последней и наиболее совершенной системой среди электромеханических АТС стала АТС координатной системы (АТСК) с централизованным релейным устройством управления и высокопроизводительным устройством коммутации, выполненном на многократных координатных соединителях (МКС). Идея МКС была предложена еще в 1914 году, первая же АТСК была пущена в 1926 г. в Швеции; там же в 40-х годах фирма Ericsson начала серийный выпуск семейства АТСК. В 50-х и 60-х годах XX столетия в промышленно развитых странах система АТСК заняла лидирующее положение. В Советском Союзе выпускались системы АТСК, АТСК-У для городских телефонных сетей; междугородные станции АМТС-2 и АМТС-3, а также ряд малых и средних АТС типов К-100/2000; К-40/80; К-50/200. Станции АТСК и их модификации обслуживают большую часть сети телефонной связи Украины наших дней. Следует отметить, что предпринимаются попытки модернизации эксплуатируемых АТСК: электромеханические релейные устройства управления (блоки маркеров и регистров) заменяются электронными аналогами, внедряются электронные схемы в комплекты абонентского и линейного интерфейсов и т.п. Эти меры улучшают некоторые параметры АТСК.

АТС квазиэлектронной системы (АТСКЭ) - хронологически последняя система АТС для аналоговых сетей связи. Разработка АТСКЭ началась в 50-е годы XX столетия, а в 1964 г. первая АТСКЭ (США, станция Е881) была введена в опытную эксплуатацию. При создании АТСКЭ использовались новейшие для тех лет технологии. Так, схемы коммутации (коммутационные поля) собраны из коммутационных матриц на герконах и ферридах. Миниатюрность и быстродействие таких матриц (по сравнению с релейными соединителями МКС) объясняет термин "квазиэлектронные". Но основное и принципиальное отличие системы АТСКЭ от предыдущей системы АТСК заключалось в том, что задачи управления в АТСКЭ стал выполнять специализированный компьютер.

Применение компьютера в роли центрального устройства управления превратило телефонную станцию в "АТС с управлением по записанной программе" или "АТС с программным управлением". Последний термин краток, понятен и общеупотребителен, хотя и недостаточно корректен, поскольку любая телефонная станция выполняет программу обслуживания вызовов.

Необходимо подчеркнуть, что в предыдущих системах АТС (декадно-шаговых и координатных) их устройства управления (УУ) были автоматами с "вмонтированной" (жесткой) логикой, другими словами, автоматами, выполняющими лишь ту программу, которая была заложена в них при изготовлении. Сказанное относится как к электромеханическим, так и к электронным УУ, которыми оборудовались модификации поздних АТСК.

АТС с программным управлением (АТС ПУ), в отличие от предыдущих систем АТС, приобрели целый ряд чрезвычайно важных свойств. Во-первых, - это увеличение пропускной способности АТС за счет большей производительности компьютера, а также уменьшение габаритов и упрощение периферийных функциональных узлов АТС благодаря замене многочисленных интерфейсов между функциональными узлами АТС единым интерфейсом "компьютер - функциональные узлы".

Во-вторых (по порядку, но не по значимости), - это приобретение важных свойств и возможностей:

обеспечение надежности АТС за счет организации тестирования и глубокого контроля, обнаружения и исправления ошибок. При этом в АТС ПУ сокращаются расходы на нужды технического обеспечения и эксплуатации;

расширение номенклатуры дополнительных видов обслуживания (ДВО), предоставление абонентам новых экономичных услуг;

гибкая тарификация;

выполнение комплекса задач динамического управления телефонной сетью; обеспечение административного управления.

Одновременно с применением методов программного управления начался бурный процесс электронизации аппаратных средств телефонной связи. Ее основные элементы (терминалы, устройства передачи и телефонные станции) переводились на новую электронную элементную и технологическую базу. Этот процесс начался в ходе создания АТС квазиэлектронной системы с электронным устройством управления. В следующем поколении АТС - АТС электронной системы (АТСЭ) - процесс электронизации завершился полностью.

Помимо очевидных преимуществ (технологичность производства, массогабаритные показатели и т.п.) электронизация телефонии создала технологические условия для цифровизации последней.

Первоначально переход от аналоговых сетей и систем телефонной связи к цифровым преследовал достижение технических преимуществ: использование новых цифровых технологий, упрощение систем сигнализации и способов группообразования (уплотнения) в линиях связи, улучшение регенерации сигналов и увеличение дальности связи и др. В дальнейшем одновременное воздействие на традиционную телефонию таких мощных технологических факторов, как электронизация, цифровизация и компьютеризация (привнесшая в телефонию средства программного управления) привели к революционным изменениям современной телефонии.

До 70-х годов XX столетия развитие телефонии носило эволюционный характер: сети телефонной связи оставались аналоговыми и предназначались для доставки речевой информации по заданному адресу (телефонному номеру). Конечно, помимо точной адресации информации к сети телефонной связи предъявлялись требования по качеству передачи речи (достаточная громкость, разборчивость и натуральность речи в месте приема) и вероятностно-временным характеристикам доставки (нормы задержек и потерь информации). Эволюционные изменения системы телефонной связи имели характер количественного увеличения емкости и пропускной способности сетей и улучшения показателей качества обслуживания. Также заметим, что на этом этапе другие виды связи (телеграфная, документальная и факсимильная, передача данных) обслуживались специализированными сетями и только частично прибегали к услугам сетей телефонной связи вследствие высокой степени их распространения.

РАЗВИТИЕ СОТОВОЙ СВЯЗИ

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 в последствии 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.

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 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 WAP-страницам становится во много раз дешевле, чем во времена CSD и HSCSD. Более того, многие операторы связи за небольшую ежемесячную абонентскую плату предоставляют неограниченный доступ к WAP-ресурсам.

Именно для решения этих запросов и предназначены, достаточно недавно созданные сети третьего поколения 3G, в которых передача данных доминирует над голосовыми услугами.

3G это не стандарт связи, а общее название всех высокоскоростных сетей сотовой связи, которые вырастут и уже вырастают из ныне существующих. Огромные скорости передачи данных позволяют передавать прямо на телефон высококачественное видеоизображение, осуществлять постоянное соединение с Интернет и локальными сетями. Применение новых, усовершенствованных, систем защиты позволяет уже сегодня использовать телефон для проведения различных финансовых операций – мобильный телефон вполне способен заменить кредитную карту.

Вполне естественно, что сети третьего поколения не станут финальным этапом развития сотовой связи - как говориться, прогресс неумолим. Ныне проходящая интеграция различных видов связи (сотовой, спутниковой, телевизионной и т. д.), появление гибридных устройств, включающих в себя сотовый телефон, КПК, видеокамеру, безусловно, приведет к появлению сетей 4G, 5G. И о том, чем закончится это эволюционное развитие, сегодня вряд ли смогут рассказать даже писатели-фантасты.