От «Алтая» до современных сотовых мобильных систем связи

February 15, 2014 by admin Комментировать »

Мобильная связь включает в себя, помимо сотовой связи, профессиональные системы радиосвязи (PMR – Professional Mobile Radio), системы персонального радиовызова (пейджинговые) и спутниковые системы связи.

В настоящее время сотовая мобильная связь является самым распространённым видом подвижной радиосвязи. Она ворвалась в нашу жизнь в конце XX в., и тогда многим показалось, что в телекоммуникациях наступила революция. На самом деле эта революция произошла за сто лет до этого, когда родилась радиосвязь. После изобретения А. С. Поповым первой пригодной к эксплуатации беспроводной системы, она стала применяться, прежде всего, для связи с подвижными объектами – кораблями.

Любая беспроводная связь является мобильной: она позволяет источнику информации или её получателю (или обоим) перемещаться в пространстве. Основной причиной, по которой такой удобный вид связи долгие годы (почти целое столетие!) оставался недоступным для массового пользователя, являлся дефицит частотного ресурса. Именно поэтому первыми системами мобильной связи стали профессиональные системы класса PMR, которые предназначались для охраны общественного порядка, поддержки оперативной деятельности государственных чиновников, врачей, пожарных, коммунальных служб и т.д. Они обеспечивали экономичный групповой режим доступа к общему частотному ресурсу и получили название «транкинговые» (от англ. «trunk» – пучок, ствол). Главный принцип организации транкинговой радиосвязи заключался в автоматическом назначении свободного частотного канала для каждого запроса и ответа. Причём, если передача информации временно не производилась, канал освобождался для других абонентов. Оборудование было крупногабаритным, согласно технологиям того времени. Сети профессиональной радиосвязи имели, как правило, радиальную или радиально-зоновую структуру, при этом один город мог обслуживаться всего лишь одной базовой станцией с несколькими десятками радиоканалов.

В нашей стране первой полностью автоматической дуплексной системой профессиональной радиосвязи с подвижными объектами стала отечественная система «Алтай», удостоенная Золотой медали на Брюссельской международной выставке. Работа над её созданием началась в 50-х гг. прошлого века. Для разработки уникальной на тот момент системы автоматической мобильной связи были привлечены специалисты из разных частей Советского союза: Воронежа, Москвы, Санкт-Петербурга, несколько позднее – из Белоруссии и Молдавии. Аппарат

«Алтай» был полноценным радиотелефоном, устанавливаемым в автомобиле. По нему можно было разговаривать, как по обычному телефону, т.е. звук проходил в обе стороны одновременно (полнодуплексный режим). Для того чтобы позвонить на другой аппарат «Алтай» или на обычный стационарный телефон, достаточно было просто набрать номер, — как на настольном телефонном аппарате, без переключения каналов или разговоров с диспетчером. Реализовать такую возможность при тогдашнем техническом уровне было непросто. Кроме звука голоса, требовалось передавать специальные сигналы, с помощью которых система сама могла найти свободный радиоканал, установить связь, передать набираемый телефонный номер и т.д. После нескольких лет опытной эксплуатации в 1964 г. первые сети транкинговой связи «Алтай» заработали в Москве и Киеве, затем в других городах Советского Союза. Первые модели радиотелефонов системы «Алтай», установленные в автомобилях, весили около 30-40 кг, последующие были легче. На Олимпиаде-80 связь системы «Алтай3М» использовалась весьма широко и показала себя с лучшей стороны. Так, практически все журналистские репортажи с соревнований успешно проходили именно через систему «Алтай», за что многие ведущие разработчики получили Государственную Премию СССР. Пик популярности системы «Алтай» пришёлся на 1980-е гг. Проработав на сетях России более 30 лет, это оборудование морально устарело и стало постепенно заменяться более современными системами профессиональной связи западного производства. В трудные годы пере-

стройки отечественным производителям не удалось создать конкурентоспособные мобильные системы нового поколения, хотя такие попытки делались: начиная с 1980-х гг., шла работа над системой, получившей название «Волемот» (сокращение от названий городов, где находились разработчики: Воронеж, Ленинград, Молодечно, Тернополь).

Высокую эффективность использования радиоканала обеспечивала также пейджинговая связь (от англ. «page» – вызывать), появившаяся за рубежом в 1950-х гг. Она поддерживала одностороннюю передачу небольшого объёма сообщений в пределах обслуживаемой зоны. Этим видом связи, в отличие от систем PRM, смогли воспользоваться не только общественно-значимые службы, но и частные абоненты по вполне доступным ценам. Безусловно, эти системы имели очень ограниченный набор функций, но они давали возможность связаться с человеком, который находился вдали от стационарного телефона. Первые пейджеры были цифровыми и могли передавать только закодированную информацию, позже появились текстовые пейджеры. Пейджинговая связь быстро завоевала популярность в мире и темпы её роста в течение нескольких десятков лет неуклонно росли. Миллионы людей в мире пользовались пейджерами. В нашей стране первая сеть персонального радиовызова была построена в Москве в рамках подготовки к Олимпиаде-80. После окончания олимпиады эта сеть обслуживала ряд организаций: Моссовет, Центр международной торговли, государственные и внешнеторговые учреждения, больницы. Несколько позднее такие системы появились и в других городах нашей страны. В начале 90-х гг. пейджинговая связь стала доступна и российским частным пользователям. Пик её популярности пришёлся на конец 90-х гг. прошлого века. Появилось много отечественных компаний-операторов, использовавших самые разные международные стандарты POCSAG, RDS, FLEX, ERMES. Несмотря на то, что 90-е годы были уже временем активного внедрения сотовой мобильной связи, за рубежом также вкладывались огромные средства в развитие пейджинговых стандартов и систем.

Никто не ожидал, что сотовая мобильная связь так быстро станет общедоступной и так стремительно вытеснит пейджинговую связь. Надо заметить, что первые идеи создания сотовой связи были высказаны ещё во второй половине 40-х годов XX в. Сотрудники исследовательского центра Bell Laboratories американской компании AT&T предложили следующую идею: разбить всю обслуживаемую территории на небольшие участки, которые стали называть сотами, (от англ. cell — ячейка, сота). Основным мотивом для разделения территории на ячейки (cells) стало стремление эффективно использовать радиоволновой ресурс – ведь достаточно удаленные друг от друга соты могли работать на одних и тех же частотах! Прошло более 30 лет, прежде чем сотовый принцип организации связи был реализован на практике, ведь, по сути, сотовая система связи – это соединение множества приёмо-передающих устройств (мобильных телефонов) с помощью гигантского компьютера. Реализовать такую систему удалось только по мере достижения определённых успехов в компьютерной технике и в микроминиатюризации элементов и устройств. Идея сотовой мобильной связи оказалась весьма плодотворной, она стимулировала развитие многих областей науки и техники: появились новые виды радиосигналов и методы кодирования, современные материалы в электронике и миниатюрные источники питания. В эти годы разработка принципов практической реализации сотовой связи велась параллельно в различных странах мира.

Аналоговые системы сотовой связи, такие как NMT, AMPS, обычно называют системами сотовой связи первого поколения (1G, где «G» – от английского «Generation»). Цифровые сотовые сети (из перечисленных в таблице – это GSM, D-AMPS, CDMA) относятся ко второму поколению (2G). Переход на технику второго поколения позволил использовать ряд новых решений, в том числе: более эффективные модели повторного использования частот, временное разделение каналов, разнесение во времени процессов передачи и приема при дуплексной связи, эффективные методы борьбы с замираниями и искажениями сигналов, эффективные низкоскоростные речевые кодеки с шифрованием передаваемых сообщений для ведения кодированной передачи, более эффективные методы модуляции, а также интеграцию услуг телефонной связи с передачей данных и другими услугами подвижной связи. Но главная особенность цифровой техники – это возможность программного управления многими процессами, включая формирование логических каналов, переключение подвижного абонента между сотами, организацию современных протоколов связи на основе эталонной модели взаимосвязи открытых систем.

Развитие стандартов сотовой связи в начальный период

Скандинавский путь

Американский путь

Россия

1970-е гг. –

теоретические работы, NMT450 (аналоговая сотовая система Nordic Mobile Telephone, работающая на частоте 450 мГц).

1981 г. – начало эксплуатации систем NMT-450.

1985 г.разработка

нового стандарта NMT-900.

1980-е гг.–

разработка цифрового стандарта GSM

1990-е гг.–

начало внедрения GSM (цифровая сотовая система Global System for Mobile communications).

1971 г. – разработка аналогового стандарта AMPS (Advanced Mobile Phone Service).

1981 г. – Чикаго, полевые испытания. 1983 г. – Чикаго

коммерческая эксплуатация.

На основе AMPS

в дальнейшем были разработаны его модификации: аналоговая NAMPS, а также цифровая

– DAMPS.

1991 г. – Компанией Qualcomm разработан проект стандарта IS-95.

1993 г. – Федеральная комиссия по связи США (FCC) признала в качестве стандарта IS-95 предложенную компанией Qualcomm технологию цифровой  сотовой  связи  на основе CDMA.

1991 г. – С.-Петербург,

первая российская сотовая сеть (NMT, оператор «Дельта»).

1992 г.Москва,

AMPS, оператор «Вымпелком» торговая марка «Билайн».

1994 г.российские

сети GSM: Москва, оператор

«Мобильные телесистемы (МТС)», затем – С.-Петербург, оператор «Северо-Западный GSM).

Технология кодового разделения каналов CDMA (Code Division Multiple Access), благодаря высокой спектральной эффективности и множеству вытекающих из этого достоинств, легла в основу дальнейшей эволюции сотовых систем связи.

Сотовая мобильная связь не ограничивается перечисленными технологиями. Существует множество модификаций стандартов и оборудования, позволяющих, сохраняя инвестиции, постепенно внедрять новые услуги по передаче данных. В связи с этим сначала появились технологии, относящиеся к поколению 2,5G, затем – к 2,75G; 3G, 3,25G и т.д. Сотовая мобильная связь не стоит на месте. Системы третьего поколения, которые начинают разворачиваться во всём мире, отличаются от предыдущих тем, что их спецификой (помимо голосовой связи) является высокоскоростная передача данных,  позволяющая осуществлять  видеосвязь,  передавать мультимедийный трафик. Эти сети открывают для своих пользователей много других возможностей, ранее недоступных. В настоящее время сети 3G уже работают в Азии, США. Наиболее впечатляющих успехов в области 3G на мировом фоне добилась Япония. В России в 2007 г. лицензии на право построения сетей мобильной связи третьего поколения получили компании, входящие в «большую тройку» российских операторов мобильной связи — «МегаФон»,

«МТС» и «Вымпелком». Внедрение мобильных 3G-сервисов не только в России, но и во всех регионах мира идет медленнее, чем предполагали аналитики. Первая причина – более высокая, чем ожидалось, стоимость развертывания сетей, вторая – нехватка соответствующих приложений и контента. Успешное развитие сетей связи третьего поколения возможно только при внедрении широкого спектра новых услуг, привлекательных для большинства абонентов.

Согласно данным официальной статистики Министерства связи и информационных технологий, основанной на данных, предоставленных операторами, общее число абонентов мобильной связи в Российской Федерации с 2002 г. по 2007 г. выросло в 10 раз, и на конец 2007 г. составляло 171 миллион человек (по сути – это количество проданных операторами SIM-карт). По данным опросов Росстата, число реальных пользователей мобильной связи в России в 2007 г. насчитывает 93 миллиона человек.

Источник: ИСТОРИЯ РАДИОСВЯЗИ в экспозиции Центрального музея связи имени А.С. Попова: Каталог (фотоальбом)/ Н.А.Борисова, В.К.Марченков, В.В.Орлов и др.СПб: Центральный музей связи имени А.С.Попова, 2008. – 188с.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты