Мобильная связь история. Этапы развития телефона. Связь нового поколения

Мобильная связь играет все более важную роль в жизни людей во всем мире. Мобильные сети вывели возможности связи и темпы развития отрасли на совершенно новый уровень. Всего лишь за 20 лет абонентами мобильной связи стали более 5 млрд. человек.

В январе 2008 г. международное объединение Third Generation Partnership Project (3GPP), разрабатывающее перспективные стандарты мобильной связи, утвердило LTE в качестве следующего после UMTS стандарта широкополосной сети мобильной связи. LTE (Long Term Evolution) — это глобальный стандарт для четвертого поколения мобильных сетей (4G). Стандарт обеспечивает пропускную способность и быстродействие, необходимые для эффективного обслуживания растущего трафика данных. Внедрение LTE является эволюционной, а не революционной вехой, поскольку предоставляет возможность использовать возможности существующей инфраструктуры. Это перспективный подход для гибкой миграции сервисов между мобильными сетями 2G, 3G и 4G. Но, чтобы удовлетворить будущие потребности клиентов в быстродействии и пропускной способности, все крупные провайдеры должны начать внедрение стратегии LTE уже сегодня.

Передача информации в сети LTE осуществляется только с помощью IP-протокола, стандарт обеспечивает поддержку IPv6-адресации, а также «мягкий хэндовер» (переход абонента из зоны покрытия одной базовой станции в зону действия другой без потери связи). Рассмотрим характеристики четвертого поколения связи. Одним из важных элементов стандарта является пропускная способность. Теоретическая пиковая скорость передачи данных LTE составляет до 326,4 Мбит/с от базовой станции к пользователю и до 172,8 Мбит/с в обратном направлении. Для сравнения, сети 2G способны обеспечить максимальную скорость передачи данных с помощью технологии GPRS 114 Кбит/с, а с помощью EDGE — 473,6 Кбит/с. Сети 3G обеспечивают скорость передачи данных до 3,6 Мбит/с. Второй немаловажной особенностью является частотный диапазон, в котором может работать технология. LTE поддерживает гибкие варианты полосы пропускания с несущей частотой от 1,4 МГц до 20 ГГц. Сеть также поддерживает дуплексную передачу с разделением как по частоте (FDD), так и по времени (TDD). Третья характеристика — задержка во время передачи данных. В LTE она меньше, чем в 3G. Это преимущество важно для многопользовательских игр и обмена большими объемами данных. Очень существенную роль также играет диапазон конечных устройств. LTE-модемами планируется оснащать не только мобильные телефоны и планшеты, но и многие компьютерные и бытовые электронные устройства: например, ноутбуки, игровые приставки, видеокамеры и другие портативные устройства.

LTE — это самая быстро развивающаяся технология мобильной связи. С момента разработки этой технологии прошло пять лет, и уже на конец четвертого квартала 2012 г. число абонентов сетей LTE в мире достигло 68.33 млн. По данным GSA (The Global mobile Suppliers Association) на текущий момент в мире запущено в коммерческую эксплуатацию 163 сети в 67 странах. О своих планах развертывания LTE-сети заявил 361 оператор в 114 странах. 54 оператора из 10 стран ведут тестовые испытания сетей в статусе некоммерческой эксплуатации. Всего 415 провайдеров мобильной связи из 124 стран мира инвестируют в LTE. Согласно аналитическому прогнозу GSA, к концу 2013 года в мире будут полноценно работать 248 сетей LTE в 87 странах. Цена на LTE-связь в мире приблизительно такова: в Стокгольме 30 Гб стоит 60 евро, а в Гонконге месячный доступ к сети без ограничения трафика стоит всего 40 долларов США.

4G-связь пришла в Россию уже давно, но при этом там поставили не на ту лошадку. Yota (бренд оператора «Скартел»), и «Комстар» использовали стандарт WiMAX, который не получил в мире широкого распространения. Позже стало ясно, что весь мир предпочитает стандарт LTE — в результате обе компании в 2012-м решили заменить WiMAX на LTE. Были выбраны частоты в диапазоне 2600 МГц. И как результат российские частоты не совпадают ни с США, ни с крупными европейскими странами. Соответственно, когда iPad и iPhone 5 добавили LTE, российским пользователям таких сетей это никак не помогло.

Осенью 2012 года Российская служба по надзору в сфере информационных технологий, связи, и массовых коммуникаций объявила результаты конкурса на возможность использования частот связи четвертого поколения в полосе радиочастот 700 МГц, 800 МГц и 2,6 ГГц. Было подано восемь заявок, из которых было выбрано четырех претендентов: МТС, «Ростелеком», «ВымпелКом» и «МегаФон». Каждый из этих операторов получил 2 полосы радиочастот, шириной 7,5 МГц. Победители обязаны начать развертывание 4G-сети, при этом должны вложить в финансирование не меньше 15 млрд. рублей. К концу 2013 г. «Мегафон», МТС, «Вымпелком» и «Ростелеком» обязаны запустить сети LTE соответственно в восьми, семи, шести и пяти субъектах России. Каждый провайдер обязан развернуть к 2016 г. 4G-сети в 30—35 субъектах на территории РФ, а к 2020 г. все пункты с населением более 50 тыс. человек должны иметь доступ к LTE-сети от всех компаний-победителей.

На текущий же момент компания «Мегафон» с августа 2012 г. начала предоставлять услуги LTE как виртуальный оператор на сети Yota. Взамен абоненты Yota смогут переключаться на сеть 2G/3G «Мегафона». Предположительно к сети «Скартела» могут подключиться еще компании: известно, что переговоры об этом ведут МТС, «Ростелеком» и «Вымпелком». Кроме того «Мегафон» развернул еще и собственную сеть LTE в Москве в диапазоне 2,6 ГГц. Также в Москве запустила свою сеть стандарта LTE в диапазоне 2,6 ГГц компания МТС. Со стороны абонентов наблюдается следующая картина: российская доля в мировых продажах устройств с поддержкой LTE в 2012 г. составила всего 0,6% (согласно информации агентства J’son & Partners Consulting). Но продажи будут расти по мере увеличения покрытия сетей, снижения цен на устройства, расширения их ассортимента и роста популярности LTE в целом. К 2015 г. в России планируется увеличение доли мировых продаж до 2%. По оптимистичному прогнозу, к 2018 г. в России появится 20 млн. абонентов LTE, по консервативному — только 10 млн. Цена на мобильный интернет в сети «МТС» составляет 1400 рублей (45 долларов США) за 25 Гб, а в сети «Мегафон» — 1590 рублей (52 доллара США) за 30 Гб.

В Украине операторы только начали закладывать фундамент для перехода на новую технологию. До сентября 2012 г. украинских CDMA-провайдеров сдерживало в долгосрочном планировании ограничение срока действия лицензии на использование радиочастотного диапазона до 1 января 2016 г. С осени ограничение срока действия лицензий было упразднено, что дало операторам возможность задуматься о переходе на новое поколение связи. Кроме того, после окончательного перехода Украины на цифровое телевещание высвобождается полоса радиочастот 790—862 МГц (ее часто называют цифровым дивидендом). В большинстве стран мира цифровой дивиденд уже выделен под LTE. Например, в России эта полоса частот определена для LTE, а в Европе немецкие операторы Deutsche Telekom и O2 уже эксплуатируют коммерческие сети LTE в диапазоне 800 МГц. Частотный диапазон 800 МГц очень интересен для мобильных операторов, поскольку позволяет обеспечить большой радиус покрытия.

В игру также собираются вступить и крупнейшие операторы GSM-сетей. Хотя они и не собираются пока отказываться от 2G сетей, которыми до сих пор пользуется большинство абонентов, но готовы вступить в борьбу за частотный диапазон. Компания «Астелит» (ТМ life:) получила лицензию на доставшийся ей в наследство от DCC частотный диапазон 800 МГц. «Киевстар» установил коммутатор по технологии MSC Server Blade Cluster, который поддерживает различные стандарты мобильной связи - от 2,5G до LTE. При добавлении программных продуктов в коммутатор, одна часть его плат способна одновременно обслуживать звонки GSM, а вторая — абонентов LTE. Таких узлов пока только шесть: в Киеве, Днепропетровске, Львове, Ровно, Харькове, и Симферополе. Компания «МТС» заявила о готовности строить LTE, однако пока не известно, какие шаги она для этого предпринимает. Теоретически, операторы могут использовать для LTE и частоты 900/1800 МГц. Однако у всех провайдеров этого диапазона есть лишь фрагментированные элементы спектра шириной 5—10 МГц, что не позволят обеспечить должную емкость сетей LTE. Чтобы это изменить, им придется меняться частотами с другими операторами мобильной связи и покупать лицензию на новые частоты.

С ростом объема мобильного трафика, повышения требований к пропускной способности, в долгосрочной перспективе возможен коммерческий запуск LTE и в Украине. Аналитики предполагают, что это произойдет к 2015 году. К тому времени можно будет учесть опыт разворачивания таких сетей в других странах. Да и терминалы станут дешевле и разнообразнее.

Первый этап развития систем сотовой связи в России начался с ввода в промышленную эксплуатацию первой системы сотовой связи в России в 1992 г. Этот этап характеризуется установкой недорогого оборудования стандартов NMT, AMPS. Первой компанией на рынке сотовых операторов России было ОАО "ВымпелКом" (Вымпел-Коммуникации), которое было образовано в 1991 году. В июне 1992 года рабочая группа компании ОАО "ВымпелКом" разрабатывает проект сети сотовой связи. Начинает работу первая в России экспериментальная сеть стандарта AMPS с емкостью 200 абонентов, а 12 июля в сети "ВымпелКома" совершается первый пробный звонок. Время до кризиса 17 августа 1998 года было периодом абонентов - "жирных котов", когда количество пользователей было незначительно, и абоненты были готовы выкладывать тысячи долларов в месяц за пользование телефоном. Недорогое оборудование очень быстро окупилось и приносило сверхприбыли своим владельцам. Операторы сотовой связи ориентировались лишь на обеспеченных клиентов и не были заинтересованы в привлечении массовых клиентов со скромным достатком. В рекламе всячески подчеркивалась социальная престижность сотового телефона. Данный этап развития систем сотовой связи в России соответствует этапу роста на кривой жизненного цикла продукта.

Рынок сотовых операторов России стал для производителей оборудования сотовой связи новым огромным развивающимся рынком. Как известно, рынки оборудования в Западных странах уже были насыщены, сети мобильной связи уже развернуты, продать оборудование можно было только на замену (заменить оборудование морально устаревшего стандарта на оборудование новейшего стандарта). А особенность рынка оборудования сотовой связи заключается в том, что необходимо быстро развернуть дорогостоящую систему, иначе невозможно предоставлять услуги связи в принципе. А для этого необходимы инвестиции. Поэтому, для сотовой связи так важна быстрая окупаемость проектов. Стремясь захватить рынок оборудования мобильной связи, компании-производители оборудования связи развертывали свои коммерческие, сервисные, инженерные инфраструктуры в России и в той или иной форме финансировали операторов сотовой связи. К тому времени уже была образована компания "Мобильные ТелеСистемы" при участии германского капитала Deutsсhe Telecom и Siemens, а именно 28 октября 1993 года.

Из вышесказанного известно, что данный период характеризовался маленьким количеством абонентов. Естественным следствием этого был также высокий уровень постоянных издержек фирм-операторов (МТС и БиЛайн) в расчете на одного абонента. Ведь сеть станций была сильно недогружена. Поэтому объективно конкурентоспособность сотовых операторов была невысока и, следовательно, существовала возможность успешного вторжения новых конкурентов.

Что и случилось уже в 1995-1997 гг. в Санкт-Петербурге, где на рынок вышел новый игрок - фирма "Северо-Западный GSM", сразу предложившая умеренную абонентскую плату - 15 долл. в месяц. При новом подходе высокие первоначальные издержки должны были окупиться не за счет высоких цен, а благодаря массовости клиентской базы. Действительно, в результате снижения цен начался резкий рост петербургского рынка. Так, если на конец 1996 г. его емкость составляла 63 тыс. абонентов, то через год она достигла 131 тыс. По числу мобильных телефонов на 1000 жителей именно С.-Петербург (а не Москва, с ее гораздо более зажиточным населением!) стал в это время национальным лидером.

Вслед за наиболее привлекательными московским и петербургским рынками началось интенсивное освоение регионов России. Рядом западных компаний было основано производство оборудования связи на со-местных предприятиях в России.

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.

История мобильника в картинках.

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

Первые образцы

Первый сотовый телефон.

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

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

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

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

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

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

Мобильная связь в социалистическом лагере

Инженер Куприянович.

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

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

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

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

Превращение «мобильной» связи в действительно мобильную

Аппарат «Алтай».

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

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

Коммерческие аппараты

1992 год. Телефон Motorola 3200.

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

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

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

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

Современные смартфоны.

Вот как нынче принято трактовать развитие проводной и беспроводной телефонии (http://1234g.ru/1g/1-1g ) :

Связь всегда имела большое значение для человечества. Когда встречаются два человека, для общения им достаточно голоса, но при увеличении расстояния между ними возникает потребность в специальных инструментах.

Когда в 1876 году Александр Грэхем Белл изобрел телефон, был сделан значительный шаг, позволивший общаться двум людям, однако для этого им необходимо было находиться рядом со стационарно установленным телефонным аппаратом!

Более ста лет проводные линии были единственной возможностью организации телефонной связи для большинства людей.

Системы радиосвязи, не зависящие от проводов для организации доступа к сети, были разработаны для специальных целей (например, армия, полиция, морской флот и замкнутые сети автомобильной радиосвязи), и, в конце концов, появились системы, позволившие людям общаться по телефону, используя радиосвязь.

Эти системы предназначались главным образом для людей, ездивших на машинах, и стали известны как телефонные системы подвижной связи.

Официальным днем рождения сотовой связи считается 3 апреля 1973 года, когда глава подразделения мобильной связи компании Motorola Мартин Купер позвонил начальнику исследовательского отдела AT&T Bell Labs Джоэлю Энгелю, находясь на оживленной Нью-йоркской улице.

Именно эти две компании стояли у истоков мобильной телефонии. Коммерческую реализацию данная технология получила 11 лет спустя, в 1984 году, в виде мобильных сетей первого поколения (1G), которые были основаны на аналоговом способе передачи информации.

На самом деле праотцом сотовой связи должен считаться Иосиф Виссарионович Сталин, ибо он в годы 2-й Мировой войны осознал значение хорошей и безотказной связи, а после войны повелел обеспечить постоянной телефонной связью всё руководство СССР. Были разработаны мобильные аппараты, возимые в автомобилях и обеспечивавшие телефонную связь с пассажиром движущегося автомобиля.

Казань …

2 еврея …

Развитие сетей сотовой связи происходит непрерывно. Инженеры крупных компаний постоянно разрабатывают новые решения способные повысить скорость и надежность передачи данных.

Каждое новое поколение мобильных технологий связано с существенным увеличением возможностей и с появлением качественно новых сервисов.

Первое поколение (от англ. Generation) 1G было полностью аналоговым и позволяло только осуществлять передачу голоса. Для современного человека аналоговая сотовой связь звучит несколько непривычно. Однако, во времена начала разработок в 1970-х годах о мобильном интернете тоже мало кто задумывался.

Самые распространенные стандарты связи этого поколения — American AMPS, Nordic NMT, EuropeanTACS. Их запуск относится к концу 70-х началу 80-х годов. Сейчас они устарели и не представляют интереса.

Второе поколение мобильной связи 2G стало полностью цифровым. Сюда относятся стандарты GSM, CDMA One, D-AMPS. В России и Европе популярность завоевал стандарт GSM (был принят в 1988 г.). И сегодня сети этого стандарта, вместе с надстройками к нему, имеют самую большую площадь покрытия в мире. Для передачи данных к стандарту GSM была добавлена надстройка GPRS со скоростью передачи данных до 171,2 кбит/с. Данную технологию выделяют в под стандарт 2.5G . Позднее в 2003 году была реализована вторая надстройка 2.75G - EDGE со скоростью до 474 кбит/с. В Америке и Азии популярность получил стандарт CDMAOne. Его эволюция привела к появлению технологии CDMA2000 1X со скоростью до 153 кбит/сек.

Поколение 3G ознаменовано существенным увеличением скорости передачи данных. Мобильные устройства дают возможность не только совершать голосовые вызовы, но и полноценно использовать ресурсы сети Интернет. Европейские стандарты GSM/GPRS/EDGE эволюционируют в UMTS (или WCDMA). В базовом варианте стандарта предусмотрена скорость передачи данных от 384 Кбит/с до 2 Мбит/с. По аналогии с 2G здесь также появляются надстройки, увеличивающие скорость работы. Надстройка HSDPA/HSUPA выделяется в подстандарт 3.5G . Скорость передачи возрастает до 14.4 Мбит/сек. Появление HSPA+ 3.75G , использующего технологию MIMO, позволило добиться скоростей 42.2 Мбит/сек. Американский стандарт CDMA также получат развитие до CDMA EVDO Rev. A с возможностями передачи до 3.1 Мбит/сек и EVDO Rev. B со скоростью до 73.5 Мбит/сек.

Поколение 4G многие, благодаря маркетинговой политике компаний, относят к 2008 году, когда организация 3GGP (Third Generation Partnership Project) утвердила стандарт LTE (Long Term Evolution). Однако официально в 2012г. к сетям 4G отнесли расширенную версию данного стандарта LTE Advanced, а также сети WiMax 2. Сети нового стандарта могут быть реализованы на частотах от 700 МГц до 2.7 ГГц. Новый стандарт обеспечивает предельные скорости передачи данных на уровне 326,4 Мбит/сек в сторону абонента и до 172.8 Мбит/сек в направлении от пользователя к базовой станции. Сейчас абоненты сотовых сетей получают такие возможности, которые ранее могли предоставить только проводные операторы. При этом высокая конкуренция среди операторов не привела к повышению цен на Интернет-услуги при переходе от 3G к 4G.

5G — прорывная технология будущего . Как отмечалось ранее прогресс не стоит на месте и сегодня в разных странах активно ведутся разработки сетей пятого поколения 5G. По заявлениям разработчиков начало тестирования планируется на 2017г., а ожидать появления первых сетей можно к 2020 году. Международные организации по стандартизации ставят целью не только многократное увеличение скорости передачи до 10 Гбит/сек, но и кардинальное повышение надежности сетей нового поколения. Теперь речь будет идти не только о мобильной связи, но и о внедрении технологии в такие ответственные задачи как медицина, энергетика, автомобилестроение. Согласитесь недопустимо прервать соединение во время удаленного проведения операции пациенту.

Концепция поколения 5G

Среди сервисов передача в реальном времени видео Ultra HD с разрешением 3840×2160 на абонентские устройства, передача объемных изображений, использование сервисов социальных сетей, которым еще предстоит появиться. С появлением сетей 5G разработчики планирую буквально изменить мироустройство, подключив к сети Интернет абсолютно все. Вся бытовые приборы будут подключены к сети. Вы сможете удаленно управлять ими и получать информацию о текущем состоянии. Это огромное количество новых устройств (более 50 миллиардов) для сети и обеспечить передачу данных для всех них очень не простая задача. Технически в сетях 5G для повышения скорости и надежности соединения будет использована технология MIMO для абонентский устройств, когда для приема/передачи используется несколько антенн. Также планируется объединение уже существующих сетей сотовой связи LTE с Wi-Fi сетями в общую систему. Сегодня ведутся полномасштабные работы по созданию нового стандарта и мы будем с нетерпением ждать реализации самых невероятных задумок в новом поколении мобильной связи 5G.

Стоит отметить, что для некоторых абонентов проблема доступа к сети не зависимо от ее поколения всегда была острой и насущной. Усиление сотовой связи всегда было задачей над которой работают производители репитеров и компании инсталляторы оборудования. И вместе с появлением сетей нового поколения на рынке сразу появляются репитеры соответствующего стандарта. Используя усилитель сигнала сотовой связи каждый может получить доступ к услугам оператора на своем объекте.

Приглашаю всех высказываться в