Материал: «История развития информационных сетей» (150

3. История развития сотовой связи

Первая система радиотелефонной связи, предлагавшая услуги всем желающим, начала функционировать в 1946 г. в г. Сент-Луис (США). Радиотелефоны, применявшиеся в этой системе, использовали обычные фиксированные каналы. Если канал связи был занят, то абонент вручную переключался на другой – свободный. Аппаратура была громоздкой и неудобной в использовании.

С развитием техники системы радиотелефонной связи совершенствовались: уменьшались габариты устройств, осваивались новые частотные диапазоны, улучшалось базовое и коммутационное оборудование, в частности, появилась функция автоматического выбора свободного канала – транкинг (trunking). Но при огромной потребности в услугах радиотелефонной связи возникали и проблемы.

Главная из них – ограниченность частотного ресурса: количество фиксированных частот в определенном частотном диапазоне не может увеличиваться бесконечно, поэтому радиотелефоны с близкими по частоте рабочими каналами создают взаимные помехи.

Ученые и инженеры разных стран пытались решить эту проблему. И вот в середине 1940-х гг. исследовательский центр Bell Laboratories американской компании AT&T предложил идею разбиения всей обслуживаемой территории на небольшие участки, которые стали называться сотами (от англ. cell – ячейка, сота). Каждая сота должна была обслуживаться передатчиком с ограниченным радиусом действия и фиксированной частотой. Это позволило бы без взаимных помех использовать ту же самую частоту повторно в другой соте.

Тем не менее прошло более тридцати лет, прежде чем такой принцип организации связи был реализован на аппаратном уровне. Причем все эти годы разработка систем сотовой связи велась в различных странах мира по разным направлениям.

Еще в конце 1970-х гг. начались работы по созданию единого стандарта сотовой связи для пяти североевропейских стран: Швеции, Финляндии, Исландии, Дании и Норвегии, – который получил назва-

ние NMT-450 (Nordic Mobile Telephone) и был предназначен для ра-

боты в диапазоне 450 МГц. Эксплуатация первых систем сотовой связи этого стандарта в Европе началась в 1981 г. Но еще на месяц раньше системы началась эксплуатация сотовой связи стандарта NMT-450 в Саудовской Аравии.

16

Сети на основе стандарта NMT-450 и его модифицированных версий стали широко использоваться в Австрии, Голландии, Бельгии, Швейцарии, а также в странах Юго-Восточной Азии и Ближнего Востока. На базе этого стандарта в 1985 г. был разработан стандарт NMT-900 (диапазон 900 МГц), который позволил расширить функциональные возможности системы и значительно увеличить ее абонентскую емкость.

В 1983 г. в США, в районе г. Чикаго, после ряда успешных полевых испытаний началась коммерческая эксплуатация сети на осно-

ве стандарта AMPS (Advanced Mobile Phone Service), разработанного

висследовательском центре Bell Laboratories.

В1985 г. в Великобритании был принят в качестве националь-

ного стандарт TACS (Total Access Communications System), разрабо-

танный на основе американского стандарта AMPS. В 1987 г. в связи с резким увеличением в Лондоне числа абонентов сотовой связи была расширена рабочая полоса частот. Новая версия этого стандарта сотовой связи получила название ETACS (Enhanced TACS).

Во Франции в отличие от других европейских стран в 1985 г. был принят стандарт Radiocom-2000. С 1986 г. в скандинавских странах начал применяться стандарт NMT-900.

Все перечисленные выше стандарты являются аналоговыми и относятся к первому поколению систем сотовой связи. Аналоговыми эти системы называются потому, что в них используется аналоговый способ передачи информации с помощью обычной частотной (ЧМ) или фазовой (ФМ) модуляции, как и в обычных радиостанциях. Этот способ имеет два серьезных недостатка: существует возможность прослушивания разговоров другими абонентами, отсутствуют эффективные методы борьбы с замираниями сигналов из-за окружающего ландшафта и зданий или вследствие передвижения абонентов.

Использование различных стандартов сотовой связи и большая перегруженность выделенных частотных диапазонов стали препятствовать ее широкому применению. Ведь иногда по одному и тому же телефону из-за взаимных помех не могли разговаривать даже абоненты, находящиеся в двух соседних странах (особенно в Европе).

Увеличить количество абонентов можно было лишь двумя способами: расширив частотный диапазон (как это было сделано в Великобритании – ETACS) или перейдя к рациональному частотному планированию, позволяющему гораздо чаще использовать одни и те же частоты.

Использование новейших технологий и научных открытий в области связи и обработки сигналов позволило к концу 1980-х гг. подойти

17

к новому этапу развития систем сотовой связи – созданию систем второго поколения, основанных на цифровых методах обработки сигналов.

С целью разработки единого европейского стандарта цифровой сотовой связи для выделенного в этих целях диапазона 900 МГц в 1982 г. Европейская конференция администраций почт и электросвязи (СЕРТ) – организация, объединяющая администрации связи 26 стран, – создала специальную группу Group Special Mobile. Аббревиатура GSM и послужила названием нового стандарта (позднее в связи с широким распространением этого стандарта во всем мире GSM стали расшифровывать как Global System for Mobile Communications). Ре-

зультатом работы этой группы стали опубликованные в 1990 г. требования к системе сотовой связи стандарта GSM, в котором используются самые современные разработки ведущих научно-технических центров. К ним, в частности, относятся временное разделение каналов, шифрование сообщений и защита данных абонента, использование блочного и сверточного кодирования, новый вид модуляции –

GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying).

В 1989 г., за год до появления технического обоснования GSM, британский Департамент торговли и промышленности DTI (Department of Trade and Industry) опубликовал концепцию «Подвижные телефоны», которая после внесения дополнений и изменений получила название «Сети персональной связи» – PCN (Personal Communication Networks). Целью реализации концепции было создание конкуренции между основными участниками рынка подвижной радиосвязи, чтобы к 2000 г. их абонентами стало около 15 % населения страны.

Америка провозгласила свою концепцию «Услуги персональной связи» – PCS (Personal Communication Services). Ее целью был 50 %-й

охват населения страны к 2000 г. Для реализации этой концепции Федеральная комиссия связи США выделила три частотных участка в диапазоне 1,9–2,0 ГГц (широкополосные PCS) и один участок в диапазоне 900 МГц (узкополосные PCS).

В 1990 г. американская Промышленная ассоциация в области связи TIA (Telecommunications Industry Association) утвердила нацио-

нальный стандарт IS-54 цифровой сотовой связи. Этот стандарт более известен под названием D-AMPS или ADC. В отличие от Европы в США не были выделены новые частотные диапазоны, поэтому система должна была работать в полосе частот, общей с аналоговым стандартом AMPS.

Одновременно с этим американская компания Qualcomm начала активную разработку нового стандарта сотовой связи, основанного на

18

технологии шумоподобных сигналов и кодовом разделении каналов, – CDMA (Code Division Multiple Access).

В1991 г. в Европе появился стандарт DCS-1800 (Digitall Cellular System 1800 МГц), созданный на базе стандарта GSM. Великобритания сразу же приняла его в качестве основы для разработки упоминавшейся концепции PCN, что стало началом победоносного шествия этого стандарта по континентам земного шара.

Вразвитии сотовой связи от Европы и США не отставала и Япония. В этой стране был разработан собственный стандарт сотовой свя-

зи JDC (Japanese Digital Cellular), близкий по своим показателям к американскому стандарту D-AMPS. Стандарт JDC был утвержден в 1991 г. Министерством почт и связи Японии.

В1992 г. в Германии началась коммерческая эксплуатация первой системы сотовой связи стандарта GSM.

В1993 г. в США после ряда успешных испытаний Промышленная ассоциация в области связи TIA приняла стандарт CDMA как внутренний стандарт цифровой сотовой связи, назвав его IS-95. В сентябре 1995 г. в Гонконге была начата коммерческая эксплуатация первой сети стандарта IS-95.

В1993 г. в Великобритании началась эксплуатация первой сети DCS-1800 One-2-One, которая насчитывает уже более 500 тыс. абонентов.

Что такое сотовая связь, Россия узнала лишь на закате перестройки. В Санкт-Петербурге, а затем и в Москве появились системы стандарта NMT-450i (модифицированная версия стандарта NMT-450). Принятие в 1994 г. концепции развития сетей сухопутной подвижной связи стало мощным катализатором дальнейшего развития сотовой связи в национальном масштабе. И несмотря на то, что с внедрением стандартов NMT и AMPS наша страна отстала лет на десять, провозглашение стандартаGSM вкачествеодногоиздвухфедеральныхстандартов(NMT иGSM) сократилоэтотвременнойразрывпримернодотрехлет.

Стандарты 2G на протяжении многих лет были основными при построении систем мобильной связи. Именно GSM дал большой толчок к появлению сетей сотовой связи по всему миру. Однако со временем набор услуг, которые могли предложить стандарты 2G, оказался недостаточным. Кроме того, применяющиеся в данном стандарте технологии передачи данных перестали удовлетворять пользователей сети по скорости. Эти факторы привели к появлению систем третьего поколения (3G), которые позволяют осуществлять связь, обмен ин-

19

формацией и предоставляют различные развлекательные услуги, ориентированные на беспроводное оконечное устройство (терминал). Развитие подобных услуг началось уже для систем 2G, но для поддержки этих услуг система должна характеризоваться высокой емкостью и пропускной способностью радиоканалов, а также совместимостью между системами для того, чтобы предоставлять прозрачный доступ по всему миру.

Примером системы 3G является Универсальная система мобильной связи (UMTS). Данный стандарт позволяет предоставлять абонентам скорости передачи данных до 2 Мбит/с. Технология HSDPA (3.5G) дает скорость уже до 14 Мбит/с. Таким образом, пользователи сети могут получать широкий перечень мультимедийных услуг (высококачественное видео, игры, загрузка файлов больших объемов). Однако даже такая скорость передачи данных будет удовлетворять потребности пользователя сети лишь до некоторой степени. В связи с этим началась разработка стандарта четвертого поколения, который позволит расширить возможности на долгое время.

В таблице представлены основные вехи в истории развития сотовой связи.

Таким образом, менее чем за 30 лет технологии сотовой связи совершили значительный скачок. Теперь абонент уже не ощущает географической привязанности и может пользоваться высококачественными телекоммуникационными услугами, где бы он ни находился.

20