История возникновения сотовой связи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Сотовая связь

1.1 История развития сотовой связи

1.2 Системы подвижной радиосвязи

1.2.1 Развитие систем сотовой радиосвязи

1.2.2 Системы персонального радиовызова

1.2.3 Развитие систем персональной спутниковой связи

1.3 Принципы функционирования систем сотовой связи

1.3.1 Классификация систем мобильной связи

1.3.2 Деление обслуживаемой территории на соты

1.3.3 Повторное использование частот

2. Общие характеристикa GSM

2.1 Система стандарта GSM

3. Функциональные возможности телефонов

3.1 Технология доступа WAP

3.2 Служба коротких сообщений SMS

3.3 Современные дисплеи сотовых телефонов

4. Служба безопасности

4.1 Защита и безопасность информации

Заключение

Список использованной литературы

Введение

История создания и развития средств вычислительной техники

В вычислительной технике существует своеобразная периодизация развития электронных вычислительных машин. ЭВМ относят к тому или иному поколению в зависимости от типа основных используемых в ней элементов или от технологии их изготовления. Ясно, что границы поколений в смысле времени сильно размыты, так как в одно и то же время фактически выпускались ЭВМ различных типов; для отдельной же машины вопрос о ее принадлежности к тому или иному поколению решается достаточно просто. Еще во времена древнейших культур человеку приходилось решать задачи, связанные с торговыми расчетами, с исчислением времени, с определением площади земельных участков и т.д. Рост объемов этих расчетов приводил даже к тому, что из одной страны в другую приглашались специально обученные люди, хорошо владевшие техникой арифметического счета.

Поэтому рано или поздно должны были появиться устройства, облегчающие выполнение повседневных расчетов. Так, в Древней Греции и в Древнем Риме были созданы приспособления для счета, называемые абак. Абак называют также римскими счетами. Эти счеты представляли собой костяную, каменную или бронзовую доску с углублениями - полосами. В углублениях находились костяшки, и счет осуществлялся передвижением костяшек. В странах Древнего Востока существовали китайские счеты. На каждой нити или проволоке в этих счетах имелось по пять и по две костяшки. Счет осуществлялся единицами и пятерками. В России для арифметических вычислений применялись русские счеты, появившиеся в 16 веке, но кое - где счеты можно встретить и сегодня.

Развитие приспособлений для счета шло в ногу с достижениями математики. Вскоре после открытия логарифмов в 1623 г. была изобретена логарифмическая линейка, её автором был английский математик Эдмонд Гантер. Логарифмической линейке суждена была долгая жизнь: от 17 века до нашего времени.

Однако ни абак, ни счеты, ни логарифмическая линейка не означают механизации процесса вычислений. В 17 веке выдающимся французким ученым Блезом Паскалем было изобретено принципиально новое счетное устройство - арифметическая машина. В основу её работы Б. Паскаль положил известную до него идею выполнения вычислений с помощью металлических шестеренок.

В 1645 г. им была построена первая суммирующая машина, а в 1675 г. Паскалю удается создать настоящую машину, выполняющую все четыре арифметических действия. Почти одновременно с Паскалем в 1660-1680 гг. Сконструировал счетную машину великий немецкий математик Готфрид Лейбниц. Счетные машины Паскаля и Лейбница стали прообразом арифмометра. Первый арифмометр для четырех арифметических действий, нашедший арифметическое применение, удалось построить только через сто лет, 1790 г., немецкому часовому мастеру Гану. Впоследствии устройство арифмометра совершенствовалось многими механиками из Англии, Франции, Италии, России, Швейцарии. Арифмометры применялись для выполнения сложных вычислений при проектировании и строительстве кораблей. Мостов, зданий, при проведении финансовых операций. Но производительность работы на арифмометрах оставалась невысокой, настоятельным требованием времени была автоматизация вычислений.

В 1833 г. английский ученый Чарлз Бэбидж, занимавшийся составлением таблиц для навигации, разработал проект «аналитической машины». По его замыслу, эта машина должна была стать гигантским арифмометром с программным управлением. В машине Бэбиджа предусмотрены были также арифметические и запоминающие устройства.

Его машина стала прообразом будущих компьютеров. Но в ней использовались далеко не совершенные узлы, например, для запоминания разрядов десятичного числа в ней применялись зубчатые колеса. Осуществить свой проект Бэбиджу не удалось из-за недостаточного развития техники, и «аналитическая машина» на время была забыта. Лишь спустя 100 лет машина Бэбиджа привлекла внимание инженеров. В конце 30-х годов 20 века немецкий инженер Конрад Цузе разработал первую двоичную цифровую машину Z1. В ней широко использовались электромеханические реле, то есть механические переключатели, приводимые в действие электрическим током. В 1941 г. К. Уцзе создал машину Z3, полностью управляемую с помощью программы. В 1944 г. американец Говард Айкен на одном из предприятий фирмы IBM построил мощную по тем временам машину «Марк-1». В этой машине для представления чисел использовались механические элементы - счетные колеса, а для управления применялись электромеханические реле. Поколения ЭВМ Историю развития ЭВМ удобно описывать, пользуясь представлением о поколениях вычислительных машин. Каждое поколение ЭВМ характеризуется конструктивными особенностями и возможностями. Приступим к описанию каждого из поколений, однако нужно помнить, что деление ЭВМ на поколения является условным, поскольку в одно и то же время выпускались машины разного уровня. Первое поколение Резкий скачек в развитии вычислительной техники произошел в 40-х годах, после Второй мировой войны, и связан он был с появлением качественно новых электронных устройств - электронно-вакуумных ламп, работали значительно быстрее, чем схемы на электромеханическом реле, а релейные машины быстро вытеснены более производительными и надежными электронными вычислительными машинами (ЭВМ).

Применение ЭВМ значительно расширило круг решаемых задач. Стали доступны задачи, которые раньше просто не ставились: расчеты инженерных сооружений, вычисления движения планет, баллистические расчеты и т.д. Первая ЭВМ создавалась в 1943-1946 гг. в США и называлась она ЭНИАК. Эта машина содержала около 18 тысяч электронных ламп, множество электромеханических реле, причем ежемесячно выходило из строя около 2 тысяч ламп. ЦУ машины ЭНИАК, а также у других первых ЭВМ, был серьезный недостаток - исполняемая программа хранилась не в памяти машины, а набиралась сложным образом с помощью внешних перемычек.

В 1945 г. известный математик и физик - теоретик фон Нейман сформулировал общие принципы работы универсальных вычислительных устройств. Согласно фон Нейману вычислительная машина должна была управляться программой с последовательным выполнением команд, а сама программа - храниться в памяти машины. Первая ЭВМ с хранимой в памяти программой была построена в Англии в 1949 г. В1951 году в СССР была создана МЭСМ, эти работы проводились в Киеве в Институте электродинамики под руководством крупнейшего конструктора вычислительной техники С.А. Лебедева. ЭВМ постоянно совершенствовались, благодаря чему к середине 50-х годов их быстродействие удалось повысить от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч операций в секунду. Однако при этом электронная лампа оставалась самым надежным элементом ЭВМ. Использование ламп стало тормозить дальнейший прогресс вычислительной техники. Впоследствии на смену лампам пришли полупроводниковые приборы, тем самым завершился первый этап развития ЭВМ. Вычислительные машины этого этапа принято называть ЭВМ первого поколения Действительно, ЭВМ первого поколения размещались в больших машинных залах, потребляли много электроэнергии и требовали охлаждения с помощью мощных вентиляторов. Программы для этих ЭВМ нужно было составлять в машинных кодах, и этим могли заниматься только специалисты, знающие в деталях устройство ЭВМ. Второе поколение Разработчики ЭВМ всегда следовали за прогрессом в электронной технике.

Когда в середине 50-х годов на смену электронным лампам пришли полупроводниковые приборы, начался перевод ЭВМ на полупроводники. Полупроводниковые приборы (транзисторы, диоды) были, во-первых, значительно компактнее своих ламповых предшественников. Во-вторых они обладали значительно большим сроком службы. В-третьих, потребление энергии у ЭВМ на полупроводниках было существенно ниже.

С внедрением цифровых элементов на полупроводниковых приборах началось создание ЭВМ второго поколения. Благодаря применению более совершенной элементной базы начали создаваться относительно небольшие ЭВМ, произошло естественное разделение вычислительных машин на большие, средние и малые. В СССР были разработаны и широко использовались серии малых ЭВМ «Раздан», «Наири».

Уникальной по своей архитектуре была машина «Мир», разработанная в 1965 г. в Институте кибернетики Академии Наук УССР. Она предназначалась для инженерных расчетов, которые выполнял на ЭВМ сам пользователь без помощи оператора. К средним ЭВМ относились отечественные машины серий «Урал», «М-20» и «Минск». Но рекордной среди отечественных машин этого поколния и одной из лучших в мире была БЭСМ-6 («большая электронно - счетная машина», 6-я модель), которая была создана коллективом академика С.А. Лебедева. Производительность БЭСМ-6 была на два - три порядка выше, чем у малых и средних ЭВМ, и составляла более 1 млн. Операций в секунду. За рубежем наиболее распространенными машинами второго поколения были «Эллиот» (Англия), «Сименс» (ФРГ), «Стретч» (США).

Третье поколение Очередная смена поколений ЭВМ произошла в конце 60-х годов при замене полупроводниковых приборов в устройствах ЭВМ на интегральные схемы. Интегральная схема (микросхема) - это небольшая пластинка кристалла кремния, на которой размещаются сотни и тысячи элементов: диодов, транзисторов, конденсаторов, резисторов и т.д. Применение интегральных схем позволило увеличить количество электронных элементов в ЭВМ без увеличения их реальных размеров. Быстродействие ЭВМ возросло до 10 миллионов операций в секунду. Кроме того, составлять программы для ЭВМ стало по силам простым пользователям, а не только специалистам - электронщикам.

1. Сотовая связь

1.1 История развития сотовой связи

На первый взгляд кажется, что мобильный телефон - это вполне современное изобретение. На самом же деле история его развития началась ещё в 1946 году благодаря ученым из США, создавшими первый в мире радиотелефонный сервис - своеобразную смесь телефона и радиопередатчика. Он представлял собой довольно тяжелую радиостанцию, помещавшуюся в автомобиль, а для совершения звонка необходимо было сначала передать сигнал на АТС. Это было крайне неудобно, но на тот момент времени такая идея являлась чудом технической мысли!

Возможно, именно по причине не получившегося массового распространения первого устройства, отрасль сотовых телефонов вплоть до 70-х годов 20 века была абсолютно не развита - никто не верил в возможность создания компактных переносных аппаратов. Переворот произошел только в 1973 году, когда компания Motorola, вложившая в свои исследования в области мобильной связи огромные суммы, представила первую модель сотового телефона - так называемый «кирпич». Кстати, один из её создателей сделал тогда прогноз, полностью оправдавший все ожидания, - о том, что в ближайшее время сотовые телефоны значительно «похудеют». На взгляд современных пользователей, та трубка смотрелась крайне необычно - она весила около 1,5 кг, заряда батареи хватало всего лишь на 35 минут разговора, а клавиатура имела только 12 функциональных кнопок. Несмотря не все это, телефон от Motorola являлся настоящей сенсацией.

Цифровые беспроводные и сотовые технологии берут свое начало в 1940-х, когда началось коммерческое использование мобильной телефонной связи. По сравнению с бешеным темпом развития технологий сегодня, может показаться странным, что мобильная беспроводная связь не развилась дальше за последние 60 лет.

Как катушка и вакуумная трубка сделали возможным раннюю телефонную сеть, революция беспроводных технологий началась только после того, как стали доступны дешевые микропроцессоры и цифровые переключатели. The Bell System, производители лучшей проводной телефонной системы в мире, перешли к беспроводным технологиям нерешительно и иногда с равнодушием. Чтобы ни произвели AT&T, это должно было работать надежно с остальной частью их сети, и это должно было иметь экономический смысл. Нечто немыслимое для них с их ограниченным (из-за малого количества частот доступных в то время) числом клиентов. Доступность частоты в свою очередь управлялась Федеральной Комиссией Связи, чьи нормы и косность составили наиболее значимые препятствия развитию радиотелефонии, особенно с сотовым радио, задерживая эту технологию в Америке возможно на 10 лет.

Хотя в Европе и Японии, где правительства могли менее регулировать свои государственные телефонные компании, мобильная беспроводная связь пришла никак не скорее, и в большинстве случаев позже, чем в Соединенные Штаты. Японские изготовители, хотя не первые работали с сотовым радио, снабдили первый автомобиль связью, основав мобильные телефонные услуги. Их продукты сделали возможным первые четыре коммерческих сотовых телефонных систем, сначала в Бахрейне, затем в Токио, Осаке, и позже в Мексико-Сити. Выходя за пределы области этой статьи, радиотелеграфия предшествовал беспроводному радиотелефону. Еще до 1900 Маркони и другие экспериментировали с первыми принципами радио. Суда были первыми мобильными беспроводными платформами. В 1901 Маркони установил радио на борт парового грузовика Торнисрофт, таким образом произведя первую наземную мобильную связь. (Передающую данные, конечно, а не голос.) Артур К. Кларк говорит, что цилиндрическая антенна машины опускалась в горизонтальное положение перед тем, как фургон начинал двигаться.

1.2 Системы подвижной радиосвязи

В 1989 г., за год до появления технического обоснования GSM, британский Департамент торговли и промышленности DTI (Department of Trade and Industry) опубликовал концепцию «Подвижные телефоны», которая после внесения дополнений и изменений получила название «Сети персональной связи» PCN (Personal Communication Networks).

Целью реализации концепции было создание конкуренции между основными участниками рынка подвижной радиосвязи, чтобы к 2000 году их абонентами стало около 15% населения страны. Не отставала от Европы и Америка, провозгласившая свою концепцию «Услуги персональной связи» PCS (Personal Communication Services). Ее целью был 50%-ный охват населения страны к 2000 г. Для реализации этой концепции Федеральная комиссия связи США выделила три частотных участка в диапазоне 1,92,0 ГГц (широкополосные PCS) и один участок в диапазоне 900 МГц (узкополосные PCS). 20-иваттные мобильные установки не передавали прямо на центральную башню, а на один из пяти приемников, установленных по всему городу. Как только мобильное устройство подавало сигнал, открывались все пять приемников. Мобильная Телефонная Служба или MTS собирала сигналы от одного или более приемников в унифицированный сигнал, усиливая его и посылая распределительный пункт. Это сделало возможным роуминг (букв. бродяжничество) от одного городского района к другому.

Бессвязные эксперименты с радио продолжались в течение следующих двух десятилетий. Надежных, голосовых коммерческих радио операции было немного. Военные, конечно, принимали участие, хотя не обязательно не с мобильными системами, как этот короткий параграф из книги 1922 года демонстрирует: "Это было большой удачей для автора, участвовать в создании беспроводной связи в 1908 и 1909, с передатчиком типа Телефункен, сделанным в Германии.

Серия экспериментов проводилась для Американских Корпусов Связи, с тем, чтобы доказать целесообразность радиотелефонии для военных коммуникаций. Расстояние, которое нужно было связать, было около 18 миль, или авиалиния между Фортом Ханкок в Сенди Хук и Форт Вуд, Остров Бедлойс, около самой Статуи Свободы, осматривающей Нью-йоркский залив. Высокие холмы острова Стейтен оказались на пути, затрудняя связь между двумя точками..." Остин К. Лескарьора, Радио для всех. Около 1920 началось регулярное коммерческое радиовещание; эксперименты с мобильной телефонной связью с машинами начались вскоре после этого, когда предназначенный для этого диапазон был распределен для использования. Известно, что А.М. широковещательные станции могли прервать программу, чтобы описать проблему или криминальном происшествии, скажем, чтобы сообщить об идущем ограблении банка. Если полиция следила с ранними автомобильными радио, тогда они должны были реагировать. В 1921 Американские мобильные радио начали действовать на частоте 2 MHz, чуть выше современного A.M. радио частот.

Главным образом закон принуждал использовать эти частоты. Первые радио системы вызывали, используя иногда. Азбуку Морзе, выехавшие полицейские автомобили, чтобы те позвонили в их полицейский участок по проводному телефону. Полицейские и спасательные службы стояли во главе нововведений мобильного радио, следовательно, немного думали о частном, индивидуальном использовании радиотелефона. Оборудование во всех случаях было экспериментальным, практические системы не создавались до 1940-х, и не было никакой взаимосвязи с наземными телефонными системами. Имея вышесказанное, Bell Laboratories претендуют на изобретение первой версии мобильного, голосового радиотелефона в 1924 и я не вижу ничего, что бы противоречило этому, на самом деле, фото выше с их сайта, несомненно, подтверждает это!

В 1934 Конгресс Соединенных Штатов создал Федеральную Комиссию Связи. Дополнительно к регулированию наземного межштатного телефонного бизнеса, они также начали управлять диапазоном радио.

Они решали, кто какие должен получать частоты. Это дало приоритет спасательным службам, государственным агентствам, общественным компаниям, и службам, которые как они полагали, помогали наибольшему числу людей. Такие радио пользователи, как такси или компании транспортировки аварийных машин требовали небольшой диапазон для ведения своего бизнеса. Радиотелефон, по сравнению, использовал большие блоки частот, чтобы обслуживать всего несколько людей. ФКС не определяло никаких частных или индивидуальных радиотелефонных каналов до окончания Второй Мировой Войны.

1.2.1 Развитие систем сотовой радиосвязи

17-го Июня, 1946 в Сент Луисе, Миссури, AT&T и Southwestern Bell предоставили первые Американские коммерческие мобильные радиотелефонные услуги частным клиентам. Клиенты пользовались новым авто радиотелефоном с лицензией предоставленной FCC компании Southwestern Bell. Они обслуживались в шести каналах в 150 MHz диапазоне с 60 kHz канальным расстоянием. Сильные частотные интерференции, создававшие нечто похожее на перекрестный разговор по наземному телефону, скоро принудили Белла использовать только три канала. За редким исключением в практике Bell System, подписчик мог купить свои собственные радио установки, а не оборудование AT&T.

Первая система радиотелефонной связи, предлагавшая услуги всем желающим, начала функционировать в 1946 году в г. Сент-Луис (США). Радиотелефоны, применявшиеся в этой системе, использовали обычные -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, фиксированные каналы. Если канал связи был занят, то абонент вручную переключался на другой появилась функция автоматического выбора свободного канала транкинг (trunking). Но при огромной потребности в услугах радиотелефонной связи возникали и проблемы.

Главная из них ограниченность частотного ресурса: количество фиксированных частот в определенном частотном диапазоне не может увеличиваться бесконечно, поэтому радиотелефоны с близкими по частоте рабочими каналами создают взаимные помехи. Ученые и инженеры разных стран пытались решить эту проблему. И вот в середине 1940-х годов исследовательский центр Bell Laboratories американской компании AT&T предложил идею разбиения всей обслуживаемой территории на небольшие участки, которые стали называться сотами (от англ, cell ячейка, сота). Каждая сота должна была обслуживаться передатчиком с ограниченным радиусом действия и фиксированной частотой. Это позволило бы без взаимных помех использовать ту же самую частоту повторно в другой соте.

Но прошло более тридцати лет, прежде чем такой принцип организации связи был реализован на аппаратном уровне. Причем все эти годы разработка систем сотовой связи велась в различных странах мира не по одним и тем же направлениям. Аналоговыми эти системы называются потому, что в них используется аналоговый способ передачи информации с помощью обычной частотной (ЧМ) или фазовой (ФМ) модуляции, как и в обычных радиостанциях.

Этот способ имеет два серьезных недостатка: существует возможность прослушивания разговоров другими абонентами, отсутствуют эффективные методы борьбы с замираниями сигналов под влиянием окружающего ландшафта и зданий или вследствие передвижения абонентов. Использование различных стандартов сотовой связи и большая перегруженность выделенных частотных диапазонов стали препятствовать ее широкому применению. Ведь иногда по одному и тому же телефону из-за взаимных помех не могли разговаривать даже абоненты, находящиеся в двух соседних странах (особенно в Европе). Увеличить количество абонентов можно было лишь двумя способами: расширив частотный диапазон (как это было сделано в Великобритании ETACS) или, перейдя к рациональному частотному планированию, позволяющему гораздо чаще использовать одни и те же частоты.

Использование новейших технологий и научных открытий в области связи и обработки сигналов позволило к концу 1980-х годов подойти к новому этапу развития систем сотовой связи созданию систем второго поколения, основанных на цифровых методах обработки сигналов. С целью разработки единого европейского стандарта цифровой сотовой связи для выделенного в этих целях диапазона 900 МГц в 1982 г. Европейская конференция администраций почт и электросвязи (СЕРТ) организация, объединяющая администрации связи 26-ти стран, создала специальную группу Groupe Special Mobile. Аббревиатура GSM и дала название новому стандарту (позднее, в связи с широким распространением этого стандарта во всем мире, GSM стали расшифровывать как Global System for Mobile Communications). Результатом работы этой группы стали опубликованные в 1990 году требования к системе сотовой связи стандарта GSM, в котором используются самые современные разработки ведущих научно-технических центров. К ним, в частности, относятся: временное разделение каналов, шифрование сообщений и защита данных абонента, использование блочного и сверточного кодирования, новый вид модуляции OMSK (Gaussian Minimum Shift Keying).

1.2.2 Системы персонального радиовызова

Как это работало? Представьте себе кого-то проходящего через дом с вдоль ряда телефонов со снятыми трубками. Вечеринка на другом конце линии будет слышать человека, перемещающегося из одной комнаты в другую, так как каждый телефон будет собирать часть звука. Это было самое простое использование handoff, сохраняющее переходящий вызов, когда вызывающий переходил от одной зоны в городе к другой. Только одна сторона говорила за один раз со Службой Мобильной Телефонии или MTS. Вы нажимали кнопку телефона-трубки, чтобы поговорить, затем отпускали кнопку, чтобы слушать. (Это устраняло проблему эха, разрешение которой заняли годы, пока не была изобретена полнодуплексная связь.) Мобильное телефонное обслуживание не было симплексным, как описывают многие авторы, а полудуплексным. Симплекс использует только одну частоту на как передаче, так и приемнике. В MTS базовая частота станции и мобильная частота отличались на 5 kHz.

Одной из причин, чтобы действовать так, была секретность. Подслушивающие могли бы услышать только одну часть разговора. Подобно радио гражданского диапазона, вызывающий искал вручную не использующуюся частоту прежде, чем производить вызов. Но так как было всего несколько каналов, это не было большой проблемой. Это указывает величайшую проблему для стандартной радиотелефонной связи: слишком мало каналов.

Эта система предшествовала и была причиной многим разработкам сотовой связи, на самом деле, Bell Laboratories Д.Х. Ринг сформулировал концепцию сотовой связи годом позже в декабре,1947 во внутреннем меморандуме, созданном Рингом с незаменимой помощью от В.Р. Янга.

В конце 1980-х Северо Американская сотовая связь становится стандартизованной по мере того как ускорялись рост и сложность сети. В 1988 был опубликован стандарт аналоговой сетевой связи названный TIA-IS-41. Этот временный стандарт все еще развивается. IS-41 был попыткой унифицировать действия сетевых элементов; способ, по которому различные базы данных и мобильные узлы общаются друг с другом и с обычной проводной телефонной сетью. Несмотря на собственность или расположение, все сотовые системы по всей Америке нужно было включить в одну большую систему. Таким образом, бродяги могли бы путешествовать от системы в системе без сброса вызова, вызовы можно было бы проверить на подлинность, характеристики подписчика могли бы поддерживаться в любой точке страны, и так далее. Все эти вещи полагались бы на сетевые элементы, сотрудничающие единым способом.

В 1990 авиационный радиотелефон стал цифровым. FCC приняли заявки и впоследствии выдали новые лицензии на работу службы цифровой Авиационной общественной корреспонденции наземного базирования или TAPC в США. GTE Airfone, Были выданы лицензии службе беспроводной связи AT&T (раньше называвшейся Claircom Communications), и InFlight Phone Inc.

"Эти Американские провайдеры услуг связи теперь имеют TAPC сети, покрывающие основную часть Северной Америки. FCC не определил общий стандарт для TAPC услуг в США, кроме основного протокола для распределения радиоканальных ресурсов, и все три системы несовместимы. К настоящему времени свыше 3000 авиасудов приспосабливаются к одной из этих трех Северо Американских Телефонных Систем (NATS). Оценивается, что потенциальный рынок для TAPC услуг в Северной Америке - свыше 4000 авиасудов", говорит Капвэй.

В Марте, 1990 Американская Сотовая Сеть стала цифровой. IS-54B или Цифровая AMPS, не слишком удачный термин, стала первым Северным Американским цифровым сотовым стандартом двойного режима. Это побивает Narrowband AMPS или NAMPS от Motorola, аналоговую схему, которая увеличила вместимость, снизив речевые каналы с 30KHz до 10KHz. IS-54 разделяла вызовы временем, передавая части беседы на той же частоте, одну за другой. Это утроило вместимость вызовов дискретизацией, оцифровыванием и затем мультиплексированием беседы, техника, названная TDMA или временный многочисленный доступ.

Используя IS-54, сотовый ретранслятор мог преобразовать любой из своих системных аналоговых речевых каналов в цифровой. Двух режимный телефон использует цифровые каналы, где это возможно или настраивается на обычные AMPS. IS-54 был, фактически, совместим с аналоговым сотовым стандартом и счастливо сосуществовал в тех же радиоканалах, что и AMPS. Аналоговые клиенты не оставались за бортом; они просто могли не иметь доступ к новым характеристикам IS-54. CANTEL получил IS-54 в Канаде в 1992. IS-54 также поддерживала аутентификацию, что стало серебряной пулей для мошенничества. IS-54, теперь свернутое в IS-136, насчитывает, возможно, половину сотовых радио в этой стране.

1.2.3 Развитие систем персональной спутниковой связи

Радиоволны в нижних частотах путешествуют большие расстояния, иногда сотни миль, когда они пропускаются через атмосферу. Передатчики высоко мощности дали мобильным устройствам широкий рабочий диапазон, но добавили дилемму. Телефонные компании не могли многократно использовать их драгоценные несколько каналов в соседних городах, т.к. они создавали помехи своим собственным системам. Им нужно было, по крайней мере, семьдесят пять миль между системами прежде, чем они могли бы использовать частоту снова. Пока FCC держала открытие большего числа каналов для беспроводных технологий под замком, лучшая техника многократного использования частот, вероятно, помогла бы, хотя сомнительно с технологией того времени. В 1947 AT&T запустили "службу хайвэй", предложение радиотелефонов, которое предусматривало обслуживание между Нью-Йорком и Бостоном. Она работала в диапазоне от 35 до 44 MHz, и иногда вызвали интерференции с другими службами. Даже AT&T признали систему неудачной. Том Кнейтел, K2AES, пишет в его Мелодии В Телефонных Звонках, 3 издание, 1996 вспоминает это время:

"Сервис в те далекие дни был очень примитивным, клиенту присваивался к использованию один специфический канал, и вызовы от мобильных устройств делались поднятием оператора голосом и названием вызываемого номера вслух.

Мобильным устройствам были назначены отличные телефонные номера, основанные на кодированном обозначении канала на котором им разрешалось действовать. Устройство предназначенное действовать в канале 'ZL (33.66 Mhz базовая станция) могло иметь номер ZL-2-2849. Мобильный номер YJ-3-5771 было устройством предназначенным работать с каналом YJ (152.63 Mhz). Вся беседа означала нажимание кнопки, чтобы говорить, и отпускание ее, чтобы слушать". Также в 1947 Bell System запросила большего числа частот у FCC. FCC распределила некоторое количество каналов в 1949, но дала половину в другие компании, желавших предоставлять мобильные телефонные услуги. Берресфорд говорит, что "эти Общие Радио Трансляторы или RCC, были первой конкуренцией для BellSystem, созданной FCC".

Он уточняет, что Общие Радио Трансляторы, группа рынка управлявшаяся деловыми людьми, которые продвигали мобильную телефонную связь в ранние годы лучше и быстрее чем BellSystem: "Телефонные компании и RCC развивались по-разному в начале мобильного телефонного бизнес. Телефонные компании были первоначально заинтересованными в обеспечении обычных, базовых телефонных услуг в массы и, следовательно, обращали немного внимания на услуги мобильной связи в течение 1950-х и 1960-х. RCC были обычно мелкими предпринимателями, которые работали в нескольких связанных предприятиях - службе ответов по телефону, частными радиосистемами для такси и компаний доставки, морских и служб типа воздух-земля, и службы вызова 'пищалками' (пейджинг). Как класс, RCC были более торгово-ориентированными, чем телефонные компании и выиграли много больше клиентов; некоторые разбогатели на пейджинг-бизнесе. RCC были также очень независимыми друг от друга; помимо продаж, их специальностью было судебное дело, часто 'завешивая' телефонные компании (и друг друга) в судебных и правовых делах на года". Как доказательство их конкурентоспособности, RCC обслуживали 80,000 мобильных устройств в 1978, вдвое больше чем Белл. Этот рост строился в прочном начале, введении автоматического кодового набора в 1948.

1.3 Принципы функционирования систем сотовой связи

Янг позже вспомнил, что все элементы был известны уже тогда: сеть небольших географических областей названные сотами, передатчик низкой мощности в каждой, поток ячейки, управляемый центральной АТС, частоты, многократно использующиеся другими ячейками и так далее. Янг утверждает, что с 1947 команды Белла "верили, что средства для управления и подключения к множеству небольших ячеек будут развиваться, когда они в них будет потребность. "Авторы в SRI International, в их многотомной истории сотовых телефонов, описывают те далекие дни так: самое раннее письменное описание концепции сотовой связи появилось в 1947 Техническом меморандуме Bell Labs, созданном Д.H. Рингом.

Технический меморандум подробно описал многократное использование частоты в небольших ячейках, которые оставались одним из ключевых элементов разработки сотовой связи с тех пор. Меморандум также описывал handoff, заявляя "Если используется более чем одна первичная частота, должны предусматриваться средства для переключения автомобильного приемника и передатчика на другие частоты. "Ринг не размышляет, как это могло бы реализовываться, и, фактически, его внимание было сосредоточено на том, как могли быть наилучшим образом сэкономлены частоты в различных теоретических системных разработках".

Здесь мы достигаем важной точки, та, которая иллюстрирует важнейшее различие между стандартной мобильной телефонной связью и сотовой. Вспомните, как авторы описывали handoff, процесс, который Служба Мобильной Телефонии уже использовала. Не было большой проблемы в проведении handoff от одной зоны на другой, но иметь дело с handoffs в ячеистой системе, где каждая из частот была использована много раз, было нелегким. В ячеистой системе Вы должны не только передать вызов от зоны к зоне по ходу движения мобильного устройства, но Вам нужно также переключать частоту, на которую оно настроено, поскольку частоты отличаются от ячейки к ячейке. Повторное использование частоты - критический и уникальный элемент сотовой связи, не handoff, поскольку стандартные радиотелефонные системы также используют их. Давайте обратимся снова к комментариям Янга, где он сообщает, что команда Белла верила, что сотовая связь будет развиваться, когда в ней будет необходимость. Основные патенты на стандартный мобильный телефон handoff - Система Связи с Контролем Перенесения Мощности, Генри Магунски, назначенный Motorola, Inc. U.S. 2,734,131 (1956) и Автоматическая Радиотелефонная Система Переключения, R.A. Чанней, назначенный Bell Telephone Laboratories, Inc. U.S. 3,355,556 (1967). Подтверждая предсказание Bell Laboratories, возникала нужда в большем числе мобильных телефонов.

После списки очередей в каждом городе, где мобильная телефонная услуга была введена. На 1976 только 545 клиентов в Нью-Йорк Сити имело мобильную связь Bell Systems, с 3,700 клиентами на листе ожидания.

По всей стране 44,000 подписчиков Белла имело мобильные устройства AT&T, но 20,000 людей просидели от пяти до десяти лет в очередях.

1.3.1 Классификация систем мобильной связи

Современные системы мобильной радиосвязи (СМР) весьма разнообразны по спектру применений, используемым информационным технологиям и принципам организации. Поэтому их содержательный обзор был бы затруднен без предварительной систематизации. Основываясь на данных [5-7], можно предложить следующий набор классификационных признаков СМР:

ѕ способ управления системой, иначе способ объединения абонентов - централизованный (координированный) или автономный (некоординированный). При централизованном объединении связь между абонентами производится через центральные (или базовые) станции. В противном случае связь между пользователями устанавливается непосредственно, без участия базовых станций;

ѕ зона обслуживания - радиальная (в пределах радиуса действия радиостанции), линейная (для линейно протяженных зон), территориальная (для определенных конфигураций территории);

ѕ направленность связи - односторонняя или двусторонняя связь между абонентом и базовой станцией;

ѕ вид работы системы - симплекс (поочередная передача от абонента к базовой станции и обратно) или дуплекс - одновременная передача и прием в каждом из двух названных направлений;

ѕ метод разделения каналов в системе радиосвязи, или метод множественного доступа - частотный, временной ил кодовый;

ѕ способ использования частотного ресурса, выделенного системе связи, - жесткое закрепление каналов за абонентами, возможность доступа абонентов к общему частотному ресурсу (транкинговые системы), повторное использование частот за счет пространственного разнесения передатчиков (сотовые системы);

ѕ категория обслуживаемых системой связи абонентов - профессиональные (служебные, корпоративные) абоненты, частные лица;

ѕ вид передаваемой информации - речь, кодированное сообщение и др.

Данный перечень не исчерпывает всех возможных системообразующих признаков (можно упомянуть и такие, как диапазон используемых частот, вид модуляции сигналов, способ соединения системы связи с коммутируемой телефонной сетью общего пользования (ТФОП), число обслуживаемых абонентов и пр.), однако и его достаточно для демонстрации многообразия существующих СМР.

17 Октября, 1973, доктор Мартин Купер подал патент для Motorola называвшийся 'Радио телефонная система'. Это выделило идею Motorola для сотового радио и, когда патент был представлен 16 Сентября ,1975, был дан Патентный Номер США 03906166. В интервью 1999-го с доктором Купером, Марк Ферранти, пишет для Службы Новостей IDG, описывает конкуренцию той эры: "Пока он доктор (Купер) был руководителем проекта в Motorola в 1973, Купер установил базовую станцию в Нью-Йорке с первым рабочим прототипом сотового телефона и позвонил своим конкурентам в Bell System. Белл разработал технологию сотовой связи годами раньше, но Motorola и Bell Labs в 60-х и начале 70-х соревновались, чтобы действительно перевести технологию на практические устройства; Купер не мог противостоять соблазну продемонстрировать в очень практичной манере кто выиграл".

Таким образом, Купер претендует на изобретение сотового телефона. Но служба Metroliner описанная infra работала четыре года перед звонком Купера, и она была полностью практической. Поскольку Metroliner использовали общественные таксофоны, то Купер может более легко претендовать на изобретение первого персонального сотового телефона

В 1975 FCC, наконец, разрешил Bell System начать испытания системы. Хотя просьбу AT&T о настоящих "полевых испытаниях" работающей сотовой системы FCC одобрила только в Марте 1977. Причины этой бесящей задержки было непреодолимое желание FCC управлять, о котором Берресфорд говорит так: "FCC сделала серию Соломоновых решений под своим стандартом 'общественного интереса'. Постоянно предполагалось во всех ... решениях, что она, FCC, должна решать вопросы: одна или более ячеистых систем должны быть разрешены в данной области; что телефонным компаниям должно быть разрешено вводить их; кто должен делать сотовые телефоны и кто должен продавать их; и так далее вплоть до технических материалов как, например, размещение между речевыми каналами должно быть в 25, 30, 40, или 50 килогерц. Эта задержка, должно быть, стоила Bell System шанса быть первым в предложении индивидуальных сотовых услуг. Телефонная Компания Бахрейна в Мае, 1978 начала работать со своей системой сотовых телефонов. Это отмечено, как в первый раз в мире отдельные личности начали использовать то, что мы считаем традиционным, мобильным сотовым радио. Двуячеистая система имела 250 подписчиков, 20 каналов на 400Mhz диапазоне и использовала все оборудование Matsushita. (Панасоник - имя Матсушита в Соединенных Штатах.) Компания Кабельная и Беспроводная Связь, теперь называющаяся Глобал Кроссинг, вероятно, установили оборудование. Таким образом, FCC, Бахрейн, Британские, и Японские изготовители оборудования выбили Bell System с почетного первого места.

Янг позже вспомнил, что все элементы был известны уже тогда: сеть небольших географических областей названные сотами, передатчик низкой мощности в каждой, поток ячейки, управляемый центральной АТС, частоты, многократно использующиеся другими ячейками и так далее. Янг утверждает, что с 1947 команды Белла "верили, что средства для управления и подключения к множеству небольших ячеек будут развиваться, когда они в них будет потребность. "Авторы в SRI International, в их многотомной истории сотовых телефонов, описывают те далекие дни так: " самое раннее письменное описание концепции сотовой связи появилось в 1947 Техническом меморандуме Bell Labs, созданном Д. H. Рингом. Технический меморандум подробно описал многократное использование частоты в небольших ячейках, которые оставались одним из ключевых элементов разработки сотовой связи с тех пор. Меморандум также описывал handoff, заявляя "Если используется более чем одна первичная частота, должны предусматриваться средства для переключения автомобильного приемника и передатчика на другие частоты. "Ринг не размышляет, как это могло бы реализовываться, и, фактически, его внимание было сосредоточено на том, как могли быть наилучшим образом сэкономлены частоты в различных теоретических системных разработках".

1.3.2 Деление обслуживаемой территории на соты

Здесь мы достигаем важной точки, та, которая иллюстрирует важнейшее различие между стандартной мобильной телефонной связью и сотовой. Вспомните, как авторы описывали handoff, процесс, который Служба Мобильной Телефонии уже использовала. Не было большой проблемы в проведении handoff от одной зоны на другой, но иметь дело с handoffs в ячеистой системе, где каждая из частот была использована много раз, было нелегким. В ячеистой системе Вы должны не только передать вызов от зоны к зоне по ходу движения мобильного устройства, но Вам нужно также переключать частоту, на которую оно настроено, поскольку частоты отличаются от ячейки к ячейке. Повторное использование частоты - критический и уникальный элемент сотовой связи, не handoff, поскольку стандартные радиотелефонные системы также используют их.

Давайте обратимся снова к комментариям Янга, где он сообщает, что команда Белла верила, что сотовая связь будет развиваться, когда в ней будет необходимость. Основные патенты на стандартный мобильный телефон handoff - Система Связи с Контролем Перенесения Мощности, Генри Магунски, назначенный Motorola, Inc. U.S. 2,734,131 (1956) и Автоматическая Радиотелефонная Система Переключения, R.A. Чанней, назначенный Bell Telephone Laboratories, Inc. U.S. 3,355,556(1967). Подтверждая предсказание Bell Laboratories, возникала нужда в большем числе мобильных телефонов. Росли списки очередей в каждом городе, где мобильная телефонная услуга была введена. На 1976 только 545 клиентов в Нью-Йорк Сити имело мобильную связь Bell Systems, с 3,700 клиентами на листе ожидания. По всей стране 44,000 подписчиков Белла имело мобильные устройства AT&T, но 20,000 людей просидели от пяти до десяти лет в очередях.

Несмотря на эту невероятную потребность, прошло 37 лет от введения мобильного телефона до коммерческого использования. Но всесильные руки FCC все также затормаживали развитие сотовой связи. До 1980s они так не сделали каналы достаточно доступными; только до 1978 Bell System, Независимые, и беспроводные ретрансляторы делили всего 54 канала по всей стране. Сравните с 666 каналами, требовавшимися первым системам AMPS для работы.

В мобильной телефонной связи канал - пара частот. Одна частота, чтобы передать и одна, чтобы получить. Это создает цепь или полный маршрут связи. Звучит достаточно просто. Радиодиапазон, тем не менее, был все еще чрезвычайно сжат. В конце 1940-х было немного пространства на нижних частотах, которые использовались большей частью оборудования. Неэффективные радио вносили еще большее уплотнение, используя диапазон частот в 60 kHz, чтобы послать сигнал, который теперь может быть послан с диапазоном в 10kHz или меньше. Но что бы Вы могли сделать со всего шестью каналами, даже не смотря на технологии? Со стандартной мобильной телефонной услугой у вас были бы пользователи, воющие от ожидания открытой частоты.

Вы имели бы, вероятно, беспроводную линию, и возможно сорок подписчиков, дерущихся за каждый канал связи. Большинство мобильных телефонных систем не могли обслужить более чем 250 человек. Были и другие проблемы.

Радиоволны в нижних частотах путешествуют большие расстояния, иногда сотни миль, когда они пропускаются через атмосферу. Передатчики высоко мощности дали мобильным устройствам широкий рабочий диапазон, но добавили дилемму. Телефонные компании не могли многократно использовать их драгоценные несколько каналов в соседних городах, т.к. они создавали помехи своим собственным системам. Им нужно было, по крайней мере, семьдесят пять миль между системами прежде, чем они могли бы использовать частоту снова. Пока FCC держала открытие большего числа каналов для беспроводных технологий под замком, лучшая техника многократного использования частот, вероятно, помогла бы, хотя сомнительно с технологией того времени. В 1947 AT&T запустили "службу хайвэй", предложение радиотелефонов, которое предусматривало обслуживание между Нью-Йорком и Бостоном. Она работала в диапазоне от 35 до 44 MHz, и иногда вызвали интерференции с другими службами. Даже AT&T признали систему неудачной. Том Кнейтел, K2AES, пишет в его Мелодии в телефонных звонках, 3 издание, 1996 вспоминает это время:

Сервис в те далекие дни был очень примитивным, клиенту присваивался к использованию один специфический канал, и вызовы от мобильных устройств делались поднятием оператора голосом и названием вызываемого номера вслух.

Мобильным устройствам были назначены отличные телефонные номера, основанные на кодированном обозначении канала на котором им разрешалось действовать. Устройство предназначенное действовать в канале 'ZL (33.66 Mhz базовая станция) могло иметь номер ZL-2-2849. Мобильный номер YJ-3-5771 было устройством предназначенным работать с каналом YJ (152.63 Mhz). Вся беседа означала нажимание кнопки, чтобы говорить, и отпускание ее, чтобы слушать". Также в 1947 Bell System запросила большего числа частот у FCC. FCC распределила некоторое количество каналов в 1949, но дала половину в другие компании, желавших предоставлять мобильные телефонные услуги. Берресфорд говорит, что "эти Общие Радио Трансляторы или RCC, были первой конкуренцией для Bell System, созданной FCC". Он уточняет, что Общие Радио Трансляторы, группа рынка, управлявшаяся деловыми людьми, которые продвигали мобильную телефонную связь в ранние годы лучше и быстрее чем Bell System: "Телефонные компании и RCC развивались по-разному в начале мобильного телефонного бизнеса. Телефонные компании были первоначально заинтересованными в обеспечении обычных, базовых телефонных услуг в массы и, следовательно, обращали немного внимания на услуги мобильной связи в течение 1950-х и 1960-х. RCC были обычно мелкими предпринимателями, которые работали в нескольких связанных предприятиях - службе ответов по телефону, частными радиосистемами для такси и компаний доставки, морских и служб типа воздух-земля, и службы вызова 'пищалками' (пейджинг). Как класс, RCC были более торгово-ориентированными, чем телефонные компании и выиграли много больше клиентов; некоторые разбогатели на пейджинг-бизнесе. RCC были также очень независимыми друг от друга; помимо продаж, их специальностью было судебное дело, часто 'завешивая' телефонные компании (и друг друга) в судебных и правовых делах на года". Как доказательство их конкурентоспособности, RCC обслуживали 80,000 мобильных устройств в 1978, вдвое больше чем Белл. Этот рост строился в прочном начале, введении автоматического кодового набора в 1948.

1 Марта, 1948 первая полностью автоматическая служба радиотелефонии начала действовать в Ричмонде, Индиана, устраняя операторов для установки большинства вызовов. Радиотелефонная Компания Ричмонда обошла Bell System на 16 лет. AT&T не обеспечили автоматизированный кодовый вызов для большинства мобильных устройств до 1964, отставая в автоматическом переключении для беспроводной связи так же, как с наземной телефонной связью. (Между прочим, Bell System не отправили в отставку их последний шнуровой распределительный щит до 1978.) Большинство систем, включая RCC, все еще обслуживали вручную до 1960-х.

Кое-кто утверждает, что С. Лаурен из Администрации Шведской Сети Связи разработал первую в мире автоматически мобильную телефонную систему, испытанную в Стокгольме в 1951. Я не обнаруживал никакую литературу, чтобы подтвердить это (Американец не приложил достаточно усилий для этого, такой факт, несомненно, имел место - прим пер.). Андерс Линдберг из Шведского Музея Науки и Технологии указывает на текст - итог от статьи в ежегоднике «Daedalus» (1991) для Шведского Музея Науки и Технология". Он говорит, что "оригинальная шведская статья более обширна, чем итог". Что " Мобильная Телефонная Книга" Джона Мерлунга и Ричарда Джонса, ISBN 0-9524031-02, опубликованная Communications Week International, Лондон в 1994 кратко описывает "MTL" от 1951. Но, тем не менее, ничто не противоречит моему мнению, что Телефон Ричмонда был первым с автоматическим кодовым набором.

1 Июля, 1948 Bell System открыла транзистор, совместное изобретение ученых Bell System Уиляма Шоклея, Джона Бардина и Уолтера Браттайна. Это должно было произвести революцию в каждом аспекте телефонной промышленности и всей связи. Один инженер заметил, "Просить нас предсказать, что транзисторы будут делать, как просить человека, который первым установил колеса на воловую повозку предвидеть автомобиль, часы, или высокоскоростной генератор". Ненадежное, громоздкое, энергоемкое ламповое радио должно было быть вытеснено износоустойчивыми, миниатюрными устройствами низкого энергопотребления в течение следующих 15и лет. В конце 1940-х и большей части 1950-х, тем не менее, большинство радио все еще полагались на лампы, как иллюстрирует ниже фотография типичного радиотелефона того времени.

Давайте отправимся в Швецию, чтобы прочитать о типичном радиотелефонном устройстве, похожем на Американские установки: "Это было в середине 1950-х, когда первые оснащенные телефоном автомобили вышли на дорогу. Это было в Стокгольме - здание штаб-квартиры корпорации Ericsson - и первые пользователи были доктором на вызове и банки на колесах. Прибор состоял из преемника, передатчика и логического устройства, установленных в багажник автомобиля, с номеронабирателем и телефонной трубкой зафиксированными на щитке, висящем над обратной стороне переднего сиденья. Это было похоже на разъезды с полной телефонной станцией в автомобиле. Со всеми функциями обычного телефона, телефон питался автомобильной батареей. Ходит слух, что оборудование поглощало так много энергии, что Вы могли сделать только два вызова - Второй, чтобы попросить, чтобы гараж послал грузовик, чтобы отбуксировать прочь Вас, ваш автомобиль и вашу пустую батарею... Эти первые автотелефоны были просто слишком тяжелы и громоздкими - и слишком дороги в использовании - т.е. доступными для горстки клиентов. До середины 1960-х новое оборудование, использующее транзисторы не привозилось на рынок. Весящие много менее и потребляющие ничтожную часть энергии, мобильные телефоны теперь оставляли много места в багажнике - но Вам все еще потребовался бы автомобиль, чтобы передвигаться с ним".