 Оказывается, на вопрос,
сколько лет телефону, ответить не так-то просто. Судите сами: принцип
трансформирования вибрации мембраны от звуковых волн в электрический сигнал,
который подлежит в дальнейшем передаче по проводам на расстояние, открыл
французский исследователь Шарль Бурсоль в 1854 году. Позже немецкий
естествоиспытатель Иоганн Рейс научился передавать по проводам музыкальные
звуки. Но передавать речь все не получалось. Наконец, в 1876 году удача
улыбнулась американскому изобретателю Александру Беллу, который догадался, что
для передачи речи нужен постоянный ток, и разработал примитивный (но
работающий) телефонный аппарат.
Выглядел он ужасно: в
центре «натюрморта» находился подковообразный магнит с намотанной на него
проволокой — никакой эстетики. Оговоримся, что приоритет Белла — это
американская версия истории, но некоторые исследователи ее оспаривают, находя в
изобретении «русский след». Впрочем, запатентована технология была именно
Беллом, да и словом «телефон» мы обязаны ему. С тех пор телефон начал
стремительно меняться и внешне и изнутри. В 1920-е годы это был «колокольчик»
со съемным громкоговорителем. В 1937 году телефон обзавелся привычной ныне
трубкой и вращающимся диском для набора номера. И прожил в таком виде в СССР и
в странах Восточной Европы до конца 1980-х. Советская промышленность никогда не
выпускала беспроводные телефоны. Мобильность в пределах собственной квартиры
решалась установкой длинного, более десяти метров, витого шнура, позволяющего
унести телефон в соседнюю комнату.
В начале 1990-х годов
появились беспроводные телефоны с кнопочным набором. Постепенно домашние и
офисные аппараты, работающие в диапазоне 50 МГц с радиусом действия в несколько
десятков метров, были вытеснены 900-мегагерцевыми аппаратами. Последние
обеспечивали более высокую помехозащищенность, некоторую защиту от
аппаратов-двойников и радиус действия — до нескольких сот метров от базовой
станции. Реальный радиус действия сильно зависел от типа помещения, числа
бетонных переборок и прочих препятствий. Однако современные 900-мегагерцевые
аппараты позволяют комфортно работать в крупном офисе и многоэтажном здании.
По сути, предками сотовой
подвижной связи были радиотелефонные удлинители и различные автономные сети
радиосвязи. Кстати, широко известная еще в советские времена радиально-зоновая
сеть спецсвязи «Алтай», которой пользовалась тогдашняя государственная элита,
обеспечивала подвижность в пределах сот внушительного размера. Поскольку
абонентов у этой сети было немного, вопрос об экономии радиочастотного ресурса
тогда не стоял. Аналогичные системы связи имелись и в других странах, но это
была лишь прелюдия к будущей сотовой связи. Внедрение настоящих сотовых сетей
началось лишь после того, как была решена проблема экономии спектра радиочастот
и найдены способы определения текущего местоположения подвижных абонентов. Это
было необходимо для оптимального направления к ним вызовов и обеспечения
непрерывности связи при перемещении абонента из одной соты в другую.
Рождение сотовой связи
относят к 1971 году. Именно тогда компания «Bell System» представила в
Федеральную комиссию США по связи (FCC) описание архитектуры радиотелефонной
связи, которая впоследствии и стала называться сотовой. Но путь от идеи до
реального проекта занял довольно долгий срок — коммерческие сотовые сети
заработали лишь через десять лет.
Разработка в 1970-х годах
сотовых систем и их последующее внедрение в 1980-х годах потребовали решения
разнообразных и весьма непростых технических проблем. Одной из серьезнейших
было создание небольших по размерам и весу переносных абонентских терминалов.
На рубеже 1970-х годов даже передовые по техническим решениям автомобильные
терминалы весили немногим менее 15 килограммов. И такое же по назначению
устройство надо было реализовать в размерах и весе, приемлемых для удержания
одной рукой возле уха. Первыми успехами удалось блеснуть специалистам компании
«Motorola» (США).
Один из родоначальников
новых направлений телекоммуникаций — Мартин Купер, занимавший в начале 1970-х
годов пост вице-президента компании «Motorola». Он первым предложил пути
кардинального уменьшения размеров радиотелефона. И вот в 1973 году появился
первый сравнительно небольшой радиотелефон, который успешно прошел лабораторные
испытания. Мартин Купер сделал с него первый звонок коллеге-конкуренту из «Bell
Laboratories». Как свидетельствует 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».
В середине 1980-х годов
имя Мартина Купера было помещено в Зале Славы беспроводной связи.
Первые системы сотовой
связи были аналоговыми и обладали одним серьезным недостатком —
несовместимостью систем различных производителей. Это существенно ограничивало
возможности перемещения абонентов между странами и даже городами, в которых
были развернуты разнотипные системы.
Столь привычные
современному пользователю аналоговые сотовые сети начали создаваться в начале
1980-х годов во многих странах Европы на базе унифицированного оборудования
стандарта MMT-450 и в США — на базе стандарта AMPS. Именно им в ту пору суждено
было принять на себя основную часть подвижных абонентов во всем мире.
В результате европейской
инициативы в 1982 году возникла группа экспертов подвижной связи GSM (Group
Special Mobile) из 17 европейских администраций связи, которая приступила к
разработке нового цифрового стандарта сотовой связи. Многолетние усилия GSM
увенчались успехом, и сегодня мы имеем еще одну широко распространенную
расшифровку аббревиатуры GSM. Global System for Mobile Communications
(глобальная система подвижной связи).
Для решения проблем
внедрения и эксплуатации нового стандарта в 1987 году была основана европейская
рабочая группа MoU — меморандум понимания сущности совместных соглашений по
использованию. Это сообщество партнеров насчитывает к настоящему моменту не
одну сотню операторов из почти 100 стран мира. Серьезный подход европейцев к
созданию нового стандарта привел к успеху — появлению нынешнего лидера
европейской сотовой связи — стандарту GSM, работающего в диапазоне 900 МГц.
«В 1988 году были приняты
основные документы и началось освоение производства оборудования для сервисных
систем этого стандарта, — пишет в журнале «Радио» А. Голышев. — А в 1991 году
первые сети GSM уже стали практически эксплуатироваться. До сих пор процесс
создания этого стандарта может считаться образцом совместного решения сложных
технических и организационных задач большой группой стран. Разработанные в
рамках GSM системные и технические решения широко используются в настоящее
время при создании перспективных цифровых систем сотовой связи, в том числе и
на базе других технологий. В первую очередь, к таким решениям относится
построение сетей GSM на принципах интеллектуальных сетей, применение модели
открытых систем, внедрение новых эффективных моделей повторного использования
частот и т.п.».
В стандарте используется
многостанционный доступ с временным разделением каналов (TDMA), функционирующий
в диапазоне частот 890…915 МГц (по линии «вверх») и 935…960 МГц (по линии
«вниз») с шириной полосы канала 200 кГц. Помимо каналов трафика присутствуют
также каналы управления. Таким образом, в одном физическом радиоканале в GSM
реализовано восемь логических каналов связи, каждым из которых может
пользоваться отдельный абонент.
Одна базовая станция может
поддерживать максимально 16–20 радиоканалов. Максимальная скорость передачи
данных в системе — 9,6 Кбит в секунду.
В стандарте GSM
применяется так называемая спектрально-эффективная гауссовская частотная
манипуляция с минимальным частотным сдвигом. Для защиты от ошибок в
радиоканалах системы GSM используется сверточное и блочное кодирование с
перемежением.
Сверточное кодирование
борется с одиночными ошибками, перемежение позволяет преобразовать групповые
ошибки в одиночные, а блочное кодирование освобождает от оставшихся
нескорректированных ошибок. Повышение эффективности кодирования и перемежения
при малой скорости перемещения абонентских терминалов достигается медленным
переключением рабочих частот в процессе сеанса связи со скоростью 217 скачков в
секунду.
Для высокой степени
безопасности передачи сообщений осуществляется их дополнительное шифрование по
алгоритму с открытым ключом.
«Функциональный состав
системы вполне традиционный, — отмечает А. Голышев, — она состоит из центра
коммутации, центра управления и обслуживания, базовых станций и абонентских
терминалов.
Центр коммутации
обслуживает группу ячеек (сот), в каждой из которых находится базовая станция
(отдельные группы базовых станций управляются специализированным контроллером),
обеспечивая все виды соединений, в которых нуждается абонентская подвижная
станция, а также "эстафетную передачу" при движении абонента (из соты
в соту) и переключение радиоканалов при появлении помех или неисправностей.
Центр коммутации непрерывно отслеживает местонахождение подвижных станций,
сохраняя эту информацию в специальных защищенных базах данных. Это позволяет
осуществлять обслуживание (роуминг) пользователей других сетей данного
стандарта (принадлежащих другим операторам)…
…Разработчики позаботились
о том, чтобы система GSM обладала собственным внутренним механизмом определения
местоположения абонентов и маршрутизации вызовов, не зависящим от конкретной
телефонной сети, к которой подключена, и соответственно могла бы достаточно
просто сделать то же самое в любой части каждой страны. Все это облегчает
организацию автоматического роуминга, что ныне широко используется во всем
мире».
Для исключения
несанкционированного доступа в сеть GSM производится аутентификация абонента.
При этом каждый получает на время пользования сетью стандартный модуль
подлинности абонента, который содержит международный идентификационный номер,
свой индивидуальный ключ и алгоритм аутентификации. Вставив свою карту в
терминал, абонент превращает последний в свой индивидуальный аппарат. Чтобы
обеспечить дополнительную защиту своего терминала, абонент может установить
такой режим работы, при котором необходимо дополнительно набрать на клавиатуре
pin-код.
Еще один важный узел сети
GSM, отвечающий за ее надежность, — это центр эксплуатации и технического
обслуживания (OMC). Он обеспечивает контроль и управление всеми компонентами
сети, а также контролирует качество ее работы. В зависимости от характера
неисправности OMC позволяет устранить ее автоматически или с помощью
экстренного вмешательства технического персонала.
Сеть GSM имеет центр
управления, предназначенный для эксплуатации и технического обслуживания всей
сети, которая может содержать несколько региональных OMC.
Система предоставляет
своим абонентам широкий спектр услуг передачу вызова, оповещение о тарифных
расходах, включение в закрытую группу пользователей. Применение в сети
различного оборудования позволяет, кроме осуществления голосовой связи,
передавать данные, короткие сообщения, сигналы экстренных служб, в том числе
аварийной информации, сигналов охраны квартир, бедствия. | 
