Системы и сети передачи информации

Сотовая связь

История появления сотовой связи.

Идея сотовой связи была выдвинута в 1971 году в США. Однако отсчет истории сотовой связи следует вести с 1921 года, когда полиция Детройта начала использовать одностороннюю радио-связь. В 1933 полиция Нью-Йорка начала использовать 2-стороннюю связь, а в 1934 – уже на государственном уровне эта технология получила поддержку и федеральная комиссия связи выделила 4 частоты 30…40 МГц. К 1940 году такой связью пользовались порядка 10 тысяч полицейских. Во всех этих системах использовалась амплитудная модуляция, а к 1946 амплитудная модуляция была полностью вытеснена частотной модуляцией. Первый общественный подвижный радио-телефон появился в 1946 году в Сент-Луисе производства Bell Telephone Laboratories, в котором использовался 150 МГц диапазон. К 1955 уже начала работать 11-канальная радио-связь, а в 1956 появилась 12-канальная система связи на частоте 450 МГц. Обе эти системы были симплексными с ручной коммутацией. Автоматическая дуплексная система появилась в 1964. Аналогичным образом ситуация развивалась и в других странах. В Норвегии общественная радио-телефонная связь использовалась на морфлоте с 1931, а к 1955 в стране уже было 27 береговых радио-станций. К 1970 году сложилась ситуация, что подвижная радио-телефонная связь получила весьма широкое распространение в мире, а так же в самых различных видах деятельности, но вследствие ограниченности полосы частот, и , как следствие, количества каналов, распространение ее затруднялось. Выход был найден в 1971 году в виде идеи повторного использования частот при ячеистой структуре системы связи. Эта идея была представлена в техническом докладе компании Bell System, представлена в федеральную комиссию связи США в 1971. В 1974 году федеральная комиссия связи США приняла решение о выделении для сотовой связи полосы частот шириной в 40 МГц в диапазоне 800 МГц, а в 1978 году в Чикаго начались испытания первой опытной системы сотовой связи на 2000 абонентов. Поэтому 78 год можно считать годом начала практического использования сотовой связи. Первая автоматическая коммерческая система сотовой связи была введена в эксплуатацию в 1983 там же, в Чикаго компанией AT&Т. В Канаде сотовая связь так же начала использоваться с 1972, в Японии – 1979, в скандинавских странах с 81, в Испании и Англии с 82, в России с 90. Первые системы сотовой связи (стандарт сотовой связи) были аналоговые. Самый основной стандарт: AMPS – Advanced Mobile Phone Service, так называемая усовершенствованный мобильный телефонный сервис. Этот стандарт широко используется в США, Канаде, Австралии, Центральной и Южной Америке. Известен так же как северо-американский стандарт и является самым распространенным аналоговым стандартом в мире, в том числе и в России.

TASC – total access communication system. Так называемая общедоступная система связи, используется в Англии, Ирландии, Австрии, Италии и так далее. У него есть модификации – английский стандарт ETASC, и японский JTASC/NTASC. В целом это второй стандарт по распространенности, до 95 года он был 2 в целом по стандартам.

NMT450/300 – Nordic Mobile Telephone – мобильный телефон северных стран, известен так же, как скандинавский стандарт. 450 был в свое время принят в качестве федерального стандарта в России.

С-450 – используется в Германии и Португалии.

RTMS- Radio Telephone Mobile System – используется в Италии.

Radiocom-2000 – французский стандарт.

NTT (Nippon Telephone and Telegraph) – японская система радио телефонов и связи.

Во всех аналоговых стандартах применяется частотная модуляция для передачи речи и сигналов управления. Для передачи информации различных каналов используются различные участки спектра частот, а именно применяется метод множественного доступа с частотным разделением каналов(IDMA). Отсюда следует основной недостаток аналоговых систем – низкая емкость, являющаяся следствием нерационального использования выделенной полосы частот. Этот недостаток стал очевидным в середине 80-х годов, в условиях широкого распространения сотовой связи в ведущих странах. В тоже время бурно развивалась цифровая техника, что привело к появлению цифровых систем сотовой связи. Но замена аналоговых стандартов на цифровые столкнулась с трудностями. Основные трудности были связанны с тем, что стандарт AMPS получил большое распространение и прямая замена оказалась невозможной. Выход был найден в разработке 2-х режимной, аналого-цифровой системы, позволяющей совмещать работы аналоговой и цифровой систем в одном и том же диапазоне. Работа над этим стандартом началась в 1988, и в 1992 появился первый цифровой стандарт:

D_AMPS (digital AMPS) – или же IS-54 – Interim Standard. Этот стандарт используется там, где и AMPS.

В Европе ситуация осложнялась наличием множества несовместимых аналоговых систем. Выходом оказалось создание единого Европейского стандарта, получившего название GSM. Первый – GSM-900 (в диапазоне 900 Мгц). Начал работать в 91 году.

Япония в 1994 выпустила собственный стандарт, схожий с D-AMPS, получивший название PDC(personal digital cellular).

Стандарт D-AMPS усовершенствовался за счет введения нового типа каналов управления, а именно – стандарт D-AMPS первых версий сохранило аналоговые каналы управления. Появился стандарт IS-136 с цифровыми каналами управления. Стандарт GSM тоже не стоял на месте и постепенно начал осваивать диапазон в 1800 Мгц. Увеличение частоты в 2 раза позволило увеличить количество частотных каналов, частотную емкость системы и, за счет физического уменьшения размера ячеек и увеличения их количества, значительно увеличить емкость систему.

Работает GSM-1800 c 1996 года, в США диапазон 1800 Мгц и аналогичные действия были произведены в диапазоне 1900 Мгц. Отсюда в GSM появился 1900 диапазон.

Все перечисленные цифровые системы основаны на методе множественного доступа с временным разделением канала. Однако в США в 1992-1993 годах был разработан стандарт системы сотовой связи на основе метода множественного доступа с кодовым разделением каналов. Таким образом сформировались 3 основных стандарта сотовой связи. Это D-AMPS, GSM и CDMA (Code Division Multiply Access).