Мобильная связь динамична и сложна. Новые цифровые технологии появляются как кролики из шляпы факира. Знания множатся, одна волна информации накатывает на другую, не успевая дойти до народа, оседая в узком кругу специалистов. Рядовой пользователь теряется среди множества понятий и предложений в мире мобильных устройств, стандартов, технологий. А теряться-то нечего! Все на самом деле просто. И это мы сейчас докажем. Перед вами — мобильный букварь, ориентированный на любознательную аудиторию. Объяснение сути работы всех стандартов сотовой связи. Растолкование мудреных терминов. Истории появления новых технологий. Прочитав несколько красивых и веселых страниц, вы поймете, что мобильная связь тоже — легка и прекрасна.
Предшественники современных цифровых систем сотовой связи — обычные системы мобильной радиосвязи. Они возникли сразу вскоре после эпохального изобретения радио в 1895 году и, несмотря на громоздкость аппаратуры, очень быстро стали использоваться сначала для цифровой связи с судами, а потом — и с другими подвижными объектами.
На первом этапе радиосвязь внедрялась в те области, где применение других видов связи было просто физически невозможным. Действительно, за всеми судами, бороздящими просторы мирового океана, телефонные кабели не протянешь, а на большой воде радиосвязь может оказаться спасительной в буквальном смысле слова. Но свойственная радио высокая оперативность оказалась востребована и большими городами — несмотря на наличие в мегаполисах почты, телеграфа и телефона. Так, например, уже в 1921 году в Детройте начала работать система диспетчерской радиосвязи с полицейскими машинами. Этот год может считаться началом эпохи развития сухопутных систем служебной радиосвязи.
Следующая примечательная дата — 1945 год, когда в другом городе США, Сент-Луисе, начала работать первая коммерческая система подвижной радиотелефонной связи. Все операции — от выбора свободного радиоканала до установления связи — выполнялись вручную, но по сути она использовалась абонентами для тех же целей, что и современная сотовая связь.
Аналогичные радиосистемы вскоре появились и в других странах, В СССР система мобильной радиотелефонной связи «Алтай» была разработана в конце 50-х — начале 60-х годов. Впоследствии сети «Алтай» охватили более пятидесяти крупных административных центров страны и обслуживали до 20 тысяч пользователей.
Но у систем подобного типа было два существенных недостатка, обусловленных самим принципом их работы. Дело в том, что все абонентские радиостанции связываются с одной общей стационарной станцией, расположенной в центре обслуживаемой территории, Такая организация их работы даже привела к появлению специального наименования — «радиально-зоновые». И вот именно здесь и возникают проблемы.
Первая связана с размерами рабочей зоны. По целому ряду причин в подобных системах приходится использовать радиоволны ультракоротковолнового диапазона. А они способны распространяться только в пределах прямой радиовидимости, не огибая Землю и окружающие объекты. Из-за этого дальность действия системы напрямую зависит от высоты подъема антенн базовой и мобильных станций над окружающей местностью. На практике установка антенн базовой станции на высоте 300 — 500 м обеспечивает дальность связи до 70 — 90 км, и этого достаточно для охвата даже больших городов. Однако при таких размахах нужны радиопередатчики большой мощности — что, во-первых, не очень хорошо с точки зрения экологии, а во-вторых, не позволяет сделать абонентское оборудование малогабаритным.
Но главная проблема — недостаток радиочастот. Этот ресурс невелик по чисто природным причинам, и поэтому никакие технические ухищрения не позволят выделить более чем несколько сотен радиоканалов. Другими словами, потенциально у таких систем весьма ограниченное число абонентов. Разработкой способов преодоления этих ограничений занимались инженеры разных стран, но детально методы решения проблемы и принципы работы соответствующих систем были впервые сформулированы сотрудниками исследовательского центра Bell Laboratories американской компании AT&T в специальном отчете, подготовленном в 1971 году.
Суть предложенной ими идеи такова:вся территория разбивается на ряд отдельных зон, которые называются сотами (англ. cell — ячейка, сота). Каждая такая сота обслуживается маломощным передатчиком с небольшим радиусом действия, работающим на фиксированной частоте. Миниатюрный размер соты позволяет без заметных помех использовать одну и ту же радиочастоту повторно в другой ячейке системы, территориально отделенной от первой несколькими сотами, в которых задействованы другие рабочие частоты. Таким образом, с помощью ограниченного числа радиоканалов связью охватывается территория любого размера.
Вообще, сама сотовая идея построения радиосистем появилась и стала использоваться еще в 40-е годы, Достаточно вспомнить первые телевизионные системы, которые с помощью всего 12 телевизионных каналов обеспечивали двух-трехпрограммное вещание на территориях целых стран, Широко используется сотовый принцип и в других системах связи (например, пейджинговых и транкинговых), но прижился в названии он только у современных радиотелефонных систем мобильной связи.
