принципи сотового звязку                                                      Перша система радіотелефонного зв'язку, що пропонувала послуги всім охочим, почала функціонувати в 1946 році в м. Сент-Луїс (США). Радіотелефони, що застосовувалися в цій системі, використовували звичайні фіксовані канали. Якщо канал зв'язку був зайнятий, то абонент вручну переключався на іншій-вільний. Апаратура була громіздкою і незручною у використанні.

З розвитком техніки системи радіотелефонного зв'язку удосконалювалися: зменшувалися габарити пристроїв, освоювалися нові частотні діапазони, поліпшувалося базове і комутаційне устаткування, зокрема, з'явилася функція автоматичного вибору вільного каналу - транкінг (транкінг). Але при величезній потребі в послугах радіотелефонного зв'язку виникали і проблеми. Головна з них - обмеженість частотного ресурсу: кількість фіксованих частот в певному частотному діапазоні не може збільшуватися нескінченно, тому радіотелефони з близькими по частоті робочими каналами створюють взаємні перешкоди. Вчені й інженери різних країн намагалися вирішити цю проблему. І ось у середині 1940-х років дослідницький центр Bell Laboratories американської компанії AT & T запропонував ідею розбиття всієї обслуговуваної території на невеликі ділянки, які стали називатися сотами (від англ, клітини - осередок, стільника). Кожна стільника повинна була обслуговуватися передавачем з обмеженим радіусом дії і фіксованою частотою. Це дозволило б без взаємних перешкод використовувати ту ж саму частоту повторно в іншій соте.

Але минуло понад тридцять років, перш ніж такий принцип організації зв'язку був реалізований на апаратному рівні. Причому всі ці роки розробка систем стільникового зв'язку велася в різних країнах світу не по одних і тих же напрямах.

Аналоговими ці системи називаються тому, що в них використовується аналоговий спосіб передачі інформації за допомогою звичайної частотної (ЧМ) або фазової (ФМ) модуляції, як і в звичайних радіостанціях. Цей спосіб має два серйозні недоліки: існує можливість прослуховування розмов іншими абонентами, відсутні ефективні методи боротьби з завмираннями сигналів під впливом навколишнього ландшафту та будівель або внаслідок пересування абонентів.

Використання різних стандартів стільникового зв'язку і велика перевантаженість виділених частотних діапазонів стали перешкоджати її широкому застосуванню. Адже іноді по одному і тому ж телефону через взаємних перешкод не могли розмовляти навіть абоненти, що перебувають у двох сусідніх країнах (особливо в Європі).

Збільшити кількість абонентів можна було лише двома способами: розширивши частотний діапазон (як це було зроблено у Великобританії - ETACS) або перейшовши до раціонального частотного планування, що дозволяє набагато частіше використовувати одні і ті ж частоти.

Використання новітніх технологій і наукових відкриттів в галузі зв'язку та обробки сигналів дозволило до кінця 1980-х років підійти до нового етапу розвитку систем стільникового зв'язку - створення систем другого покоління, заснованих на цифрових методах обробки сигналів. З метою розробки єдиного європейського стандарту цифрового стільникового зв'язку для виділеного в цих цілях діапазону 900 МГц в 1982 р. Європейська конференція адміністрацій пошт та електрозв'язку (СЕРТ) - організація, що об'єднує адміністрації зв'язку 26-ти країн, - створила спеціальну групу Groupe Спеціальні Mobile. Абревіатура GSM і дала назву новому стандарту (пізніше, у зв'язку з широким розповсюдженням цього стандарту в усьому світі, GSM стали розшифровувати як глобальна система мобільного зв'язку). Результатом роботи цієї групи стали опубліковані в 1990 році вимоги до системи стільникового зв'язку стандарту GSM, в якому використовуються найсучасніші розробки провідних науково-технічних центрів. До них, зокрема, відносяться: тимчасовий поділ каналів, шифрування повідомлень і захист даних абонента, використання блокового і згортального кодування, новий вид модуляції - Омськ (Gaussian мінімальна маніпуляція).

У 1989 г, за рік до появи технічного обгрунтування GSM, британський Департамент торгівлі та промисловості DTI (Міністерство торгівлі і промисловості) опублікував концепцію «Рухливі телефони», яка після внесення доповнень і змін одержала назву «Мережі персонального зв'язку» -. PCN (Personal Мережі зв'язку). Метою реалізації концепції було створення конкуренції між основними учасниками ринку рухомого радіозв'язку, щоб до 2000 року їх абонентами стало близько 15% населення країни.

Не відставала від Європи і Америка, що проголосила свою концепцію «Послуги персонального зв'язку» - PCS (Personal послуг зв'язку). Її метою був 50%-ний охоплення населення країни до 2000 р. Для реалізації цієї концепції Федеральна комісія зв'язку США виділила три частотних ділянки в діапазоні 1,9-2,0 ГГц (широкосмугові PCS) і одна ділянка в діапазоні 900 МГц (вузькосмугові PCS).

У 1990 р. американська Промислова асоціація в галузі зв'язку TIA (Telecommunications Industry Association) затвердила національний стандарт IS-54 цифрового стільникового зв'язку. Цей стандарт став більш відомий під абревіатурою D-AMPS або ADC. На відміну від Європи, в США не були виділені нові частотні діапазони, тому система повинна була працювати в смузі частот, спільної з аналоговим стандартом AMPS. Одночасно з цим американська компанія Qimlcomm почала активну розробку нового стандарту стільникового зв'язку, заснованого на технології шумоподібних сигналів і кодовому розділенні каналів, - CDMA (Code Division Multiple Access).

У 1991 р. в Європі з'явився стандарт DCS-1800 (Цифровий стільниковий система 1800 МГц), створений на базі стандарту GSM. Великобританія відразу ж прийняла його як основу для розробки згадуваної вище концепції PCN, що стало початком переможного ходи цього стандарту по континентах земної кулі.

У розвитку стільникового зв'язку від Європи і США не відставала і Японія. У цій країні був розроблений власний стандарт стільникового зв'язку JDC (японський цифрового стільникового), близький за своїми показниками до американського стандарту D-AMPS. Стандарт JDC був затверджений в 1991 р. Міністерством пошт і зв'язку Японії.

У 1992 р. у Німеччині вступила в комерційну експлуатацію перша система стільникового зв'язку стандарту GSM.

У 1993 р. в США після низки успішних випробувань Промислова асоціація в галузі зв'язку TIA прийняла стандарт CDMA як внутрішній стандарт цифрового стільникового зв'язку, назвавши його IS-95. У вересні 1995 р. у Гонконгу була розпочата комерційна експлуатація першої мережі стандарту IS-95.

У 1993 р. у Великобританії вступила в експлуатацію перша мережа DCS-1800 Опе-2-Опе, яка налічує вже більше 500 тис. абонентів.

Що таке мобільний зв'язок, Росія дізналася лише на заході перебудови. У Санкт-Петербурзі, а потім і в Москві з'явилися системи стандарту NMT-450J (модифікована версія стандарту NMT-450). А прийняття у 1994р. концепції розвитку мереж сухопутної рухомого зв'язку стало потужним каталізатором подальшого розвитку стільникового зв'язку в національному масштабі. І якщо з впровадженням стандартів NMT і AM PS наша країна відстала років на десять, то проголошення стандарту GSM в якості одного з двох федеральних стандартів (NMT і GSM) скоротило цей часовий розрив приблизно до трьох років.

Чітка орієнтація на прогресивні світові технології дає можливість Росії не відставати від провідних країн світу в розвитку сучасних систем рухомого радіозв'язку. Не відстає Росія і в галузі впровадження прогресивного стандарту CDMA. Умови розвитку мереж CDMA в Росії визначені наказом Міністерства зв'язку РФ № 18 від 24 лютого 1996 р., Де зазначено, що мережі CDMA орієнтовані на надання послуг стаціонарним абонентам. Але допускається можливість їх застосування з соти в стільнику, тобто забезпечується обмежена рухливість абонентів. Перша мережа стандарту CDMA почала функціонувати в Челябінську, планується впровадження мереж CDMA в Москві і Санкт-Петербурзі.

Подальший розвиток стільникового рухомого зв'язку здійснюється в рамках створення проектів систем третього покоління, які будуть відрізнятися уніфікованою системою радіодоступу, що поєднує існуючі стільникові й «беспровідні» системи з інформаційними службами XXI в. Вони будуть мати архітектуру єдиної мережі і надавати зв'язок абонентам у різних умовах, включаючи рухомий транспорт, житлові приміщення, офіси і т. д. У Європі така концепція, що отримала назву UMTS (універсальна система рухомого зв'язку), передбачає об'єднання функціональних можливостей існуючих цифрових систем зв'язку в єдину систему третього покоління FPLMTS (Майбутнє громадській землі Mobile Telecommunications System), яка повинна стати результатом інтеграції систем бездротового доступу та наземної стільникового зв'язку з наданням абонентам стандартизованих послуг рухомого зв'язку. Роботи зі створення міжнародної системи рухомого зв'язку загального користування FPLMTS ведуться Міжнародним союзом електрозв'язку. Для неї був визначений діапазон частот 1 -3 Ггц, в якому будуть виділені смуги шириною 60 МГц для стаціонарних станцій і 170 Мгц - для рухливих станцій. Однак незабаром стало ясно, що, незважаючи на широкомасштабне впровадження систем наземного зв'язку й застосування роумінгу, величезна частина території земної кулі, включаючи світові океани, виявляється недосяжною для FPLMTS. Очевидно, що глобальне охоплення можливий тільки за допомогою супутників зв'язку, а отже, при розробці єдиного стандарту, що забезпечує глобальну зв'язок, ніяк не обійтися без супутникових технологій. Тому вимоги до єдиної системи мобільного зв'язку були сформульовані в рамках нової програми IMT-2000 (Міжнародної рухомого зв'язку).

У новій назві вже немає такого терміну як «Земля» (сухопутні), але є цифра 2000, яка вказує і передбачуваний термін прийняття стандарту, і значення частоти (2000 МГц), в області якої намічено виділити частотні ресурси для наземних і супутникових систем зв'язку. Структура радіоінтерфейсів для IMT-2000 представлена ​​на рис. 2.2.

Принципова відмінність технології 3-го покоління від попередніх - можливість забезпечити весь спектр сучасних послуг (передачу мови, роботу в режимі комутації каналів і комутації пакетів, взаємодія з додатками Інтернет, симетричну й асиметричну передачу інформації з високою якістю зв'язку) і в той же час гарантувати сумісність з існуючими системами.

Послуги, які надають системи 3-го покоління, прийнято ділити на дві групи:

 -Не мультимедійні (узкополосная передача мови, низкоскоростная передача даних, трафік мереж з комутацією)

- Мультимедійні (асиметричні й інтерактивні).

Новою якістю цих систем є також те, що вони дозволяють компаніям-операторам самостійно розробляти додатка, функції і послуги, орієнтуючись на вимоги конкретного регіону і коригувати зростання попиту на певні послуги.

Вивчення тенденцій розвитку мультимедійної рухомого зв'язку дозволяє прогнозувати значне збільшення числа її користувачів. За даними прогнозів, з 200 млн. абонентів в Європі частка споживачів послуг систем зв'язку 3-го покоління в 2005 році складе 16%. Що ж стосується обсягу мультимедійного трафіка, то вже в 2005 р. він перевищить 60%, за умови що тарифи будуть рости істотно повільніше, ніж трафік.

Останні досягнення в області відеоконференц-зв'язку дозволяють стверджувати, що вона отримає широке поширення в системах 3-го покоління. До недавнього часу цей вид послуг був характерний в основному для мереж ISDN, що забезпечують швидкість передачі 144 Кбіт / с (BRI) або до 384 Кбіт / с (з використанням трьох базових каналів BRI).

Стрімке зростання популярності Інтернет і бурхливий розвиток мобільного зв'язку дозволяють говорити про перспективу злиття цих двох технологій. Сьогодні попит на відеоконферец-зв'язок починає зростати. Незважаючи на ряд проблем, пов'язаних з реалізацією високошвидкісного доступу до Інтернет з мобільного терміналу, можна припустити, що з часом ця послуга стане однієї з основних.

Аналіз тенденцій розподілу трафіка по регіонах, пророблений Міжнародним союзом електрозв'язку (МСЕ), показує, що найбільший ріст обсягу послуг супутникових систем 3-го покоління очікується в Північній і Південній Америці, Японії та Азії.

Що ж стосується Європи, то тут збільшення обсягу послуг супутникового зв'язку невелике через досягнення гарного покриття наземними мережами стільникового зв'язку, які вже «обплутали» практично всю Європу.

Послуги систем 3-го покоління включають в себе сервіс, наданий технологією віртуального домашнього середовища надвисоких енергій (віртуального середовища Home), основна ідея якої полягає в переносі індивідуального набору послуг через границі мереж з одного мережного термінала на іншій. Зовсім недавно ці послуги могли забезпечити тільки технології фіксованого зв'язку. Користувач систем 3-го покоління отримує ті ж самі можливості, інтерфейс і послуги незалежно від того, якою мережею він користується в даний момент. Завдяки IMT-2000, стане можливою передача відеозображень і мультимедійних даних у режимі реального часу, що дозволить створити ефект присутності в абонента, що знаходиться на значній відстані від місця подій.

Прогнози показують, що визначальною тенденцією процесу, що розпочався конвергенції послуг фіксованого та мобільного зв'язку стане злиття мобільного зв'язку з іншими технологіями. Стільникові телефони з «електронним компасом» для визначення місцеположення (GPS) незабаром стануть незамінними помічниками автомобілістів і мандрівників. Але найбільших успіхів варто очікувати в області електронної комерції. Буде значно розширений обсяг банківських послуг, одержуваних безпосередньо за допомогою мобільного телефону. У їхнє число ввійдуть платні інформаційно-довідкові послуги, різні види електронних платежів (оплата авіаквитків, паркувань) і банківських операцій з портативних чи мобільних стільникових телефонів, що перетворить їхній фактично в «кишенькові банкомати».

Виходячи з 10-річного циклу зміни поколінь засобів зв'язку, аналітики вважають, що впровадження систем IMT-2000 почнеться з 2002 р. І якщо від систем 2-го покоління споживач чекав лише забезпечення масового доступу до послуг мовного зв'язку і низькошвидкісний передачі даних, то вимоги до новітньому обладнанню - зовсім інші. Головними з них, на думку МСЕ, є універсальність пристроїв, призначених для наземних і супутникових систем (забезпечується «єдиний» доступ до них у межах земної кулі), можливість конвергенції сервісів різних систем і мереж, а також надання послуг мультимедіа в рамках глобальної інформаційної інфраструктури . Невеликі абонентські термінали 3-го покоління повинні не тільки підтримувати високу якість передачі мови, але і вміти працювати з асиметричними потоками даних у лініях «вгору» і «вниз». Принципово новим кроком у розвитку систем стільникового рухомого зв'язку стали схвалені Міжнародною організацією стандартів (ISO) концепція інтелектуальних мереж зв'язку і моделі відкритих систем (OSI). Концепція побудови інтелектуальної мережі використовується сьогодні для створення всіх перспективних цифрових стільникових мереж з мікро-і макросотамі. Вона передбачає об'єднання систем стільникового рухомого зв'язку, систем радіовиклику і персонального зв'язку при умовах оперативного надання абонентам каналів зв'язку та розвитку послуг. Моделі OSI інтерпретують процес передачі повідомлень як взаємодію функціональних взаємозалежних рівнів, кожен з яких має вбудований інтерфейс на суміжному рівні.

Сьогодні для більшості операторів мереж рухомого зв'язку перехід на технології 3-го покоління - найбільш актуальна проблема. Динамічне зростання абонентської бази цих мереж вже сьогодні привів до такого обсягу трафіку, з яким важко впоратися системам 2-го покоління (рис. 2.3).

Враховуючи це, слід визнати, що мережі 3-го покоління, що використовують додаткові радіочастотні ресурси і базуються на ефективній технології CDMA, представляють чи не єдину можливість підтримки трафіку сьогодні і в майбутньому.

А що ж буде в найближчому майбутньому з одним з наших федеральних стандартів - NMT-450? Зараз вже не треба нікого переконувати у, м'яко кажучи, не райдужні перспективи мереж, заснованих на цьому стандарті.

Чи йде мова про їхні технічні характеристики, про можливість реалізації в них функцій мобільного зв'язку 3-го покоління, про частку користувачів трубок NMT-450, підсумки щоразу виявляються невтішними.

Ще пару років тому назва GSM-400 у багатьох могло викликати тільки подив. На тлі все більш активного проникнення мобільного зв'язку в гігагерцовий діапазон намір задіяти час