Principi izgradnje celularnih komunikacijskih sustava. Kako je nastala veza Poruka o mobilnoj komunikaciji

Znate li što se događa nakon što na mobitelu okrenete broj prijatelja? Kako ga mobilna mreža pronalazi u planinama Andaluzije ili na obali dalekog Uskršnjeg otoka? Zašto razgovor ponekad iznenada prestane? Prošlog sam tjedna posjetio tvrtku Beeline i pokušao shvatiti kako funkcionira mobilna komunikacija...

Veliko područje naseljenog dijela naše zemlje pokriveno je baznim stanicama (BS). Na terenu izgledaju kao crveno-bijeli tornjevi, a u gradu su skriveni na krovovima nestambenih zgrada. Svaka stanica hvata signale mobilnih telefona na udaljenosti do 35 kilometara i komunicira s mobilnim telefonom putem servisnih ili glasovnih kanala.

Nakon što ste birali broj prijatelja, vaš telefon kontaktira vama najbližu baznu stanicu (BS) putem uslužnog kanala i traži dodijelu govornog kanala. Bazna stanica šalje zahtjev kontroleru (BSC), koji ga prosljeđuje preklopniku (MSC). Ako je vaš prijatelj pretplatnik na istu mobilnu mrežu, tada će prekidač provjeriti Home Location Register (HLR), saznati gdje se pozvani pretplatnik trenutno nalazi (kod kuće, u Turskoj ili na Aljasci) i prenijeti poziv na odgovarajuća sklopka s mjesta na koje je poslana bit će poslana na kontroler, a zatim na baznu stanicu. Bazna stanica će kontaktirati vaš mobilni telefon i spojiti vas s vašim prijateljem. Ako je vaš prijatelj na drugoj mreži ili zovete fiksnu liniju, vaš preklopnik će kontaktirati odgovarajući preklopnik na drugoj mreži. teško? Pogledajmo pobliže. Bazna stanica je par željeznih ormara zaključanih u dobro klimatiziranoj prostoriji. S obzirom da je u Moskvi vani bilo +40, želio sam neko vrijeme živjeti u ovoj sobi. Obično se bazna stanica nalazi ili na tavanu zgrade ili u kontejneru na krovu:

2.

Antena bazne stanice podijeljena je u nekoliko sektora od kojih svaki "svijetli" u svom smjeru. Vertikalna antena komunicira s telefonima, okrugla antena povezuje baznu stanicu s kontrolerom:

3.

Svaki sektor može obraditi do 72 poziva istovremeno, ovisno o postavkama i konfiguraciji. Bazna stanica se može sastojati od 6 sektora, tako da jedna bazna stanica može obraditi do 432 poziva, međutim, stanica obično ima manje instaliranih odašiljača i sektora. Operateri mobilne telefonije radije instaliraju više BS-ova kako bi poboljšali kvalitetu komunikacije. Bazna stanica može raditi u tri pojasa: 900 MHz - signal na ovoj frekvenciji putuje dalje i bolje prodire unutar zgrada 1800 MHz - signal putuje na kraćim udaljenostima, ali omogućuje instaliranje većeg broja odašiljača u 1 sektoru 2100 MHz - 3G mreža Ovako izgleda kabinet sa 3G opremom:

4.

Odašiljači od 900 MHz postavljeni su na baznim stanicama u poljima i selima, au gradu, gdje su bazne stanice zabodene kao ježeve iglice, komunikacija se uglavnom odvija na frekvenciji od 1800 MHz, iako svaka bazna stanica može imati odašiljače sva tri raspona istovremeno.

5.

6.

Signal s frekvencijom od 900 MHz može doseći do 35 kilometara, iako "domet" nekih baznih stanica smještenih uz autoceste može doseći i do 70 kilometara, zbog smanjenja broja istovremeno opsluženih pretplatnika na stanici za polovicu. . Sukladno tome, naš telefon sa svojom malom ugrađenom antenom također može odašiljati signal na udaljenosti do 70 kilometara... Sve bazne stanice dizajnirane su za optimalnu radio pokrivenost na razini tla. Stoga, unatoč dometu od 35 kilometara, radio signal se jednostavno ne šalje na visinu leta zrakoplova. Međutim, neke zrakoplovne tvrtke već su počele postavljati bazne stanice male snage na svoje zrakoplove koje osiguravaju pokrivenost unutar zrakoplova. Takav BS je spojen na zemaljsku mobilnu mrežu pomoću satelitskog kanala. Sustav je dopunjen kontrolnom pločom koja posadi omogućuje uključivanje i isključivanje sustava, kao i određene vrste usluga, primjerice isključivanje glasa na noćnim letovima. Telefon može mjeriti snagu signala s 32 bazne stanice istovremeno. Servisnim kanalom šalje informaciju o 6 najboljih (po jačini signala), a kontroler (BSC) odlučuje na koji će BS prenijeti trenutni poziv (Handover) ako ste u pokretu. Ponekad telefon može pogriješiti i prebaciti vas na BS s lošijim signalom, au tom slučaju razgovor može biti prekinut. Također se može ispostaviti da su na baznoj stanici koju je vaš telefon odabrao sve govorne linije zauzete. U tom će slučaju razgovor također biti prekinut. Također su mi rekli za takozvani "problem s gornjim katom". Ako živite u penthouseu, ponekad, kada se krećete iz jedne sobe u drugu, razgovor može biti prekinut. To se događa jer u jednoj sobi telefon može "vidjeti" jednu BS, au drugoj - drugu, ako je okrenuta na drugu stranu kuće, au isto vrijeme ove 2 bazne stanice nalaze se na velikoj udaljenosti od međusobno i nisu registrirani kao "susjedski" od mobilnog operatera. U tom slučaju poziv se neće prenijeti s jedne BS na drugu:

Komunikacija u metrou je na isti način kao i na ulici: bazna stanica - kontroler - prekidač, s tom razlikom što se tamo koriste male bazne stanice, au tunelu pokrivenost nije omogućena običnom antenom, već posebnim kablom za zračenje. Kao što sam gore napisao, jedan BS može obaviti do 432 poziva istovremeno. Obično je ova snaga dovoljna, ali, na primjer, tijekom nekih praznika BS možda neće moći podnijeti broj ljudi koji žele nazvati. To se obično događa na Novu godinu, kada svi počnu čestitati jedni drugima. SMS poruke se prenose uslužnim kanalima. 8. ožujka i 23. veljače ljudi radije čestitaju jedni drugima putem SMS-a, šalju smiješne pjesme, a telefoni se često ne mogu dogovoriti s BS-om o dodjeli govornog kanala. Ispričali su mi zanimljiv slučaj. U jednom području Moskve, pretplatnici su počeli primati pritužbe da ne mogu dobiti nikoga. Tehnički stručnjaci počeli su to shvaćati. Većina glasovnih kanala bila je besplatna, ali su svi kanali usluge bili zauzeti. Ispostavilo se da se pored ovog diplomskog studija nalazi institut na kojem traju ispiti i studenti stalno razmjenjuju poruke. Telefon dijeli duge SMS poruke na nekoliko kratkih i šalje svaki zasebno. Osoblje tehničke službe savjetuje slanje takvih čestitki putem MMS-a. Bit će brže i jeftinije. Od bazne stanice poziv ide do kontrolera. Izgleda dosadno kao i sam BS - to je samo skup ormara:

7.

Ovisno o opremi, kontroler može opsluživati ​​do 60 baznih stanica. Komunikacija između BS i kontrolera (BSC) može se odvijati putem radio relejnog kanala ili putem optike. Kontroler kontrolira rad radio kanala, uklj. kontrolira kretanje pretplatnika i prijenos signala s jedne BS na drugu. Prekidač izgleda mnogo zanimljivije:

8.

9.

Svaki prekidač služi od 2 do 30 kontrolera. Zauzima veliku salu, ispunjenu raznim kabinetima sa opremom:

10.

11.

12.

Prekidač kontrolira promet. Sjećate li se starih filmova u kojima su ljudi prvo birali "djevojku", a zatim ih je povezivala s drugim pretplatnikom zamjenom žica? Moderni prekidači rade istu stvar:

13.

Za kontrolu mreže Beeline ima nekoliko automobila koje od milja zovu "ježevi". Kreću se gradom i mjere razinu signala vlastite mreže, kao i razinu mreže svojih kolega iz velike trojke:

14.

Cijeli krov takvog automobila prekriven je antenama:

15.

Unutra je oprema koja obavlja stotine poziva i uzima informacije:

16.

24-satno praćenje prekidača i kontrolera provodi se iz Centra za kontrolu misije Centra za upravljanje mrežom (NCC):

17.

Postoje 3 glavna područja za praćenje mobilne mreže: stope nezgoda, statistika i povratne informacije od pretplatnika. Baš kao i u zrakoplovima, sva mobilna mrežna oprema ima senzore koji šalju signal središnjem kontrolnom sustavu i šalju informacije na računala dispečera. Ako neka oprema pokvari, svjetlo na monitoru će početi "treperiti". CCS također prati statistiku za sve prekidače i kontrolere. Analizira ga, uspoređujući s prethodnim razdobljima (sat, dan, tjedan itd.). Ako se statistika bilo kojeg od čvorova počela oštro razlikovati od prethodnih pokazatelja, tada će svjetlo na monitoru ponovno početi "treperiti". Povratne informacije primaju operateri korisničke službe. Ako ne mogu riješiti problem, poziv se prebacuje tehničaru. Ako se pokaže nemoćnim, tada se u tvrtki stvara “incident” koji rješavaju inženjeri uključeni u rad dotične opreme. Prekidače nadziru 24/7 2 inženjera:

18.

Grafikon prikazuje aktivnost moskovskih prekidača. Jasno je vidljivo da noću gotovo nitko ne zove:

19.

Kontrola nad kontrolerima (oprostite na tautologiji) provodi se s drugog kata Centra za upravljanje mrežom:

22.

21.

Moderni standardi mobilne komunikacije

Svaka radio komunikacija koja omogućuje pretplatniku da je koristi bez vezanja za određenu lokaciju: mobilna, paging, korištenjem radio telefona, radio produžnih uređaja, voki-tokija itd. naziva se mobilnom. stanični- vrsta mobilne komunikacije organizirana po principu ćelija ili stanica (Stanice), postavljanjem baznih stanica (Bazna primopredajna stanica), koji pokrivaju lokalno područje.

Princip izgradnje staničnih sustava je sljedeći: unutar područja pokrivenosti mreže instaliran je niz stacionarnih primopredajnih stanica (baznih stanica) relativno male snage, od kojih svaka ima malo područje pokrivanja (obično nekoliko kilometara). U isto vrijeme, područja pokrivenosti susjednih postaja donekle se preklapaju kako bi se osiguralo da se pretplatnik može kretati s jednog područja na drugo bez gubitka veze. Da bi takvo preklapanje bilo moguće, susjedne stanice moraju koristiti različite radne frekvencije. Za potpuno pokrivanje određenog područja potrebne su najmanje tri različite frekvencije kako bi stanice smještene u trokutu mogle imati preklapajuća područja usluge. Četvrta postaja opet može koristiti jednu od ove tri frekvencije, budući da graniči samo s dvije zone. S ovim pristupom, oblik područja pokrivenosti svake bazne stanice je šesterokut, a položaj ovih zona točno ponavlja strukturu saća, što daje ime komunikacijskim sustavima sa sličnim načelom izgradnje.

Ukupnost lokalnih teritorija je servisno područje operater. Razina signala na određenoj lokaciji ovisi o blizini bazne stanice, terenu, zgradama, industrijskim smetnjama i drugim čimbenicima. Signal s bazne stanice prenosi se na sklopka i njime se obrađuje.

Oprema mobilnog komunikacijskog sustava uključuje bazne stanice i komutacijski centar spojen preko namjenskih žičanih ili radiorelejnih kanala, kao što je prikazano na sl. 7.2.

Riža. 7.2.

Komunikacijski centar je automatska telefonska centrala mobilnog komunikacijskog sustava koja pruža sve funkcije upravljanja mrežom: nadzor mobilnih pretplatnika, organiziranje njihove primopredaje, prebacivanje radnih kanala u ćeliji kada se pojave smetnje, povezivanje pretplatnika s pretplatnikom na redovnoj telefonskoj mreži.

Bazna stanica je višekanalni primopredajnik koji radi u načinu prijema i odašiljanja signala i služi kao svojevrsno sučelje između mobilnog telefona i mobilnog komunikacijskog centra.

Broj kanala bazne stanice obično je višekratnik broja osam: 8, 16, 32. Jedan od kanala je kontrolni ili pozivni kanal, budući da se na njemu uspostavlja veza prilikom pozivanja pretplatnika mobilne mreže, ali razgovor javlja se nakon prebacivanja na drugi kanal koji je trenutno slobodan. Sama ideja mobilne mobilne komunikacijske mreže je da, bez napuštanja područja pokrivenosti jedne bazne stanice, telefon i njegov vlasnik padnu u područje pokrivanja sljedeće, i tako dalje sve do vanjske granica cjelokupnog područja pokrivenosti mrežom. U isto vrijeme, mobilne komunikacije ne podrazumijevaju nužno mobilnost: danas takozvane "stanične fiksne komunikacije" postaju sve raširenije diljem svijeta. Ovo se rješenje često pokaže isplativim - nema potrebe za skupim postavljanjem telefonskih kabela, a jedna snažna bazna stanica sasvim je dovoljna da telefonizira cijelo naselje. Antene baznih stanica postavljaju se u gradu na visini od 15-100 m od površine tla na postojećim zgradama (javne, industrijske zgrade, stambene zgrade, dimnjaci), a izvan grada - na visokim stupovima.

Sustav mobilne komunikacije radi prema sljedećem algoritmu.

U stanju pripravnosti (slušalica je spuštena), radiotelefonski prijemni uređaj neprestano skenira ili sve kanale sustava ili samo kontrolne.

Za pozivanje odgovarajućeg pretplatnika sve bazne stanice komunikacijskog sustava odašilju pozivni signal putem upravljačkih kanala.

Pri primitku ovog signala mobitel pozvanog pretplatnika odgovara putem jednog od slobodnih kanala upravljanja.

Bazne stanice koje su primile signal odgovora prenose informacije o njegovim parametrima u komunikacijski centar, koji zauzvrat prebacuje razgovor na baznu stanicu gdje se bilježi maksimalna razina signala mobilnog telefona pozvanog pretplatnika.

Broj pretplatnika u svakoj ćeliji nije konstantan jer se miješaju od ćelije do ćelije. Prelaskom granice između ćelija, pretplatnik se automatski prebacuje na uslugu u drugoj ćeliji.

Prvi sustav mobilne komunikacije, koji se sastoji od jednog šestokanalnog odašiljača, stvoren je u sjevernoameričkom gradu St. Louisu davne 1946. godine. Aktivno uvođenje mobilne komunikacije počelo je mnogo kasnije. Prvi komercijalni sustavi pojavili su se u Americi 1979. godine, a nacionalni su postali tek 1980-ih. Na primjer, 1981. godine u Europi se pojavio prvi međunarodni sustav koji je ujedinio Norvešku, Dansku, Švedsku i Finsku.

Kao rezultat toga, početkom 1980-ih. U Europi je već postojalo više od dvadeset različitih nekompatibilnih analognih mreža. Neusklađenost standarda kočila je širenje mobilne telefonije i otežavala život i operaterima i pretplatnicima. Bilo je nemoguće, primjerice, izvršiti automatski roaming pri prelasku iz područja pokrivenosti jedne mreže u područje pokrivanja druge. A pretplatnički uređaji, sami mobiteli, bili su daleko od univerzalnih. Za svaku vrstu mobilne komunikacije bilo je potrebno razviti jedinstvenu opremu.

Standardi koji su tada postojali svrstavaju se u standarde prve generacije (1G - prva generacija). Ovo su analogni stanični standardi. Primjeri toga su skandinavski NMT sustav, engleski TACS i američki AMPS. Jedan od najtrajnijih standarda prve generacije bio je digitalni standard D-AMPS (Digitalna napredna usluga mobilnog telefona), koji je dugo bio popularan u Rusiji, kao i njegova analogna verzija AMPS.

U cilju usvajanja jedinstvenog standarda, 1982. godine stvorena je posebna skupina pod nazivom Group Special Mobile (GSM) u kojoj su bili predstavnici 24 zapadnoeuropske zemlje. Programeri novog sustava razumno su vjerovali da će digitalne metode kompresije i kodiranja informacija značajno proširiti korištenje mobilnih komunikacija, omogućiti bolju kvalitetu i pružiti korisnicima usluge bez presedana. Digitalni sustav Mannesmann, uveden 1991. u Njemačkoj, prihvaćen je kao standard.

Tako je sredinom 1991. započeo komercijalni rad prve mreže ovog standarda. Danas je GSM najrasprostranjeniji mobilni komunikacijski sustav na svijetu, a njegovo ime označava nešto drugo - Global System for Mobile telecommunications - globalni sustav mobilnih telekomunikacija. GSM je daleko najčešći komunikacijski standard. Prema udruzi GSMA, ovaj standard čini 82% svjetskog tržišta mobilnih komunikacija. GSMA trenutno uključuje operatere u više od 210 zemalja i teritorija. GSM pripada mrežama druge generacije (2 Generacija).

GSM mobilne komunikacije koriste radio frekvencije od 900, 1800 ili 1900 MHz. Tu su također, i prilično uobičajeni, višepojasni (dvopojasni, višepojasni) telefoni koji mogu raditi u opsezima 900/1 800 MHz, 850/1 900 MHz, 900/1 800/1 900 MHz.

U usporedbi s analognim standardima, GSM ima brojne prednosti. Glavna je uporaba odašiljača male snage u pretplatničkim uređajima i baznim stanicama. Time se smanjuje cijena same opreme, ali ne utječe na kvalitetu komunikacije. Uz to, prijenos informacija u digitalnom obliku olakšava osiguravanje visokog stupnja povjerljivosti pregovora i širok raspon servisnih funkcija.

GSM tehnologija zapravo je čitav "buket" složenih tehnologija. Prva od njih je tehnologija digitalizacije i audio kodiranja. Budući da ove operacije zahtijevaju značajne računalne resurse, svaki mobilni telefon, čak i onaj najjeftiniji, ima prilično snažan specijalizirani procesor. Procesor također implementira tehnologiju višekanalnog izjednačavanja. Činjenica je da se u rasponu od 900 MHz i više radio signal lako odbija od zidova zgrada i drugih prepreka. Kao rezultat toga, telefon prima mnogo signala koji se razlikuju u fazi, od kojih odabire onaj koji mu je potreban, a ostale ignorira.

Još jedna zanimljiva značajka GSM-a je povremeni prijenos. Kad šutimo, telefon isključuje odašiljač. Čim počnemo razgovarati, upali se. Ovaj mehanizam omogućuje smanjenje potrošnje energije vašeg mobilnog telefona.

Svi mobiteli, ovisno o snazi ​​ugrađenih radio odašiljača, dijele se u nekoliko klasa. Najpopularniji modeli imaju snagu do 0,8 W. Ali obično, kada se bazna stanica nalazi pored pretplatničkog uređaja (a GSM "ćelije" u velikim gradovima su dovoljno gusto smještene da se izbjegnu "mrtve" zone između zgrada), puna snaga odašiljača telefona nije potrebna za održavanje stabilna veza. Za regulaciju snage koristi se mehanizam za analizu broja grešaka tijekom prijenosa i prijema. Na temelju njega se snaga odašiljača bazne stanice i telefona smanjuje na razinu na kojoj je kvaliteta komunikacije prilično stabilna.

Sa stajališta običnog pretplatnika, sustav prijenosa signala s jedne bazne stanice na drugu, dodjele komunikacijskih kanala itd. čini se mnogo složenijim.

Svi GSM mobilni operateri, osim prijenosa glasovnih poruka, pružaju standardni skup usluga prijenosa podataka: CSD, GPRS, EDGE, WAP.

CSD (Circuit Switched Data ili GSM Data) standardna je tehnologija prijenosa podataka s komutiranim krugom u GSM mreži. Za korištenje usluga CSD-a morate imati mobilni telefon koji podržava CSD. Istodobno, velika većina mobilnih telefona podržava CSD tehnologiju.

Prednosti CSD-a:

• konstantna brzina prijenosa podataka - 9,6 kbit/s;
• najopsežnije područje pokrivanja CSD-a, koje odgovara području pokrivanja GSM-a;
• Tarifiranje usluga CSD-a ne ovisi o količini prenesenih i primljenih podataka;
• stabilna CSD veza.

Značajke CSD-a:

• kada se koristi CSD, informacije se prenose putem jednog namjenskog radio kanala dodijeljenog CSD vezi;
• CSD je kompatibilan sa svim najčešćim analognim i digitalnim protokolima za prijenos podataka.

Za pristup Internetu izravno sa svog mobilnog telefona, povežite WAP uslugu ( bežični aplikacijski protokol). Istovremeno, za rad na Internetu nije potrebno računalo, već samo mobilni telefon koji podržava WAP. Mnoga internetska mjesta imaju vlastite WAP verzije, optimizirane posebno za pristup s mobilnih telefona. O korištenju ove usluge bit će detaljnije riječi u nastavku.

Za brzi pristup internetu obično se koriste GPRS ili EDGE tehnologije. GPRS ( Opća paketna radio usluga) je tehnologija paketnog prijenosa podataka koja omogućuje korištenje mobilnog telefona za primanje i prijenos informacija većim brzinama u usporedbi sa standardnim GSM glasovnim kanalom (9,6 kbit/s). Maksimalna brzina u GPRS-u je 171,2 kbit/s. Internetu možete pristupiti sa svog mobilnog telefona koristeći WAP tehnologiju, sa ili bez GPRS-a. RUB (. Poboljšane brzine prijenosa podataka za razvoj GSM-a) je logičan nastavak GPRS-a, koji omogućuje veće brzine prijenosa podataka - do 384 kbit/s. EDGE korisniku pruža iste usluge kao i GPRS. EDGE tehnologija ne zahtijeva dodatne postavke, u području pokrivenosti mobitel će je automatski odabrati.

Telefonska komunikacija je prijenos glasovnih informacija na velike udaljenosti. Uz pomoć telefonije ljudi imaju priliku komunicirati u stvarnom vremenu.

Ako je u vrijeme nastanka tehnologije postojala samo jedna metoda prijenosa podataka - analogna, tada se u ovom trenutku uspješno koriste razni komunikacijski sustavi. Telefonske, satelitske i mobilne komunikacije, kao i IP telefonija, omogućuju pouzdan kontakt između pretplatnika, čak i ako se nalaze na različitim dijelovima zemaljske kugle. Kako funkcionira telefonska komunikacija korištenjem svake metode?

Dobra stara žična (analogna) telefonija

Pojam “telefonska” komunikacija najčešće se odnosi na analognu komunikaciju, način prijenosa podataka koji je postao uobičajen tijekom gotovo stoljeća i pol. Kada se ovo koristi, informacije se prenose kontinuirano, bez međukodiranja.

Veza između dva pretplatnika regulira se biranjem broja, a zatim se komunikacija odvija prijenosom signala od osobe do osobe putem žica u najdoslovnijem smislu te riječi. Pretplatnike više ne povezuju telefonski operateri, već roboti, što je uvelike pojednostavilo i pojeftinilo proces, ali je princip rada analognih komunikacijskih mreža ostao isti.

Mobilne (stanične) komunikacije

Pretplatnici mobilnih operatera pogrešno vjeruju da su "presjekli žicu" koja ih povezuje s telefonskim centralama. Naizgled, sve je tako - osoba se može kretati bilo gdje (unutar pokrivenosti signalom) bez prekidanja razgovora i bez gubitka kontakta sa sugovornikom, i<подключить телефонную связь стало легче и проще.

Međutim, ako razumijemo kako funkcioniraju mobilne komunikacije, nećemo pronaći puno razlika u odnosu na rad analognih mreža. Signal zapravo "lebdi u zraku", samo s telefona pozivatelja ide do primopredajnika, koji, pak, komunicira sa sličnom opremom najbližom pozivanom pretplatniku... putem mreža optičkih vlakana.

Stupanj radijskog prijenosa podataka pokriva samo put signala od telefona do najbliže bazne stanice, koja je na potpuno tradicionalan način povezana s drugim komunikacijskim mrežama. Jasno je kako mobilne komunikacije funkcioniraju. Koje su njegove prednosti i mane?

Tehnologija omogućuje veću mobilnost u usporedbi s analognim prijenosom podataka, ali nosi iste rizike od neželjenih smetnji i mogućnosti prisluškivanja.

Staza signala stanice

Pogledajmo pobliže kako točno signal dolazi do pozvanog pretplatnika.

1. Korisnik bira broj.
2. Njegov telefon uspostavlja radijski kontakt s obližnjom baznom stanicom. Nalaze se na visokim zgradama, industrijskim zgradama i tornjevima. Svaka stanica sastoji se od primopredajnih antena (od 1 do 12) i upravljačke jedinice. Na kontroler su povezane bazne stanice koje opslužuju jedno područje.
3. Od upravljačke jedinice bazne stanice signal se kabelom prenosi do kontrolera, a odatle, također kabelom, do switcha. Ovaj uređaj omogućuje ulaz i izlaz signala na različite komunikacijske linije: međugradske, gradske, međunarodne i druge mobilne operatere. Ovisno o veličini mreže, može uključivati ​​jedan ili nekoliko prekidača koji su međusobno povezani žicama.
4. S “vašeg” preklopnika signal se putem kablova velike brzine prenosi do preklopnika drugog operatera, a ovaj lako utvrđuje u području pokrivenosti kojeg se kontrolera nalazi pretplatnik kojem je poziv upućen.
5. Prekidač poziva željeni kontroler koji šalje signal baznoj stanici koja “ispituje” mobilni telefon.
6. Pozvani prima dolazni poziv.

Ova višeslojna mrežna struktura omogućuje ravnomjernu raspodjelu opterećenja između svih njezinih čvorova. Time se smanjuje vjerojatnost kvara opreme i osigurava neprekinuta komunikacija.

Jasno je kako mobilne komunikacije funkcioniraju. Koje su njegove prednosti i mane? Tehnologija omogućuje veću mobilnost u usporedbi s analognim prijenosom podataka, ali nosi iste rizike od neželjenih smetnji i mogućnosti prisluškivanja.

Satelitska veza

Pogledajmo kako funkcioniraju satelitske komunikacije, najviši stupanj razvoja radiorelejnih komunikacija danas. Repetitor postavljen u orbitu sposoban je sam pokriti ogromno područje površine planeta. Mreža baznih stanica, kao što je slučaj s mobilnim komunikacijama, više nije potrebna.

Pojedinačni pretplatnik dobiva priliku putovati bez ikakvih ograničenja, ostajući povezani čak iu tajgi ili džungli. Pretplatnik koji je pravna osoba može na jednu repetitorsku antenu spojiti cijelu mini-PBX (ovo je sada poznata "tanjur"), ali treba voditi računa o količini dolaznih i odlaznih poruka, kao io veličini datoteke koje je potrebno poslati.

Nedostaci tehnologije:

• ozbiljna ovisnost o vremenskim prilikama. Magnetska oluja ili druga kataklizma mogu ostaviti pretplatnika bez komunikacije dugo vremena.
• Ako se nešto fizički pokvari na satelitskom repetitoru, vrijeme potrebno za potpunu obnovu funkcionalnosti će trajati jako dugo.
• troškovi komunikacijskih usluga bez granica često premašuju konvencionalnije račune. Prilikom odabira načina komunikacije važno je razmotriti koliko vam je takva funkcionalna veza potrebna.

Satelitske komunikacije: prednosti i mane

Glavna značajka "satelita" je da pretplatnicima pruža neovisnost o zemaljskim komunikacijskim linijama. Prednosti ovog pristupa su očite. To uključuje:

• mobilnost opreme. Može se postaviti u vrlo kratkom vremenu;
• mogućnost brzog stvaranja opsežnih mreža koje pokrivaju velike teritorije;
• komunikacija s teško dostupnim i udaljenim područjima;
• rezervacija kanala koji se mogu koristiti u slučaju kvara zemaljskih komunikacija;
• fleksibilnost tehničkih karakteristika mreže, što omogućuje prilagodbu gotovo svim zahtjevima.

Nedostaci tehnologije:

• ozbiljna ovisnost o vremenskim prilikama. Magnetska oluja ili druga kataklizma mogu ostaviti pretplatnika bez komunikacije dugo vremena;
• ako nešto fizički pokvari na satelitskom repetitoru, razdoblje do potpunog vraćanja funkcionalnosti sustava trajat će dugo;
• troškovi komunikacijskih usluga bez granica često premašuju konvencionalnije račune.

Prilikom odabira načina komunikacije važno je razmotriti koliko vam je takva funkcionalna veza potrebna.

Mobilne komunikacije, koje danas djeluju diljem svijeta, tradicionalno se smatraju relativno novim izumom. Međutim, prvi koncepti organizacije mobilne komunikacijske infrastrukture pojavili su se početkom 20. stoljeća. Teško je odgovoriti na pitanje u kojoj su se zemlji i kada pojavili prvi mobilni telefoni. Ali ako to pokušate učiniti, koje činjenice o razvoju telefonskih komunikacija pomoću radio opreme treba proučiti prije svega? Na temelju kojih kriterija određene uređaje treba klasificirati kao mobilne telefone?

Povijest mobilnih telefona: osnovne činjenice

Na pitanje tko je izumio prvi mobilni telefon na svijetu možemo odgovoriti, prije svega, upoznajući se s poviješću stvaranja odgovarajućih komunikacijskih uređaja.

O konceptima i prototipovima komunikacijskih uređaja, funkcionalno sličnih mobilnim telefonima, počelo se raspravljati u raznim zajednicama (znanstvenim, inženjerskim) početkom 20. stoljeća. No, sam mobilni telefon, kao pretplatničko sredstvo komunikacije, krajem 70-ih predložio je razviti Bell Laboratories, koji je pripadao jednoj od najvećih američkih korporacija - AT&T. Finska je bila među prvim zemljama koje su uspješno implementirale komercijalne mobilne komunikacijske sustave. Sustavi mobilne komunikacije aktivno su se razvijali u SSSR-u.

No koja država prednjači u pogledu uvođenja mobilnih telefona?

Bilo bi korisno detaljnije se zadržati na sovjetskim izumima - upoznavanje s činjenicama o njima pomoći će nam da shvatimo kada se prvi mobilni telefon pojavio u svijetu i u kojoj zemlji.

Tijekom Velikog domovinskog rata, ideju o stvaranju posebnog uređaja, monofona, predložio je sovjetski znanstvenik Georgij Iljič Babat. Ovaj uređaj je trebao biti prijenosni telefon koji radi u automatskom načinu rada. Pretpostavljalo se da će raditi u rasponu od 1-2 GHz. Temeljna značajka aparata koji je predložio G.I. Babat, trebao je osigurati prijenos glasa kroz razgranatu mrežu posebnih valovoda.

Godine 1946. G. Shapiro i I. Zakharchenko predložili su organiziranje radiotelefonskog komunikacijskog sustava, unutar kojeg su uređaji za prijem i prijenos glasa trebali biti postavljeni u automobile. U skladu s tim konceptom, temelj infrastrukture pokretnih komunikacija trebale su biti postojeće gradske postaje, dopunjene posebnom radio opremom. Posebni pozivni znakovi trebali su se koristiti kao identifikatori pretplatnika.

U travnju 1957. sovjetski inženjer Leonid Ivanovich Kupriyanovich stvorio je prototip komunikacijskog uređaja - radiotelefon LK-1. Ovaj uređaj je imao domet od oko 30 km i imao je značajnu težinu - oko 3 kg. Mogao bi omogućiti komunikaciju kroz interakciju s posebnom automatskom telefonskom centralom, koja bi se mogla spojiti na gradske telefonske linije. Nakon toga, telefon je poboljšan. Nije li. Kupriyanovich značajno je smanjio težinu i dimenzije uređaja. U ažuriranoj verziji, veličina uređaja bila je približno jednaka veličini 2 kutije cigareta naslagane jedna na drugu. Težina radiotelefona bila je oko 500 grama uključujući bateriju. Nadali su se da će sovjetski mobilni telefon naći široku primjenu u nacionalnom gospodarstvu, u svakodnevnom životu i da će postati predmet za osobnu upotrebu građana.

Radiotelefon L.I. Kupriyanovich je dopustio ne samo upućivanje poziva, već i njihovo primanje - pod uvjetom dodjele osobnog broja, kao i korištenje infrastrukture koja omogućuje prijenos signala s automatske telefonske centrale na automatske telefonske radio stanice, a od njih do pretplatnika uređaja.

Istraživanja na području mobilnih komunikacija vršena su iu drugim socijalističkim zemljama. Na primjer, 1959. bugarski znanstvenik Hristo Bachvarov razvio je mobilni uređaj, po osnovnom principu sličan telefonu L.I. Kupriyanovich, i patentirao ga.

Može li se reći da je prvi mobilni telefon na svijetu izumljen u SSSR-u ili u drugim socijalističkim zemljama?

Kriteriji za razvrstavanje uređaja u mobilne telefone

Prije svega, vrijedi odlučiti što se zapravo smatra mobilnim telefonom. Prema uobičajenoj definiciji, uređaj treba smatrati takvim:

Kompaktan (osoba ga može nositi sa sobom);

Radi pomoću radio komunikacijskih kanala;

Omogućuje jednom pretplatniku da nazove drugog koristeći jedinstveni broj;

Na neki način integriran sa žičanom telefonskom mrežom;

Javno dostupan (mogućnost povezivanja ne zahtijeva dopuštenje određenih nadležnih tijela i ograničena je financijskim i infrastrukturnim mogućnostima pretplatnika).

S ove točke gledišta, punopravni mobilni telefon još nije izumljen. Ali, naravno, gore navedeni kriteriji za određivanje mobilnog telefona ne mogu se smatrati univerzalnim. A ako iz njih uklonimo, posebno, pristupačnost i kompaktnost, tada bi sustav Sovjetskog Altaja mogao odgovarati ostatku. Pogledajmo pobliže njegove značajke.

Sovjetsko iskustvo u razvoju mobilnih komunikacija: Altajski sustav

Kada proučavate pitanje koji je bio prvi mobilni telefon na svijetu, korisno je upoznati se s osnovnim činjenicama o odgovarajućem komunikacijskom sustavu. Uređaji povezani s njim imali su u načelu sve karakteristike mobilnog telefona, osim što su bili dostupni javnosti. Ovaj sustav tako:

Dopušteno nekim pretplatnicima da pozivaju druge putem brojeva;

Bio je na određeni način integriran u gradske mreže.

Ali nije bio javno dostupan: popisi pretplatnika odobravani su na razini odjela. Sustav Altai pokrenut je 60-ih godina prošlog stoljeća u Moskvi, a 70-ih je bio raspoređen u više od 100 gradova SSSR-a. Aktivno se koristio tijekom Olimpijskih igara 1980.

U SSSR-u su postojali planovi za stvaranje mobilnog komunikacijskog sustava na koji bi se svatko mogao spojiti. Ali zbog ekonomskih i političkih poteškoća od sredine do kasnih 80-ih, rad na razvoju ovog koncepta bio je ograničen.

Zapadni mobilni standardi uvedeni su u postsovjetskoj Rusiji. Do tada su već dosta vremena osiguravali komunikaciju između uređaja, koji bi se mogli nazvati punopravnim mobilnim telefonima. Proučimo kako su se odgovarajući standardi razvili na Zapadu. To će nam opet pomoći da odgovorimo na pitanje gdje se i kada pojavio prvi mobilni telefon na svijetu.

Povijest mobilnih komunikacija u Sjedinjenim Državama

Kao što smo primijetili na početku članka, prototipovi mobilnih telefona na Zapadu su se počeli pojavljivati ​​početkom 20. stoljeća. U 30-im i 40-im godinama počeli su se provoditi pravi razvoji. Godine 1933., komunikacija između vozila NYPD-a mogla se ostvariti korištenjem half-duplex radio odašiljača. Godine 1946. postavljena je mobilna mreža u kojoj su privatni pretplatnici mogli međusobno komunicirati pomoću radijske opreme uz posredovanje operatera. Godine 1948. pokrenuta je infrastruktura koja je omogućila jednom pretplatniku da automatski nazove drugoga.

Možemo li reći da je upravo u SAD-u izumljen prvi mobilni telefon na svijetu? Ako uzmemo u obzir gornje kriterije za klasificiranje radiotelefona kao uređaja odgovarajućeg tipa - da, možemo tako reći, ali u odnosu na kasniji američki razvoj. Činjenica je da su principi funkcioniranja američkih mobilnih mreža 40-ih bili vrlo daleko od onih koji karakteriziraju moderne

Sustavi poput onih postavljenih u Missouriju i Indiani 1940-ih imali su značajna ograničenja frekvencije i kanala. To nije dopuštalo spajanje dovoljno velikog broja pretplatnika na mobilne mreže u isto vrijeme. Rješenje za ovaj problem predložio je Bellov stručnjak D. Ring, koji je predložio podjelu područja distribucije radio signala na ćelije ili ćelije, koje bi tvorile posebne bazne stanice koje rade na različitim frekvencijama. Ovaj princip općenito provode moderni mobilni operateri. Provedba koncepta D. Ringa u praksi provedena je 1969. godine.

Povijest mobilnih komunikacija u Europi i Japanu

U zapadnoj Europi prvi telefonski komunikacijski sustavi koji koriste radio opremu testirani su 1951. godine. U 60-ima se rad u ovom smjeru aktivno provodio u Japanu. Važno je napomenuti da su japanski programeri ustanovili da je optimalna frekvencija za postavljanje mobilne komunikacijske infrastrukture 400 i 900 MHz. Danas su ove frekvencije među glavnim frekvencijama koje koriste mobilni operateri.

Finska je postala jedna od vodećih zemalja u smislu uvođenja razvoja na području organiziranja funkcioniranja punopravnih mobilnih mreža. Godine 1971. Finci su počeli razvijati komercijalnu mobilnu mrežu čije je područje pokrivanja do 1978. doseglo veličinu cijele zemlje. Znači li to da se prvi mobilni telefon na svijetu, koji radi po modernim principima, pojavio u Finskoj? Postoje određeni argumenti u korist ove teze: posebno je utvrđeno da su finske telekomunikacijske korporacije postavile odgovarajuću infrastrukturu širom zemlje, ali u skladu s tradicionalnim gledištem, takav uređaj se ipak pojavio u Sjedinjenim Državama. Glavnu ulogu u tome je, opet, ako uzmemo u obzir popularnu verziju, odigrala Motorola.

Koncepti mobilne telefonije Motorola

Početkom 70-ih u Sjedinjenim Američkim Državama razvila se vrlo žestoka konkurencija između pružatelja usluga i opreme u obećavajućem tržišnom segmentu - u području mobilnih komunikacija. Glavni konkurenti ovdje su bili AT&T i Motorola. Istodobno, prva se tvrtka usredotočila na uvođenje automobilskih komunikacijskih sustava - usput, poput telekomunikacijskih korporacija u Finskoj, druga - na uvođenje kompaktnih uređaja koje svaki pretplatnik može nositi sa sobom.

Pobijedio je drugi koncept i na njegovoj osnovi Motorola Corporation započela je s razvojem, zapravo, pune mobilne mreže u modernom smislu pomoću kompaktnih uređaja.Prvi mobilni telefon na svijetu unutar Motorola infrastrukture, opet, u skladu s tradicionalnog pristupa, korišten je kao pretplatnički uređaj 1973. godine. Deset godina kasnije, u Sjedinjenim Državama pokrenuta je potpuna komercijalna mreža na koju su se mogli povezati obični Amerikanci.

Razmotrimo što je bio prvi mobilni telefon na svijetu, koji su, prema popularnom gledištu, izumili inženjeri američke tvrtke Motorola.

Prvi mobitel: karakteristike

Riječ je o Motorola DynaTAC uređaju. Imao je oko 1,15 kg. Veličine su mu bile 22,5 x 12,5 x 3,75 cm, imao je numeričke tipke za biranje broja, kao i dvije posebne tipke za slanje poziva, kao i prekid poziva. Uređaj je imao bateriju zahvaljujući kojoj je u stanju čekanja za pozive mogao raditi oko 8 sati, a u načinu razgovora oko 1 sat. Za punjenje baterije prvog mobitela bilo je potrebno više od 10 sati.

Kako izgleda prvi mobilni telefon na svijetu? Fotografija uređaja je ispod.

Nakon toga, Motorola je izdala niz moderniziranih verzija uređaja. Ako govorimo o Motorolinoj komercijalnoj mreži, prvi mobilni telefon na svijetu napravljen je za pripadajuću infrastrukturu 1983. godine.

Riječ je o uređaju Motorola DynaTAC 8000X. Ovaj uređaj je težio oko 800 grama, a dimenzije su mu bile usporedive s prvom verzijom uređaja. Značajno je da je u njegovu memoriju moglo biti pohranjeno 30 pretplatničkih brojeva.

Tko je izumio prvi mobilni telefon?

Dakle, pokušajmo odgovoriti na naše glavno pitanje - tko je izumio prvi mobilni telefon na svijetu. Povijest razvoja telefonskih komunikacija pomoću radijske opreme govori da je prvi uređaj koji je u potpunosti zadovoljio kriterije za svrstavanje u mobilne telefone, a koji su i danas aktualni, izumila Motorola u SAD-u i pokazala ga svijetu 1973. .

Međutim, bilo bi netočno reći da je ova korporacija uvela temeljno novi razvoj. Mobilni telefoni - u smislu da su bili radijska oprema i omogućavali komunikaciju između pretplatnika pomoću jedinstvenog broja - do tada su se koristili u SSSR-u, Europi i Japanu. Ako govorimo o tome kada je komercijaliziran prvi mobilni telefon na svijetu, tvrtka koja ga je razvila pokrenula je odgovarajući posao 1983. godine, kasnije nego što su, posebice, slični projekti predstavljeni u Finskoj.

Stoga se korporacija Motorola s pravom može smatrati prvom koja je ponudila mobilni telefon u modernom smislu - posebno onaj koji radi na principu raspodjele baznih stanica među ćelijama, a ima i kompaktni format. Dakle, ako govorimo o tome gdje je točno izumljen prvi mobilni telefon na svijetu, u kojoj zemlji - kao prijenosni, kompaktni uređaj koji je dio mobilne komunikacijske infrastrukture, tada bi bilo legitimno utvrditi da je to država Sjedinjene Države.

Istodobno, vrijedi napomenuti da je sovjetski Altai sustav funkcionirao prilično uspješno čak i bez uvođenja američkih tehnologija. Tako su inženjeri iz SSSR-a temeljno dokazali mogućnost postavljanja mobilne komunikacijske infrastrukture na nacionalnoj razini, bez korištenja načela distribucije baznih stanica među ćelijama.

Moguće je da bi bez ekonomskih i političkih problema 80-ih SSSR uveo vlastite mobilne mreže, koje bi funkcionirale na temelju koncepata alternativnih američkim, i ne bi radile ništa lošije. Međutim, činjenica je da Rusija danas koristi standarde mobilne komunikacije razvijene u zapadnom svijetu, koji su predložili i komercijalizirali prve mobilne telefone.

Vrijedno je napomenuti da je sustav Altai zapravo radio do 2011. Stoga su sovjetski inženjerski razvoji ostali relevantni dugo vremena, a to može značiti da bi se, možda, uz potrebno usavršavanje, mogli natjecati sa stranim konceptima za izgradnju mobilne komunikacijske infrastrukture.

Sažetak

Dakle, tko je izumio prvi mobilni telefon na svijetu? Teško je ukratko odgovoriti na ovo pitanje. Ako pod mobitelom mislimo na kompakt pretplatničke radijske opreme integrirane u gradske mreže, koja radi na ćelijskom principu i dostupna je svima, onda je tu infrastrukturu vjerojatno prva uvela američka tvrtka Motorola.

Ako govorimo o prvoj reklami mobilne mreže - onda su one vjerojatno implementirane na nacionalnoj razini u Finskoj, ali uz upotrebu uređaja namijenjenih postavljanju u automobile. Nekomercijalne zatvorene mobilne mreže također su uspješno postavljene, zapravo, na nacionalnoj razini, u SSSR-u.

Teško da je danas moguće pronaći osobu koja nikad nije koristila mobitel. Ali razumiju li svi kako funkcioniraju mobilne komunikacije? Kako funkcionira i funkcionira ono na što smo svi navikli? Prenose li se signali s baznih stanica žicama ili sve to nekako drugačije funkcionira? Ili možda sve mobilne komunikacije funkcioniraju samo putem radio valova? Pokušat ćemo odgovoriti na ova i druga pitanja u našem članku, ostavljajući opis GSM standarda izvan njegovog opsega.

U trenutku kada osoba pokuša nazvati sa svog mobilnog telefona, ili kada ga počnu zvati, telefon je radio valovima spojen na jednu od baznih stanica (najpristupačniju), na jednu od svojih antena. Tu i tamo vide se bazne stanice, gledajući na kuće naših gradova, na krovove i pročelja industrijskih zgrada, na visoke zgrade i na kraju na crveno-bijele jarbole posebno podignute za stanice (osobito uz autoceste).

Ove postaje izgledaju kao pravokutne sive kutije iz kojih strše različite antene u različitim smjerovima (obično do 12 antena). Antene ovdje rade i za prijem i za prijenos, a pripadaju mobilnom operateru. Antene bazne stanice usmjerene su u svim mogućim smjerovima (sektorima) kako bi omogućile “mrežnu pokrivenost” pretplatnicima iz svih smjerova na udaljenosti do 35 kilometara.

Antena jednog sektora može opsluživati ​​do 72 poziva istovremeno, a ako ima 12 antena, zamislite: 864 poziva može, načelno, opsluživati ​​jedna velika bazna stanica u isto vrijeme! Iako su obično ograničeni na 432 kanala (72*6). Svaka antena je kabelom spojena na upravljačku jedinicu bazne stanice. I blokovi od nekoliko baznih stanica (svaka stanica opslužuje svoj dio teritorija) povezani su s kontrolerom. Na jedan kontroler spojeno je do 15 baznih stanica.

Bazna stanica u principu može raditi na tri opsega: signal od 900 MHz bolje prodire unutar zgrada i objekata i širi se dalje, pa se ovaj opseg često koristi u selima i poljima; signal na frekvenciji od 1800 MHz ne putuje tako daleko, već se u jednom sektoru postavlja više odašiljača, pa se takve stanice češće postavljaju u gradovima; konačno 2100 MHz je 3G mreža.

Naravno, u jednom naseljenom području ili regiji može postojati nekoliko kontrolera, pa su kontroleri, pak, kablovima spojeni na switch. Namjena preklopnika je međusobno povezivanje mreža mobilnih operatera te s gradskim linijama redovne telefonske komunikacije, međugradske komunikacije i međunarodne komunikacije. Ako je mreža mala, dovoljan je jedan preklopnik, a ako je velika, koriste se dva ili više preklopnika. Prekidači su međusobno povezani žicama.

U procesu kretanja osobe koja razgovara mobilnim telefonom ulicom, na primjer: hoda, vozi se javnim prijevozom ili vozi osobni automobil, njen telefon ne smije ni na trenutak izgubiti mrežu, a razgovor se ne smije prekinuti.

Kontinuitet komunikacije postiže se zahvaljujući sposobnosti mreže baznih stanica da vrlo brzo prebaci pretplatnika s jedne antene na drugu dok se kreće iz područja pokrivanja jedne antene u područje pokrivanja druge (od ćelije do ćelija). Sam pretplatnik ne primjećuje kako prestaje biti povezan s jednom baznom stanicom i već je spojen s drugom, kako prelazi s antene na antenu, sa stanice na stanicu, s kontrolera na kontroler...

U isto vrijeme, preklopnik pruža optimalnu distribuciju opterećenja kroz dizajn mreže na više razina kako bi se smanjila vjerojatnost kvara opreme. Mreža na više razina izgrađena je ovako: mobitel - bazna stanica - kontroler - prekidač.

Recimo, obavimo poziv, a signal je već stigao do centrale. Prekidač prenosi naš poziv odredišnom pretplatniku - u gradsku mrežu, u međugradsku ili međugradsku komunikacijsku mrežu ili u mrežu drugog mobilnog operatera. Sve se to događa vrlo brzo korištenjem brzih optičkih kabelskih kanala.

Dalje, naš poziv ide na prekidač, koji se nalazi sa strane primatelja poziva (onog kojeg smo pozvali). Prekidač "prijemnik" već ima podatke o tome gdje se pozivani pretplatnik nalazi, u kojem području pokrivenosti mreže: koji kontroler, koja bazna stanica. I tako, od bazne stanice počinje istraživanje mreže, locira se primatelj i na njegov telefon se prima poziv.

Cijeli opisani lanac događaja, od trenutka biranja broja do trenutka kada se poziv čuje na primateljskoj strani, obično ne traje duže od 3 sekunde. Tako da danas možemo zvati bilo gdje u svijetu.

Andrej Povni