Системы
подвижной связи
Сегодня всему
наступает пора,
Что бредом
казалось вчера.
Эмиль Верхарн
Морская,
сухопутная и воздушная подвижная связь
В начале XX
века, на первом этапе развития радиотехники, радиосвязь начала развиваться как
морская подвижная связь. В те годы этот вид связи являлся единственно возможным
для организации связи судов между собой и с берегом. Фирмой "Маркони"
в Великобритании, а затем и на предприятиях других стран (России, США, Франции
и Германии) было организовано производство судовых искровых радиостанций. До
1904 года более пятидесяти судов военно-морского флота России было оснащено
судовыми радиостанциями. Широкое внедрение средств судовой подвижной связи,
существенно повышающей безопасность плавания, обусловило необходимость принятия
международных правил радиообмена и стандартов на средства морской радиосвязи.
Такие правила и стандарты были приняты на Первой Международной конференции по
радиосвязи в Берлине в 1903 году. Техника морской подвижной связи развивалась и
продолжает развиваться параллельно с техникой систем наземной связи.
Потребности в
средствах наземной подвижной связи для оперативного управления действиями
полиции привели в 1921 году к созданию в США первой диспетчерской системы
телеграфной подвижной связи. По сути, это оказалась система пейджинговой связи,
так как она была однонаправленного действия и служила для передачи распоряжений
дежурным бригадам полиции.
На начальном
этапе развития систем наземной подвижной связи в них использовались телеграфные
режимы работы, а позже - телефонные режимы с применением для передачи сообщений
AM. В 1940 году в США в диапазоне ОВЧ создается первая система подвижной связи
с использованием ЧМ.
Эффективность
наземной подвижной связи для управления в службах безопасности (полиция,
пожарная служба, скорая помощь и т. п.), для управления работой транспорта и в
других областях приводит к быстрому прогрессу в этой области. В 1948 году
создается первая полностью автоматическая радиотелефонная система подвижной
связи без участия диспетчера. В СССР серийный выпуск первых отечественных
станций подвижной связи был налажен в 1952 году.
Хронология
1903 год
Состоялась Первая Международная
конференция по радиосвязи, на которой были приняты правила, определяющие
рабочие частоты, предельные мощности передатчиков, порядок радиообмена судов
между собой и с береговыми станциями.
1921 год
Создана первая система однонаправленной
подвижной радиотелефонной связи для полиции в г. Детройт (США).
1940 год
Создана первая система подвижной связи с
использованием ЧМ (США).
1948 год
В г. Ричмонд внедрена первая полностью
автоматическая радиотелефонная система связи, работающая без участия
диспетчера (США).
1952 год
Начат серийный выпуск первых отечественных
станций подвижной связи разработки Воронежского научно-исследовательского
института связи (СССР).
Во второй
половине XX века появляются и параллельно развиваются различные виды подвижной
связи: системы пейджинговой (поискового радиовызова - ПРВ), транкинговой и
сотовой связи, а также системы беспроводного абонентского доступа. Рассмотрим
историю развития каждой из этих технологий отдельно.
Пейджинговые
системы
Начало развития
современных систем ПРВ общего пользования можно отнести к 1956 году, когда была
создана первая система "Multiton". В этой системе, которая для
передачи сообщений использовала специально выделенный радиоканал, абонент имел
малогабаритный приемник - пейджер, способный из общего потока сообщений,
передаваемых по радиоканалу, выделить адресованный ему сигнал. При приеме этого
сигнала в зависимости от принятой кодовой комбинации издавался звук
определенного тона, услышав который абонент мог, нажав на кнопку, прослушать
посланное ему речевое сообщение.
Позже, из-за
необходимости улучшить эффективность использования радиоканала, отказались от
передачи речевого сообщения. Вызов абонента включал тоновый звуковой сигнал
пейджера, который извещал его о необходимости совершить определенные действия
(например, позвонить по заранее определенному телефонному номеру). Системы
пейджинговой связи, работающие в отдельном выделенном радиоканале, выпускались
многими фирмами. Обычно ширина полосы канала составляла 25 кГц, и для передачи
сигналов использовалась ЧМ. Для работы этих систем выделялись каналы в
диапазоне частот от 50 до 900 МГц.
Важной вехой в
развитии систем пейджинговой связи явилась разработка в 1976 году протокола
POCSAG, принятого в качестве международного. В 1982 году впервые были
разработаны пейджеры с дисплеем, на котором абонент мог увидеть посланное ему
буквенно-цифровое сообщение. В системах ПРВ, использующих этот код, информация
может передаваться со скоростью 512, 1200 либо 2400 бит/с.
Системы
пейджинговой связи получили весьма широкое распространение и с целью экономии
частотного ресурса в 1980 году возникла идея использовать для организации такой
связи хорошо развитую сеть ОВЧ-ЧМ станций. Сигналы ПРВ передавались в эфир в
составе вещательного сигнала на поднесущей частоте 57 кГц. Эта частота
модулировалась с помощью ЧМ и была расположена по спектру выше верхней
граничной частоты вещательного сигнала. Широкое внедрение таких систем,
получивших название RDS (Radio Data System), началось во многих странах мира в
1987 году.
Первая
отечественная разработка пейджинговой системы "Луч-1" Воронежским НИИ
связи была завершена в 1988 году.
Начиная с 60-х
годов создаются национальные и региональные сети ПРВ, охватывающие территории
нескольких стран и предоставляющие абонентам услуги во всей зоне обслуживания.
В 1969 году создана европейская система ЕВРОСИГНАЛ, которая была внедрена во
Франции, Германии и Швейцарии. Позже была создана система ЕВРОПЕЙДЖ, охватившая
территории Великобритании, Франции, Германии и Италии.
В 1992 году
создается общеевропейская система ERMES (European Radio Message System),
работающая в полосе частот 169.4 - 169.8 МГц. Эта система обеспечивает
общеевропейский роуминг и высокую скорость передачи сигналов (6.25 Kбит/с). Она
позволяет создавать сети очень высокой емкости для передачи разных видов
сообщений, включая текстовые. Сети ERMES не получили широкого распространение
ввиду сложности оборудования.
Фирмой
"Моторола" в 1993 году был разработан для систем ПРВ протокол FLEX,
обладающий повышенной помехоустойчивостью и имеющий набор возможных скоростей
передачи сообщений (1.6, 3.2 и 6.4 Kбит/с). Основное достоинство этого
протокола состоит в его гибкости - он обеспечивает высокую степень согласования
с существующими системами ПРВ, в которых применяется протокол POCSAG. Кроме
того, пейджеры FLEX за счет синхронного режима работы имеют увеличенный в 4-5
раз срок службы батарей пейджеров по сравнению с пейджерами POCSAG. В настоящее
время 88 % абонентов всех пейджинговых сетей в мире используют протокол FLEX. В
России ряд крупнейших пейджинговых компаний ("Весолинк",
"Интерантенна", "Inform-Excom", "Мобайл Телеком")
применяют этот протокол более чем в пятидесяти городах.
Хронология
1956 год
Разработка первой пейджинговой системы
"Multiton" (Великобритания).
1974 год
Выпуск первых моделей радиопейджеров без
дисплея (США).
1976 год
Разработка пейджингового кода POCSAG,
принятого в качестве международного (Великобритания).
1980 год
Выпуск первых пейджеров с дисплеем (США
- фирма "Моторола").
1980 год
Создание первых опытных сетей RDS (Швейцария).
1980 год
Создание первой в СССР сети ПРВ в Москве
в период проведения Олимпиады.
1982 год
Начало выпуска пейджеров с дисплеями,
предназначенными для отображения буквенно-цифровых знаков.
1987 год
Внедрение во многих странах пейджинговых
систем RDS.
1988 год
Разработка отечественной пейджинговой
системы "Луч-1".
1992 год
Разработка стандарта на систему ERMES
(ETSI).
1993 год
Разработка протокола пейджинговой связи
FLEX.
1994 год
Начало внедрения русифицированных
пейджеров в сетях пейджинговой связи в России.
Транкинговые
системы
Возможности
широкого развития радиосвязи в первую очередь определяются наличием частотного
ресурса. До 60-х годов в сетях подвижной связи использовался принцип
закрепления имеющихся частотных каналов за отдельными абонентами сети. Это
приводило к весьма неэффективному использованию выделенной для работы сети
полосы частот. Идея создания так называемых транкинговых систем подвижной связи
со свободным доступом любого абонента сети к любому из имеющихся незанятых
каналов была предложена и реализована в 1957-1958 годах советскими учеными Б.
П. Терентьевым, В. В. Шахгильдяном и А. А. Ляховкиным, создавшими систему
подвижной связи с ФИМ. Эта система имела 10 рабочих каналов и работала в
диапазоне частот 400 МГц. Позже в 1960 году ими же была разработана
транкинговая система, в которой использовалась AM и частотное разделение
каналов. Эта система имела высокую эффективность использования РЧС - по
сравнению с системами с ЧМ в ней полоса частот канала связи, предоставляемая
абоненту, была в 2-З раза меньше.
Для систем
подвижной связи с ЧМ, которые получили наиболее широкое распространение,
принцип построения транкинговых сетей был предложен в 1959 году специалистами
Государственного проектного института радиосвязи и телевизионного вещания и
Воронежского научно-исследовательского института связи. Эта идея была
реализована в системах "Алтай" и "Алтай-2М", которые вплоть
до недавнего времени эксплуатировались в России.
Транкинговые
системы подвижной связи получили широкое распространение во всем мире. До
середины 60-х годов развивались так называемые производственные системы
подвижной связи (Private Mobile Radio - PMR), создаваемые отдельными
организациями для удовлетворения своих потребностей в подвижной связи на ограниченных
территориях.
С конца 60-х
годов начинается интенсивное развитие сетей транкинговой связи как
производственных, так и систем подвижной связи общего пользования (Public
Access Mobile Radio - PAMR). Системы PAMR создаются операторами сетей подвижной
связи на коммерческой основе и разворачиваются на обширной территории.
Абонентам этих сетей предоставляется возможность связи не только с абонентами
данной сети, но и с абонентами ТФОП.
В конце XX века
становится необходимым создание глобальных сетей PAMR, которые охватили бы
большие регионы, включающие ряд стран. Абоненты этих сетей должны иметь связь
независимо от своего местонахождения и иметь возможность выхода на ТФОП. Это
особенно необходимо для служб безопасности (полиция, таможенные службы), так как
позволяет им предпринимать согласованные действия по пресечению деятельности
преступных группировок и т. п.
Особенностями
транкинговых систем являются: весьма незначительное время установления связи
между абонентами, возможности осуществления группового вызова, установления
непосредственной связи между терминалами абонентов без использования базовых
станций сети и т. д.
Оборудование
для транкинговых систем связи выпускается многими фирмами Европы и США. До 1995
года создавались аналоговые транкинговые системы, в которых передавались
сигналы телефонии и применялась ЧМ. Ширина полосы частот одного канала
составляла 25-30 кГц. Значительной вехой в развитии систем транкинговой связи
явилась разработка спецификации МРТ-1327, которой руководствовались многие фирмы
при выпуске оборудования. В последнее десятилетие XX века в США и Европе были
разработаны цифровые системы транкинговой связи (TETRA - Trans European Trunked
Radio. iDEN - integrated Digital Enhanced Netwok; EDACS - Enhanced Digital
Access System и др.).
Стандарт на
систему TETRA был разработан в 1992 году в ETSI. Для этой PAMR-системы выделено
несколько полос частот в диапазоне частот ниже 1 ГГц, одна из которых (380-400
МГц) предназначена для создания сетей TETRA для европейских служб безопасности.
В данной системе абонентам предоставляется услуга роуминга, и сегодня уже
началось внедрение этой системы в ряде стран Западной Европы.
В системе TETRA
в каждом частотном канале шириной 25 кГц с помощью ВУ передаются сигналы
четырех абонентов. Таким образом, по спектральной эффективности эта система в
четыре раза превосходит обычные системы с ЧМ. Помимо передачи речи в цифровой
форме возможна передача данных со скоростью 7.2 Кбит/с (до 28 Кбит/с),
допускается несколько уровней приоритета вызовов, групповые вызовы, срочные
вызовы, передача пакетных данных, возможность непосредственной связи между
абонентами, минуя базовую станцию (БС), и т. д.
Хронология
1957 год
Разработана 10-ти канальная система
транкинговой связи с ФИМ (СССР - Б. П. Терентьев, В. В. Шахгильдян, А. А.
Ляховкин).
1960 год
Разработана 10-ти канальная система
транкинговой связи с AM, имеющая высокую эффективность использования РЧС
(СССР - Б. П. Терентьев, В. В. Шахгильдян, А. А. Ляховкин).
1962 год
Разработана система "Алтай"
(СССР - А. П. Биленко, М. А. Шкуд, Л. Н. Моргунов, Г. З. Рубин, Г. А. Гринев,
В. М. Кузьмин).
1964 год
Начало развития дуплексных сетей
подвижной связи (США).
1972 год
Разработка транкинговой системы
подвижной связи "Алтай-ЗМ" (СССР - А. П. Биленко, Л. Н. Моргунов,
М. А. Шкуд, Г. З. Рубин, В. М. Кузьмин).
1981-1988 годы
Разработка стандартов МРТ на
транкинговые системы подвижной связи с ЧМ (Великобритания).
1992 год
Разработка стандарта на цифровую систему
транкинговой связи TETRA (ETSI).
1992 год
Разработка цифровой системы транкинговой
связи EDACS (США).
1994 год
Начало выпуска оборудования системы
стандарта IDEM (США).
1997 год
Первый выпуск оборудования
общеевропейской цифровой транкинговой системы связи стандарта TETRA (ETSI).
Сотовые
системы
В 1947 году Д.
Рингом, сотрудником знаменитой лаборатории, созданной изобретателем телефона
Беллом (США), была выдвинута замечательная идея сотового принципа организации
сетей подвижной связи. В таких сетях зоны обслуживания отдельных БС образуют
соты, размер которых определяется территориальной плотностью абонентов сети.
Частотные каналы, используемые для работы одной из БС сети, могут повторно
распределяться по определенному закону для работы других БС, входящих в эту же
сеть. Это обеспечивает высокую эффективность использования РЧС. В сотовых сетях
абонент, перемещаясь из зоны действия одной БС в другую, может поддерживать
непрерывную связь как с подвижным абонентом, так и с абонентом ТФОП. Такие сети
охватывают обширные территории, и абонент, если он находится в зоне действия
хотя бы одной из БС, входящей в общую сеть, может выйти на связь или его может
вызвать другой абонент независимо от своего местоположения (услуга роуминга).
Через двадцать
лет эта идея нашла свое воплощение в сотовых сетях подвижной связи общего
пользования. Внедрение таких сетей начинается с 70-х годов, вначале в США, а
позже в европейских странах, в Японии и в других регионах мира. Благодаря их
созданию новые услуги подвижной связи стали доступными для сотен миллионов
людей многих стран мира.
Первая
аналоговая система сотовой подвижной связи первого поколения стандарта AMPS,
предназначенная в основном для предоставления услуг телефонии, была развернута
в США в 1979 году. Это была система с частотным дуплексом и МДЧР. Она получила
распространение во многих странах мира. С некоторыми изменениями она была также
позже внедрена в Великобритании и Японии. Система AMPS работает в диапазоне 800
МГц и использует две полосы частот шириной 25 МГц с дуплексным разносом 45 МГц.
В 1981 году в
Скандинавских странах в диапазоне 450 МГц разрабатывается сотовая система связи
первого поколения стандарта NMT-450, принципы построения которой подобны
системе AMPS. Сети NMT-450 еще и сегодня работают во многих европейских
странах. В 80-х годах создаются национальные системы сотовой связи первого
поколения в Германии, Италии, Франции и происходит быстрый рост количества
абонентов сотовых сетей. Для их развития начинает использоваться также и
диапазон частот 900 МГц.
Несовместимость
оборудования созданных в разных странах систем первого поколения делала
невозможным предоставление абонентам этих сетей весьма важной услуги роуминга.
Поэтому в 1982 году Скандинавские страны и Голландия выходят с предложением
разработки в диапазоне 900 МГц регионального европейского цифрового стандарта
сотовой связи (системы второго поколения). В этой системе, помимо услуг
телефонии, абонентам должен предоставляться целый ряд услуг, связанных с
передачей данных, - факс, короткие сообщения и т. п. Это предложение было
поддержано всеми странами Западной Европы, и в 1989 году в ETSI был разработан
стандарт на систему GSM. В следующем году, учитывая перспективы развития
сотовой связи в Европе и во всем мире, этот же стандарт был принят для
диапазона 1800 МГц. В 1991 году создаются опытные сети стандарта GSM и
начинается его глобальное распространение по всему земному шару, в связи с чем
аббревиатура GSM приобрела новую расшифровку -Global System for Mobile
Communications. Пионером в создании таких сетей является Финляндия, в которой
сегодня имеется рекордное число абонентов сетей сотовой связи (более 70 %
населения).
Сети сотовой
связи стандарта GSM были внедрены не только в Европе, но получили
распространение и во многих странах мира. Разработка и широкое внедрение
системы GSM ярко продемонстрировали, сколь высокой может быть эффективность
международного сотрудничества в деле развития новой техники связи.
Принципы,
положенные в основу системы GSM, позже использовались в ETSI при создании
европейских систем поездной связи (U1C), транкинговой связи (TETRA),
беспроводной связи (DECT). Они оказали влияние на разработку европейской
системы подвижной связи третьего поколения (UMTS - Universal Mobile
Telecommunication System).
Система AMPS
также модернизируется, создается цифровая система D-AMPS, и выпускаются
абонентские терминалы, которые могут работать как в аналоговых, так и в
цифровых сетях данного стандарта. Применение системы D-AMPS позволяет увеличить
емкость сотовой сети в тех местах, где аналоговые сети оказались перегруженными
из-за увеличения количества абонентов.
В России
сотовая связь начинает развиваться с 1991 года, когда в Санкт-Петербурге была
развернута первая сеть скандинавского стандарта NMT-450. С 1994 года создаются
сотовые сети американского стандарта AMPS, а с 1996 - европейского стандарта
GSM-900. Сегодня в России созданы сети сотовой связи всех этих стандартов.
Знаменательной
вехой в развитии систем сотовой подвижной связи является год 1989-й. В этом
году фирмой "Qualcomm" (США) была завершена разработка новой цифровой
системы второго поколения, использующей технологию СОМА. Эта технология в
несколько раз повышала эффективность использования РЧС в сотовой связи и
позволяла создавать сети весьма большой емкости. В США и в некоторых странах
Азии эта технология получила применение, так как она позволяла при
необходимости повысить емкость существующих сетей стандарта AMPS. В странах
Западной Европы, в которых распределение полос частот между разными службами
существенно отличается от стран Американского континента, сети на этой технологии
не создавались. В них происходило интенсивное развитие сотовых сетей стандарта
GSM. В России в 1997 году на основе технологии CDMA начали создаваться сети
абонентского доступа.
Результаты
маркетинговых исследований, выполненных во многих странах, показывали, что
спрос на услуги сотовых сетей подвижной связи в ближайшие десятилетия будет
расти весьма быстро.
В 1990 году в
МСЭ и в региональных организациях стандартизации (ETSI - Европа, ARIB - Япония
и ANSI - США) начинаются работы по созданию единого общемирового стандарта на
оборудование систем подвижной сотовой связи третьего поколения IMT-2000
(International Mobile Telecommunication). В Европе разрабатывается система
UMTS, относящаяся к семейству IMT-2000. Основная предпосылка для выполнения
этих работ состояла в том, что на рубеже столетий пользователям мобильных
систем станет необходимо предоставление таких же услуг, как и в фиксированной
связи. Абонент в третьем тысячелетии, независимо от соединения с ТФОП по
проводным или радиоканалам, будет пользоваться полным набором широкополосных
услуг мультимедиа, обеспечиваемых глобальной информационной инфраструктурой.
В 1992 году на
ВРК было принято решение о выделении в диапазоне 2 ГГц на всемирной основе
полосы частот для развития систем сотовой подвижной связи третьего поколения. В
сетях подвижной связи третьего поколения существенно возрастет скорость
передачи сообщений: в сотовых и микросотовых сетях она составит до 380 Кбит/с,
а в пикосотовых сетях, разворачиваемых внутри помещений, - до 2 Мбит/с. Для
передачи сообщений по радиоканалу в этих сетях используются в основном системы
с СОМА.
В процессе
работ по созданию единого мирового стандарта на сети третьего поколения были
рассмотрены десятки разных предложений, сделанных ведущими в мире компаниями -
производителями телекоммуникационного оборудования. Достичь полного согласия в
выборе единого стандарта не удалось. Причиной этого является то, что при
разработке стандартов учитывается возможность Архитектура сети UMTS развития
сетей нового поколения при максимальном использовании уже существующей
инфраструктуры. За прошедшие годы в разных регионах мира сложилась различная
инфраструктура сотовых сетей. Однако в настоящее время в МСЭ принято решение,
согласно которому в будущем будут развиваться пять типов систем, основанных на
предложениях региональных органов стандартизации Европы, США, Японии, Кореи и
Китая. В МСЭ приняты решения, согласно которым в создаваемых сетях будет
предусмотрена возможность осуществления глобального роуминга абонентов
независимо от используемой системы третьего поколения в стране их проживания.
В ряде
европейских стран уже выданы лицензии на создание сотовых сетей подвижной связи
стандарта UMTS. Ввод их в коммерческую эксплуатацию должен состояться в 2002
году.
Хронология
1947 год
Выдвинута идея создания сотовых сетей
подвижной связи (США - Д. Ринг).
1974 год
Начало разработки сотовых сетей
подвижной связи общего пользования (США).
1979 год
Создание системы сотовой подвижной связи
стандарта AMPS (США).
1981 год
Начало внедрения сотовых систем связи
стандарта NMT-450 в Скандинавских странах (Дания, Швеция, Финляндия и
Норвегия).
1982 год
Начало разработки системы сотовой
подвижной связи стандарта GSM (ETSI).
1985 год
Начало исследований в МСЭ по созданию
единой системы подвижной связи третьего поколения IMT-2000.
1989 год
Разработка фирмой "Qualcomm"
первой сотовой системы связи, использующей технологию СDМА (США).
1990 год
Начало работ по созданию UMTS (ETSI).
1991 год
Начало внедрения сотовых сетей подвижной
связи в России.
1992 год
Начало внедрения сетей GSM (Финляндия).
1992 год
Выделение на всемирной основе полос
частот в диапазоне 2 ГГц для создания систем подвижной связи третьего
поколения.
1994 год
Разработка стандарта D-AMPS (США).
1994 год
Разработка проекта системы третьего
поколения CODIT на основе технологии CDMA (ETSI).
1999 год
В Финляндии выданы первые лицензии на
создание наземных сетей UMTS.
Системы
абонентского радиодоступа
Весьма важным
направлением развития подвижной связи в конце XX века явилось создание систем
абонентского радиодоступа (АРД).
В 1975 году
американская фирма "Моторола" выпустила первый аналоговый
беспроводной телефонный аппарат (СТ - Cordless Telephone). Этот аппарат
позволял абоненту свободно передвигаться с радиотелефонной трубкой в радиусе
около 100 метров от базовой платформы, подключенной проводом к ТФОП. Связь
радиотелефонной трубки с платформой осуществлялась по радиоканалу в диапазоне
40-80 МГц с помощью ЧМ.
В 1988 году
была разработана аналоговая многоканальная система СТ-1 с МДЧР, частотным
дуплексом (ЧД) и ЧМ, работавшая в диапазоне 864-868 МГц. Абонент этой системы
имел свободный доступ к сорока частотным каналам шириной 100 кГц и также мог
перемещаться в радиусе порядка 100 метров от БС, подключенной к ТФОП.
Через несколько
лет в том же диапазоне частот была создана цифровая система СТ-2 с МДЧР и
временным дуплексом (ВД), при котором в одном частотном канале, имевшем ширину
100 кГц, на одном временном интервале осуществляется передача пакета сообщений
от абонента к БС, а на следующем - от БС к абоненту. Для передачи сообщений
использовалась гауссовская частотная модуляция с минимальным сдвигом. Стандарт
СТ-2, который был принят ETSI, во многих странах Европы применялся для создания
системы "Telepoint", предназначенной для одночастотной связи
подвижных абонентов с абонентами ТФОП. В этой системе допускались лишь
исходящие вызовы подвижных абонентов.
На принципах,
положенных в основу системы СТ-2, позже были разработаны многоканальные системы
с МДВР: DCT-900 (Швеция) в диапазоне 900 МГц и DECT (Digital European Cordless
Telecommunications). Стандарт на систему DECT был опубликован ETSI в 1992 году.
Эта система работает в диапазоне частот 1880-1900 МГц, разделенном на десять
радиоканалов, в каждом из которых обеспечивается прием и передача двенадцати
цифровых каналов с ВД. Выпуск оборудования стандарта DECT начался в 1996 году.
В 1995 году
были завершены разработки: в США в диапазоне 2 ГГц системы PACS (Public Access
Communication System), а в Японии в диапазоне 1.5 ГГц системы PHS (Personal
Handphone System).
В цифровых
системах АРД речевые сигналы с помощью АДИКМ преобразуются в цифровой поток со
скоростью передачи 32 Кбит/с.
Сети АРД
стандарта DECT сегодня весьма интенсивно развиваются в странах Европы. В ближайшее
время этот стандарт в ETSI будет доработан и обеспечит такой же набор услуг
высокоскоростной связи, какой будет предоставляться в пикосотовых сетях
подвижной связи третьего поколения.
Хронология
1975 год
Начало разработки беспроводных телефонов
СТ-0, которые позволяли абонентам во время разговора свободно передвигаться
по квартире (США).
1988 год
Разработка аналоговой многоканальной
системы беспроводного доступа СТ-1 с ЧД (Великобритания).
1990 год
Разработка цифровых многоканальных
систем беспроводного доступа СТ-2 (Великобритания) и DCT-900 с ВД (Швеция).
1992 год
Разработка цифровой многоканальной
системы беспроводного доступа стандарта DECT с ВД (ETSI).
1995 год
Разработка в США системы PACS (Public
Access Communication System) и в Японии системы PHS
(Personal Handphone System).
1996 год
Начало выпуска оборудования стандарта
DECT (ETSI).
Системы
воздушной подвижной связи
Хотя
профессиональные системы воздушной подвижной связи начали создаваться еще в
20-х годах, первая коммерческая национальная система воздушной подвижной связи
общего пользования "Airfone" была создана в США в 1980 году. Эта
система давала возможность пассажирам самолетов устанавливать и поддерживать
через установленные на территории страны БС связь с любым абонентом сети ТФОП.
Прямо во время полета пассажиры могли решать проблемы, связанные с заказом
такси, гостиниц, билетов на все виды транспорта, вести деловые переговоры,
посылать факсы. В США все пассажирские самолеты, летающие на внутренних линиях,
оснащены системой "Airfone".
В 1992 году на
ВРК были выделены полосы частот 1670-1675 МГц (Земля - самолет) и 1800-1805 МГц
(самолет - Земля) для системы TFTS (Terrestrial Flight Telecommunications
System), разработанной в ETSI. Система поддерживает 164 радиоканала шириной в
30 кГц и обеспечивает международный роуминг. Разработан план размещения БС на
территории всех европейских стран. В настоящее время в четырех странах Западной
Европы (Великобритании, Франции, Италии и Швеции) установлены шесть наземных
станций для проведения опытной эксплуатации этой системы. Сейчас более 260
самолетов Швеции, Франции и Великобритании оснащены оборудованием системы TFTS.
Полное развертывание этой системы произойдет в первом десятилетии XXI века.
Хронология
1980 год
создание коммерческой системы воздушной
подвижной связи "Airfone" (США).
1992 год
выделение на ВРК-92 полос частот для
развития системы воздушной подвижной связи TFTS.
Этапы
развития сетей наземной подвижной связи
Подвижная связь
получила в XX веке, особенно в его последней четверти, колоссальное развитие.
Оно началось с создания систем, обслуживающих нужды полиции и муниципальных
служб, а также различные производственные нужды.
В начале 80-х
годов, после создания сотовых сетей, этот вид связи получает массовое применение,
и количество абонентов в сетях подвижной связи начинает стремительно
увеличиваться. Сегодня сети сотовой подвижной связи в разных частях земного
шара имеют около 650 миллионов абонентов.
За прошедшие
сто лет наземная подвижная связь прошла следующие основные этапы развития:
внедрение в
подвижную связь ЧМ (1940 г.);
создание первых
сетей ПРВ общего применения (1956 г.);
создание первых
транкинговых систем со свободным доступом всех абонентов сети к имеющемуся
частотному ресурсу (1972 г.);
внедрение
первых систем абонентского доступа (1975 г.);
внедрение
сотовых аналоговых систем подвижной связи с высокой эффективностью
использования выделенной полосы частот (1979 г. - AMPS; 1981 г. - NMT-450);
внедрение
систем воздушной подвижной связи общего пользования (1980 г.);
внедрение
цифровых систем подвижной связи (1992 г. - GSM; 1995 г. - СDМА).
Начало 80-х
годов знаменательно также тем, что страны Западной Европы начинают проводить
согласованную техническую политику развития систем радиосвязи и вещания. В ETSI
разрабатывается серия стандартов на оборудование систем подвижной связи (GSM,
TETRA, ERMES, DECT, TFTS и др.).
Система GSM,
работающая в диапазонах 900 и 1800 МГц, явилась первой крупномасштабной
коммерческой цифровой сотовой системой, достигшей в короткое время широкого
мирового успеха. Сегодня имеется около трехсот пятидесяти сетей GSM,
действующих в ста тридцати странах. В 2001 году ожидается, что эти сети будут
обслуживать семьсот миллионов пользователей. В некоторых странах количество
абонентов сотовых сетей становится соизмеримым с числом абонентов ТФОП. Быстро
растет и количество абонентов сетей транкинговой связи. Согласно исследованиям
ETSI, в конце XX века в Европе оно составит свыше восьми миллионов.
В ответ на
потребности внутреннего европейского рынка директивами Европейского совета
намечены меры по широкому внедрению в европейских странах сетей GSM, DECT и
ERMES. В 1994 году Европейская комиссия приняла Зеленую книгу по мобильной
персональной связи, в которой европейскими странами установлены принципы общей
технической политики развития подвижной связи на ближайшие десятилетия.
Спутниковая
подвижная связь
Весьма
перспективным направлением развития подвижной связи общего пользования является
создание спутниковых систем. Такие системы позволяют обеспечить связью обширные
регионы с низкой плотностью населения, в которых создание наземных сотовых
систем подвижной связи является экономически неоправданным. Они начали
развиваться в последние два десятилетия XX века и, без сомнения, получат в XXI
веке весьма широкое распространение, так как позволяют обеспечить глобальную
подвижную связь (сухопутную, в том числе в труднодоступных районах с низкой
плотностью населения, морскую и воздушную). Одной из первых подобных систем
явилась созданная в 1967 году в США опытная система "TATS".
Важной
особенностью создания этих систем является то, что реализация многих из них
осуществляется при международной кооперации финансовых, промышленных и
интеллектуальных ресурсов входящих в эту кооперацию стран.
В 1979-1982
годах была создана и введена в эксплуатацию система спутниковой подвижной связи
первого поколения "Инмарсат". Эта система эксплуатируется
международной организацией "Инмарсат", в которой участвуют
восемьдесят шесть стран, в том числе и Россия. Система использует 4-5 ИСЗ,
находящихся на геостационарных орбитах (ГО), и обеспечивает (за исключением
полярных областей) глобальное обслуживание абонентов на всей территории Земли.
Она создавалась для организации морской подвижной связи, однако применяется также
для сухопутной и воздушной подвижной связи, и сегодня в ней работают более чем
сто сорок три тысячи земных станций спутниковой связи. Терминалами этой системы
оснащены тридцать пять тысяч судов мирового флота.
Высокая
актуальность создания и внедрения систем глобальной подвижной персональной
связи (GMPCS - Global Mobile Personal Communication Systems) привела к
необходимости разработки в рамках МСЭ общих принципов международной
регламентации применения таких систем.
Был предложен
ряд международных и национальных проектов создания подобных систем, построенных
на основе спутников связи, находящихся на негеостационарных орбитах (НГО).
Применение НГО спутников позволяет, в сравнении с ГО спутниками, существенно
уменьшить задержку в канале связи, что весьма существенно для передачи речевых
сообщений, снизить энергетику линии, что позволяет значительно уменьшить
габариты и вес абонентского терминала, а также использовать абонентские
терминалы с ненаправленными антеннами.
Первой системой
GMPCS явилась система "Иридиум", предложенная в 1985 году. В те годы
данный проект выглядел грандиозным и весьма сложным. В системе планировался
запуск 88 спутников, расположенных на 11 равноудаленных друг от друга
орбитальных плоскостях (позже в реализованной системе было использовано 66
ИСЗ). В этой системе впервые были организованы межспутниковые связи между двумя
соседними ИСЗ одной орбиты и смежных орбитальных плоскостей, ее бортовой
ретранслятор обеспечивал обработку и коммутацию каналов и т. п. Для передачи
сигналов использовалась технология передачи сигналов, аналогичная той, которая
используется в системе сотовой подвижной связи стандарта GSM, применяется
временной дуплекс, а скорость передачи сообщений составляла от 2.4 до 9.6
Кбит/с.
Система
"Иридиум" в 1998 году была реализована в полном объеме и обеспечивала
передачу речевых и факсимильных сообщений, данных и сигналов пейджинга,
обеспечивалась также передача навигационных сигналов GPS (Global Position
System). К сожалению, при вводе ее в эксплуатацию был допущен ряд маркетинговых
просчетов, и она не смогла набрать необходимое число абонентов. Одной из причин
этого явилось то, что за 6-7 лет, прошедших с начала разработки проекта
"Иридиум", произошло весьма быстрое развитие сухопутных сетей сотовой
связи, которые охватили значительные территории многих стран. В конце 1999 года
компания "Иридиум" потерпела банкротство и прекратила свое
существование. Несмотря на коммерческую неудачу проекта "Иридиум",
его реализация является крупнейшим научным и техническим достижением XX века.
Уникальный опыт, который был приобретен при создании этой системы, безусловно
будет использован при реализации еще более грандиозных проектов спутниковой
связи.
В 1991 году
была выдвинута идея создания более простой, нежели система "Иридиум",
системы "Глобалстар", а еще через несколько лет (в 1994 г.) из
компании "Инмарсат" выделилась компания ICO (Intermediate Circular
Orbit), которая приступила к созданию системы подвижной спутниковой связи с тем
же названием. Эти системы, так же как и система "Иридиум", используют
НГО спутники. В них предполагается предоставлять в основном те же услуги, что и
в системе "Иридиум".
В системе
"Глобалстар" используется такой же радиоинтерфейс МДКР, какой
используется в американской системе сухопутной сотовой связи; связь обеспечивается
в диапазоне частот 1.6-2.5 ГГц с помощью 50 земных станций и 48 спутников
связи, расположенных в 8 плоскостях на низких НГО орбитах.
В ICO
применяется радиоинтерфейс МДВР, аналогичный тому, который применяется в
системе GSM. Связь с сетью общего пользования обеспечивается с помощью 12
земных станций и 10 спутников связи,
находящихся в
двух плоскостях на средних НГО орбитах. Для работы на б полярных орбитах
системы ICO выделены полосы частот в диапазоне 1.9-2.1 ГГц, который
предназначен для развития сетей подвижной связи третьего поколения.
Проекты систем
"Глобалстар" и ICO наиболее близки к завершению, и в самом начале XXI
века они станут предоставлять услуги своим абонентам. В создаваемых системах за
счет применения "многорежимных" абонентских трубок будет
предусмотрена возможность их работы в действующих наземных сетях сотовой связи
существующих стандартов. Ожидается, что к 2010 году общее число абонентов
спутниковых сетей подвижной связи составит 25 миллионов.
Помимо
упомянутых систем, в ряде стран разрабатываются другие проекты систем
спутниковой подвижной связи общего пользования, а также специализированные
системы спутниковой подвижной связи, предназначенные для контроля над
состоянием и местоположением транспортных средств, обеспечения связи в
чрезвычайных ситуациях, осуществления экологического и промышленного
мониторинга и т. п. Некоторые из них уже реализованы, и начата их эксплуатация.
Хронология
1967 год
создание опытной линии связи
"TATS" для связи с подвижными объектами (США).
1982 год
ввод в эксплуатацию международной
геостационарной системы "Инмарсат", обеспечивающей сухопутную,
морскую и воздушную подвижную связь.
1985 год
начало работ над проектом
"Иридиум".
1990 год
создание системы "Skyphone"
для организации воздушной подвижной связи через ИСЗ системы
"Инмарсат".
1991 год
начало разработки системы
"Глобалстар".
1994 год
начало разработки системы ICO.
1998 год
ввод в эксплуатацию низкоорбитальной
системы подвижной спутниковой связи "Иридиум", применяющей технологию
GSM.
1999 год
ввод в эксплуатацию низкоорбитальной
системы подвижной спутниковой связи "Глобалстар".
2000 год
планируется ввод в эксплуатацию
низкоорбитальной системы подвижной спутниковой связи ICO.
Список
литературы
Для подготовки
данной работы были использованы материалы с сайта http://www.computer-museum.ru/