Сучасні можливості мобільного зв'язку в Росії. Як працює мобільний зв'язок Сучасна мобільний зв'язок

Стільниковий зв'язок вважається одним з найбільш корисних винаходів людства - поряд з колесом, електрикою, інтернетом і комп'ютером. І лише за кілька десятиліть ця технологія пережила цілий ряд революцій. З чого починалося бездротове спілкування, як працюють стільники і які можливості відкриє новий мобільний стандарт 5G?

Перше використання рухомого телефонного радіозв'язку відноситься до 1921 року - тоді в США поліція Детройта використовувала односторонню диспетчерський зв'язок в діапазоні 2 МГц для передачі інформації від центрального передавача до приймачів в автомобілях поліцейських.

Як з'явився стільниковий зв'язок

вперше ідея стільникового зв'язку була висунута в 1947 році - над нею працювали інженери з Bell Labs Дуглас Ринг і Рей Янг. Однак реальні перспективи її втілення стали вимальовуватися тільки до початку 1970-х років, коли співробітники компанії розробили робочу архітектуру апаратної платформи стільникового зв'язку.

Так, американські інженери запропонували розміщувати передавальні станції не в центрі, а по кутах «осередків», а трохи пізніше була придумана технологія, що дозволяє абонентам пересуватися між цими «сотами», не перериваючи зв'язку. Після цього залишилося розробити діюче обладнання для такої технології.

Завдання успішно вирішила компанія Motorola - її інженер Мартін Купер 3 квітня 1973 року продемонстрував перший працюючий прототип мобільного телефону. Він подзвонив начальнику дослідного відділу компанії-конкурента прямо з вулиці і розповів йому про свої успіхи.

Керівництво Motorola негайно вклало в перспективний проект 100 мільйонів доларів, проте на комерційний ринок технологія вийшла тільки через десять років. Така затримка пов'язана з тим, що спочатку потрібно створити глобальну інфраструктуру базових станцій стільникового зв'язку.

На території США цією роботою зайнялася компанія AT & T - телекомунікаційний гігант домігся від федерального уряду ліцензування потрібних частот і побудував першу стільникову мережу, яка охопила найбільші американські міста. В якості першого мобільника виступила знаменита модель Motorola DynaTAC 8000.

У продаж перший стільниковий телефон надійшов 6 березня 1983 року. Він важив майже 800 грамів, міг працювати на одному заряді 30 хвилин в режимі розмови і заряджався близько 10 годин. При цьому апарат коштувала 3995 доларів - нечувану суму на ті часи. Незважаючи на це, мобільник миттєво став популярний.

Чому зв'язок називається стільникового

Принцип мобільного зв'язку простий - територія, на якій забезпечується з'єднання абонентів, розбивається на окремі осередки або «стільники», кожну з яких обслуговує базова станція. При цьому в кожній «соте» абонент отримує ідентичні послуги, тому сам він ніяк не відчуває перетину цих віртуальних меж.

Зазвичай базова станція у вигляді пари залізних шаф з устаткуванням і антен розміщується на спеціально побудованій вишці, проте в місті їх нерідко розміщують на дахах висотних будівель. В середньому кожна станція ловить сигнал від мобільних телефонів на видаленні до 35 кілометрів.

Для поліпшення якості обслуговування оператори також встановлюють фемтосоти - малопотужні і мініатюрні станції стільникового зв'язку, призначені для обслуговування невеликої території. Вони дозволяють різко поліпшити покриття в тих місцях, де це необходімо.Сотовую зв'язок в Росії об'єднають з космосом

Що знаходиться в мережі мобільник прослуховує ефір і знаходить сигнал базової станції. В сучасну SIM-карту, крім процесора і оперативної пам'яті, вшитий унікальний ключ, Що дозволяє авторизуватися в мережі. Зв'язок телефону зі станцією може здійснюватися по різних протоколах - наприклад, цифровим DAMPS, CDMA, GSM, UMTS.

Стільникові мережі різних операторів з'єднані один з одним, а також зі стаціонарної телефонною мережею. Якщо телефон виходить з поля дії базової станції, апарат налагоджує зв'язок з іншими - встановлене абонентом з'єднання непомітно передається іншим «стільниках», що забезпечує безперервний зв'язок при переміщеннях.

У Росії для мовлення сертифіковані три діапазону - 800 МГц, 1800 МГц і 2600 МГц. Діапазон 1800 МГц вважається найпопулярнішим в світі, тому що поєднує високу ємність, великий радіус дії і високу проникаючу здатність. Саме в ньому зараз працюють більшість мобільних мереж.

Які стандарти мобільного зв'язку бувають

Перші мобільники працювали з технологій 1G - це найперше покоління стільникового зв'язку, яке спиралося на аналогові телекомунікаційні стандарти, головним з яких став NMT - Nordic Mobile Telephone. Він призначався виключно для передачі голосового трафіку.

До 1991 року відносять народження 2G - головним стандартом нового покоління став GSM (Global System for Mobile Communications). Даний стандарт підтримується досі. Зв'язок в цьому стандарті стала цифровий, з'явилася можливість шифрування голосового трафіку і відправки СМС.

Швидкість передачі даних всередині GSM не перевищувала 9,6 кбіт / с, що робило неможливою передачу відео або високоякісного звуку. Проблему був покликаний вирішити стандарт GPRS, відомий як 2.5G. Він вперше дозволив користуватися мережею Інтернет власникам мобільних телефонів.

Такий стандарт вже забезпечив швидкість передачі даних до 114 Кбіт / c. Однак незабаром він також перестав задовольняти постійно зростаючі запити користувачів. Для вирішення цієї проблеми в 2000 році був розроблений стандарт 3G, який забезпечував доступ до послуг Мережі на швидкості передачі даних в 2 Мбита.

Ще однією відмінністю 3G стало присвоєння кожному абоненту IP-адреси, що дозволило перетворити мобільники в маленькі комп'ютери, підключені до інтернету. Перша комерційна мережа 3G була запущена 1 жовтня 2001 в Японії. Надалі пропускна здатність стандарту неодноразово збільшувалася.

Найбільш сучасний стандарт - зв'язок четвертого покоління 4G, яка призначена тільки для високошвидкісних сервісів передачі даних. Пропускна спроможність мережі 4G здатна досягати 300 Мбіт / сек, що дає користувачеві практично необмежені можливості роботи в інтернеті.

Стільниковий зв'язок майбутнього

Стандарт 4G заточений на безперервну передачу гігабайтів інформації, в ньому навіть відсутня канал для передачі голосу. За рахунок надзвичайно ефективних схем мультиплексування завантаження фільму з високою роздільною здатністю в такій мережі забере у користувача 10-15 хвилин. Однак навіть його можливості вже вважаються обмеженими.

У 2020 році очікується офіційний запуск нового покоління зв'язку стандарту 5G, який дозволить передачу великих обсягів даних на надвисоких швидкостях до 10 Гбіт / сек. Крім цього, стандарт дозволить підключити до високошвидкісного інтернету до 100 мільярдів пристроїв.

Саме 5G дозволить з'явитися справжньому інтернету речей - мільярди пристроїв будуть обмінюватися інформацією в реальному часі. За оцінкою експертів, мережевий трафік скоро виросте на 400%. Наприклад, автомобілі почнуть постійно перебувати в глобальній Мережі і отримувати дані про дорожню обстановку.

Низька ступінь затримки забезпечить зв'язок між транспортними засобами та інфраструктурою в режимі реального часу. Очікується, що надійне і постійно діюче з'єднання вперше відкриє можливість для запуску на дорогах повністю автономних транспортних засобів.

Російські оператори вже експериментують з новими специфікаціями - наприклад, роботи в цьому напрямку веде «Ростелеком». Компанія підписала угоду про будівництво мереж 5G в інноваційному центрі «Сколково». Реалізація проекту входить в державну програму «Цифрова економіка», нещодавно затверджену урядом.

Сучасні стандарти стільникового зв'язку

Будь-яка радіозв'язок, що дозволяє абоненту користуватися нею без прив'язки до конкретного місця: стільниковий, пейджинговий, за допомогою радіотелефонів, радіоподовжувачів, рацій і т. Д. Називається мобільного. стільниковий зв'язок - різновид мобільного зв'язку, організована за принципом сот або осередків (Cells), шляхом розміщення базових станцій (Base Transceiver Station), Які покривають локальну територію.

Принцип побудови стільникових систем полягає в наступному: в межах території дії мережі встановлюється певна кількість відносно малопотужних стаціонарних приймально-передавальних станцій (базових станцій), кожна з яких має невелику зону дії (зазвичай кілька кілометрів). При цьому зони дії сусідніх станцій кілька перекривають один одного, щоб забезпечити можливість переміщення абонента з однієї зони в іншу без втрати зв'язку. Щоб таке перекриття було можливим, сусідні станції повинні використовувати різні робочі частоти. Для повного покриття певної території потрібні як мінімум три різні частоти, щоб розташовані у вигляді трикутника станції могли мати перекриття зон обслуговування. Четверта ж станція може знову використовувати одну з цих трьох частот, так як вона межує тільки з двома зонами. При такому підході форма зони дії кожної базової станції являє собою шестикутник, а розташування цих зон в точності повторює структуру бджолиних сот, що і дало назву системам зв'язку з подібним принципом побудови.

Сукупність локальних територій становить зону обслуговування оператора. Рівень сигналу в конкретному місці залежить від близькості до базової станції, рельєфу місцевості, забудови, індустріальних перешкод і інших чинників. Сигнал з базової станції передається на комутатор і обробляється ім.

До складу обладнання системи стільникового зв'язку входять базові станції і центр комутації, з'єднані по виділеним проводовим або радіорелейних каналах, як показано на рис. 7.2.

Мал. 7.2.

Центр комунікації - це автоматична телефонна станція системи стільникового зв'язку, що забезпечує всі функції управління мережею: стеження за рухомими абонентами, організація їх естафетної передачі, перемикання робочих каналів в соте при появі перешкод, з'єднання абонента з абонентом звичайної телефонної мережі.

Базова станція являє собою багатоканальний приймач, що працює в режимі прийому і передачі сигналу і службовець своєрідним інтерфейсом між стільниковим телефоном і центром комунікації рухомого зв'язку.

Число каналів базової станції зазвичай кратно восьми: 8, 16, 32. Один з каналів є керуючим, або каналом виклику, оскільки саме на ньому виробляється встановлення з'єднання при виклику рухомого абонента мережі, проте розмова відбувається після перемикання на інший канал, вільний в даний момент . Сама ідея мережі мобільного зв'язку полягає в тому, що, ще не вийшовши із зони дії однієї базової станції, телефон і його власник потрапляють в зону дії наступного і так аж до зовнішньої межі всієї зони покриття мережі. При цьому стільниковий зв'язок не обов'язково має на увазі мобільність: сьогодні в усьому світі все більшого поширення набуває так звана «стільниковий фіксований зв'язок». Таке рішення часто виявляється економічно вигідним -отпадает необхідність у дорогій прокладці телефонного кабелю, А однією потужною базової станції цілком достатньо для телефонізації цілого мікрорайону. Антени базових станцій встановлюються в місті на висоті 15-100 м від поверхні землі на вже існуючих будівлях (громадських, виробничих будівлях, житлових будинках, димових трубах), а за містом - на високих щоглах.

Система стільникового зв'язку функціонує за наступним алгоритмом.

У режимі очікування (трубка встановлена) приймальний пристрій радіотелефону постійно сканує або всі канали системи, або тільки керуючі.

Для виклику відповідного абонента всіма базовими станціями системи зв'язку по керуючим каналах передається сигнал виклику.

Стільниковий телефон абонента при отриманні цього сигналу відповідає по одному з вільних каналів управління.

Базові станції, що прийняли відповідний сигнал, передають інформацію про його параметри в центр комунікації, який в свою чергу перемикає розмову на ту базову станцію, де зафіксований максимальний рівень сигналу стільникового телефону абонента, що викликається.

Число абонентів в кожної соте не постійно, оскільки вони перемішуються зі стільника в стільник. При перетині кордону між сотами проводиться автоматичне перемикання абонента на обслуговування в інший соте.

Перша система стільникового зв'язку, що складається з одного шестиканального передавача, була створена в північноамериканському місті Сент-Луїсі ще в 1946 р Активне ж впровадження стільникового зв'язку почалося значно пізніше. Перші комерційні системи з'явилися в Америці в 1979 році, а придбали національний масштаб тільки в 1980-х. Наприклад, в 1981 р в Європі з'явилася перша міжнародна система, що об'єднала Норвегію, Данію, Швецію та Фінляндію.

В результаті на початку 1980-х рр. в Європі вже існувало понад двадцять різних несумісних між собою аналогових мереж. Несумісність стандартів заважала поширенню стільникової телефонії, ускладнювала життя і операторам, і абонентам. Неможливо було, наприклад, здійснювати автоматичний роумінг при переміщенні із зони дії однієї мережі в зону дії іншої. І абонентські пристрої, самі стільникові телефони були далеко не універсальними. Для кожного типу стільникового зв'язку потрібно було розробляти унікальну апаратуру.

Інститути, які на той момент стандарти відносять до стандартів першого покоління (1G - first generation). Це стандарти аналогового стільникового зв'язку. Їх прикладами є скандинавська система NMT, англійська TACS і американська AMPS. Одним з найбільш живучих стандартів першого покоління став цифровий стандарт D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone Service), Який досить довго був популярний в Росії, так само як і його аналоговий варіант AMPS.

З метою прийняття єдиного стандарту в 1982 році була створена спеціальна група під назвою Group Special Mobile (GSM), до якої увійшли представники 24 західноєвропейських країн. розробники нової системи резонно вважали, що цифрові методи стиснення і кодування інформації значно розширять застосування стільникового зв'язку, забезпечать найкраща якість і нададуть користувачам небачені раніше сервіси. Як стандарт була прийнята цифрова система компанії «Mannesmann», впроваджена в 1991 р в Німеччині.

Таким чином, в середини 1991 почалася комерційна експлуатація першої мережі цього стандарту. Сьогодні GSM є найпоширенішою системою стільникового зв'язку в світі, а її назва розшифровується інакше - Global System for Mobile telecommunications глобальними система мобільних телекомунікацій. GSM на сьогоднішній день є найбільш поширеним стандартом зв'язку. За даними асоціації GSMA на даний стандарт припадає 82% світового ринку мобільного зв'язку. У GSMA в даний час входять оператори більш ніж 210 країн і територій. GSM відноситься до мереж другого покоління (2 Generation).

У стільникового зв'язку стандарту GSM використовуються радіочастоти 900, 1 800 або 1 900 МГц. Існують також і досить поширені мультідіапазонние (Dual-Band, Multi-Band) телефони, здатні працювати в діапазонах 900/1 800 МГц, 850/1 900 МГц, 900/1 800/1 900 МГц.

У порівнянні з аналоговими стандартами, GSM має цілий ряд переваг. Основне з них - застосування малопотужних передавачів в абонентських апаратах і в базових станціях. Це здешевлює саму апаратуру, але не позначається на якості зв'язку. Крім того, передача інформації в цифровому вигляді дозволяє легко забезпечити високу ступінь конфіденційності переговорів і широкий спектр сервісних функцій.

Технологія GSM - це насправді цілий «букет» складних технологій. Перша з них - технологія оцифровки і кодування звуку. Оскільки ці операції вимагають чималих обчислювальних ресурсів, то в кожному стільниковому телефоні, навіть в найдешевшому, працює досить потужний спеціалізований процесор. Процесор реалізує і технологію багатоканального вирівнювання. Справа в тому, що в діапазоні 900 МГц і вище радіосигнал легко відбивається від стін будівель і інших перешкод. В результаті телефон отримує безліч відмінних по фазі сигналів, з яких виділяє потрібний, а інші ігнорує.

Ще одна цікава особливість GSM - переривчаста передача. Коли ми мовчимо, телефон відключає передавач. Як тільки заговоримо - включає. Цей механізм дозволяє звести до мінімуму енергоспоживання стільникового телефону.

Всі мобільні телефони в залежності від потужності вбудованих радіопередавачів підрозділяються на кілька класів. Більшість популярних моделей мають потужність до 0,8 Вт. Але зазвичай, коли базова станція знаходиться поруч з абонентським пристроєм (а «стільники» GSM в великих містах розташовуються досить густо, щоб уникнути «мертвих» зон між будівлями), повна потужність передавача телефону для підтримки стійкого зв'язку не потрібна. Для регулювання потужності використовується механізм аналізу кількості помилок при передачі-приймання. На його основі потужність передавача базової станції і телефону знижується до рівня, коли якість зв'язку досить стабільно.

Набагато складнішим видається з точки зору пересічного абонента система передачі сигналу від однієї базової станції до іншої, виділення каналів зв'язку та інше.

Всі оператори стільникового GSM-зв'язку, крім передачі мовних повідомлень, надають стандартний набір послуг з передачі даних: CSD, GPRS, EDGE, WAP.

CSD (Circuit Switched Data або GSM Data) - стандартна технологія передачі даних з комутацією каналів в мережі GSM. Для того щоб скористатися CSD-послугами, необхідно мати мобільний телефон з підтримкою CSD. При цьому абсолютна більшість мобільних телефонів підтримує технологію CSD.

Переваги CSD:

• постійна швидкість передачі даних - 9,6 Кбіт / с;
• найширша зона CSD-покриття, яка відповідає зоні GSM-покриття;
• тарифікація CSD-послуг не залежить від обсягу переданих та отриманих даних;
• стабільне CSD-з'єднання.

Особливості CSD:

• при використанні CSD інформація передається по одному виділеному та закріпленому за CSD-з'єднанням радіоканалу;
• CSD сумісна з усіма найпоширенішими аналоговими та цифровими протоколами передачі даних.

Для доступу в Інтернет безпосередньо з мобільного телефону підключайте послугу WAP ( Wireless Application Protocol). При цьому для роботи в Інтернеті Вам не потрібен комп'ютер, досить лише мобільного телефону, що підтримує WAP. Багато сайтів в Інтернет мають свої WAP-версії, оптимізовані спеціально для доступу з мобільних телефонів. Застосування даної послуги буде більш детально розглянуто далі.

Для швидкісного доступу в Інтернет зазвичай використовується технології GPRS або EDGE. GPRS ( General Packet Radio Service) - це технологія пакетної передачі даних, яка дозволяє за допомогою мобільного телефону отримувати і передавати інформацію на більш високих швидкостях в порівнянні зі стандартним голосовим каналом GSM (9,6 кбіт / с). Максимальна швидкість в GPRS складає 171,2 кбіт / с. Ви можете вийти в Інтернет зі свого мобільного телефону за допомогою WAP-технології як з використанням GPRS, так і без неї. EDGE (. Enhanced Data-Rates For GSM Evolution) - це логічне продовження GPRS, що забезпечує більш високу швидкість передачі даних - до 384 кбіт / с. EDGE надає користувачу ті ж послуги, що і GPRS. Технологія EDGE не потребує додаткових налаштувань, В зоні покриття мобільний телефон вибере її автоматично.

Сьогодні складно уявити сучасної людини без мобільного телефону, хоча лише 25 років тому покупку цього пристрою в Росії могли дозволити собі тільки самі забезпечені громадяни. За даними «ТМТ консалтингу», на кінець 2015 року в Росії нарахували 251,8 млн стільникових абонентів, А це на 105,3 млн більше, ніж все населення країни - півтора мобільника на одну людину. Телефони давно перестали бути предметом розкоші. Тим цікавіше зазирнути в недалеке минуле, коли мобільні телефони в Росії вважалися екзотикою, а розмовляти з рідними і близькими з різних кінців країни могли лише обрані.

Трохи історії

Розробка першого стільникового телефону почалася в 1947 році американською компанією Bell Labs. Ідея такого пристрою моментально захопила уми провідних інженерів США і Росії. Ще однією американською компанією, що зацікавилася мобільними телефонами стала Motorola. У Росії ж в 1957 році інженером Леонідом Івановичем Купріянович був продемонстрований переносний телефон ЛК-1. Він важив 3 кг, працював не більше 30 годин, але забезпечував радіус дії до 30 км. У 1958 році ним був представлений апарат вагою в 500 г, а вже в 1961 році нібито з'явився телефон вагою всього 70 г. До наших днів дійшла лише сумнівної якості фотографія цього пристрою, розробка якого чи то була припинена, то чи передана спецслужбам (прихильникам теорій змови присвячується).

 

Замість цього революційного пристрою, росіяни побачили апарат «Алтай», перевозити який можна було тільки в автомобілі, чим і користувалися співробітники «Швидкої Допомоги». Розробки Купріяновича лягли в основу кількох болгарських апаратів 1966 року випуску РАТ-05, АТРТ-05 і базової станції Ратца-10, які було застосовано на промислових об'єктах. У 1973 році Motorola поклала край боротьбі за першість: Мартін Купер подзвонив в Bell Labs з телефону, спокійно вміщається в руці і не вимагає додаткових аксесуарів. розміром 22,5х12,5х3,75 см важив 1,15 кг, складався з 2000 року деталей, а заряду батареї вистачало лише на 20 хвилин розмови. На доопрацювання мобільника пішло ще 10 років і лише 6 березня 1983 року телефон, вагою 800 грам, надійшов у продаж за $ 3500..

У Росії тема комерційної мобільного зв'язку не піднімалася аж до 1986 року. Міністр зв'язку СРСР Геннадій Кудрявцев розповідав, що КДБ і силовики вважали доступну стільниковий зв'язок загрозою національній безпеці. Епохальною подією став дзвінок Михайла Горбачова з Гельсінкі в Москву в 1987 році за - першому телефону для мереж NMT. До випуску першого GSM-телефону залишалося 5 років - ним став і це назавжди змінило стільниковий зв'язок.

російські реалії

Перший дзвінок з Росії в США стався 9 вересня 1991 року в стінах компанії «Дельта-телеком» за допомогою апарату Nokia Mobira MD 59 NB2 за стандартом зв'язку NMT-450. Його здійснив мер міста Санкт-Петербурга Анатолій Собчак. Телефон важив близько 3 кг, коштував $ 4000 (і $ 1995 по контракту оператора), а хвилина розмови обходилася в 1 $. Незважаючи на дорожнечу і габарити девайса, «Дельті» вдалося зробити мобільними 10 000 абонентів за перші 4 роки роботи.

До Москви стільниковий зв'язок дійшла тільки в 1992 році силами компаній Ericsson і «Московська Стільниковий Зв'язок». За рік стільниковий зв'язок стала доступною для 5000 москвичів. У тому ж 1992 році на російському ринку з'явився новий гравець «ВимпелКом» з торговою маркою Білайн. 12 липня 1992 року в офісі компанії пролунав перший дзвінок з Motorola DynaTAC, в народі отримав назву «цеглина».

В цей час в Німеччині була запущена мережа GSM, швидко стала світовим стандартом. У Росії першим оператором, що взяли GSM на озброєння, став МТС, який почав комерційну експлуатацію мережі в 1994 році. В цьому ж році перший дзвінок пролунав з офісу оператора «Північно-Західний GSM» (нині Мегафон), але він почав комерційну діяльність тільки в 1995 році.

За словами Яна Варебі з Ericsson, впровадження мереж GSM дозволило Росії розпочати розвиток стільникового зв'язку швидше багатьох інших країн, випередивши основоположників стандарту.

Ціна мобільності

Стати володарем мобільного телефону міг далеко не кожен. Середня ціна апарату становила $ 2500, а ще майже $ 2500. абонент повинен був внести в якості першого внеску та плати за підключення. «Всього» за $ 5000 можна було стати мобільним і сучасним. Але і це був далеко не кінець розтрат. Дорога абонентська плата і ціна хвилини розмови змушувала абонентів платити не менше $ 200 щомісяця на кінець 1998 року. Зараз послуги зв'язку з безлімітним доступом до Інтернету та обміну повідомленнями обходяться не дорожче $ 10. Проте, вже до кінця 90-х в країні було продано близько 20 млн SIM-карт, але справжній бум трапився на початку 2000-х. Близько 30 млн абонентів налічувалося в країні вже в 2003 році, а до 2010 року їх кількість зросла до 216 млн. Здешевленню стільникового зв'язку сприяв випуск все більш доступних мобільників, багато з яких стали культовими:, і багато інших.

Зв'язок нового покоління

У 2003 році «Дельта-телеком» запустила мережу 3G / CDMA200 під брендом Скай-Лінк, однак комерційна мережа на основі стандарту EV-DO була готова лише до 2005 року. У 2007 році Мегафон побудував першу мережу на базі 3G / UMTS, а вже в 2008 році всі оператори «великої трійки» почали розвиток 3G в регіонах. Поява мобільних телефонів за типом з великими сенсорними екранами і підтримкою високошвидкісних підключень зажадало нарощування швидкостей і потужностей мереж для передачі не тільки голоси, але і фото або відео-зображень, мультимедійних повідомлень. У 2008 році компанією «Скартел» під брендом Yota був здійснений запуск першої комерційної мережі WiMAX в Росії, а першим пристроєм в світі з підтримкою роботи в цій мережі одночасно з GSM став. Бурхливий розвиток 4G LTE-мереж в Росії почалося з кінця 2011 року, а першим оператором, що надали зв'язок нового покоління для абонентів став Мегафон.

C цього моменту починається сучасна мобільна історія Росії. За останні 5 років абоненти почали активніше користуватися мобільним інтернетом, віддаючи перевагу спілкуванню через Інтернет звичайним дзвінків. Всі сучасні смартфони мають швидким доступом в мережу, а найдоступніші телефони з підтримкою 4G можна знайти за ціною від 3500 рублів в салонах операторів. Мобільний телефон став таким же звичним і звичайним предметом, як електричний чайник. Здешевлення виробництва і поява нових гравців на ринку роблять мобільний зв'язок доступнішим навіть для найвіддаленіших і бідних куточків світу. 25 років тому неможливо було уявити масштаби поширення стільникового зв'язку в Росії, але що нас чекає ще через 25 років?

». А чи не задавалися ви питанням, чому мобільний телефон називають стільниковим? У цьому матеріалі ми розповімо про історію виникнення стільникового зв'язку і принципах її роботи.

Історія появи стільникових телефонів

Американський журналіст Роберт Слосс передбачив появу «мобільників» ще в 1910 році. першими нову технологію на озброєння отримали поліцейські - в 1921 р правоохоронці в Детройті отримували інформацію від диспетчерів по радіозв'язку в діапазоні 2 МГц, а вже до 1940 року мобільні телефони працювали вже в 10 000 поліцейських машинах по всій країні. А в 1946 р в Сент-Луїсі з'явився перший громадський рухомий радіотелефон. Зв'язок здійснювалася за двома діапазонами - 150 і 450 МГц.

У 1957 р московський інженер Купріянович представив мобільний телефон ЛК-1. Прототип «мобільника» важив три кілограми і дозволяв дзвонити на 25-30 км в окрузі.

Уже в наступному році Купріянович представив помітно більш вдосконалену модель ЛК-1 - вагою всього в півкілограма і розміром з коробку цигарок.

Приблизно в той же час фахівці Воронезького НДІ Зв'язки розробили першу в світі систему автоматичної (до цього абонентів з'єднували вручну) мобільного зв'язку «Алтай». До 1970 р вона працювала в 30 містах СРСР на частоті в 150 і 330 мегагерц. Кожне місто обслуговувала одна базова станція, радіус дії становив від 50 до 100 км, дзвонили на апарати «Алтай», міські і міжміські / міжнародні номери.

Сучасні системи стільникового зв'язку з'явилися в США в 1978 році, коли в Чикаго почалися випробування першої такої системи для 2 тис. Абонентів в діапазоні 800 МГц. Першу комерційну систему стільникового зв'язку жителі міста отримали в жовтні 1983 року від компанії AT & T. А першою комерційно успішною мережею стільникового зв'язку стала фінська Autoradiopuhelin (ARP, «Автомобільний радіотелефон»). До 1986 року їй користувалися понад 30 тис. Абонентів.

Як працює стільниковий зв'язок

Сучасна мережа складається з базових станцій - багаточастотних УКХ-приймачів, рівномірно розподілених по всій зоні покриття. Зовні вони виглядають як величезні вежі червоного або білого кольору зі спеціальним обладнанням.

Вертикальні частини антени відповідають за мобільний зв'язок, круглі - забезпечують зв'язок з контролером. Радіус дії базової станції - 35 кілометрів (але це не межа, див. Далі). Кожна базова станція має шість секторів обслуговування, один сектор приймає до 70 телефонних дзвінків одночасно. Помножте 6 на 70 і зрозумієте, чому на Новий рік нікому не можна додзвонитися :).

Поруч стоять станції ніколи не працюють в одному і тому ж діапазоні - інакше не уникнути шумових перешкод.

Стільниковий зв'язок з недавніх пір так міцно увійшла в наше повсякденне життя, що важко уявити сучасне суспільство без неї. Як і багато інших великих винаходів мобільний телефон сильно вплинув на наше життя, і на багато її сфери. Важко сказати яким було б майбутнє, якби не цей зручний вид зв'язку. Напевно таким же, як і у фільмі "Назад в Майбутнє-2", де є літаючі авто, ховерборд, і багато іншого, але немає стільникового зв'язку!

Але сьогодні в спеціальному репортажі для буде розповідь не про майбутнє, а про те, як влаштована і працює сучасний стільниковий зв'язок.

Для того, щоб дізнатися про роботу сучасної стільникового зв'язку в форматі 3G / 4G, я напросився в гості до нового федеральному оператору Tele2 і провів цілий день з їх інженерами, які пояснили мені всі тонкощі передач даних через наші мобільні телефони.

Але розповім спочатку трохи про історію виникнення стільникового зв'язку.

Принципи роботи беспрводной зв'язку були випробувані майже 70 років тому - перший громадський рухливий радіотелефон з'явився в 1946 р в Сент-Луїсі, США. У Радянському союзі дослідний зразок мобільного радіотелефону був створений в 1957 році, потім вчені інших країн створювали подібні пристрої з різними характеристиками, І тільки в 70-х роках минулого століття в Америці були визначені сучасні принципи роботи стільникового зв'язку, після чого і почалося її розвиток.

Мартін Купер - винахідник прототипу портативного стільникового телефону Motorola DynaTAC вагою в 1,15 кг і розмірами 22,5х12,5х3,75 см

Якщо в західних країнах до середини 90-х років минулого століття стільниковий зв'язок була поширена повсюдно і їй користувалася велика частина населення, то в Росії вона тільки почала з'являтися, і стала доступною для всіх трохи більше 10 років тому.

Громіздкі кірпічеобразние мобільники працювали в форматах першого і другого поколінь пішли в історію, поступившись місцем смартфонам з 3G і 4G, кращої голосовим зв'язком і високою швидкістю інтернету.

Чому зв'язок називається стільникового? Тому що територія, на якій забезпечується зв'язок, розбивається на окремі осередки або стільники, в центрі яких розташовуються базові станції (БС). У кожній "соте" абонент отримує однаковий набір послуг в певних територіальних межах. Це означає, що переміщаючись від однієї "соти" до іншої, абонент не відчуває територіальної прихильності і може вільно користуватися послугами зв'язку.

Дуже важливо, щоб була безперервність з'єднання при переміщенні. Це забезпечується завдяки так званому хендовер (Handover), при якому з'єднання встановлене абонентом як би підхоплюється сусідніми сотами по естафеті, а абонент продовжує розмовляти або копатися в соцмережах.

Вся мережа ділиться на дві підсистеми: підсистема базових станцій і підсистема комутації. Схематично це виглядає так:

В середині "соти", як було сказано вище знаходиться базова станція, яка зазвичай обслуговує три "стільники". Радіосигнал від базової станції випромінюється через 3 секторні антени, кожна з яких спрямована на свою "соту". Буває так, що на одну "соту" спрямовані відразу кілька антен однієї базової станції. Це пов'язано з тим, що мережа стільникового зв'язку працює в декількох діапазонах (900 і 1800 МГц). Крім того, на даній базової станції може бути присутнім обладнання відразу декількох поколінь зв'язку (2G і 3G).

Але на вишках БС Tele2 варто обладнання тільки третього і четвертого покоління - 3G / 4G, так як компанія вирішила відмовитися від старих форматів на користь нових, які допомагають уникати обривів голосового зв'язку і забезпечують більш стабільний інтернет. Завсідники соцмереж підтримають мене в тому, що в наш час швидкість інтернету дуже важлива, 100-200 кб / с вже не досить, як це було пару-трійку років тому.

Наболее звичним місцем розміщення БС є вежа або щогла, побудована спеціально для неї. Напевно ви могли бачити червоно-білі вишки БС десь у віддаленості від житлових будинків (в поле, на пагорбі), або там, де поблизу немає високих будівель. Як ось ця, яку видно з мого вікна.

Однак, в умовах міських поселеннях важко знайти місце під розміщення масивного споруди. Тому у великих містах базові станції розміщуються на будівлях. Кожна станція ловить сигнал від мобільних телефонів на видаленні до 35 км.

Це антени, саме устаткування БС знаходиться на горищі, або в контейнері на даху, яке представляє з себе пару залізних шаф.

Деякі базові станції розташовані там, де ви навіть не здогадаєтеся. Як наприклад на даху цієї парковки.

Антена БС складається з декількох секторів, кожен з яких приймає / відправляє сигнал в свою сторону. Якщо вертикальна антена здійснює зв'язок з телефонами, то кругла з'єднує БС з контролером.

Залежно від характеристик, кожен сектор може обслуговувати до 72 дзвінків одночасно. БС може складатися з 6 секторів, і обслуговувати до 432 дзвінків, однак зазвичай на станціях встановлюють менше передавачів і секторів. Стільникові оператори, такі як Tele2, вважають за краще ставити більше БС для поліпшення якості зв'язку. Як мені сказали, тут використовується найсучасніше обладнання: базові станції Ericsson, транспортна мережа - Alcatel Lucent.

Від підсистеми базових станцій сигнал передається в сторону підсистеми комутації, де і відбувається встановлення з'єднання з потрібним абоненту напрямком. У підсистемі комутації є ряд баз даних, в яких зберігається інформація про абонентів. Крім того ця підсистема відповідає за безпеку. Якщо сказати простіше, то комутатор викон яет ті ж функції, що і дівчата оператори, які раніше руками з'єднували вас з абонентом, тільки зараз все це відбувається автоматично.

Устаткування для цієї базової станції заховано в цьому залізному шафі.

Крім звичайних вишок є також і мобільні варіанти базових станцій, розміщені на вантажівках. Їх дуже зручно використовувати під час стихійних лих або в місцях масового скупчення людей (футбольні стадіони, центральні площі) на час свят, концертів та інших заходів. Але, на жаль, через проблеми в законодавстві широкого застосування вони поки не знайшли.

Для забезпечення оптимального покриття радіосигналом на рівні землі, базові станції проектуються спеціальним чином, тому незважаючи на дальність в 35 км. сигнал не поширюється на висоту польоту літаків. Однак деякі авіакомпанії вже почали встановлювати на своїх бортах невеликі базові станції, що забезпечують стільниковий зв'язок всередині літака. Така БС з'єднується з наземної мережею за допомогою супутникового каналу. Система доповнюється панеллю керування, яка дозволяє екіпажу включати і вимикати систему, а також окремі типи послуг, наприклад, вимикати голос на нічних рейсах.

Також я заглянув в офіс Tele2, щоб побачити як фахівці контролюють якість стільникового зв'язку. Якщо кілька років тому така кімната була б обвішана до стелі моніторами показують дані мережі (завантаженість, аварії мережі, і т.п.) то з часом потреба в такій кількості моніторів відпала.

Технології згодом сильно розвинулися і досить ось такий невеликої кімнати з кількома фахівцями, щоб спостерігати за роботою всієї мережі в Москві.

Трохи видів з офісу Tele2.

На нараді співробітників компанії обговорюються плани із захоплення столиці) З початку будівництва до сьогоднішнього дня Tele2 встиг покрити своєю мережею всю Москву, і поступово завойовує Підмосков'ї, запускаючи більше 100 базових станцій щотижня. Так як я живу тепер в області, мені дуже важливо. щоб ця мережа якомога швидше прийшла в моє містечко.

У планах компанії на 2016 р забезпечення високошвидкісного зв'язку в метро на всіх станціях, на початок 2016 зв'язок Tele2 присутній на 11 станціях: зв'язок стандарту 3G / 4G на метро «Борисово», «Діловий центр», «Котельник», «Лермонтовський проспект» , «Тропарево», «Шіпіловская», «Зябліково», 3G: «Білоруська» (Кільцева), «Спартак», «П'ятницьке шосе», «Жулебіно».

Як я говорив вище, Tele2 відмовилася від формату GSM на користь стандартів третього і четвертого покоління - 3G / 4G. Це дозволяє встановлювати базові станції 3G / 4G з більшою частотою (наприклад, всередині МКАД БС стоять на відстані близько 500 метрів один від одного), щоб забезпечувати більш стабільний зв'язок і високу швидкість мобільного інтернету, Чого не було в мережах попередніх форматів.

З офісу компанії я в компанії інженерів Никифора і Володимира вирушаю на одну з точок, де їм потрібно заміряти швидкість зв'язку. Никифор стоїть навпроти однієї з щогл, на якій встановлено обладнання для забезпечення зв'язку. Якщо придивіться, то помітите трохи далі зліва ще одну таку щоглу, з обладнанням інших стільникових операторів.

Як це не дивно, але стільникові оператори часто дозволяють своїм конкурентам використовувати свої баштові споруди для розміщення антен (природно на взаємовигідних умовах). Це викликано тим, що будівництво вежі або щогли - дороге задоволення, і такий обмін дозволяє заощадити чимало коштів!

Поки ми заміряли швидкість зв'язку, Никифора кілька разів перехожі бабусі і дядька запитали чи не шпигун він)) "Так, глушимо радіо" Свобода "!).

Устаткування насправді виглядає незвично, з його вигляду можна припустити все що завгодно.

У фахівців компанії чимало роботи, якщо врахувати, що в Москві і області у компанії більше 7тис. базових станцій: з них близько 5 тис. 3G і близько 2тис. базових станцій LTE, а за останній час кількість БС збільшилася ще приблизно на тисячу.
Всього за три місяці в Підмосков'ї було виведено в ефір 55% від загальної кількості нових базових станцій оператора в регіоні. В теперішній момент компанія забезпечує якісне покриття території, на якій проживає понад 90% населення Москви і Московської області.
До речі, в грудні мережу 3G Tele2 була визнана кращою за якістю серед всіх столичних операторів.

Але я вирішив особисто перевірити наскільки хороша зв'язок у Tele2, тому придбав сімку в найближчому до мене торговому центрі на м.Войковская, з найпростішим тарифом "Дуже чорний" за 299 р (400 смс / хв і 4 ГБ). До речі, у мене був подібний білайнівським тариф, який на 100 рублів дорожче.

Перевірив швидкість не відходячи далеко від каси. Прийом - 6.13 Mbps, передача - 2.57 Mbps. З огляду на, що я стою в центрі торгового центру це непоганий результат, зв'язок Tele2 добре проникає крізь стіни великого ТЦ.

На м.Третьяковская. Прийом сигналу - 5.82 Mbps, передача - 3.22 Mbps.

І на м.Красногвардейская. Прийом - 6.22 Mbps, передача - 3.77 Mbps. Заміряв біля виходу з метро. Якщо взяти до уваги, що це околиця Москви, дуже навіть пристойно. Вважаю, що цілком прийнятна зв'язок, впевнено можна сказати, що стабільна, якщо враховувати, що Tele2 з'явилася в Москві всього пару місяців назад.

У столиці стабільна зв'язок Tele2 є, це добре. Маю велику надію, що вони швидше прийдуть в область і я зможу повною мірою користуватися їх зв'язком.

Тепер і ви знаєте як працює стільниковий зв'язок!

Якщо у вас є виробництво або сервіс, про який ви хочете розповісти нашим читачам, пишіть пишіть мені - Аслан ( [Email protected] ) І ми зробимо найкращий репортаж, який побачать не тільки читачі співтовариства, але і сайту http://ikaketosdelano.ru

Підписуйтесь також на наші групи в фейсбуці, вконтакте, однокласниках і в гугл + плюс, Де будуть викладатися найцікавіше зі спільноти, плюс матеріали, яких немає тут і відео про те, як влаштовані речі в нашому світі.

Тисни на іконку і підписуйся!