Мобильная сотовая связь
Сотовая связь - один из видов мобильной радиосвязи , в основе которого лежит сотовая сеть . Ключевая особенность заключается в том, что общая зона покрытия делится на ячейки (соты), определяющиеся зонами покрытия отдельных базовых станций (БС). Соты частично перекрываются и вместе образуют сеть. На идеальной (ровной и без застройки) поверхности зона покрытия одной БС представляет собой круг, поэтому составленная из них сеть имеет вид сот с шестиугольными ячейками (сотами).
Примечательно, что в английском варианте связь называется «ячеистой» или «клеточной» (cellular), что не учитывает шестиугольности сот .
Сеть составляют разнесённые в пространстве приёмопередатчики, работающие в одном и том же частотном диапазоне, и коммутирующее оборудование, позволяющее определять текущее местоположение подвижных абонентов и обеспечивать непрерывность связи при перемещении абонента из зоны действия одного приёмопередатчика в зону действия другого.
Первое использование подвижной телефонной радиосвязи в США относится к 1921 г.: полиция Детройта использовала одностороннюю диспетчерскую связь в диапазоне 2 МГц для передачи информации от центрального передатчика к приёмникам, установленным на автомашинах. В 1933 г. полиция Нью-Йорка начала использовать систему двусторонней подвижной телефонной радиосвязи также в диапазоне 2 МГц. В 1934 г. Федеральная комиссия связи США выделила для телефонной радиосвязи 4 канала в диапазоне 30…40 МГц, и в 1940 г. телефонной радиосвязью пользовались уже около 10 тысяч полицейских автомашин. Во всех этих системах использовалась амплитудная модуляция . Частотная модуляция начала применяться с 1940 г. и к 1946 г. полностью вытеснила амплитудную. Первый общественный подвижный радиотелефон появился в 1946 г. (Сент-Луис, США; фирма Bell Telephone Laboratories), в нём использовался диапазон 150 МГц. В 1955 г. начала работать 11-канальная система в диапазоне 150 МГц, а в 1956 г. - 12-канальная система в диапазоне 450 МГц. Обе эти системы были симплексными, и в них использовалась ручная коммутация. Автоматические дуплексные системы начали работать соответственно в 1964 г. (150 МГц) и в 1969 г. (450 МГц).
В СССР В 1957 г. московский инженер Л. И. Куприянович создал опытный образец носимого автоматического дуплексного мобильного радиотелефона ЛК-1 и базовую станцию к нему. Мобильный радиотелефон весил около трех килограммов и имел радиус действия 20-30 км. В 1958 году Куприянович создает усовершенствованные модели аппарата весом 0,5 кг и размером с папиросную коробку. В 60-х гг Христо Бочваров в Болгарии демонстрирует свой опытный образец карманного мобильного радиотелефона. На выставке «Интероргтехника-66» Болгария представляет комплект для организации местной мобильной связи из карманных мобильных телефонов РАТ-0,5 и АТРТ-0,5 и базовой станции РАТЦ-10, обеспечивающей подключение 10 абонентов.
В конце 50-х гг в СССР начинается разработка системы автомобильного радиотелефона «Алтай» , введенная в опытную эксплуатацию в 1963 г. Система «Алтай» первоначально работала на частоте 150 МГц. В 1970 г. система «Алтай» работала в 30 городах СССР и для нее был выделен диапазон 330 МГц.
Аналогичным образом, с естественными отличиями и в меньших масштабах, развивалась ситуация и в других странах. Так, в Норвегии общественная телефонная радиосвязь использовалась в качестве морской мобильной связи с 1931 г.; в 1955 г. в стране было 27 береговых радиостанций. Наземная мобильная связь начала развиваться после второй мировой войны в виде частных сетей с ручной коммутацией. Таким образом, к 1970 г. подвижная телефонная радиосвязь, с одной стороны, уже получила достаточно широкое распространение, но с другой - явно не успевала за быстро растущими потребностями, при ограниченном числе каналов в жёстко определённых полосах частот. Выход был найден в виде системы сотовой связи, что позволило резко увеличить ёмкость за счёт повторного использования частот в системе с ячеистой структурой.
Конечно, как это обычно бывает в жизни, отдельные элементы системы сотовой связи существовали и раньше. В частности, некоторое подобие сотовой системы использовалось в 1949 г. в Детройте (США) диспетчерской службой такси - с повторным использованием частот в разных ячейках при ручном переключении каналов пользователями в оговоренных заранее местах. Однако архитектура той системы, которая сегодня известна как система сотовой связи, была изложена только в техническом докладе компании Bell System, представленном в Федеральную комиссию связи США в декабре 1971 г. И с этого времени начинается развитие собственно сотовой связи, которое стало поистине триумфальным с 1985 г., в последние десять с небольшим лет.
В 1974 г. Федеральная комиссия связи США приняла решение о выделении для сотовой связи полосы частот в 40 МГц в диапазоне 800 МГц; в 1986 г. к ней было добавлено ещё 10 МГц в том же диапазоне. В 1978 г. в Чикаго начались испытания первой опытной системы сотовой связи на 2 тыс. абонентов. Поэтому 1978 год можно считать годом начала практического применения сотовой связи. Первая автоматическая коммерческая система сотовой связи была введена в эксплуатацию также в Чикаго в октябре 1983 г. компанией American Telephone and Telegraph (AT&T). В Канаде сотовая связь используется с 1978 г., в Японии - с 1979 г., в Скандинавских странах (Дания, Норвегия, Швеция, Финляндия) - с 1981 г., в Испании и Англии - с 1982 г. По состоянию на июль 1997 г. сотовая связь работала более чем в 140 странах всех континентов, обслуживая более 150 млн абонентов.
Первой коммерчески успешной сотовой сетью была финская сеть Autoradiopuhelin (ARP). Это название переводится на русский как «Автомобильный радиотелефон». Запущенная в г., она достигла 100%-ного покрытия территории Финляндии в . Размер соты был равен около 30 км , в г. в ней было более 30 тыс. абонентов . Работала она на частоте 150 МГц .
Основные составляющие сотовой сети - это сотовые телефоны и базовые станции . Базовые станции обычно располагают на крышах зданий и вышках. Будучи включённым, сотовый телефон прослушивает эфир, находя сигнал базовой станции. После этого телефон посылает станции свой уникальный идентификационный код. Телефон и станция поддерживают постоянный радиоконтакт, периодически обмениваясь пакетами. Связь телефона со станцией может идти по аналоговому протоколу (NMT-450) или по цифровому (DAMPS , GSM, англ. handover ).
Сотовые сети могут состоять из базовых станций разного стандарта, что позволяет оптимизировать работу сети и улучшить её покрытие.
Сотовые сети разных операторов соединены друг с другом, а также со стационарной телефонной сетью. Это позволяет абонентам одного оператора делать звонки абонентам другого оператора, с мобильных телефонов на стационарные и со стационарных на мобильные.
Операторы разных стран могут заключать договоры роуминга . Благодаря таким договорам абонент, находясь за границей, может совершать и принимать звонки через сеть другого оператора (правда, по повышенным тарифам).
В России сотовая связь начала внедряться с 1990 г., коммерческое использование началось с 9 сентября 1991 г., когда в Санкт-Петербурге компанией «Дельта Телеком» была запущена первая в России сотовая сеть (работала в стандарте NMT-450) и был совершён первый символический звонок по сотовой связи мэром Санкт-Петербурга Анатолием Собчаком . К июлю 1997 г. общее число абонентов в России составило около 300 тысяч. На 2007 год основные протоколы сотовой связи, используемые в России - GSM-900 и GSM-1800 . Помимо этого, работают и UMTS. В частности, первый фрагмент сети этого стандарта в России был введён в эксплуатацию 2 октября 2007 года в Санкт-Петербурге компанией «МегаФон ». В Свердловской области продолжает эксплуатироваться сеть сотовой связи стандарта DAMPS , принадлежащей компании Сотовая Связь «МОТИВ» .
В России в декабре 2008 г насчитывалось 187,8 млн пользователей сотовой связи (по числу проданных сим-карт). Уровень проникновения сотовой связи (количество SIM-карт на 100 жителей) на эту дату составил, таким образом, 129,4 %. В регионах, без учёта Москвы, уровень проникновения превысил 119,7 %.
Доля рынка крупнейших сотовых операторов на декабрь 2008 года составила: 34,4 % у МТС , 25,4 % у «Вымпелкома » и 23,0 % у «МегаФона ».
В декабре 2007 года число пользователей сотовой связи в России выросло до 172,87 млн абонентов, в Москве - до 29,9, в Питере - до 9,7 млн. Уровень проникновения в России - до 119,1 %, Москве - 176 %, Санкт-Петербурге - 153 %. Доля рынка крупнейших сотовых операторов на декабрь 2007 года составила: МТС 30,9 %, «ВымпелКом» 29,2 %, «МегаФон» 19,9 %, другие операторы 20 %.
Согласно данным британской исследовательской компании Informa Telecoms & Media за 2006 год, средняя стоимость минуты сотовой связи для потребителя в России составила $0,05 - это самый низкий показатель из стран «большой восьмёрки ».
Компания IDC на основе исследования российского рынка сотовой связи сделала вывод, что в 2005 году общая продолжительность разговоров по сотовому телефону жителей РФ достигла 155 миллиардов минут, а текстовых сообщений было отправлено 15 миллиардов штук.
Согласно исследованию компании J"son & Partners, количество зарегистрированных в России сим-карт по состоянию на конец ноября 2008 года достигло 183,8 млн .
| Сотовая связь в России | |
|---|---|
| Сотовые операторы | Utel Акос Алтайсвязь Байкалвестком Билайн ЕТК МегаФон Мотив МТС НСС НТК СМАРТС Скай Линк Сонет Сотел ССБ СТеК GSM ТомскТелеКом УУСС Цифровая экспансия |
| Сети продаж сотовых телефонов | Divizion Simфония АльтТелеком Банзай Беталинк Евросеть ИОН Связной Спектр Связи Телефон.Ру Телефорум Точка Ультра Цифроград Эльдорадо |
| Стандарты сотовой связи | D-AMPS GSM IMT-MC-450 IS-95 |
→ История сотовой связи
Сотовый телефон впервые зазвонил 3 апреля 1973 года. Эту дату и принято считать днем рождения сотовой связи. Однако этому дню предшествовала многолетняя история появления и развития системы мобильной связи.
Предпосылками возникновения сотовой связи стало появление первых радиоприемников и диспетчерской службы телеграфной подвижной связи. В 1934 году в США была создана Федеральная комиссия связи (ФКС). Она регулировала отрасль проводных телефонов и управляла радиодиапазонами.
Федеральная комиссия связи занималась тем, что раздавала частоты. В первую очередь частоты получали спасательные и государственные службы, следом шли службы такси, грузоперевозок и подобные им. Для частных же лиц долгое время частоты вовсе не выделялись.
Первая сеть для частных лиц появилась в 1946 году. Вес радиотелефона тогда достигал 40 кг, и это без учета источника питания. Он устанавливался только в автомобилях, так как носить с собой столь громоздкую аппаратуру было весьма затруднительно. Но, несмотря на все неудобства, популярность такой связи только росла.
Отправной точкой в развитии сотовой связи считается 1947 год. В это время происходят два важных события. Прежде всего, сотрудники Bell Laboratories изобретают транзистор. Это позволяет уменьшить вес радиотелефона в несколько раз.
Позднее сотрудник все той же компании Bell Laboratories Д. Ринг разработал идею принципа организации сетей сотовой связи. Это позволяло разрешить проблему применения каналов, близких по частотам. Теперь каналы можно было использовать повторно.
Базовая станция сотовой связи появилась лишь в 1973 году. Этот ключевой момент в развитии сотовой системы связан с небезызвестной компанией Motorola. Сотрудники компании смонтировали первую в мире станцию на высоте 50-этажного здания. Она обслуживала одновременно не более 30 абонентов.
Первым же сотовым телефон, изобретенным все той же компаний, стал аппарат с названием Dina-TAC. Он весил в десятки раз меньше своего предшественника — радиотелефона. Вес нового аппарата составлял лишь 1,15 килограмма. На передней панели телефона было расположено 12 кнопок. Две из них — для вызова и прекращения звонка, остальные клавиши содержали цифры.
Испытание телефона было назначено на 3 апреля 1973 года. Утром этого дня Мартин Купер, глава подразделения Motorola, совершил первый звонок с нового аппарата. Купер позвонил начальнику исследовательского отдела Bell Laboratories и сказал:
«Представь себе, Джоэл, что я звоню тебе с первого в мире сотового телефона. Он у меня в руках, а я иду по нью-йоркской улице».
Через пять лет в Чикаго начинаются испытания системы сотовой связи, рассчитанной на две тысячи пользователей. Поэтому 1978 год считается началом практического применения сотовой связи. С этого времени сотовая связь распространяется по всему миру.
В России первая коммерческая сотовая связь была запущена 9 сентября 1991 года в Санкт-Петербурге. Тогда мэр северной столицы Анатолий Собчак совершил звонок мэру американского города Сиэтл. Сотовым телефоном, по которому звонил Анатолий Александрович, был аппарат Nokia Mobira MD59-NB2. Весил он три килограмма и стоил около 2000 долларов. Так в России зародилась сотовая связь.
Несколько лет сотовая связь в России была малодоступной услугой. Количество абонентов составляло лишь около 0,5% населения страны. Однако в 1999 году после кризиса в то время, когда доходы россиян упали втрое, число пользователей за год неожиданно выросло почти в два раза . Это объясняется тем, что стоимость сотовых телефонов значительно упала, как и стоимость услуг связи.
Преобразования в сфере подвижных коммуникаций, проходившие в 2000-ые, привели к бурному развитию сотовой связи. Российский рынок вышел на европейский уровень, и к 2008 году количество абонентов уже достигало 187,8 млн. человек.
Сегодня рынок сотовой связи разделен между несколькими универсальными операторами, которые помимо услуг связи представляют услуги доступа в интернет. По мнению специалистов, именно за такими операторами будущее.
Сотовая связь с недавних пор так прочно вошла в нашу повседневную жизнь, что трудно представить современное общество без нее. Как и многие другие великие изобретения мобильный телефон сильно повлиял на нашу жизнь, и на многие ее сферы. Трудно сказать каким было бы будущее, если бы не этот удобный вид связи. Наверняка таким же, как и в фильме "Назад в Будущее-2", где есть летающие авто, ховерборды, и многое другое, но нет сотовой связи!
Но сегодня в специальном репортаже для будет рассказ не о будущем, а о том, как устроена и работает современная сотовая связь.
Для того, чтобы узнать о работе современной сотовой связи в формате 3G/4G, я напросился в гости к новому федеральному оператору Tele2 и провел целый день с их инженерами, которые объяснили мне все тонкости передач данных через наши мобильные телефоны.
Но расскажу вначале немного об истории возникновения сотовой связи.
Принципы работы беспрводной связи были опробованы почти 70 лет назад - первый общественный подвижный радиотелефон появился в 1946 г. в Сент-Луисе, США. В Советском союзе опытный образец мобильного радиотелефона был создан в 1957 году, потом ученые других стран создавали подобные устройства с различными характеристиками, и только в 70-х годах прошлого века в Америке были определены современные принципы работы сотовой связи, после чего и началось ее развитие.
Мартин Купер - изобретатель прототипа портативного сотового телефона Motorola DynaTAC весом в 1,15 кг и размерами 22,5х12,5х3,75 см
Если в западных странах к середине 90-х годов прошлого века сотовая связь была распространена повсеместно и ей пользовалась большая часть населения, то в России она только начала появляться, и стала доступной для всех чуть более 10 лет назад.
Громоздкие кирпичеобразные мобильники работавшие в форматах первого и второго поколений ушли в историю, уступив место смартфонам с 3G и 4G, лучшей голосовой связью и высокой скоростью интернета.
Почему связь называется сотовой? Потому что территория, на которой обеспечивается связь, разбивается на отдельные ячейки или соты, в центре которых располагаются базовые станции (БС). В каждой "соте" абонент получает одинаковый набор услуг в определенных территориальных границах. Это означает, что перемещаясь от одной "соты" к другой, абонент не чувствует территориальной привязанности и может свободно пользоваться услугами связи.
Очень важно, чтобы была непрерывность соединения при перемещении. Это обеспечивается благодаря так называемому хэндовер (Handover), при котором соединение установленное абонентом как бы подхватывается соседними сотами по эстафете, а абонент продолжает разговаривать или копаться в соцсетях.
Вся сеть делится на две подсистемы: подсистема базовых станций и подсистема коммутации. Схематически это выглядит так:
В середине "соты", как было сказано выше находится базовая станция, которая обычно обслуживает три "соты". Радиосигнал от базовой станции излучается через 3 секторные антенны, каждая из которых направлена на свою "соту". Бывает так, что на одну "соту" направлены сразу несколько антенн одной базовой станции. Это связано с тем, что сеть сотовой связи работает в нескольких диапазонах (900 и 1800 МГц). Кроме того, на данной базовой станции может присутствовать оборудование сразу нескольких поколений связи (2G и 3G).
Но на вышках БС Tele2 стоит оборудование только третьего и четвертого поколения - 3G/4G, так как компания решила отказаться от старых форматов в пользу новых, которые помогают избегать обрывов голосовой связи и обеспечивают более стабильный интернет. Завсегдатаи соцсетей поддержат меня в том, что в наше время скорость интернета очень важна, 100-200 кб/с уже не достаточно, как это было пару-тройку лет назад.
Наболее привычным местом размещения БС является башня или мачта, построенная специально для нее. Наверняка вы могли видеть красно-белые вышки БС где-то в отдаленности от жилых домов (в поле, на холме), или там, где поблизости нет высоких зданий. Как вот эта, которая видна из моего окна.
Однако, в условиях городской местности трудно найти место под размещение массивного сооружения. Поэтому в крупных городах базовые станции размещаются на зданиях. Каждая станция ловит сигнал от мобильных телефонов на удалении до 35 км.
Это антенны, само оборудование БС находится на чердаке, или в контейнере на крыше, которое представляет из себя пару железных шкафов.
Некоторые базовые станции расположены там, где вы даже не догадаетесь. Как например на крыше этой парковки.
Антенна БС состоит из нескольких секторов, каждый из которых принимает/отправляет сигнал в свою сторону. Если вертикальная антенна осуществляет связь с телефонами, то круглая соединяет БС с контроллером.
В зависимости от характеристик, каждый сектор может обслуживать до 72 звонков одновременно. БС может состоять из 6 секторов, и обслуживать до 432 звонков, однако обычно на станциях устанавливают меньше передатчиков и секторов. Сотовые операторы, такие как Tele2, предпочитают ставить больше БС для улучшения качества связи. Как мне сказали, здесь используется самое современное оборудование: базовые станции Ericsson, транспортная сеть - Alcatel Lucent.
От подсистемы базовых станций сигнал передается в сторону подсистемы коммутации, где и происходит установление соединения с нужным абоненту направлением. В подсистеме коммутации есть ряд баз данных, в которых хранятся сведения об абонентах. Кроме того эта подсистема отвечает за безопасность. Если сказать проще, то коммутатор выполняет те же функции, что и девушки операторы, которые раньше руками соединяли вас с абонентом, только сейчас все это происходит автоматически.
Оборудование для этой базовой станции спрятано в этом железном шкафу.
Кроме обычных вышек есть также и мобильные варианты базовых станций, размещенные на грузовиках. Их очень удобно использовать во время стихийных бедствий или в местах массового скопления людей (футбольные стадионы, центральные площади) на время праздников, концертов и различных мероприятий. Но, к сожалению, из-за проблем в законодательстве широкого применения они пока не нашли.
Для обеспечения оптимального покрытия радиосигналом на уровне земли, базовые станции проектируются специальным образом, потому несмотря на дальность в 35 км. сигнал не распространяется на высоту полета самолетов. Однако некоторые авиакомпании уже начали устанавливать на своих бортах небольшие базовые станции, обеспечивающие сотовую связь внутри самолета. Такая БС соединяется с наземной сотовой сетью с помощью спутникового канала. Система дополняется панелью управления, которая позволяет экипажу включать и выключать систему, а также отдельные типы услуг, например, выключать голос на ночных рейсах.
Также я заглянул в офис Tele2, чтобы увидеть как специалисты контролируют качество сотовой связи. Если несколько лет назад такая комната была бы увешана до потолка мониторами показывающими данные сети (загруженность, аварии сети, и т.п.) то со временем надобность в таком количестве мониторов отпала.
Технологии со временем сильно развились и достаточно вот такой небольшой комнаты с несколькими специалистами, чтобы наблюдать за работой всей сети в Москве.
Немного видов из офиса Tele2.
На совещании сотрудников компании обсуждаются планы по захвату столицы) С начала стройки до сегодняшнего дня Tele2 успел покрыть своей сетью всю Москву, и постепенно завоевывает Подмосковье, запуская более 100 базовых станций еженедельно. Так как я живу теперь в области, мне очень важно. чтобы эта сеть как можно быстрее пришла в мой городок.
В планах компании на 2016 г. обеспечение высокоскоростной связи в метро на всех станциях, на начало 2016 связь Tele2 присутствует на 11 станциях: связь стандарта 3G/4G на метро «Борисово», «Деловой центр», «Котельники», «Лермонтовский проспект», «Тропарево», «Шипиловская», «Зябликово», 3G: «Белорусская» (Кольцевая), «Спартак», «Пятницкое шоссе», «Жулебино».
Как я говорил выше, Tele2 отказалась от формата GSM в пользу стандартов третьего и четвертого поколения - 3G/4G. Это позволяет устанавливать базовые станции 3G/4G с большей частотой (например, внутри МКАД БС стоят на расстоянии около 500 метров друг от друга), чтобы обеспечивать более стабильную связь и высокую скорость мобильного интернета, чего не было в сетях предыдущих форматов.
Из офиса компании я в компании инженеров Никифора и Владимира отправляюсь на одну из точек, где им нужно замерить скорость связи. Никифор стоит напротив одной из мачт, на которой установлено оборудование для обеспечения связи. Если приглядитесь, то заметите чуть далее слева еще одну такую мачту, с оборудованием других сотовых операторов.
Как это ни странно, но сотовые операторы часто разрешают своим конкурентам использовать свои башенные сооружения для размещения антенн (естественно на взаимовыгодных условиях). Это вызвано тем, что строительство башни или мачты - дорогое удовольствие, и такой обмен позволяет сэкономить немало средств!
Пока мы замеряли скорость связи, Никифора несколько раз прохожие бабушки и дядьки спросили не шпион ли он)) "Да, глушим радио "Свобода"!).
Оборудование на самом деле выглядит необычно, по его виду можно предположить все что угодно.
У специалистов компании немало работы, если учесть, что в Москве и области у компании более 7тыс. базовых станций: из них порядка 5тыс. 3G и около 2тыс. базовых станций LTE, а за последнее время количество БС увеличилось еще примерно на тысячу.
Всего за три месяца в Подмосковье было выведено в эфир 55% от общего количества новых базовых станций оператора в регионе. В настоящий момент компания обеспечивает качественное покрытие территории, на которой проживает более 90% населения Москвы и Московской области.
Кстати, в декабре сеть 3G Tele2 была признана лучшей по качеству среди всех столичных операторов.
Но я решил лично проверить насколько хороша связь у Tele2, потому приобрел симку в ближайшем ко мне торговом центре на м.Войковская, с самым простым тарифом "Очень черный" за 299 р (400 смс/минут и 4 ГБ). Кстати, у меня был подобный билайновский тариф, который на 100 рублей дороже.
Проверил скорость не отходя далеко от кассы. Прием - 6.13 Mbps, передача - 2.57 Mbps. Учитывая, что я стою в центре торгового центра это неплохой результат, связь Tele2 хорошо проникает сквозь стены большого ТЦ.
На м.Третьяковская. Прием сигнала - 5.82 Mbps, передача - 3.22 Mbps.
И на м.Красногвардейская. Прием - 6.22 Mbps, передача - 3.77 Mbps. Замерил у выхода из метро. Если принять во внимание, что это окраина Москвы, очень даже прилично. Считаю, что вполне приемлемая связь, уверенно можно сказать, что стабильная, если учитывать, что Tele2 появилась в Москве всего пару месяцев назад.
В столице стабильная связь Tele2 есть, это хорошо. Очень надеюсь, что они побыстрее придут в область и я смогу в полной мере пользоваться их связью.
Теперь и вы знаете как работает сотовая связь!
Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите пишите мне - Аслан ([email protected] ) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят не только читатели сообщества, но и сайта http://ikaketosdelano.ru
Подписывайтесь также на наши группы в фейсбуке, вконтакте, одноклассниках и в гугл+плюс , где будут выкладываться самое интересное из сообщества, плюс материалы, которых нет здесь и видео о том, как устроены вещи в нашем мире.
Жми на иконку и подписывайся!
"Ватсон, говорит Белл! Если вы меня слышите, то подойдите к окну и помашите шляпой". Эта фраза, сказанная 141 год назад, 10 марта 1876 года, была первой, которую произнесли по телефону. Говоривший - Александр Грехем Белл - стал известен всему миру как изобретатель устройства.
По статистике, одни только жители России сейчас совершают по 144 миллиона вызовов в день. А среднестатистический человек за один год звонит по телефону почти полторы тысячи раз.
На самом деле, с историей изобретения телефона не все так однозначно. В начале 1850-х житель Нью-Йорка Антонио Меуччи обнаруживает, что электрический ток якобы положительно влияет на здоровье людей. Он конструирует генератор и открывает частную практику. Однажды Меуччи подсоединил провода к губам пациента, а сам перешел в отдаленную комнату, где находился генератор. Когда врач включил устройство, то услышал крик пациента так отчетливо, словно стоял рядом с ним.
Меуччи бросил лекарское дело и стал экспериментировать с устройством. К началу 1870-х он уже создал чертежи аппарата, который назвал телектрофоном. В 1871 году итальянец собрался зарегистрировать свое изобретение, однако это у него не получилось.
По одной версии, у бедного Меуччи не хватило $250, чтобы оплатить пошлину в Патентном бюро. По другой - бумаги, отправленные почтой, где-то потерялись. Третья же версия гласит, что документы выкрали по заказу компании Western Union, на которую, кстати, работал тот самый Александр Белл. Еще одним конкурентом "общеизвестного" изобретателя телефонной связи был человек по имени Элайша Грей. Он подал заявку в Патентное бюро на два часа позже Белла - впоследствии судебная тяжба между двумя инноваторами тянулась вплоть до 1893 года. Американская Фемида в итоге вынесла вердикт в пользу Белла.
В самом первом телефонном аппарате не было звонка - его позже изобрел помощник Белла, тот самый Томас Джон Ватсон. Микрофон доработал Томас Эдисон. Он же придумал начинать разговор со слова "алло", то есть hello ("здравствуйте" по-английски). Впрочем, итальянцы и японцы отвечают на звонки по-другому: жители Апеннин говорят "пронто" ("готов, принимаю"), а граждане Страны восходящего солнца - "моси-моси" ("говорю-говорю").
История этого изобретения не обошлась и без россиян. В 1895 году Михаил Фрейденберг предложил миру концепцию автоматических телефонных станций (АТС), которые соединяли абонентов друг с другом без помощи девушки-оператора. Предложение оказалось невостребованным, профессия устояла - и ушла в прошлое гораздо позже, в середине XX века.
Телефонизация стремительно распространялась по миру. Первым городом, где аппараты стали появляться в квартирах состоятельных людей, стал Бостон, где жил и работал Белл. В 1879 году изобретение "переплыло" Атлантику: телефонная станция появилась в Париже, а в 1881 году поговорить с приятелем, не встречаясь с ним, стало возможно в Москве, Петербурге, Одессе, Берлине, Риге и Варшаве. К началу XX века планету начали опутывать международные и междугородние линии, а к 1910 году во всем мире было уже более 10 тысяч станций, которые обслуживали более 10 миллионов абонентов!
Телефон в те времена представлял собой сразу несколько устройств общим весом более 8 килограмм! Сам аппарат Белла выглядел как железный ящик с рычагом и одной или двумя трубками. В первом случае в трубке был только динамик, а разговаривать приходилось согнувшись, во втором - микрофон устанавливали в дополнительном рожке. К этому приспособлению прилагалась сигнальная доска, звонившая, стоило телефонистке вызвать абонента. Чтобы воспользоваться устройством, нужно было снять трубку, покрутить рычаг, который давал ток и "сообщал" машинистке на станции, что надо начинать разговор. Так и выглядел типичный диалог:
Для вызова абонента "барышня" втыкала штекер в соответствующее гнездо на панели перед ней. Хорошая телефонистка умудрялась соединять абонентов меньше чем за 8 секунд.
В 1882 году в Москве пользовались трехзначной нумерацией, при этом первых абонентов было всего 26. За 10 последующих лет сеть разрослась до 1892 номеров. Нумерация стала четырехзначной. Владеть телефоном в те годы было весьма накладно. Оплата за месяц пользования - 250 рублей. Для сравнения: месячное жалованье учителя - 25 рублей, фельдшера - 55. За стоимость установки телефона можно было купить полный комплект одежды или, например, двух отличных лошадей.
С началом XX века телефонами в Москве стали заниматься шведы - компания "Эрикссон". Они представили новую модель аппарата: трубка приняла привычный вид с двумя отверстиями, а вместо рычага появилась обычная кнопка, точнее две - для выхода на связь и для отбоя. Скандинавы смогли и снизить тарифы - месяц владения аппаратом стал стоить 63 рубля.
В 1903 году телефон установили в Кремле. Императору Николаю II, который ради такого случая прибыл в Москву, подарили телефон из слоновой кости, инкрустированный золотом.
Телефонизация всей страны
На 1 января 1917 года в России было 232 тысячи абонентских номеров, нумерация стала пятизначной. Во время революции Ленин приказал своим сторонникам в первую очередь захватывать почтамт, телеграф и телефонную станцию. После победы большевиков - уже в 1919 году - связь была национализирована. Изымали и частные телефоны - их передавали в отделения милиции, военные комендатуры, учреждения и предприятия города. Связь стала редкостью, доступной только партийной номенклатуре и героям Красной армии, а также врачам.
Дореволюционный объем абонентов восстановили только к 1923 году, причем стараниями все тех же шведов из "Эрикссон", а также немцев из компании "Сименс". Тогда же началось и строительство АТС, которые не требовали работы телефонисток. Первая станция в СССР появилась в 1926 году в Ростове-на-Дону.
Одной из причин замены человеческого труда на "бездушную машину" стала секретность - в обстановке постоянной шпиономании разрешать "барышням" прослушивать телефонные разговоры было бы непростительной безответственностью. Впрочем, окончательно профессия "телефонной девушки" для внутренней связи ушла в прошлое в сороковых.
Появление АТС привело к изменению внешнего вида самих аппаратов - на них появился диск для набора номера. Одно из первых таких устройств установили, конечно, в Кремле - оно получило прозвище "вертушка". Это слово употребляется и сейчас - для обозначения правительственного телефона.
На диске, помимо цифр, были и буквы русского алфавита - А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, И, К и Л. Буква "З" отсутствовала, поскольку визуально напоминала тройку. Сами же номера были формата А-21-35.
В США буквенная нумерация применяется до сих пор. Еще на первых американских телефонах около каждой цифры стояли ряды букв. Если у вас "кнопочный" стационарный телефон, обратите внимание - их там пишут и сейчас. Даже на экранной клавиатуре мобильников до сих пор есть буквы - и предназначены они вовсе не для набора SMS. Это было сделано для удобства запоминания номеров, например, вместо долгого и сложного номера +1-888-237-82-89 используется комбинация 1-888-BEST BUY.
В России эта традиция не прижилась из-за схожести произношения русских букв. Вплоть до середины 1960-х номера телефонов в СССР содержали и цифры, и литеры, а затем от последних отказались.
Официально первый разговор по мобильному телефону состоялся в 1973 году в Нью-Йорке. Но существует версия, что первые в мире беспроводные аппараты появились вовсе не в США, а в Советском Союзе. Еще в 1961 году ТАСС сообщил, что радиоинженер Леонид Куприянович разработал образец телефона, который по радиосвязи мог передавать голос на базовую станцию, находившуюся не дальше 25 километров. Устройство весило 500 грамм и могло работать в режиме ожидания 20–30 часов. Выглядело оно как ящичек с номерным диском, парой тумблеров и подключаемой трубкой. Владелец такого аппарата должен был или держать в одной руке корпус, а в другой трубку, или вешать коробочку на пояс.
Автор изобретения пишет в журнале "Юный техник": "Где бы вы ни находились, вас всегда можно будет разыскать по телефону, стоит только с любого городского телефона (даже с телефона-автомата) набрать известный номер вашего радиофона. У вас в кармане раздается телефонный звонок, и вы начинаете разговор. В случае необходимости вы можете прямо из трамвая, троллейбуса, автобуса набрать любой городской телефонный номер, вызвать скорую помощь, пожарную или аварийную автомашины, связаться с домом..."
Увы, после 1965 года об этом изобретении больше никто не писал, а сам Леонид Куприянович стал заниматься разработкой медицинской техники.
Другое дело - аппарат "Алтай". Эта система полноценной мобильной связи была развернута в России еще в начале семидесятых. Но сами телефоны мало походили на привычные нам сотовые: большой ящик - килограмм под 5–7 - с трубкой. Таскать такое в руках было проблематично, зато устройствами оборудовали автомобили спецслужб и партийной номенклатуры. Завершилась эра "Алтая" уже в XXI веке, в 2011 году.
Мобильный по цене "Мустанга"
Ясным днем 3 апреля 1973 года немолодой мужчина по имени Мартин Купер вышел из офиса компании Motorola в Нижнем Манхэттене (Нью-Йорк). В руке он держал странный предмет светло-бежевого цвета. Отойдя от здания, он нажал на нем какие-то кнопки.
Практически сразу же в штаб-квартире конкурирующей компании Bell Laboratories раздался звонок - трезвонил аппарат в кабинете главы исследовательского отдела Джоэла Энгеля. Взяв трубку, тот услышал голос Купера: "Знаешь, откуда я тебе звоню? Я звоню тебе с Манхэттена, с первого в мире сотового телефона". В своих воспоминаниях исследователь не смог привести ответ Энгеля, но рассказал: он отчетливо слышал, как тот скрипел зубами.
На "доводку" аппарата ушло 10 лет - в свободной продаже Motorola DynaTAC 8000X появилась только в 1983 году. Устройство весило около килограмма и было высотой 25 сантиметров. В режиме разговора оно работало 35 минут, а заряжалось 10 часов. Цена была астрономической - более $3500, но, несмотря на это, за телефоном выстроилась очередь из покупателей. Для сравнения: за $6500 в США можно было купить новенький Ford Mustang.
В Россию полноценная сотовая связь в том виде, в котором мы ее знаем, пришла в 1991 году. Передача данных осуществлялась через стандарт Nordic Mobile Telephony (NMT), а самыми популярными телефонами были финские Nokia. По своим техническим характеристикам они проигрывали "Моторолам" - весили около 3 килограмм. Цена тоже кусалась - с подключением аппарат стоил $4000, а минута разговора обходилась в $1.
К этому моменту за океаном уже выпустили Motorola MicroTAC 9800X - телефон с откидывающейся крышкой, который помещался в ладонь.
ЭПОХА GSM
К 1993 году в России действовало сразу четыре стандарта мобильной связи: NMT (оператор "Дельта Телеком"), D-AMPS (BeeLine, который тогда писался именно так - латиницей), уже упоминавшийся "Алтай" и GSM (МТС и чуть позже "Северо-Западный GSM"). Победил последний - до сих пор голосовая связь передается именно по этому формату.
В это время в Великобритании 22-летний сотрудник Sema Group Нил Папуорт тестировал возможности стандарта GSM. Инженеры уже смогли реализовать возможность определения номера вызывающей линии и услугу, которая позволяла эту функцию блокировать. Но в свободное время Папуорт занимался другой работой - он пытался добиться возможности передавать по мобильным линиям не только голос, но и текст. И в декабре 1992 года ему это удалось: была отправлена первая в мире SMS (Short Message Service - служба коротких сообщений). Текст - простой и незамысловатый: "Счастливого Рождества!" Изобретатель был уверен, что его детище будут использовать исключительно для рассылки сервисных сообщений, но получилось иначе: в 2015 году в мире каждую секунду отправлялись 20 тысяч эсэмэсок.
Телефонные аппараты в этот момент начали уменьшаться в размерах. Дисплеи, наоборот, росли. Если в первой "Мотороле" на экранчике была только одна строка, то на выпущенном в 1994 году Nokia 2110 их помещалось уже три. Этот аппарат стал в какой-то мере культовым - в него интегрировали будильник, калькулятор, секундомер и функцию SMS. При звонке тот телефон издавал ставшую знаменитой мелодию Nokia Tune, которая устанавливалась в стандартном пакете на все аппараты финской фирмы.
Этот телефон оказался очень популярен в России - и даже заслужил славу "мобильного для нового русского".
1">
1">
{{$index + 1}}/{{countSlides}}
{{currentSlide + 1}}/{{countSlides}}
От Java до AppStore
Практически все привычные нам функции появились в телефонах еще на рубеже веков. В 1999 году устройства научились выходить в интернет по протоколу WAP. Тогда же веб-разработчики озаботились созданием мобильных версий - без картинок. В том же году появился телефон, который использовал две сим-карты. Правда, переключение между ними приходилось производить вручную. В 2000 году мобильники проигрывали мелодии в формате MP3, фотографировали и даже ловили сигналы спутников GPS. В 2002 году Siemens выпустил модель SL45 с технологией Java. На этот телефон можно было загружать сторонние приложения. В основном игры, а также мелодии.
Дизайн телефонов стремился к миниатюре - некоторые модели создавались как дамские. В результате появились такие "малыши", как Samsung SGH-A400 или Panasonic GD55 - размером со спичечный коробок. Причем обе эти модели спокойно выходили в интернет, пусть у них и был всего лишь монохромный экран.
Первым в мире смартфоном считается Nokia 9210, анонсированный в 2002 году. На нем была установлена редкая операционная система (ОС) Series S80. Впоследствии она, а также другие ОС от Nokia S40 и S60 вошли в состав общей Symbian OS, которую ставили на свою продукцию не только финны, но и Motorola, SonyEricsson, Siemens, Panasonic, Fujitsu, Samsung, Sony, Sharp и Sanyo. Наличие "операционки" позволило создать более удобный интерфейс и работать в режиме многозадачности.
В январе 2007 года Стив Джобс явил миру iPhone. Смартфон от Apple был не первым аппаратом с функцией тачскрин (то есть управлять им можно было, касаясь экрана пальцами), и уж тем более не первым сенсорным телефоном. Но эта модель из-за своей бешеной популярности сделала смартфоны такими, какими мы их сейчас знаем: большой экран и минимум кнопок. У аппарата с яблочком на задней панели появилась альтернативная "операционка" - iOS. Через год появится и третий игрок, который сейчас занимает почти 80% рынка, - Android OS.
Последним революционным изменением стала схема беспроводной зарядки аккумулятора. Она появилась еще в 2009 году, но набрала популярность только в 2015-м. Другая инновация - магазины приложений AppStore и GooglePlay, возникшие в 2010 году. Сюда же можно добавить и технологию NFC, которая позволяет платить, прикасаясь телефоном к терминалу.
Все прочие характеристики телефонов эволюционировали. Возьмем как пример встроенные камеры - первая из них имела разрешение 0,3 мегапикселя, а сейчас на рынке можно найти аппараты с 41 Мпикс. Последний тренд - двойная вспышка. Ускорился и интернет - если на первых телефонах с WAP скачивание происходило со скоростью 10 килобит в секунду, то сейчас, с технологией LTE, она измеряется уже гигабитами.
Дизайн, в свою очередь, упростился: после буйства форм-факторов 2000-х, сейчас абсолютное большинство моделей - это привычный прямоугольник с тонким корпусом. После миниатюризации телефоны снова начали расти - вплоть до семидюймовой диагонали экрана!
Опрошенные ТАСС эксперты утверждают, что в ближайшие годы смартфоны вряд ли изменят свой внешний вид, но имеют все шансы выдавить с рынка ноутбуки и фотоаппараты.
Ведущий аналитик Mobile Research Group Эльдар Муртазин считает: телефоны превратятся в полноценные портативные компьютеры, к которым можно будет подключать внешний монитор, клавиатуру и мышь. У них будет большой объем оперативной памяти (уже сейчас есть восьмиядерные процессоры с RAM более 4 Гб). С появлением стандарта 5G (передача данных со скоростью до 7 Гб/сек) люди начнут отказываться от Wi-Fi.
Муртазин считает, что усилится и "зависимость" людей от телефонов. Уйдут в прошлое банковские карты и магнитные пропуска: они будут установлены прямо в телефон (такие технологии уже есть). Возможно, повторится эксперимент YotaPhone с двумя экранами: "Все остальное, например гибкие дисплеи, - это экзотика, и вряд ли они будут массово на рынке".
Сложно представить жизнь в 21 веке без сотовой связи. Мы каждый день совершаем десятки звонков, используя свои мобильные телефоны и связываемся с различными людьми, находящимися в самых отдаленных уголках планеты. А ведь за каждым таким звонком стоят годы исследований и научных открытий, позволивших сделать жизнь в будущем гораздо проще.
В истории развития сотовой связи существует множество важных событий, без которых сам факт совершения телефонного звонка сейчас мог бы казаться фантастикой. И самое первое из этих событий связано с известным русским ученым Александром Степановичем Поповым. Именно наш соотечественник 7 мая 1895 года показал общественности прибор, по сути являющийся практичным радиоприемником. Названный гениальным физиком как «грозоотметчик», прибор позволял обнаруживать и регистрировать электромагнитные колебания в радиусе нескольких десятков километров. Более чем через год, Попов заменил метрологический регистратор телеграфным аппаратом Морзе и мир увидел первое и единственное пока устройство для беспроводной телеграфии. Параллельно с Поповым, над вопросом беспроводной передачи информации в то же время бились Маркони, которого западные страны и признают создателем радио, и другие известные ученые.
Интересный факт: первая радиограмма, с использованием прибора Попова была переслана еще 24 марта 1896 года. Расстояние передачи тогда составило всего 250 метров, а текст сообщения представлял всего два слова: «Heinrich Herz» («Генрих Герц»). Таким образом, Попов отдал дань Герцу, который в 1888 году доказал сам факт существования электромагнитных волн.
Следующим важным этапом в развитии сотовой связи стал 1901 год, когда Маркони, запатентовавший улучшенную версию прибора Попова, организовал первую в истории радиосвязь через Атлантический океан. В том же году радио было установлено Маркони на паровом автомобиле «Торникрофт», что дало верное направление движения развития мобильной связи.
Интересный факт: впервые через океан Маркони передал лишь одну единственную букву S азбуки Морзе. Подтверждения сторонними источниками этого факта не было.
Двадцать лет спустя, в 1921 году, полиция Детройта впервые начала применять телеграфную подвижную связь. Работающая лишь в одну сторону и использующая частоту 2 МГц, связь позволяла диспетчерам координировать полицейских или вызывать их на телефонный разговор. Доработана технология была уже через 12 лет, когда в полицейском департаменте Нью-Йорка первыми начали использовать двухстороннюю радиосвязь, работающую по принципу Push-To-Talk.
Интересный факт: принцип работы Push-To-Talk дошел и до нашего времени. Он применяется в большинстве голосовых мессенджеров вроде Skype, Mumble, Teamspeak и т.д.
Вторая мировая война замедлила развитие радиотелефонии и тем более, частной мобильной связи. Но практически сразу после ее окончания, 17 июня 1946 года, компании AT&T и Bell Telephone Laboratories запустили первую в истории сеть подвижной радиосвязи, пользоваться которой могли частные клиенты. Конечно, все работало не идеально, да и аппаратура, необходимая для связи с прочими абонентами сети была громоздкой. Подумать только, радиотелефон в ту пору весил около 30-40 кг и это без учета источника питания. Устанавливались такие телефоны в помещениях, а чаще всего в автомобилях, где не нужно было заботиться о наличии отдельного источника питания, поскольку аппаратура питалась прямо от бортовой сети машины.
Одной из важнейших дат в развитии сотовой связи считается 1947 год, в котором Дуглас Ринг выдвинул идею сотового принципа организации сетей подвижной связи, по сути предложив миру и своей компании Bell Laboratories создать мобильный телефон. Мало кто мог тогда подумать, что до появления первого прототипа портативного сотового телефона еще 25 лет.
Ответственной за создание первого сотового телефона стала компания Motorola, имеющая в своем штате поистине гениального изобретателя Мартина Купера. Именно он совершил звонок с устройства под названием Motorola DynaTac, который и считается первым звонком по мобильному телефону. Устройство действительно можно было назвать мобильным - DynaTac весил «всего» 1,15 кг и имел «скромные» габариты 22,5×12,5×3,75 см.
Интересный факт: Motorola DynaTac имел 12 функциональных клавиш и аккумулятор, позволяющий работать устройству до 8 часов в режиме ожидания. Заряжать же DynaTac приходилось в течение неполных 11 часов.
После этого триумфального для Motorola момента, настала пора развертывания в различных странах сотовых сетей. К 1983 году сотовые сети были развернуты в США, Японии, Дании, Швеции, Норвегии, Финляндии, Саудовской Аравии и некоторых других странах. И хоть запущенные сети были готовы к эксплуатации, была серьезная проблема - на рынке не было представлено устройств, которыми клиенты AT&T, NTT, Ericsson и других сотовых компаний, могли бы пользоваться.
Годом позже Motorola выпустила новую версию своего мобильного телефона DynaTAC 8000X. Устройство по-настоящему поразило потребителей, ведь гаджет позволял оставаться на связи практически в любой точке крупного города, при этом неудобства в его использовании тогда практически не были заметны. За DynaTAC 8000X выстроились огромные очереди, несмотря на внушительную цену телефона в размере $3995.
Интересный факт: DynaTAC 8000X нашел отражение в нескольких фильмах и компьютерных играх. Так, в культовом сериале «Во все тяжкие» Гектор Саламанка разговаривает, используя DynaTAC 8000X.
Практически одновременно с запуском Motorola «доступного» мобильного телефона, крупнейшие мировые страны начали утверждать национальные стандарты связи. Великобритания приняла в качестве национального стандарта систему ETACS, основанную на технологии AMPS (Усовершенствованная Служба Мобильных Телефонов), а в США приняли стандарт цифровой связи IS-54 (D-AMPS). Что касается СССР, то здесь в 1991 году появился первый оператор сотовой связи «Дельта Телеком», работающий по стандарту NMT-450.
Интересный факт: минута разговора для абонентов «Дельта Телеком» первоначально составляла $1. При условии, что телефон Mobira - MD 59 NB2 стоил немалые $4000, воспользоваться мобильной связью позволяли себе лишь наиболее обеспеченные люди.
Очередным переломным моментом в развитии сотовой связи является начало эпохи GSM. Стандарт GSM начали разрабатывать 26 Европейских национальных телефонных компанией еще в 1982 году, после чего Европейский Телекоммуникационный Институт Стандартов (ETSI) в 1989 году взял на себя ответственность за развитие системы. Опубликована же была спецификация в 1991 году, тогда же коммерческие сети GSM начали действовать в крупнейших европейских странах. США в это же время пошла своим путем, приняв стандарты цифровых технологий TDMA и CDMA.
Начиная с 1991 года развитие сотовой связи закрутилось бешеными темпами. Новые сотовые операторы стали открываться по всему миру, вкладывая серьезные финансовые средства в разработку новых технологий. Благодаря этому в 1999 году был выпущен стандарт пакетной передачи данных GPRS и миллионы владельцев сотовых телефонов получили доступных к мобильному интернету.
Примерно к этому же времени на рынке появилось множество доступных телефонов. Наиболее преуспевали в насыщении рынка компании Siemens, Ericsson, Sony и Nokia. Большинство из этих компаний сейчас переживают не самые лучшие времена, но тогда им просто не было равных.
Интересный факт: Nokia 8110 (расположенный на изображении ниже) остался в памяти у людей еще и по своей «роли» в популярном фильме «Матрица». В будущем Nokia запустила еще две версии Nokia 8110 с названиями Nokia 8110i и Nokia 8148.
В 2000 году было запущено третье поколение мобильной связи 3G, повсеместно использующееся и сейчас. 3G-связь строится на основе пакетной передачи данных со скоростью до 3,6 Мбит/с. Такая скорость позволяет прямо с мобильных телефонов или планшетов просматривать фильмы, слушать музыку и наслаждаться полноценным доступом к глобальной сети.
Переходным этапом к четвертому поколению мобильной связи, более известным как 4G, стал протокол HSDPA, который начали внедрять в 2006 году. Данный протокол существенно увеличил скорость передачи данных в мобильных сетях, предел которой стал равняться 42 Мбит/с.
Первая в мире коммерческая сеть четвертого поколения стандарта LTE была запущена в 2009 году в Стокгольме и Осло. Работая в 4G-сетях, подвижные абоненты могут осуществлять передачу данных со скоростью свыше 100 Мбит/с, а стационарные абоненты со скоростью 1 Гбит/с. В настоящее время 4G-сети начинают охватывать все большие территории, добираясь до наиболее отдаленных участков земного шара. Внедрение стандарта 5G ожидается не ранее 2020 года.
