|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ІСТОРІЯ ТЕХНІКИ, ТЕХНОЛОГІЇ, ПРЕДМЕТІВ НАВКОЛО НАС
Стільниковий зв'язок. Історія винаходу та виробництва
Довідник / Історія техніки, технології, предметів довкола нас Стільниковий зв'язок, мережа рухомого зв'язку - один із видів мобільного радіозв'язку, в основі якого лежить стільникова мережа. Ключова особливість полягає в тому, що загальна зона покриття ділиться на осередки (стільники), що визначаються зонами покриття окремих базових станцій (БС). Стільники частково перекриваються і разом утворюють мережу. На ідеальній (рівній та без забудови) поверхні зона покриття однієї БС є коло, тому складена з них мережа має вигляд шестикутних осередків (сот). Мережа складають рознесені в просторі приймачі, що працюють в тому самому частотному діапазоні, і комутуюче обладнання, що дозволяє визначати поточне місце розташування рухомих абонентів і забезпечувати безперервність зв'язку при переміщенні абонента із зони дії одного приймача в зону дії іншого. Мобільна мережа включає велику кількість базових станцій, зони обслуговування яких частково перекриваються, через обмеженість їх передавальної потужності. Таким чином, зона, в якій теоретично гарантований зв'язок мобільного телефону з базовою станцією, що розглядається, у плані являє собою багатогранник - комірку, що нагадує бджолину стільнику. Саме звідси цей вид мобільного радіозв'язку отримав свою назву – стільниковий.
Виявляється, на питання, скільки років телефону, відповісти не так просто. Судіть самі: принцип трансформування вібрації мембрани від звукових хвиль в електричний сигнал, який підлягає подальшому передачі проводами на відстань, відкрив французький дослідник Шарль Бурсоль в 1854 році. Пізніше німецький дослідник природи Йоганн Рейс навчився передавати по проводах музичні звуки. Але передавати мову все не виходило. Нарешті, в 1876 році успіх посміхнувся американському винахіднику Олександру Беллу, який здогадався, що для передачі промови потрібен постійний струм, і розробив примітивний (але працюючий) телефон. Виглядав він жахливо: у центрі "натюрморту" знаходився підковоподібний магніт із намотаним на нього дротом - жодної естетики. Обмовимося, що пріоритет Белла - це американська версія історії, але деякі дослідники її заперечують, знаходячи у винаході "російський слід". Втім, запатентована технологія була саме Беллом, та й словом "телефон" ми завдячуємо йому. З того часу телефон почав швидко змінюватися і зовні і зсередини. У 1920-ті роки це був "дзвіночок" зі знімним гучномовцем. У 1937 році телефон обзавівся звичною нині трубкою і диском, що обертається, для набору номера. І прожив у такому вигляді в СРСР та країнах Східної Європи до кінця 1980-х. Радянська промисловість ніколи не випускала бездротових телефонів. Мобільність у межах власної квартири вирішувалася установкою довгого, більше десяти метрів, крученого шнура, що дозволяє забрати телефон у сусідню кімнату. На початку 1990-х з'явилися бездротові телефони з кнопковим набором. Поступово домашні та офісні апарати, що працюють у діапазоні 50 МГц з радіусом дії в кілька десятків метрів, були витіснені 900-мегагерцевими апаратами. Останні забезпечували більш високу схибленість, деякий захист від апаратів-двійників і радіус дії - до кількох сотень метрів від базової станції. Реальний радіус дії сильно залежав від типу приміщення, кількості перегородок бетону та інших перешкод. Однак сучасні 900-мегагерцеві апарати дозволяють комфортно працювати у великому офісі та багатоповерховій будівлі. По суті, предками мобільного рухомого зв'язку були радіотелефонні подовжувачі і різні автономні мережі радіозв'язку. До речі, широко відома ще за радянських часів радіально-зонова мережа спецзв'язку "Алтай", якою користувалася тодішня державна еліта, забезпечувала рухливість у межах сотень великого розміру. Оскільки абонентів у цієї мережі було небагато, питання про економію радіочастотного ресурсу тоді не стояло. Аналогічні системи зв'язку були і в інших країнах, але це була лише прелюдія до майбутнього стільникового зв'язку. Використання реальних стільникових мереж почалося лише після того, як була вирішена проблема економії діапазону радіочастот і знайдені методи визначення поточного розташування рухомих абонентів. Це було необхідно для оптимального спрямування до них викликів та забезпечення безперервності зв'язку під час переміщення абонента з однієї стільники до іншої. Народження стільникового зв'язку відносять до 1971 року. Саме тоді компанія "Bell System" представила до Федеральної комісії США зі зв'язку (FCC) опис архітектури радіотелефонного зв'язку, яка згодом і стала називатися стільниковою. Але шлях від ідеї до реального проекту зайняв досить довгий термін - комерційні мережі заробили лише через десять років. Розробка у 1970-х роках стільникових систем та їх подальше впровадження у 1980-х роках вимагали вирішення різноманітних та вельми непростих технічних проблем. Однією з найсерйозніших було створення невеликих за розмірами та вагою переносних абонентських терміналів. На рубежі 1970-х років навіть передові за технічними рішеннями автомобільні термінали важили трохи менше ніж 15 кілограмів. І такий же за призначенням пристрій треба було реалізувати у розмірах та вазі, прийнятних для утримання однією рукою біля вуха. Першими успіхами вдалося блиснути спеціалістам компанії Motorola (США). Один із родоначальників нових напрямів телекомунікацій - Мартін Купер, який обіймав на початку 1970-х років посаду віце-президента компанії "Motorola". Він першим запропонував шляхи кардинального зменшення розмірів радіотелефону. І ось 1973 року з'явився перший порівняно невеликий радіотелефон, який успішно пройшов лабораторні випробування. Мартін Купер зробив з нього перший дзвінок колезі-конкуренту з Bell Laboratories. Як свідчить сам Купер, він сказав такі слова: "Уяви собі, Джоел, що я дзвоню тобі з першого в світі стільникового телефону. Він у мене в руках, а я йду нью-йоркською вулицею".
У середині 1980-х років ім'я Мартіна Купера було розміщено у Залі Слави бездротового зв'язку. Перші системи стільникового зв'язку були аналоговими і мали один серйозний недолік - несумісність систем різних виробників. Це суттєво обмежувало можливості переміщення абонентів між країнами та навіть містами, в яких було розгорнуто різнотипні системи. Такі звичні сучасному користувачеві аналогові стільникові мережі почали створюватися на початку 1980-х років у багатьох країнах Європи на базі уніфікованого обладнання стандарту MMT-450 та в США – на базі стандарту AMPS. Саме їм на той час судилося прийняти на себе основну частину рухливих абонентів у всьому світі. В результаті європейської ініціативи у 1982 році виникла група експертів рухомого зв'язку GSM (Group Special Mobile) з 17 європейських адміністрацій зв'язку, яка розпочала розробку нового цифрового стандарту стільникового зв'язку. Багаторічні зусилля GSM увінчалися успіхом, і сьогодні ми маємо ще одну поширену розшифровку абревіатури GSM. Global System for Mobile Communications (Глобальна система рухомого зв'язку). Для вирішення проблем впровадження та експлуатації нового стандарту у 1987 році було засновано європейську робочу групу MoU – меморандум розуміння сутності спільних угод щодо використання. Ця спільнота партнерів налічує на даний момент не одну сотню операторів із майже 100 країн світу. Серйозний підхід європейців до створення нового стандарту призвів до успіху – появи нинішнього лідера європейського стільникового зв'язку – стандарту GSM, що працює в діапазоні 900 МГц. "У 1988 році були прийняті основні документи і почалося освоєння виробництва обладнання для сервісних систем цього стандарту, - пише в журналі "Радіо" А. Голишев. - А в 1991 році перші мережі GSM вже стали практично експлуатуватися. Досі процес створення цього стандарту може вважатися зразком спільного розв'язання складних технічних та організаційних завдань великою групою країн.Розроблені в рамках GSM системні та технічні рішення широко використовуються в даний час при створенні перспективних цифрових систем стільникового зв'язку, в тому числі і на базі інших технологій. рішенням відноситься побудова мереж GSM на принципах інтелектуальних мереж, застосування моделі відкритих систем, впровадження нових ефективних моделей повторного використання частот тощо. У стандарті використовується багатостанційний доступ з тимчасовим поділом каналів (TDMA), що функціонує в діапазоні частот 890...915 МГц (лінією "вгору") і 935...960 МГц (лінією "вниз") з шириною смуги каналу 200 кГц . Крім каналів трафіку є також канали управління. Таким чином, в одному фізичному радіоканалі GSM реалізовано вісім логічних каналів зв'язку, кожним з яких може користуватися окремий абонент. Одна базова станція може підтримувати 16-20 радіоканалів. Максимальна швидкість передачі даних у системі – 9,6 Кбіт за секунду. У стандарті GSM застосовується так звана спектрально-ефективна частота гауссівської маніпуляції з мінімальним частотним зрушенням. Для захисту від помилок у радіоканалах системи GSM використовується згорткове та блочне кодування з перемежуванням. Згорткове кодування бореться з одиночними помилками, перемежування дозволяє перетворити групові помилки в одиночні, а блочне кодування звільняє від некоригованих помилок, що залишилися. Підвищення ефективності кодування та перемежування при малій швидкості переміщення абонентських терміналів досягається повільним перемиканням робочих частот у процесі сеансу зв'язку зі швидкістю 217 стрибків за секунду. Для високого ступеня безпеки передачі повідомлень здійснюється їхнє додаткове шифрування за алгоритмом з відкритим ключем. "Функціональний склад системи цілком традиційний, - зазначає А. Голишев, - вона складається з центру комутації, центру управління та обслуговування, базових станцій та абонентських терміналів. Центр комутації обслуговує групу осередків (сот), у кожній з яких знаходиться базова станція (окремі групи базових станцій управляються спеціалізованим контролером), забезпечуючи всі види з'єднань, яких потребує абонентська рухома станція, а також "естафетну передачу" під час руху абонента (із стільника) в соту) і перемикання радіоканалів у разі перешкод чи несправностей. Центр комутації безперервно відстежує місцезнаходження рухомих станцій, зберігаючи цю інформацію у спеціальних захищених базах даних. Це дозволяє здійснювати обслуговування (роумінг) користувачів інших мереж цього стандарту (що належать іншим операторам). ...Розробники подбали про те, щоб система GSM мала власний внутрішній механізм визначення розташування абонентів і маршрутизації викликів, що не залежить від конкретної телефонної мережі, до якої підключено, і відповідно могла б досить просто зробити те саме в будь-якій частині кожної країни. Все це полегшує організацію автоматичного роумінгу, що зараз широко використовується в усьому світі”. Для виключення несанкціонованого доступу до мережі GSM здійснюється аутентифікація абонента. При цьому кожен отримує на користування мережею стандартний модуль автентичності абонента, який містить міжнародний ідентифікаційний номер, свій індивідуальний ключ та алгоритм аутентифікації. Вставивши свою картку в термінал, абонент перетворює останній на свій індивідуальний апарат. Щоб забезпечити додатковий захист свого терміналу, абонент може встановити режим роботи, при якому необхідно додатково набрати на клавіатурі pin-код. Ще один важливий вузол мережі GSM, що відповідає за її надійність, – це центр експлуатації та технічного обслуговування (OMC). Він забезпечує контроль та керування всіма компонентами мережі, а також контролює якість її роботи. Залежно від характеру несправності, OMC дозволяє усунути її автоматично або за допомогою екстреного втручання технічного персоналу. Мережа GSM має центр управління, призначений для експлуатації та технічного обслуговування всієї мережі, яка може містити декілька регіональних OMC. Система надає своїм абонентам широкий спектр послуг, передачу виклику, оповіщення про тарифні витрати, включення до закритої групи користувачів. Застосування в мережі різного обладнання дозволяє, крім здійснення голосового зв'язку, передавати дані, короткі повідомлення, сигнали екстрених служб, зокрема аварійної інформації, сигналів охорони квартир, лиха. Автор: Муський С.А.
▪ Цифрове супутникове телебачення ▪ Календар
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Стрижі майже все життя перебувають у польоті ▪ Мініатюрний мультисистемний GNSS-модуль Quectel L96-M33 з patch-антеною ▪ Бездротові повнорозмірні навушники Baseus D03 ▪ Політ зі швидкістю 68 тисяч терабітометрів за секунду
▪ розділ сайту Медицина. Добірка статей ▪ стаття Людина, побут, суспільство. Довідник кросвордиста ▪ стаття Як тварини хворіють на сказ? Детальна відповідь ▪ стаття Транспортування тварин. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Твердотілі оптоелектронні реле. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page