Реферат: История сотовой

История сотовой

Швеция: еще один взгляд на историю

В пятидесятых годах, когда началось создание систем мобильной связи, Televerket (Министерство связи Швеции, в 1993 году сменившее название на Telia AB) полновластно распоряжался всем, что касалось телекоммуникаций. Однако, несмотря на явную монополию Televerket, в Швеции всегда была прекрасная телефонная связь (хотя особенным разнообразием услуг она не баловала), а тарифные ставки оставались одними из самых низких в мире до тех пор, пока правительство не ввело налог на добавленную стоимость на все услуги.

В конце сороковых годов два инженера из Televerket, Стур Лаурен и Рагнар Берглунд, получили задание на разработку системы мобильной связи. В пятидесятых годах в Стокгольме уже была установлена первая опытная система с одной базовой станцией и антенной, расположенной на водонапорной башне. Она была построена по уже описанному нами принципу "фатализма", имела два дуплексных радиоканала в диапазоне 160 МГц и пять мобильных станций. Коммутатор, соединявший ее с традиционной телефонной сетью, находился на местной АТС. Система мобильной связи получила название MTL (мобильный телефон Лаурена) по имени инженера, разработавшего коммутационный интерфейс (в нем использовался импульсный метод обмена сигналами между коммутатором и мобильной станцией).

Берглунд отвечал за радиотехническую часть проекта, реализованную им в сотрудничестве с Иваром Алгреном и компанией SRA (Svenska Radio Aktiebolaget).

Испытания MTL прошли успешно, и было решено установить две коммерческие системы: в Стокгольме и Гетеборге. Однако введены в эксплуатацию они были только в 1956 году, поскольку для практической реализации потребовались значительные доработки. В этот период пять опытных мобильных станций использовались постоянно - сначала сотрудниками Televerket, потом их отдали в бесплатную аренду другим пользователям. Кроме того, мобильные станции демонстрировались на выставках. Так Тeleverket пробовал рынок.

Установленные в 1956 году системы имели четыре дуплексных канала, которые могли обслуживать до ста пользователей, а радиус их действия составлял приблизительно 25 - 30 км. Автомобилям абонентов (тогда использовались только автомобильные станции) присваивались пятизначные номера серии 95ХХХ. Теоретически система могла быть развернута на всю страну, но две фиксированные цифры серии ограничивали количество абонентов до 1000.

Система МТЛ эксплуатировалась до конца шестидесятых годов, когда у нее уже было 125 пользователей.

А тем временем Берглунд не прекращал эксперименты. Вскоре он изобрел метод идентификации пользователей, основанный на присвоении им уникального тонального кода вместо последовательности импульсов. Испытания системы, поль в 1961 году. В ней использовались диапазоны частот 76 и 81 МГц. Абонентам выделялись телефонные номера местных станций, к которым подключалась система (сейчас принято их называть "прямые городские номера"). По крайней мере с этой точки зрения емкость системы была неограниченна. После успешных испытаний было решено установить MTB в Стокгольме, Гетеборге (1965 год) и в Мальмо (1967 год).

Итак, в Швеции функционировали две различные системы мобильной связи и рынок отреагировал на них положительно. Но на расширение зоны охвата уходило все больше средств и, что еще важнее, для увеличения плотности абонентов в городах необходимо было расширять частотный диапазон. Сотрудники Televerket начали понимать, что используемая технология может привести в тупик.

В 1964 году была создана аналитическая группа под председательством Карла-Госта Асдала для изучения будущего мобильных телекоммуникационных услуг. Отчет "Наземная мобильная радиосвязь", представленный этой группой в 1967 году, содержал однозначный вывод: любая автоматизированная (без участия оператора) система должна дать Швеции больше, чем любая другая и в первую очередь в плане разнообразия услуг. Отдельно в отчете затрагивался вопрос о необходимости найти способ многократного использования частот. Была предложена сотовая концепция, хотя сам термин "сотовая связь" в Швеции в то время еще не звучал. Кроме того, отчет рекомендовал три вида новых услуг:

• общенациональную мобильную телефонную службу, названную МТС,

• общенациональную пейджинговую систему (MBS),

• наземную мобильную систему радиосвязи для индивидуальных пользователей (транспортных компаний и т. п.) под названием MRG.

Пейджинговая система MBS только недавно уступила свое место новым сетям. После долгих лет MRG также пришлось потесниться. Службу МТС ждала другая судьба, но об этом ниже.

Отчет был одобрен Советом директоров Televerket в 1967 году и стал достоянием гласности.

Еще в 1953 году правительства Дании, Финляндии, Исландии, Норвегии и Швеции образовали постоянно действующий Северный Совет, в задачи которого входило определять, изучать и рекомендовать возможные области сотрудничества для членов Совета по самым разным направлениям.

В 1969 году на Телекоммуникационной конференции Северного Совета Карл-Госта Асдал сообщил о работе группы мобильной телефонии и сделанных выводах, а также предложил мобильную телефонию в качестве одного из основных направлений сотрудничества Северного Совета. Предложение было немедленно принято, и на том же заседании был разработан проект создания совместной рабочей группы Северного Совета по мобильной связи.

Первый и самый интересный отчет Северной Группы мобильной телефонии (Nordic Mobile Telephone, NMT) был опубликован в 1970 году. Отчет содержал рекомендации по созданию мобильной телефонной системы, охватывающей все Скандинавские страны. Однако NMT предупреждала, что на это уйдет не менее десяти лет вых разработок в области микроэлектроники. Было предложено создавать промежуточные неавтоматические мобильные телефонные системы для удовлетворения растущего спроса и развития рынка в странах Северного Совета. Страны - члены Совета должны были заботиться о совместимости таких систем (использовать общие спецификации и одни и те же частоты). Более того, NMT рекомендовала продавать мобильные станции абонентам, а их производство передавать конкурирующим производителям. Это должно было способствовать быстрому снижению цен и обеспечить дальнейшее совершенствование систем.

Неавтоматические (работающие с оператором) мобильные телефонные сети в Северной Европе быстро стали реальностью. В Швеции эта служба появилась в 1971 году (она называлась MTD), и очень скоро ее услугами уже пользовались 20 тыс. абонентов. Свое существование она прекратила в только 1987 году.

Начало развития мобильных систем в странах Северной Европы

Некоторые взгляды NMT, как показала практика, были ошибочны. Так, например, в 1971 году считалось, что новая автоматизированная система станет дополнением, а не заменой существующих неавтоматических систем. Популярность этого вида услуг недооценивалась на протяжении многих лет, причем это было характерно не только для Северной Европы. Многие были убеждены, что игра стоила свеч. Но никто не предполагал, насколько высоки ставки в этой игре.

На ранней стадии NMT много сил тратила на планирование и распределение частот, чтобы обеспечить совместимость с переходной неавтоматической системой. Особое внимание уделялось районам, находящимся на границе Швеции с Норвегией и Данией, где абоненты должны пользоваться мобильными станциями по обе стороны границы. Именно тогда были подняты первые юридические вопросы международного частотного распределения и планирования.

В 1973 году NMT пришла к заключению, что единственный способ достичь совместимости отдельных сетей стран Северной Европы - это объединить их в единое целое.

Была поставлена цель добиться для мобильных систем такой же надежности функционирования, что и в обычных телефонных сетях. Особенно это касалось приема и передачи цифровой информации, необходимой, в частности, для набора номера и учета продолжительности связи.

Кроме того, требовалось создать мобильный телефон, максимально приближенный по использованию к обычному телефону. Чтобы разговор при перемещении автомобиля от одной базовой станции к другой не прерывался, в системе необходимо было предусмотреть механизм т. н. "переброски" сигнала (hand-off). В спецификациях также указывалось, что вызывающая сторона не обязана знать, где в данный момент находится вызываемый абонент. Это требование привело к появлению процедуры, позже названной роумингом. Она позволяла связываться с абонентом по одному номеру, независимо от того, в какой из стран Северной Европы он находится. Сами технологии, сделавшие роуминг реальностью, появились несколько лет спустя.

На рисунке показаны основные составные части системы. Мобильная станция (МС), расположенная в автомобиле или грузовике, соединяется по радиоканалу с ближайшей базовой станцией (БС). Базовая станция, в свою очередь, по фиксированному (кабельному или радиорелейному) каналу соединяется с мобильной телефонной станцией (МТС), названной мобильной не потому, что она движется, а потому, что работает с мобильными станциями. От МТС сигнал идет в обычную телефонную сеть. Отдельные МТС соединяются между собой по выделенным или коммутируемым каналам.

Коммутатор МТС и базовые станции определяются как мобильная телефонная "система", т. е. оборудование, на котором строится собственно сеть. С одной стороны, эта система стыкуется с мобильными телефонами, с другой - с традиционными телефонными сетями.

В основе эффективной работы сотовой системы лежит так называемый коммутационный интерфейс, т. е. система обмена данными между базовой и мобильной станциями. Эта процедура требует обработки больших объемов данных, следовательно, система должна уметь их обрабатывать, а сам обмен должен производиться с высокой скоростью, и (основная трудность в радиосвязи) он должен быть защищен от перехвата. Чтобы выбрать коммутационный интерфейс, NMT провела глубокие теоретические исследования и практические испытания в лабораторных и реальных условиях.

Окончательный выбор пал на цифровой коммутационный интерфейс, а от ранних решений, применявшихся в переходных системах (обмен тональными последовательностями и т. п.) отказались. Связано это с тем, что радиосигнал, передающийся от мобильной станции к базовой и обратно, подвержен затуханию, что может привести к ошибкам при передаче. А в цифровых системах передачи для их устранения теория кодирования предлагает надежные методы коррекции ошибок.

Для современного читателя решение NMT разместить логику обработки сигналов как в мобильной станции, так и в МТС покажется очевидным. Но в то время это был смелый шаг: микропроцессоры только появились на свет, а компьютеризированных телефонных станций, каковой являлась МТС, существовало немного. Использовать микропроцессоры в мобильной станции было достаточно рискованно, но, как оказалось, риск себя оправдал. Выбор любой другой технологии мог замедлить развитие сотовой связи на долгие годы.

Отчет NMT, подготовленный для состоявшейся в 1975 году Телекоммуникационной конференции Северного Совета, содержал спецификации всех элементов новой системы, предложения по техническому исполнению и описания процедур "переброски" и роуминга. Причем он подтвердил, что в данное время предлагаемая система может быть развернута в странах Северной Европы практически без модификации существующих телефонных сетей.

В отчете предлагалось также провести общие испытания системы. Во-первых, для подтверждения полноты спецификаций, особенно в части мобильизводителями, а во-вторых, для демонстрации производителям отработанности и надежности выбранных технологий. Испытания предлагалось сделать открытыми для всех производителей. Следует заметить, что ни одно из технических решений и ни одна спецификация NMT не были запатентованы. Все спецификации и описания нового международного стандарта были бесплатными для производителей.

По предложенному графику окончание испытаний было намечено на 1977-1978 год, заключение контрактов на оборудование - на 1978, а поставка оборудования - на 1979 и 1980 годы. Планировалось, что первая система будет введена в действие в 1981 году. Конференция 1975 года согласилась со всеми рекомендациями, и было решено, что расходы на испытания понесут поровну все участники.

Председателем NMT тогда был Хакан Бокстам, а секретарем - Томас Хауг (оба они были сотрудниками Министерства связи Швеции). Испытания, о которых речь шла в 1975 году, с успехом прошли в Стокгольме летом 1978 года. К сожалению, Хакан Бокстам за несколько месяцев до завершения испытаний погиб и его место занял Томас Хауг.

В Министерстве связи Швеции за разработку, конструирование и проведение испытаний системы отвечал Остен Макитало. Шведская Академия инженерных наук в 1987 году отметила работы Томаса Хауга и Остена Макитало в области мобильной телефонии золотыми медалями.

Производители оборудования были в курсе всех событий уже с 1971 года. В течение последующих лет с ними проводились регулярные встречи и обмен информацией, а потом их попросили оценить все разработанные спецификации и предложения, а также рассчитать примерные затраты на продолжение работ.

Одним из этих производителей была фирма LM Ericsson Telephone Company, или, скорее, два ее филиала - отдел открытых систем, который назывался обычно Х-отдел, или просто Х, и дочерняя компания SRA.

SRA: Этапы большого пути

Три промышленных концерна - ASEA, изготовитель электрооборудования, AGA, производитель газового и бойлерного оборудования, и LM Ericsson, поставщик телефонов и коммутаторов, - создали фирму Svenska Radio Aktiebolaget (SRA).

В предыдущей главе мы видели, как Швеция начала энергично развивать концепцию сотовой телефонной связи. Но перед тем как продолжать рассказ, необходимо вернуться к 1919 году. Именно тогда в Швеции три промышленных концерна - ASEA, изготовитель электрооборудования, AGA, производитель газового и бойлерного оборудования, и LM Ericsson, поставщик телефонов и коммутаторов, - создали фирму Svenska Radio Aktiebolaget (SRA).

Новая компания занялась производством радиопередатчиков, а в 1921 году начала выпускать бытовые радиоприемники. В том же году часть акций SRA приобрела английская фирма Marconi, что позволило компании использовать некоторые патенты Marconi.

Ericsson была заинтересована в создании концерна по производству телекоммуникационного оборудования, который смог бы полностью обеспечить операторов связи всем необходимым. SRA для этой цели подходила как нельзя лучше, поэтому Ericsson выкупила у двух других партнеров их доли и стала основным держателем акций.

Компании SRA было поручено разработать технологию, которая позволила бы передавать несколько телефонных разговоров по одной паре проводов. Однако вскоре созданием этих систем занялась сама Ericsson. В дальнейшем подобная аппаратура получила название систем уплотнения.

В 40-х годах, все еще выпуская бытовую радиоаппаратуру, SRA начала производить оборудование для наземной мобильной радиосвязи и снабжать им транспортные компании, полицию, армию и т. д. Несмотря на то что этот бизнес приносил неплохой доход, для Ericsson он все же был побочным.

В 50-х годах SRA, по приглашению Swedish Telecom, принимает участие в первых экспериментах, связанных с мобильной телефонией, но ее основной продукцией остаются радиоприемники, телевизоры и системы мобильной радиосвязи, а главным рынком сбыта - Швеция.

В 1961 году директором SRA стал Ивар Алгрен.Тогда же компания начала производить пейджинговое оборудование. SRA продолжала совершенствовать свои мобильные радиостанции и вскоре стала поставлять их за пределы Швеции. Настало время подумать о долгосрочной стратегии.

Производство радиоприемников и телевизоров было продано концерну AGA, и основным направлением деятельности фирмы стало изготовление радаров и войсковых радиостанций, а также гражданских и военных мобильных радиостанций.

В 1970 году главой отделения мобильной радиосвязи стал Аке Лундквист, а в 1977 году он сменил на посту директора фирмы ушедшего на покой Ивара Алгрена.

Еще в 1965 году доля фирмы Marconi в акциях SRA была уменьшена до 29%, а в 1982 году Ericsson выкупила оставшуюся часть акций. 1 января 1983 года Ericsson, став полноправным владельцем SRA, изменила е в частности в отделении, занимавшемся телефонной связью, где Джон Мерлинг проработал большую часть своей жизни, на SRA и ERA долго не обращали внимания.

"Мы, - вспоминает Джон, - были по горло заняты разработкой и реализацией коммутационных и передающих систем и поэтому смотрели на SRA, а затем на ERA как на нечто вспомогательное и незначительное. Конечно, в конце 70-х они приносили прибыль, но мы не считали их своими. К тому же в первой половине 80-х мы были больше озабочены появлением новой "звезды" - отдела информационных систем. Это была попытка Ericsson, как и многих других в те годы, создать систему, сочетающую в себе компьютерные и телекоммуникационные технологии".

Осенью 1983 года проходили переговоры Аке Лундквиста и Джона Мерлинга с американцами. Джон в то время был пресс-секретарем Ericsson. Имея большой опыт в области телефонии, он, естественно, рассказывал о телефонных станциях и об удачной разработке Ericsson - коммутаторе AXE. Аке же говорил о быстром развитии мобильной телефонии и о первых контрактах Ericsson на поставку сотовых систем в Америку и Англию.

Подводя итог переговорам, гость сказал: "К концу столетия оборот Ericsson за счет мобильной телефонии станет больше, чем за счет телефонных сетей". Джон был изумлен: "Но это же смешно!"

Такой ответ нельзя считать легкомысленным, ведь он отражал традиционный взгляд LM Ericsson Telephone Company на зарождающийся бизнес.

Но уже через несколько лет произошли значительные перемены. Отдел информационных систем, пытаясь выйти на рынок мини и персональных компьютеров, потерпел неудачу, в то же время мобильная связь быстро развивалась во многих странах, включая США.

Джон обратился в новую веру и стал ярым сторонником радиотехники. Таким образом, радиобизнес завоевал свое место в Ericsson, и стало понятно, что именно с ним компания перейдет в XXI век.

Первая система сотовой связи

В 1977 году собирались предложения производителей на поставку (по отдельным тендерам) базовых станций и коммутаторов для стран Северной Европы. К сожалению, SRA в тот момент не имела готовой разработки. Тем не менее она приняла участие в создании блока управления базовой станции вместе со шведской фирмой Magnetic (именно Magnetic стала одним из поставщиков базовых станций в Северной Европе).

Отделение Ericsson, занимавшееся телефонной связью, предложило коммутаторы для обработки мобильного трафика в стационарных сетях.

В 1978 году заказы были распределены. Ericsson должна была поставлять коммутаторы для Швеции, Дании и Норвегии. Финляндия, выбравшая поначалу другого поставщика, позже передала заказ Ericsson. Это были коммутаторы типа AXE, разработанные фирмой Ellemtel, владельцами которой были Swedish Telecom и Ericsson.

Поскольку система AXE в то время еще требовала доработки, на начальном этапе Ericsson собиралась использовать AKE - коммутатор с микропроцессорным управлением и электромеханическфровая коммутация должна была увеличить возможности мобильных телефонных станций (МТX) и обеспечить высокую скорость "переброски" (hand-over).

Мощный коммутатор AXE мог работать в очень больших сетях, включая мобильные. Это, конечно, отражалось на его цене, а потребители охотнее приобретали коммутаторы поменьше и подешевле (большинство конкурентов Ericsson предлагали небольшие коммутаторы).

Через несколько лет коммутаторы типа AXE доказали свою жизнеспособность. У некоторых операторов стали возникать затруднения из-за того, что в районах с высокой плотностью абонентов им приходилось устанавливать множество небольших коммутаторов.

Новая версия AXE для MTX требовала значительных доработок в основном в части программного обеспечения. На его создание Ericsson тратила около 40% бюджета.

В спецификациях тендера 1977 года определялся срок ввода в действие системы - октябрь 1981 года. И именно в этом месяце в Швеции заработала сеть NMT - редкий случай достижения целей перспективного планирования.

Напомним, что у SRA не было готовой базовой станции. Но она имела многолетний опыт по передаче аналоговых и цифровых радиосигналов. На каком-то этапе SRA представилась возможность прокомментировать предложения по тональной системе сигналов, разработанной для группы NMT. И это помогло SRA продвинуть цифровую систему обмена сигналами между базовой и мобильной станциями.

Свен-Олоф и его группа перспективных разработок также создавали терминалы для NMT. Кроме того, SRA и Ericsson разрабатывали способы интегрирования мобильной сети с телефонной сетью, способы коммутации, а также исследовали возможности осуществления роуминга.

Но вклад SRA (и Ericsson) в работу группы NMT был невелик, честь создания системы принадлежит Министерствам связи стран Северной Европы.

SRA была заинтересована в развитии мобильных станций и с видимым безразличием относилась к разработке базовых станций. Однако в 1977 году SRA сделала важный шаг - приобрела большую часть акций шведской фирмы SONAB - поставщика мобильных станций для радио и телефонных систем. Подобное слияние конструкторского и исследовательского потенциала положило начало усилению позиций SRA в области мобильной связи. Была выпущена первая базовая станция, основанная на разработке SONAB, с усилителем мощности шведской фирмы Radio Systems и блоком управления SRA.

В Швеции предполагалось поставить две станции MTX (в Стокгольме и в Гетеборге) на 10 тыс. абонентов каждая (с возможностью расширения до 50 тыс. абонентов). Со станцией в Стокгольме, имеющей 236 каналов, должны были соединяться 53 базовые станции, расположенные в различных уголках Швеции. Гетеборгская станция с 238 каналами соединялась с 51 базовой станцией.

После пятнадцати лет непрерывной работы Министерства связи стран Северной Европы предвкушали появление первой в мире сотовой системы связи, базирующейся на высоких технологиях.