Per pastaruosius 80 metų telekomunikacijų pramonė patyrė didžiulį augimą. Daugelis išmaniųjų telefonų entuziastų šiandien iš tikrųjų nežino, kiek toli ši pramonė nuėjo. Štai kodėl mes parašėme šį straipsnį norėdami pažvelgti į telekomunikacijų pramonės raidą po Antrojo pasaulinio karo.
Antrojo pasaulinio karo metu Motorola SCR serijos racijos sulaukė didžiulės sėkmės mūšio lauke. Jis parodė pasauliui belaidžio ryšio galią. Tai taip pat paskatino žmones juos pritaikyti civilinėje rinkoje.
Pirmieji mobilieji telefonai
Po karo, 1946 m., JAV AT & T prijungė belaidį imtuvą prie viešojo perjungiamo telefono tinklo (PSTN). Jis taip pat oficialiai paleido MTS (mobiliojo telefono paslaugą) civiliniam naudojimui.
MTS sistemoje, jei vartotojas nori skambinti, jis pirmiausia turi rankiniu būdu rasti nemokamą belaidį kanalą. Jei jis gauna kanalą, jis pasikalbės su operatoriumi ir paprašys kitos šalies užmegzti antrą ryšį per PSTN tinklą.
Viso skambučio metu naudojamas pusiau dvipusis ryšys, o tai reiškia, kad vienu metu gali kalbėti tik vienas skambinantis asmuo. Pokalbio metu vartotojas turi paspausti telefono tiesioginio pokalbio mygtuką. Nelabai patogu, tiesa?
Apmokestinimo ar atsiskaitymo būdas MTS taip pat yra labai primityvus. Operatorius klausys abiejų šalių pokalbio viso proceso metu. Pasibaigus pokalbiui, jis rankiniu būdu apskaičiuos kainą ir patvirtins sąskaitą. Tai buvo pirmoji komercinė mobiliojo ryšio sistema žmonijos istorijoje.
Tikriausiai sakytumėte, kad mobilieji telefonai buvo išrasti aštuntajame dešimtmetyje? Kodėl ji egzistavo 1970-aisiais? Neišsigąskite, tas „mobilusis telefonas“ nėra tikras mobilusis telefonas. Iš tikrųjų tai yra mobilusis automobilio telefonas. Tiksliau, automobilinė pusiau dvipusė racija.
Automobilinis mobilusis telefonas
Tuo metu nebuvo įmanoma išrasti mobiliojo telefono naudojant elektronines technologijas ir baterijas. Tačiau tuo metu jau buvo daug automobilių.
Tuo metu „bazinė stotis“ taip pat buvo labai didelė, kažkuo panaši į radijo ir televizijos bokštą. Ji buvo vienintelė mieste, o jie turėjo ją miesto centre. Bokštas itin didele galia apėmė 40 kilometrų spindulį.
1947 m. gruodį Bell Labs tyrinėtojas Douglasas H. Ringas pirmą kartą pasiūlė „korinio ryšio“ idėją. Tai rodo telekomunikacijų pramonės vystymosi pradžią. Jis mano, kad užuot aklai didinus signalo perdavimo galią, geriau apriboti signalo perdavimo diapazoną ir valdyti signalą ribotoje zonoje (ląstelėse).
Taigi skirtingos ląstelės gali naudoti tą patį dažnį, nepaveikdamos viena kitos, padidindamos sistemos pralaidumą.
Nors korinio ryšio idėja yra labai gera, tuo metu buvo daug apribojimų. Taigi „Bell Labs“ atidėjo tai kaip tik savo idėją.
Europa ir JAV kuria automobilinį telefoną
1950-aisiais vis daugiau šalių pradėjo kurti automobilių telefonų tinklus. Pavyzdžiui, 1952 m. Vakarų Vokietija paleido A-Netz. 1961 metais sovietų inžinierius Leonidas Kuprijanovičius taip pat išrado mobilųjį telefoną LK-1, kuris taip pat buvo sumontuotas automobilyje. Vėliau Sovietų Sąjungoje buvo įdiegta „Altajaus“ automobilių telefonų sistema, apimanti daugiau nei 30 šalies miestų.
1969 metais JAV pristatė patobulintą MTS automobilinio telefono sistemą, pavadintą IMTS (Improved MTS). IMTS palaiko dvipusį režimą, automatinį rinkimą ir automatinę kanalų paiešką ir gali teikti 11 kanalų (vėliau 12). Tai kokybinis šuolis, palyginti su MTS.
1971 m. Suomija pradėjo viešąjį mobiliojo ryšio tinklą ARP (Auto Radio Puhelin – Puhelin suomiškai reiškia telefoną). Šis įrenginys veikia 150 MHz dažnių juostoje, tačiau vis tiek yra perjungiamas rankiniu būdu ir pirmiausia naudojamas automobilinių telefonų aptarnavimui.
Ar tai būtų Altajaus, IMTS ar ARP, vėliau ji buvo pavadinta „0G“ arba „Pre-1G“ (prieš 1G) mobiliojo ryšio technologija. Dabar pažiūrėkime, ką telekomunikacijų pramonė gali pasiūlyti 1G eroje.
1G era telekomunikacijų pramonėje
Puslaidininkių technologijų plėtra suteikė daugiau galimybių telekomunikacijų pramonės plėtrai. Tai neįvyko iki 70-ųjų. 1973 m. Motorola inžinieriai Martinas Cooperis ir Johnas F. Mitchellas pagaliau pakeitė istoriją visiems laikams. Jie išrado pirmąjį pasaulyje tikrai mobilųjį telefoną (kišeninį asmeninį mobilųjį telefoną).
Telefonas buvo pavadintas DynaTAC (Dynamic Adaptive Total Area Coverage). Jis yra 22 cm ūgio, sveria 1,28 kg, gali kalbėti 20 minučių, yra įrengta didžiulė antena.
1974 m. JAV Federalinė ryšių komisija (FCC) patvirtino dalį radijo dažnių spektro, skirto naudoti korinio ryšio tinkluose. Tačiau eksperimentas buvo atidėtas iki 1977 m., kol jis oficialiai prasidėjo. Tuo metu eksperimente dalyvavo du varžovai – AT & T ir Motorola.
1964 m. JAV Kongresas „atėmė“ iš AT&T galimybę komerciniais tikslais naudoti palydovinį ryšį. Iš nevilties jie įkūrė mobiliojo ryšio padalinį „Bell Labs“, ieškodami naujų galimybių.
1G pažanga yra lėta, bet stabili
1964–1974 m. „Bell Labs“ sukūrė analoginę sistemą, pavadintą HCMTS (High-Volume Mobile Telephone System). Sistemos signalo ir balso kanaluose naudojama FM moduliacija, kurios dažnių juostos plotis yra 30 kHz, o perdavimo sparta – 10 kbit/s.
Kadangi tuo metu nebuvo belaidžio mobiliojo ryšio standartų organizacijos, AT&T sukūrė savo HCMTS standartą. Elektronikos pramonės asociacija (EIA) vėliau šią sistemą pavadino 3 laikinuoju standartu (IS-3).
1976 m. HCMTS pakeitė pavadinimą į AMPS (Advanced Mobile Phone Service). AT & T naudojo AMPS technologiją FCC bandymams atlikti Čikagoje ir Niuarke.
Dar kartą pažvelkime į „Motorola“. Motorola pirmiausia sukūrė RCC (Radio Common Carrier) technologiją ir uždirbo daug pinigų. Todėl jie griežtai prieštaravo, kad FCC suteiktų spektrą koriniam ryšiui, kad nepakenktų jų RCC rinkai. Tačiau tuo pat metu jie desperatiškai plėtojo korinio ryšio technologijas ir padarė techninių rezervų. Taip gimė DynaTAC.
FCC išleidus spektrą, „Motorola“ Vašingtone atliko „DynaTAC“ pagrįstus bandymus. Kol jie dar lėtai eksperimentavo, kitos šalys jau ėmėsi iniciatyvos.
Pirmasis komercinis 1G tinklas Japonijoje
1979 m. Nippon Telegraph and Telephone (NTT) Tokijo metropolinėje zonoje paleido pirmąją pasaulyje komercinę automatizuotą korinio ryšio sistemą. Vėliau ši sistema buvo pripažinta pirmuoju pasaulyje komerciniu 1G tinklu.
Tuo metu sistemoje buvo 88 bazinės stotys, palaikančios visiškai automatinį skambučių perjungimą tarp skirtingų korinio ryšio mazgų be rankinio įsikišimo. Sistema naudoja FDMA technologiją, kanalo dažnių juostos plotis yra 25 kHz, ji yra 800 MHz dažnių juostoje, o bendras dvipusių kanalų skaičius yra 600.
1G Europoje
Po dvejų metų, 1981 m., Šiaurės Europos šalys, Norvegija ir Švedija sukūrė pirmąjį 1G mobiliojo ryšio tinklą Europoje – NMT (Nordic Mobile Telephones). Netrukus prie jų prisijungė Danija ir Suomija. NMT tapo pirmuoju pasaulyje mobiliojo ryšio tinklu su tarptautinio tarptinklinio ryšio galimybe.
Vėliau NMT pristatė Saudo Arabija, SSRS ir kai kurios kitos Baltijos bei Azijos šalys.
„Motorola“ išleido pirmąjį pasaulyje komercinį 1G mobilųjį telefoną
1983 m. rugsėjį Motorola išleido pirmąjį pasaulyje komercinį mobilųjį telefoną DynaTAC 8000X.
DynaCT 8000XŠis prietaisas sveria 1 kg ir gali nepertraukiamai kalbėti 30 minučių. Pilnas įkrovimas trunka 10 valandų, tačiau kaina yra 3995 XNUMX USD.
1G Pietų ir Šiaurės Amerikoje
1983 m. JAV pagaliau prisiminė sukurti savo komercinį 1G tinklą. 13 m. spalio 1983 d. „Americitech Mobile Communications“ pradėjo pirmąjį 1G tinklą, pagrįstą AMPS technologija JAV.
Šiame tinkle galima naudoti ir automobilinį telefoną, ir DynaTAC 8000X. FCC AMPS skyrė 40 MHz dažnių juostos pločio 800 MHz dažnių juostoje. Naudodamas šį pralaidumą, AMPS palaiko 666 dvipusius kanalus, o vieno prieš srovę arba pasroviui nukreipto kanalo pralaidumas yra 30 kHz. Vėliau FCC skyrė papildomą 10 MHz dažnių juostos plotį. Taigi bendras dvipusių AMPS kanalų skaičius tampa 832.
Pirmaisiais komercinio naudojimo metais „Americitech“ pardavė apie 1 200 „DynaTAC 8000X“ mobiliųjų telefonų ir pasiekė 200 000 vartotojų. Po penkerių metų vartotojų skaičius tapo 2 mln.
Sparčiai augantis vartotojų skaičius gerokai viršija AMPS tinklo pajėgumus. Vėliau, norėdama padidinti pajėgumą, Motorola pristatė siaurajuostę AMPS technologijos versiją, būtent NAMPS. Jis padalija dabartinį 30 kHz balso kanalą į tris 10 kHz kanalus (bendras kanalų skaičius tampa 2496), kad būtų taupomas spektras ir padidintas pajėgumas.
JK prisijungia prie 1G
Be NMT ir AMPS, kitas plačiai naudojamas 1G standartas yra TACS (Total Access Communication Systems), kuris pirmą kartą buvo išleistas JK.
1983 m. vasario mėn. Didžiosios Britanijos vyriausybė paskelbė, kad dvi bendrovės – BT (British Telecom) ir Racal Millicom (Vodafone pirmtakas) – statys TACS mobiliojo ryšio tinklus, paremtus AMPS technologija.
1 m. sausio 1985 d. Vodafone oficialiai pradėjo teikti TACS paslaugą (įranga įsigyta iš Ericsson). Tuo metu buvo tik 10 bazinių stočių, apimančių visą Londono rajoną.
Vieno kanalo TACS dažnių juostos plotis yra 25 kHz, aukštyn – 890–905 MHz, žemyn – 935–950 MHz, balso ir valdymo signalams perduoti iš viso naudojama 600 kanalų.
TACS sistemą pirmiausia sukūrė Motorola ir iš tikrųjų tai yra modifikuota AMPS sistemos versija. Išskyrus dažnių juostą, kanalų tarpus, dažnio poslinkį ir signalo perdavimo greitį, jie yra visiškai identiški.
Palyginti su NMT Šiaurės Europoje, TACS veikimo charakteristikos gerokai skiriasi. NMT tinka retai apgyvendintoms šiaurinių šalių (Skandinavijos) kaimo vietovėms. Jis naudoja 450 MHz dažnį (vėliau pakeistas į 800 MHz) ir turi didesnį ląstelių diapazoną.
TACS pranašumas yra pralaidumas, o ne aprėpties atstumas. TACS sistema turi mažą siųstuvo galią ir tinka šalims, kuriose yra didelis gyventojų tankis, ir didelėms miestų teritorijoms, tokioms kaip JK.
Didėjant vartotojų skaičiui, TACS vėliau pridėjo keletą dažnių juostų (10 MHz) ir tapo ETACS (Extended TACS). Japonijos NTT sukūrė JTACS, pagrįstą TACS.
Kinija prisijungia prie 1G plėtros
Verta paminėti, kad pirmoji mobilioji bazinė stotis, kurią Kinija pastatė Guangdžou 1987 m., naudojo TACS technologiją, o „Motorola“ buvo partnerė.
Be AMPS, TACS ir NMT, 1G technologija taip pat apima C-Netz Vokietijoje, Radiocom 2000 Prancūzijoje ir RTMI Italijoje. Šios sėkmingos technologijos pradėjo mobiliojo ryšio erą. Tiesą sakant, tuo metu, kai jis buvo naudojamas, telekomunikacijų pramonėje nebuvo tokio pavadinimo kaip 1G. Tik atsiradus 2G technologijai jie buvo vadinami 1G, kad juos atskirtų.
2G era telekomunikacijų pramonėje
1982 m. Europos pašto ir telekomunikacijų komisija įsteigė „Mobiliojo ryšio ekspertų grupę“, kuri bus atsakinga už ryšio standartų tyrimą.
Ši „mobilioji ekspertų grupė“, prancūziška santrumpa yra GroupeSpécialMobile, vėliau šios santrumpos reikšmė buvo pakeista į „Global System of Mobile Communication“. Tai dabar mes visi žinome kaip GSM.
GSM kūrimo tikslas – sukurti naują visos Europos standartą ir plėtoti visos Europos sausumos judriojo ryšio sistemą. Jie pateikia veiksmingo spektro naudojimo, pigių sistemų, nešiojamų terminalų ir pasaulinio tarptinklinio ryšio reikalavimus.
Vėlesniais metais Europos telekomunikacijų standartizacijos organizacija (ETSI) sugebėjo baigti kurti GSM 900 MHz ir 1800 MHz (DCS) specifikacijas.
1991 m. Suomijos kompanija Radiolinja (dabar ELISA Oyj dalis) pristatė pirmąjį pasaulyje 2G tinklą, pagrįstą GSM standartu.
Kaip visi žinome, 2G naudoja skaitmeninę technologiją, kad pakeistų analoginę 1G technologiją. Tai žymiai pagerina ryšio kokybę ir sistemos stabilumą. Tai taip pat daro jį saugesnį, patikimesnį ir sumažina įrangos energijos sąnaudas.
Be GSM, kitas plačiai žinomas 2G standartas yra „Qualcomm“ išleistas CDMA. Tiksliau sakant, tai yra IS-95 arba cdmaOne. IS-95 turi dvi versijas: IS-95A ir IS-95B. Pirmasis gali palaikyti didžiausią duomenų perdavimo spartą iki 14,4 kbps, o antrasis - iki 115 kbps.
Be IS-95, JAV taip pat gamino IS-54 (Šiaurės Amerika, TDMA skaitmeninis korinis) ir IS-136 (1996). Tiesą sakant, 2G yra ne tik GSM ir CDMA. Korinio ryšio gamintojų asociacija sukūrė skaitmeninę AMPS versiją, pagrįstą AMPS technologija, vadinamą D-AMPS (skaitmeninis AMPS). Iš tikrųjų tai yra 2G standartas. Kitas 2G standartas yra PDC (Personal Digital Cellular) iš Japonijos.
2.5G era
XX amžiaus pabaigoje, kai sparčiai išaugo internetas, žmonės labai paklausė mobiliojo interneto prieigos. Taip prasidėjo GPRS (General Packet Radio Service, General Packet Radio Service).
GPRS galime laikyti GSM „plug-in“. GPRS pagalba tinklas gali užtikrinti iki 114 Kbps duomenų perdavimo greitį.
Pirmasis sakinys apie GPRS buvo paskelbtas 1993 m. Tačiau prireikė dar ketverių metų, kol pirmasis susitarimo etapas įvyks 1997 m. Tai tikriausiai yra lūžis korinio ryšio, taip pat telekomunikacijų pramonės istorijoje. Tuo metu duomenų perdavimo paslaugos tapo pagrindine mobiliojo ryšio plėtros kryptimi.
Era 2.75G
Pradėjus naudoti GPRS technologiją, ryšio operatoriai taip pat sukūrė greitesnes technologijas. Ši technologija yra padidinta duomenų perdavimo sparta, skirta GSM (EDGE) plėtrai. Žinoma, mes visi žinome arba girdėjome apie EDGE tam tikru savo gyvenimo momentu.
Didžiausias EDGE bruožas yra tai, kad jis gali užtikrinti dvigubai didesnį duomenų perdavimo greitį nei GPRS nekeičiant aparatinės įrangos. Pirmąjį pasaulyje EDGE tinklą 2003 m. įdiegė AT&T savo GSM tinkle.
3G era telekomunikacijų pramonėje
1996 m. Europoje buvo įkurtas UMTS (Universal Mobile Communications System) forumas, kurio tikslas buvo koordinuoti Europos 3G standartų srities tyrimus. „Nokia“, „Ericsson“ ir „Alcatel“ atstovaujama Europos stovykla aiškiai žino CDMA pranašumus. Taigi jie sukūrė W-CDMA sistemą su panašiais principais.
Jis vadinamas W-CDMA (Wide-CDMA), nes jo kanalo pralaidumas siekia 5 MHz, o tai yra platesnis nei CDMA1,25 2000 MHz.
Daugelis žmonių nesupranta UMTS ir WCDMA ryšio. Tiesą sakant, UMTS yra bendras 3G terminas Europoje. WCDMA yra UMTS įgyvendinimas ir paprastai priklauso belaidės sąsajos daliai. TD-SCDMA, apie kurią kalbėsime vėliau, taip pat priklauso UMTS.
Kad galėtų konkuruoti su JAV, Europos ETSI taip pat kartu su Japonija, Kinija ir kt. įkūrė 3GPP (XNUMXrd Generation Partnership Project), kad bendradarbiautų kuriant pasaulinius XNUMXG mobiliojo ryšio standartus.
Priešingai, Šiaurės Amerikos stovykloje nuomonės skiriasi.
Arši konkurencija su 3G
„Lucent“ ir „Nortel“ atstovaujamos įmonės palaiko WCDMA ir 3GPP. Tačiau tokios įmonės kaip „Qualcomm“ susivienijo su Pietų Korėja, kad sudarytų 3GPP2 organizaciją, kuri konkuruotų su 3GPP. Jų pristatytas standartas yra CDMA2000 standartas, pagrįstas CDMA 1X (IS-95).
Nors CDMA2000 yra 3G standartas, pradinis didžiausias greitis nėra didelis, tik 153 kbps. Vėliau, perėjus prie EVDO (EVolution Data Optimized), duomenų perdavimo sparta gerokai pagerėjo. Jis užtikrino didžiausią 14,7 Mbps atsisiuntimo greitį ir 5,4 Mbps didžiausią įkėlimo greitį.
Per šį laikotarpį Kinija taip pat pradėjo savo kandidatų programą, veikiančią pagal 3G standartą (taip pat žinomą kaip TD-SCDMA), kad kartu dalyvautų tarptautiniame konkurse.
Po įnirtingos konkurencijos ir žaidimų Tarptautinė telekomunikacijų sąjunga (ITU) pagaliau patvirtino tris pasaulinius 3G standartus, būtent: WCDMA Europoje, CDMA2000 JAV ir TD-SCDMA Kinijoje.
Kalbant apie 3G komercializavimo pažangą, Japonijos NTT vėl pirmauja.
1 m. spalio 1998 d. NTT Docomo Japonijoje pristatė pirmąjį pasaulyje komercinį 3G (WCDMA pagrindu) tinklą.
3.75G era telekomunikacijų pramonėje
Remdamiesi UMTS, ETSI ir 3GPP sukūrė HSPA (didelės spartos paketų prieiga), HSPA +, dviejų kanalų HSPA + ir HSPA + Evolution. Šių tinklo technologijų sparta akivaizdžiai lenkia tradicinį 3G, liaudyje jis vadinamas 3,75G.
Taip yra todėl, kad HSPA+ greitis yra toks didelis, kad netgi lenkia ankstyvą LTE ir WiMAX. Todėl tuo metu kai kurie operatoriai (pavyzdžiui, „T-Mobile“ JAV) ne iš karto pradėjo kurti LTE. Tačiau jie atnaujino dabartinį HSPA tinklą į HSPA+. Kinija tada padarė tą patį.
4G telekomunikacijų pramonėje
1999 m. IEEE standartų komitetas įsteigė darbo grupę belaidžių miesto tinklų standartams kurti. 2001 m. buvo oficialiai išleista pirmoji IEEE 802.16 versija, kuri vėliau buvo transformuota į IEEE 802.16m. IEEE 802.16 vėliau plačiai žinomas kaip WiMAX (Worldwide Connection for Microwave Access).
WiMAX pristatė pažangias technologijas, tokias kaip MIMO (kelių antenų) ir OFDM (ortogonalinio dažnio padalijimo multipleksavimas). Atsisiuntimo greitis yra daug didesnis ir tai daro didelį spaudimą 3GPP.
Taigi, remdamasis UMTS, 3GPP plečia LTE (MIMO ir OFDM) diegimą, kad galėtų konkuruoti su WiMAX. Vėliau jis toliau vystėsi į LTE-Advanced (2009), o greitis buvo kelis kartus padidintas.
2008 metais Tarptautinė telekomunikacijų sąjunga ITU paskelbė reikalavimus, kuriuos turi atitikti 4G standartas, ir pavadino jį IMT-Advanced. Tik 3GPP LTE-Advanced, IEEE 802.16m ir TD-LTE-Advanced, kuriuos pristatė Kinijos pramonės ir informacinių technologijų ministerija, yra tikrai kvalifikuoti. Kitaip tariant, tai yra tikri 4G standartai.
14 m. gruodžio 2009 d. Stokholme ir Osle buvo atidarytas pirmasis pasaulyje viešasis LTE paslaugų tinklas. Tinklo įrangą tiekia „Ericsson“ ir „Huawei“, o terminalą – „Samsung“.
Po įnirtingo pramonės karo LTE pagaliau laimėjo WiMAX ir sulaukė pasaulinio palaikymo bei pripažinimo. WiMAX greitai prarado maitinimą ir sugedo šaltyje.
Era 5G
Mums nereikia kalbėti apie 5G plėtrą, ar ne? Kiekvienas iš mūsų esame naujos istorijos liudininkai. Visi matėme, kaip trečiosios kartos partnerystės projektas (3GPP) pradėjo 5G (IMT-2020), kad dominuotų pasaulyje.
Laikas bėga, laikas bėga. Po beveik šimtmetį trukusios plėtros mobiliojo ryšio tinklai išaugo nuo nulio – nuo silpnų iki stiprių. Jis paleido istorijos ratą ir paspartino socialinius pokyčius.
Kur kryps mobiliojo ryšio ateitis? Palaukim ir pamatysim!
