W ciągu ostatnich 80 lat branża telekomunikacyjna doświadczyła ogromnego rozwoju. Wielu dzisiejszych entuzjastów smartfonów tak naprawdę nie wie, jak daleko zaszła ta branża. Dlatego napisaliśmy ten artykuł, aby przyjrzeć się rozwojowi branży telekomunikacyjnej po II wojnie światowej.
Під час Другої світової війни рації Motorola серії SCR домоглися великих успіхів на полі бою. Він показав світові силу бездротового зв’язку. Це також викликало у людей бажання застосувати їх на цивільному ринку.
Pierwsze telefony komórkowe
Після війни, в 1946 році, компанія AT & T в Сполучених Штатах приєднала бездротовий приймач до комутованої телефонної мережі загального користування (PSTN). Він також офіційно запустив послугу мобільного телефонного зв’язку MTS (Mobile Telephone Service) для цивільного використання.
У MTS, якщо користувач хоче подзвонити, він повинен спочатку вручну знайти вільний бездротовий канал. Якщо він отримає канал, він потім поговорить з оператором, попросивши іншу сторону встановити друге з’єднання через мережу PSTN.
Całe połączenie odbywa się w trybie półdupleksu, co oznacza, że w danym momencie może rozmawiać tylko jeden rozmówca. Podczas rozmowy użytkownik musi nacisnąć przycisk „Naciśnij i mów” na telefonie. Niezbyt wygodne, prawda?
Метод тарифікації або білінгу у MTS теж дуже примітивний. Оператор буде прослуховувати розмову між двома сторонами протягом усього процесу. Потім він вручну розрахує вартість після завершення розмови й підтвердить рахунок. Такою була перша комерційна система мобільного зв’язку в історії людства.
Pewnie powiedziałbyś, że telefony komórkowe zostały wynalezione w latach 1970. XX wieku? Dlaczego istniał w latach 1940. XX wieku? Nie panikuj, ten „telefon komórkowy” nie jest prawdziwym telefonem komórkowym. Właściwie jest to telefon komórkowy. Dokładniej, krótkodupleksowe walkie-talkie samochodowe.
Telefon komórkowy do samochodu
W tamtym czasie nie było możliwe wynalezienie telefonu komórkowego wykorzystującego technologię elektroniczną i baterie. Jednak w tym czasie było już wiele samochodów.
W tamtym czasie „stacja bazowa” również była bardzo duża, przypominała nieco wieżę radiowo-telewizyjną. Była jedyna w mieście i trzymali ją w centrum miasta. Wieża poruszała się w promieniu 40 kilometrów z niezwykle dużą mocą.
У грудні 1947 року дослідник Bell Labs Дуглас Х. Ринг вперше запропонував ідею «стільникового зв’язку». Це знаменує початок розвитку телекомунікаційної галузі. Він вважає, що замість того, щоб наосліп збільшувати потужність передачі сигналу, краще обмежити дальність передачі сигналу та управляти сигналом в межах обмеженій області (стільники).
W ten sposób różne komórki mogą korzystać z tej samej częstotliwości, nie wpływając na siebie nawzajem, zwiększając przepustowość systemu.
Хоча ідея стільникового зв’язку дуже хороша, в той час було багато обмежень. Таким чином, Bell Labs поклала це на полицю тільки як свою ідею.
Europa i USA pracują nad telefonem samochodowym
W latach pięćdziesiątych coraz więcej krajów zaczęło budować samochodowe sieci telefoniczne. Na przykład w 1950 roku w Niemczech Zachodnich uruchomiono A-Netz. W 1952 roku radziecki inżynier Leonid Kupriyanovych wynalazł także telefon komórkowy LK-1961, który również montowany był w samochodzie. Później w Związku Radzieckim wdrożono samochodowy system telefoniczny „Ałtaj”, obejmujący ponad 1 miast w kraju.
W 1969 roku Stany Zjednoczone wprowadziły ulepszony system telefonii samochodowej MTS o nazwie IMTS (Improved MTS). IMTS obsługuje tryb pełnego dupleksu, automatyczne wybieranie i automatyczne wyszukiwanie kanałów i może zapewnić 11 kanałów (później 12). To skok jakościowy w porównaniu do MTS.
У 1971 році Фінляндія запустила громадську мережу мобільного зв’язку ARP (Auto Radio Puhelin – Puhelin в перекладі з фінського означає телефон). Цей пристрій працює в діапазоні частот 150 МГц, але все ще перемикається вручну і в основному використовується для автомобільних телефонних служб.
Будь то Altai, IMTS або ARP, пізніше її назвали технологією мобільного зв’язку «0G» або «Pre-1G» (перед 1G). Тепер подивімось, що пропонує телекомунікаційна галузь в період 1G.
Era 1G w branży telekomunikacyjnej
Rozwój technologii półprzewodnikowych stworzył większe możliwości rozwoju branży telekomunikacyjnej. Stało się to dopiero w latach 70. W 1973 roku inżynierowie Motoroli, Martin Cooper i John F. Mitchell, w końcu na zawsze zmienili historię. Wynaleźli pierwszy na świecie prawdziwie mobilny telefon (kieszonkowy osobisty telefon komórkowy).
Telefon otrzymał nazwę DynaTAC (Dynamic Adaptive Total Area Coverage). Ma 22 cm wzrostu, waży 1,28 kg, może mówić 20 minut i jest wyposażony w ogromną antenę.
У 1974 році Федеральна комісія зі зв’язку (FCC) США схвалила частина радіочастотного спектра для використання при тестуванні стільникових мереж. Однак експеримент був відкладений до 1977 року, перш ніж він офіційно почався. У той час в експерименті брали участь два суперники – AT & T і Motorola.
Конгрес США в 1964 році «позбавив» AT & T можливості комерційного використання супутникового зв’язку. У розпачі вони створили в Bell Labs відділ мобільного зв’язку, шукаючи нові можливості.
Прогрес 1G – повільний, але стабільний
W latach 1964–1974 firma Bell Labs opracowała system analogowy o nazwie HCMTS (system telefonii komórkowej o dużej głośności). Kanały sygnałowe i głosowe systemu wykorzystują modulację FM o szerokości pasma 30 kHz i szybkości transmisji 10 kbit/s.
Ponieważ w tamtym czasie nie istniała żadna organizacja zajmująca się standardami bezprzewodowych urządzeń mobilnych, firma AT&T ustanowiła własny standard dla HCMTS. Stowarzyszenie Przemysłu Elektronicznego (EIA) nazwało później ten system Interim Standard 3 (IS-3).
W 1976 roku firma HCMTS zmieniła nazwę na AMPS (Advanced Mobile Phone Service). Firma AT&T wykorzystała technologię AMPS do przeprowadzenia testów FCC w Chicago i Newark.
Подивимося ще раз на Motorola. Спочатку Motorola розробила технологію RCC (Radio Common Carrier) і заробила багато грошей. Тому вони категорично заперечували проти надання FCC спектра для стільникового зв’язку, щоб не вплинути на їх ринок RCC. Але водночас вони відчайдушно розвивали технології стільникового зв’язку і робили технічні резерви. Так народилася компанія DynaTAC.
Po udostępnieniu widma przez FCC Motorola przeprowadziła w Waszyngtonie testy oparte na technologii DynaTAC. Podczas gdy oni wciąż powoli eksperymentowali, inne kraje już objęły prowadzenie.
Pierwsza komercyjna sieć 1G w Japonii
У 1979 році компанія Nippon Telegraph and Telephone (NTT) запустила першу у світі комерційну автоматизовану систему стільникового зв’язку в столичному районі Токіо. Пізніше ця система була визнана першою у світі комерційною мережею 1G.
System liczył wówczas 88 stacji bazowych, które umożliwiały w pełni automatyczne przełączanie rozmów pomiędzy różnymi węzłami komórkowymi, bez konieczności ręcznej interwencji. System wykorzystuje technologię FDMA, szerokość pasma kanału wynosi 25 kHz, mieści się w paśmie częstotliwości 800 MHz, a łączna liczba kanałów dupleksowych wynosi 600.
1G w Europie
Два роки по тому, в 1981 році, країни Північної Європи, Норвегія і Швеція, створили першу в Європі мережу мобільного зв’язку 1G – NMT (Nordic Mobile Telephones). Незабаром до них приєдналися Данія і Фінляндія. NMT став першою у світі мережею мобільного зв’язку з можливістю міжнародного роумінгу.
Później NMT zostało wprowadzone przez Arabię Saudyjską, ZSRR i kilka innych krajów bałtyckich i azjatyckich.
Motorola wypuściła pierwszy na świecie komercyjny telefon komórkowy 1G
We wrześniu 1983 roku Motorola wypuściła na rynek pierwszy na świecie komercyjny telefon komórkowy – DynaTAC 8000X.
DynaCT 8000XTo urządzenie waży 1 kg i może rozmawiać nieprzerwanie przez 30 minut. Pełne ładowanie zajmuje 10 godzin, ale cena wynosi 3995 dolarów.
1G w Ameryce Południowej i Północnej
W 1983 roku Stany Zjednoczone w końcu przypomniały sobie o budowie własnej komercyjnej sieci 1G. 13 października 1983 roku firma Americitech Mobile Communications uruchomiła w USA pierwszą sieć 1G opartą na technologii AMPS.
W tej sieci można używać zarówno telefonu samochodowego, jak i urządzenia DynaTAC 8000X. Komisja FCC przydzieliła firmie AMPS 40 MHz pasma w paśmie częstotliwości 800 MHz. Przy tej przepustowości AMPS obsługuje 666 kanałów dupleksowych, a szerokość pasma jednego kanału upstream lub downstream wynosi 30 kHz. Później FCC przydzieliła dodatkowe 10 MHz pasma. Zatem całkowita liczba kanałów dupleksowych AMPS wynosi 832.
За перший рік комерційного використання Americitech продала близько 1 200 мобільних телефонів DynaTAC 8000X, набравши 200 000 користувачів. Через п’ять років кількість користувачів стало 2 мільйони.
Szybko rosnąca liczba użytkowników znacznie przekracza pojemność sieci AMPS. Później, aby zwiększyć pojemność, Motorola wprowadziła wąskopasmową wersję technologii AMPS, a mianowicie NAMPS. Dzieli bieżący kanał głosowy 30 kHz na trzy kanały 10 kHz (całkowita liczba kanałów wynosi 2496), aby zaoszczędzić widmo i zwiększyć pojemność.
Wielka Brytania dołącza do 1G
Oprócz NMT i AMPS, innym szeroko stosowanym standardem 1G jest TACS (Total Access Communication Systems), który został po raz pierwszy wydany w Wielkiej Brytanii.
У лютому 1983 р британський уряд оголосив, що дві компанії, BT (British Telecom) і Racal Millicom (попередник Vodafone), побудують мережі мобільного зв’язку TACS на основі технології AMPS.
1 stycznia 1985 roku Vodafone oficjalnie uruchomił usługę TACS (sprzęt zakupiony od firmy Ericsson). W tamtym czasie istniało zaledwie 10 stacji bazowych pokrywających cały obszar Londynu.
Одноканальна смуга пропускання TACS становить 25 кГц, висхідна лінія зв’язку використовує 890-905 МГц, спадна лінія зв’язку 935-950 МГц, всього 600 каналів використовуються для передачі голосових і керуючих сигналів.
System TACS został opracowany głównie przez firmę Motorola i jest w rzeczywistości zmodyfikowaną wersją systemu AMPS. Poza pasmem częstotliwości, odstępem międzykanałowym, przesunięciem częstotliwości i szybkością transmisji sygnału są one całkowicie identyczne.
W porównaniu z NMT w Europie Północnej, charakterystyka operacyjna TACS znacznie się różni. NMT jest odpowiedni dla słabo zaludnionych obszarów wiejskich krajów północnych (Skandynawia). Wykorzystuje częstotliwość 450 MHz (później zmienioną na 800 MHz) i ma większy zasięg komórkowy.
Перевага TACS – це пропускна здатність, а не відстань покриття. Система TACS має низьку потужність передавача і підходить для країни з високою щільністю населення і великих міських територій, таких як Великобританія.
Wraz ze wzrostem liczby użytkowników, TACS dodał później kilka pasm częstotliwości (10 MHz) i stał się ETACS (Rozszerzony TACS). Japońska firma NTT opracowała JTACS w oparciu o TACS.
Chiny przyłączają się do rozwoju 1G
Варто зазначити, що перша базова станція мобільного зв’язку, побудована Китаєм в Гуанчжоу в 1987 році, використовувала технологію TACS, а партнером була Motorola.
Крім AMPS, TACS і NMT, технологія 1G також включає C-Netz в Німеччині, Radiocom 2000 у Франції і RTMI в Італії. Ці успішні технології сповістили про настання ери мобільного зв’язку. Фактично, в телекомунікаційній галузі не існувало такої назви, як 1G, в той час, коли воно використовувалося. Тільки після появи технології 2G їх назвали 1G, щоб відрізнити їх.
Era 2G w branży telekomunikacyjnej
У 1982 році Європейська комісія поштою і електрозв’язку заснувала «Групу експертів по мобільному зв’язку», яка буде відповідати за вивчення стандартів зв’язку.
Ця «мобільна експертна група», французьке скорочення – GroupeSpécialMobile, пізніше значення цієї абревіатури було змінено на «Глобальна система мобільного зв’язку». Це те, що ми все тепер знаємо як GSM.
Метою створення GSM є встановлення нового загальноєвропейського стандарту і розвиток загальноєвропейської системи наземної мобільного зв’язку. Вони висувають вимоги по ефективному використанню спектру, недорогим системам, портативним терміналам і глобальному роумінгу.
У наступні роки Європейська організація по стандартизації електрозв’язку (ETSI) змогла завершити розробку специфікацій GSM 900 МГц і 1800 МГц (DCS).
W 1991 roku fińska firma Radiolinja (obecnie część ELISA Oyj) uruchomiła pierwszą na świecie sieć 2G opartą na standardzie GSM.
Як ми всі знаємо, 2G використовує цифрові технології, щоб замінити аналогову технологію 1G. Це значно покращує якість зв’язку та стабільність системи. Це також робить його більш безпечним, надійним і знижує споживання енергії обладнанням.
Крім GSM, ще одним широко відомим стандартом 2G є CDMA, запущений Qualcomm. Якщо бути точним, це IS-95 або cdmaOne. IS -95 має дві версії: IS-95А та IS-95Б. Перший може підтримувати пікові швидкості передачі даних до 14,4 кбіт / с, а другий – до 115 кбіт / с.
Крім IS-95, Сполучені Штати також виробляли IS-54 (Північна Америка, цифровий стільниковий зв’язок TDMA) і IS-136 (1996). Власне, 2G – це не тільки GSM і CDMA. Асоціація виробників стільникового зв’язку розробила цифрову версію AMPS, засновану на технології AMPS, під назвою D-AMPS (Digit-AMPS). Насправді це стандарт 2G. Інший стандарт 2G – це PDC (Personal Digital Cellular) з Японії.
Era 2.5G
Pod koniec XX wieku, kiedy nastąpił gwałtowny rozwój Internetu, ludzie wyrazili ogromne zapotrzebowanie na mobilny dostęp do Internetu. W ten sposób uruchomiono GPRS (General Packet Radio Service, General Packet Radio Service).
GPRS możemy uznać za „wtyczkę” do GSM. Dzięki GPRS sieć może zapewnić prędkość transmisji danych do 114 Kb/s.
Перше речення про GPRS було зроблено в 1993 році. Однак треба було ще чотири роки, щоб перша фаза угоди відбулася в 1997 році. Це, мабуть, поворотний момент в історії стільникового зв’язку, а також галузі телекомунікацій. На той момент послуги передачі даних стали основним напрямком розвитку мобільного зв’язку.
Era 2.75G
Після запуску технології GPRS оператори зв’язку також розробили більш швидку технологію. Ця технологія є покращеною швидкістю передачі даних для розвитку GSM (EDGE). Звичайно, всі ми знаємо або чули про EDGE в якийсь момент свого життя.
Największą cechą EDGE jest to, że może zapewnić dwukrotnie większą prędkość przesyłania danych niż GPRS bez wymiany sprzętu. Pierwsza na świecie sieć EDGE została wdrożona przez firmę AT&T w 2003 roku we własnej sieci GSM.
Era 3G w branży telekomunikacyjnej
У 1996 році в Європі було засновано форум UMTS (Універсальна система мобільного зв’язку), який зосередився на координації досліджень в галузі європейських стандартів 3G. Європейський табір в особі Nokia, Ericsson і Alcatel чітко усвідомлює переваги CDMA. Таким чином, вони розробили систему W-CDMA з аналогічними принципами.
Nazywa się W-CDMA (Wide-CDMA), ponieważ szerokość pasma kanału sięga 5 MHz, czyli jest szersza niż 1,25 MHz w CDMA2000.
Багато людей не розуміють відносини між UMTS і WCDMA. Фактично, UMTS – це загальний термін для позначення 3G в Європі. WCDMA є реалізацією UMTS і зазвичай належать до частини бездротового інтерфейсу. TD-SCDMA, про який ми будемо говорити пізніше, також належить до UMTS.
Щоб мати можливість конкурувати зі Сполученими Штатами, European ETSI також спільно заснувала 3GPP (проєкт партнерства третього покоління) з Японією, Китаєм і т. д., щоб співпрацювати в розробці глобальних стандартів мобільного зв’язку третього покоління.
Natomiast w obozie północnoamerykańskim opinie są różne.
Ostra konkurencja z 3G
Компанії, представлені Lucent і Nortel, підтримують WCDMA і 3GPP. Однак такі компанії, як Qualcomm, об’єдналися з Південною Кореєю, щоб сформувати організацію 3GPP2, щоб конкурувати з 3GPP. Введений ними стандарт – це стандарт CDMA2000, розроблений на основі CDMA 1X (IS-95).
Chociaż CDMA2000 jest standardem 3G, początkowa prędkość szczytowa nie jest wysoka, tylko 153 kbps. Później, wraz z przejściem na EVDO (EVolution Data Optimized), szybkość przesyłania danych znacznie wzrosła. Zapewniał maksymalną prędkość pobierania 14,7 Mb/s i maksymalną prędkość wysyłania 5,4 Mb/s.
W tym okresie Chiny uruchomiły także własny program kandydujący działający w standardzie 3G (znany również jako TD-SCDMA), aby wspólnie wziąć udział w międzynarodowym konkursie.
Після жорсткої конкуренції та гри Міжнародний союз електрозв’язку (ITU), нарешті, підтвердив три глобальних стандартів 3G, а саме: WCDMA в Європі, CDMA2000 в США і TD-SCDMA в Китаї.
Pod względem postępu w komercjalizacji 3G, japońska firma NTT po raz kolejny przoduje.
1 października 1998 r. firma NTT Docomo uruchomiła w Japonii pierwszą na świecie komercyjną sieć 3G (opartą na WCDMA).
Era 3.75G w branży telekomunikacyjnej
W oparciu o UMTS, ETSI i 3GPP opracowały HSPA (szybki dostęp do pakietów), HSPA +, dwukanałowy HSPA + i HSPA + Evolution. Szybkość tych technologii sieciowych wyraźnie przewyższa prędkość tradycyjnego 3G, popularnie nazywa się to 3,75G.
Dzieje się tak dlatego, że prędkość HSPA+ jest tak duża, że pobija nawet wczesne LTE i WiMAX. Dlatego w tamtym czasie niektórzy operatorzy (np. T-Mobile w USA) nie rozpoczęli od razu budowy LTE. Jednak zmodernizowali obecną sieć HSPA do HSPA +. Następnie Chiny zrobiły to samo.
4G w branży telekomunikacyjnej
У 1999 році Комітет зі стандартів IEEE заснував робочу групу для розробки стандартів бездротових міських мереж. У 2001 році була офіційно випущена перша версія IEEE 802.16, яка пізніше була перетворена в IEEE 802.16m. IEEE 802.16 пізніше широко відомий як WiMAX (всесвітнє з’єднання для мікрохвильового доступу).
WiMAX wprowadził zaawansowane technologie, takie jak MIMO (multi-antena) i OFDM (multipleksowanie z ortogonalnym podziałem częstotliwości). Prędkość pobierania jest znacznie wyższa, co wywiera dużą presję na 3GPP.
Tak więc, w oparciu o UMTS, 3GPP rozszerza wdrożenie LTE (MIMO i OFDM), aby konkurować z WiMAX. Później rozwinął się w LTE-Advanced (2009), a prędkość wzrosła kilkakrotnie.
У 2008 році Міжнародний союз електрозв’язку ITU видав вимоги, яким повинен відповідати стандарт 4G, і назвав його IMT-Advanced. Тільки 3GPP LTE-Advanced, IEEE 802.16m і TD-LTE-Advanced, представлені Міністерством промисловості та інформаційних технологій Китаю, дійсно кваліфіковані. Іншими словами, це справжні стандарти 4G.
14 грудня 2009 року в Стокгольмі та Осло відкрилася перша у світі загальнодоступна сервісна мережа LTE. Мережеве обладнання поставляється від Ericsson і Huawei, а термінал – від Samsung.
Po zaciętej wojnie przemysłowej, LTE w końcu zwyciężyło WiMAX i uzyskało ogólnoświatowe wsparcie i uznanie. WiMAX szybko stracił moc i uległ uszkodzeniu na mrozie.
Era 5G
Нам не потрібно говорити про розвиток 5G, чи не так? Кожен з нас – свідок нової історії. Ми всі були свідками того, як проєкт партнерства третього покоління (3GPP) запустив 5G (IMT-2020), щоб домінувати у світі.
Час летить, час летить. Після майже століття розвитку мережі мобільного зв’язку зросли з нуля, зі слабких в сильні. Він привів у рух колесо історії та прискорив соціальні зміни.
Куди піде майбутнє мобільного зв’язку? Почекаємо і подивимося!
