Почему возникла потребность в разработке gsm
BREAKING: Мобильная связь была с нами не всегда. Всего несколько десятилетий назад даже мысль о том, что данные можно передавать буквально по воздуху, была из жанра фантастики. Предлагаем вспомнить, как развивались технологии мобильной связи, а заодно подвести итоги проекта по строительству сети LTE от Tele2 в российских регионах.
1991 год: зарождение мобильного интернета
В октябре 2017 года суд в Австралии признал предсмертное SMS самоубийцы полноценным завещанием. На основании SMS суд постановил отдать дом брату и племяннику покойного, оставив ни с чем его супругу и сына.
1997 год: интернет впервые становится по настоящему мобильным
В 1997 году три лидера мобильного рынка того времени – Nokia, Motorola и Ericsson – создали некоммерческую организацию WAP Forum, целью которой было разработать решение, способное объединить две сенсации конца ХХ века – мобильный телефон и Интернет. Уже в мае 1998 года была опубликована первая редакция протокола WAP. Он был задуман как открытый стандарт для беспроводной передачи данных, оптимизированный для мобильных телефонов с крошечным дисплеем, ограниченной памятью и невысокой производительностью.
Забегая вперед, можно сказать, что протокол WAP полностью исчерпал себя к 2013 году, и этому есть несколько причин, основные из них:
- скорость работы, простота использования и внешний вид WAP-сайтов не оправдали ожиданий пользователей;
- первые WAP-телефоны не были адаптированы к интернету: подключение к WAP-сервисам не входило в ежемесячные тарифные планы и оплачивалось отдельно.
Сегодня все интернет-браузеры поддерживают HTML, CSS и JavaScript. Не нужно больше использовать WAP-разметку для обеспечения обратной совместимости веб-страниц. Смартфоны окончательно превратились в полноценные ПК с постоянным подключением к интернету.
2000 год: появление GPRS и 2.5G сетей
Глядя на ситуацию из 2018 года, становится очевидным, что WAP утратил всякие перспективы развития ещё к началу 2000-х годов. Именно в то время началось бурное развитие GPRS и EDGE. В 2000 году появились первые телефоны с поддержкой General Packet Radio Service (GPRS). В 2001 году GPRS, стандартизированный Европейским институтом телекоммуникационных стандартов, был запущен во всем мире в качестве услуги, предоставляемой в рамках GSM для обеспечения доступа к мобильному Интернету. В системах 2G GPRS обеспечивает скорость передачи данных в диапазоне 56-114 Кбит/с.
В 2003 году на базе GPRS появилась «надстройка» Enhanced Data Rate for GSM Evolution (EDGE) для более скоростной передачи данных. Данные собираются в пакеты и передаются через виртуальный канал, который предоставляется абоненту на время GPRS-сеанса.
Первая попытка переслать данные от одного компьютера другому в режиме онлайн была совершена в 1969 году в США и окончилась провалом. Калифорнийский университет Лос-Анджелеса пытался соединиться со Стэнфордским научно-исследовательским институтом и передать всего одно слово LOGIN. Система зависла на третьей букве.
2001 год: технология 3G
Пока операторы связи стремились модернизировать существующую структуру, чтобы избежать инвестиций в 3G, спрос на данные вырос. Люди стали все активнее пользоваться мобильными телефонами, и скорость передачи данных стала критичным показателем. 2G с этой задачей не справлялся, поэтому была создана новая технология.
В 2001 году в Японии был представлен 3G. Это была революция: скорость передачи данных выросла до 2 Мбит/с – с 114 Кбит/с в технологии 2G. Но улучшилась не только скорость.
У 3G есть было одно очень важное преимущество – улучшенная защита от обрывов связи в движении, за счёт использования так называемого «мягкого хэндовера». По мере удаления от одной базовой станции клиента «подхватывает» другая. Она начинает передавать всё больше и больше информации, в то время как первая станция передаёт всё меньше и меньше, пока клиент вообще не покинет её зону обслуживания. При хорошем покрытии сети вероятность обрыва полностью исключается системой подобных «подхватов». Появилась возможность смотреть на телефоне фильмы и совершать видеозвонки.
Именно технология 3G полностью изменила веб-индустрию. Началась эра смартфонов как полноценных карманных компьютеров, стали появляться мобильные приложения. В 2009 году стало ясно, что в какой-то момент сети 3G станут перегружены трафиком от приложений, которым необходим доступ в сеть. Мобильные операторы сосредоточились на внедрении 4G, намереваясь увеличить скорость в несколько раз по сравнению с существующими сетями 3G.
2005 год: технология 4G
Первые технологии 4G были представлены в США (WiMAX) и Скандинавии (LTE). В итоге победила технология LTE, так как основным преимуществом LTE является преемственность по отношению к 3G. Технология WiMAX же является отдельной технологией: ее развитию помешали ограниченный ряд абонентских устройств, фактическое отсутствие роуминга и отказ крупнейших вендоров и мобильных операторов от инвестиций.
Технология 4G практически сравняла скорость мобильного интернета и домашнее широкополосное подключение. Существующий общий стандарт определяет 4G как сеть, в которой скорость 100 Мбит/с предоставляется для абонентов в движении и до 1 Гбит/с – в идеальных условиях, когда абонентское устройство не движется. При этом задержка колеблется в пределах от 20 до 50 мс.
Первая коммерческая сеть LTE была запущена 14 декабря 2009 года шведской телекоммуникационной компанией TeliaSonera совместно с Ericsson в Стокгольме и Осло.
Что дальше: 5G?
5G – пятое поколение мобильной связи, которое действует на основе стандартов телекоммуникаций, следующих за 4G. Стандарты для развертывания 5G-сетей пока не разработаны. Мобильные операторы связи во многих уголках мира испытывают отдельные элементы сети 5G и проводят лабораторные тесты технологии 5G.
Технологии 5G должны обеспечивать более высокую пропускную способность по сравнению с технологиями 4G, чтобы обеспечить бо́льшую доступность широкополосной мобильной связи и использование режимов device-to-device. Это поможет развитию интернета вещей, индустрии беспилотных авто, телемедицины, виртуальной реальности.
В конце июня 2018 года в Финляндии сотовым оператором Elisa Oyj была запущена первая в мире коммерческая сеть 5G.
Логотип GSM используется для обозначения совместимых устройств и оборудования. Точки символизируют трех клиентов в домашней сети и одного клиента в роуминге. [1]В 1974 году академик Андрей Дмитриевич Сахаров написал статью для американского журнала Saturday Review, которая называлась «Мир через полвека». В статье он отразил свои размышления о возможном будущем человечества в различных сферах жизни: наука и техника, экономика, государственное управление, транспорт. Андрей Дмитриевич буквально предсказал появление интернета:
«Одним из первых этапов этого прогресса представляется создание единой всемирной телефонной и видеотелефонной системы связи. В перспективе, быть может, поздней, чем через 50 лет, я предполагаю создание всемирной информационной системы (ВИС), которая и сделает доступным для каждого в любую минуту содержание любой книги, когда-либо и где-либо опубликованной, содержание любой статьи, получение любой справки. ВИС должна включать индивидуальные миниатюрные запросные приемники-передатчики, диспетчерские пункты, управляющие потоками информации, каналы связи, включающие тысячи искусственных спутников связи, кабельные и лазерные линии. Даже частичное осуществление ВИС окажет глубокое воздействие на жизнь каждого человека, на его досуг, на его интеллектуальное и художественное развитие. В отличие от телевизора, который является главным источником информации многих из наших современников, ВИС будет предоставлять каждому максимальную свободу в выборе информации и требовать индивидуальной активности.
Но поистине историческая роль ВИС будет в том, что окончательно исчезнут все барьеры обмена информацией между странами и людьми. Полная доступность информации, в особенности распространенная на произведения искусства, несет в себе опасность их обесценивания. Но я верю, что это противоречие будет как-то преодолено. Искусство и его восприятие всегда настолько индивидуальны, что ценность личного общения с произведением и артистом сохранится. Также сохранит свое значение книга, личная библиотека – именно потому, что они несут в себе результат личного индивидуального выбора, и в силу их красоты и традиционности в хорошем смысле этого слова. Общение с искусством и с книгой навсегда останется праздником».
Глобальная система мобильной связи ( GSM ) представляет собой стандарт , разработанный институт стандартизации электросвязи Европейского (ETSI) для описания протоколов для второго поколения ( 2G ) цифровые сотовые сети используют мобильные устройства , такие как мобильные телефоны и планшеты. Впервые он был развернут в Финляндии в декабре 1991 года. [2] К середине 2010-х годов он стал мировым стандартом мобильной связи, достигнув более 90% доли рынка и действуя в более чем 193 странах и территориях. [3]
Сети 2G разработаны в качестве замены аналоговых сотовых сетей первого поколения ( 1G ). Стандарт GSM первоначально описывал цифровую сеть с коммутацией каналов, оптимизированную для полнодуплексной голосовой телефонии . Со временем это расширилось и включило передачу данных, сначала с помощью транспорта с коммутацией каналов , затем с помощью передачи пакетных данных через Общую службу пакетной радиосвязи (GPRS) и улучшенную скорость передачи данных для развития GSM (EDGE).
Впоследствии 3GPP разработал стандарты UMTS третьего поколения ( 3G ) , за которыми последовали усовершенствованные стандарты LTE четвертого поколения ( 4G ) , которые не являются частью стандарта ETSI GSM.
«GSM» - торговая марка, принадлежащая GSM Association . Он также может относиться к (изначально) наиболее часто используемому голосовому кодеку Full Rate .
СОДЕРЖАНИЕ
В 1983 году началась разработка европейского стандарта цифровой сотовой голосовой связи, когда Европейская конференция почтовых и телекоммуникационных администраций (CEPT) учредила комитет Groupe Spécial Mobile (GSM), а затем предоставила постоянную группу технической поддержки, базирующуюся в Париже . Пять лет спустя, в 1987 году, 15 представителей из 13 европейских стран подписали в Копенгагене меморандум о взаимопонимании по разработке и развертыванию общей системы сотовой телефонной связи по всей Европе, и были приняты правила ЕС, делающие GSM обязательным стандартом. [4] Решение разработать континентальный стандарт в конечном итоге привело к созданию единой открытой сети на основе стандартов, которая была больше, чем в Соединенных Штатах. [5] [6] [7] [8]
В феврале 1987 года Европа выпустила первую согласованную техническую спецификацию GSM. Министры четырех крупных стран ЕС закрепили свою политическую поддержку GSM в Боннской декларации о глобальных информационных сетях в мае, а Меморандум о взаимопонимании GSM был внесен на подпись в сентябре. Меморандум о взаимопонимании привлек операторов мобильной связи со всей Европы, которые взяли на себя обязательство инвестировать в новые сети GSM до амбициозной даты.
В 1991 году началась работа по расширению стандарта GSM до полосы частот 1800 МГц, и к 1993 году в Великобритании была введена в действие первая сеть 1800 МГц, получившая название DCS 1800. Также в том же году Telecom Australia стала первым оператором сети, развернувшим сеть GSM. за пределами Европы, и появился первый практичный портативный мобильный телефон стандарта GSM .
В 1995 г. были запущены коммерческие услуги по факсу, передаче данных и SMS, первая сеть GSM 1900 МГц начала функционировать в Соединенных Штатах, а количество абонентов GSM во всем мире превысило 10 миллионов. В том же году была создана Ассоциация GSM . Предоплаченные SIM-карты GSM были выпущены в 1996 году, а в 1998 году количество абонентов GSM во всем мире превысило 100 миллионов [7].
К 2005 году на сети GSM приходилось более 75% мирового рынка сотовых сетей, обслуживающих 1,5 миллиарда абонентов. В 2005 году также была введена в эксплуатацию первая сеть с поддержкой HSDPA . Первая сеть HSUPA была запущена в 2007 году. (Высокоскоростной пакетный доступ (HSPA) и его версии восходящего и нисходящего каналов являются технологиями 3G, а не частью GSM). В 2008 году количество абонентов GSM во всем мире превысило три миллиарда [7].
По оценке Ассоциации GSM в 2011 году, технологии, определенные в стандарте GSM, обслуживают 80% рынка мобильной связи, охватывая более 5 миллиардов человек в более чем 212 странах и территориях, что делает GSM наиболее распространенным стандартом для сотовых сетей. [11]
GSM - это стандарт второго поколения (2G), использующий совместное использование спектра множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), выпущенный Европейским институтом телекоммуникационных стандартов (ETSI). Стандарт GSM не включает технологию множественного доступа с кодовым разделением (CDMA) универсальной мобильной телекоммуникационной системы 3G (UMTS) и стандарты технологии множественного доступа с ортогональным частотным разделением каналов (OFDMA) 4G LTE, выпущенные 3GPP. [12]
GSM впервые установил общий европейский стандарт для беспроводных сетей. Он также был принят во многих странах за пределами Европы. Это позволяло абонентам использовать другие сети GSM, у которых есть соглашения о роуминге друг с другом. Общий стандарт снизил затраты на исследования и разработки, поскольку оборудование и программное обеспечение можно было продавать с незначительной адаптацией к местному рынку. [13]
Telstra в Австралии закрыла свою сеть 2G GSM 1 декабря 2016 года, став первым оператором мобильной связи, который вывел из эксплуатации сеть GSM. [14] Вторым оператором мобильной связи, отключившим свою сеть GSM (1 января 2017 г.), была компания AT&T Mobility из США . [15] Компания Optus в Австралии завершила отключение своей сети 2G GSM 1 августа 2017 года, часть сети Optus GSM, охватывающая Западную Австралию и Северную территорию, была отключена ранее в этом году в апреле 2017 года. [16] Закрытие сети в Сингапуре. Услуги 2G полностью в апреле 2017 года. [17]
Сеть состоит из нескольких отдельных участков:
-
- базовые станции и их контроллеры - часть сети, наиболее похожая на фиксированную сеть, иногда просто называемая «базовой сетью». - дополнительная часть, которая позволяет подключаться к Интернету на основе пакетов (OSS) - обслуживание сети
GSM использует сотовую сеть , что означает, что сотовые телефоны подключаются к ней, ища соты в непосредственной близости. В сети GSM есть пять различных размеров ячеек:
Зона покрытия каждой соты зависит от среды реализации. Макроячейки можно рассматривать как соты, в которых антенна базовой станции установлена на мачте или здании выше среднего уровня крыши. Микроячейки - это ячейки, высота антенны которых ниже среднего уровня крыши; они обычно размещаются в городских районах. Пикосоты - это небольшие соты, диаметр покрытия которых составляет несколько десятков метров; в основном они используются внутри помещений. Фемтосоты - это ячейки, разработанные для использования в жилых помещениях или в среде малого бизнеса и подключаемые к сети поставщика телекоммуникационных услуг через широкополосный Интернет. связь. Зонтичные ячейки используются для покрытия затененных областей меньших ячеек и для заполнения промежутков в покрытии между этими ячейками.
Горизонтальный радиус соты варьируется - в зависимости от высоты антенны, усиления антенны и условий распространения - от пары сотен метров до нескольких десятков километров. Максимальное расстояние, поддерживаемое спецификацией GSM на практике, составляет 35 километров (22 мили). Существует также несколько реализаций концепции расширенной соты [18], где радиус соты может быть удвоен или даже больше, в зависимости от антенной системы, типа местности и опережения по времени .
GSM поддерживает внутреннее покрытие - достижимое с помощью внутренней базовой станции пикосоты или внутреннего ретранслятора с распределенными внутренними антеннами, питаемыми через делители мощности - для доставки радиосигналов от внешней антенны к отдельной внутренней распределенной антенной системе. Пикосоты обычно развертываются, когда требуется значительная пропускная способность в помещении, например, в торговых центрах или аэропортах. Однако это не является обязательным условием, поскольку внутреннее покрытие также обеспечивается проникновением радиосигналов из любой соседней соты внутрь здания.
Сети GSM работают в нескольких различных диапазонах несущих частот (разделенных на диапазоны частот GSM для 2G и диапазоны частот UMTS для 3G), при этом большинство сетей GSM 2G работают в диапазонах 900 МГц или 1800 МГц. Там, где эти полосы уже были распределены, вместо них использовались полосы 850 МГц и 1900 МГц (например, в Канаде и США). В редких случаях полосы частот 400 и 450 МГц назначаются в некоторых странах, потому что они ранее использовались для систем первого поколения.
Для сравнения: большинство сетей 3G в Европе работают в полосе частот 2100 МГц. Для получения дополнительной информации об использовании частот GSM во всем мире см. Полосы частот GSM .
Независимо от частоты, выбранной оператором, она делится на временные интервалы для отдельных телефонов. Это позволяет использовать восемь полноскоростных или шестнадцать речевых каналов с половинной скоростью на каждую радиочастоту . Эти восемь временных интервалов радиосвязи (или периодов пакетов ) сгруппированы в кадр TDMA . Каналы с половинной скоростью используют альтернативные кадры в одном временном интервале. Скорость передачи данных для всех 8 каналов составляет 270,833 кбит / с, а длительность кадра составляет 4,615 мс.
Мощность передачи в телефоне ограничена максимум 2 Вт в GSM 850/900 и 1 Вт в GSM 1800/1900 .
GSM использует множество голосовых кодеков для сжатия звука 3,1 кГц до 7–13 кбит / с. Первоначально использовались два кодека, названные в честь типов канала данных, которым они были выделены, с половинной скоростью (6,5 кбит / с) и полной скоростью (13 кбит / с). Они использовали систему, основанную на кодировании с линейным предсказанием (LPC). Помимо эффективности с битрейтом , эти кодеки также упростили идентификацию более важных частей звука, позволяя уровню радиоинтерфейса определять приоритеты и лучше защищать эти части сигнала. GSM был дополнительно усовершенствован в 1997 г. [19] с расширенной полной скоростью.(EFR), кодек 12,2 кбит / с, использующий канал с полной скоростью. Наконец, с развитием UMTS , EFR был реорганизован в кодек с переменной скоростью под названием AMR-Narrowband , который является высококачественным и устойчивым к помехам при использовании на полноскоростных каналах, или менее надежным, но все же относительно высоким качеством при правильном использовании условия радиосвязи на половинном канале.
Одной из ключевых особенностей GSM является модуль идентификации абонента , широко известный как SIM-карта . SIM-карта представляет собой съемную смарт-карту, содержащую информацию о подписке и телефонную книгу пользователя. Это позволяет пользователю сохранить свою информацию после переключения трубок. В качестве альтернативы пользователь может сменить оператора, оставив при этом трубку, просто заменив SIM-карту.
Иногда операторы мобильной связи ограничивают продажи телефонов, которые они продают, исключительно для использования в их собственной сети. Это называется блокировкой SIM-карты и реализуется программной функцией телефона. Абонент обычно может связаться с провайдером, чтобы снять блокировку за определенную плату, использовать частные услуги для снятия блокировки или использовать программное обеспечение и веб-сайты, чтобы разблокировать телефон самостоятельно. Есть возможность взломать телефон, заблокированный оператором сети.
В некоторых странах и регионах (например, Бангладеш , Бельгия , Бразилия , Канада , Чили , Германия , Гонконг , Индия , Иран , Ливан , Малайзия , Непал , Норвегия , Пакистан , Польша , Сингапур , Южная Африка , Шри-Ланка , Таиланд ) все телефоны продаются разблокированными из-за обилия телефонов и операторов с двумя SIM-картами. [20]
GSM был задуман как безопасная беспроводная система. Он рассмотрел аутентификацию пользователя с использованием предварительного общего ключа и запроса-ответа , а также беспроводное шифрование. Однако GSM уязвим для различных типов атак, каждая из которых направлена на разные части сети. [21]
При разработке UMTS был представлен дополнительный универсальный модуль идентификации абонента (USIM), который использует более длинный ключ аутентификации для обеспечения большей безопасности, а также взаимной аутентификации сети и пользователя, тогда как GSM аутентифицирует пользователя только в сети (а не наоборот. наоборот). Таким образом, модель безопасности предлагает конфиденциальность и аутентификацию, но ограниченные возможности авторизации и отсутствие возможности отказа от авторства .
GSM использует несколько криптографических алгоритмов для обеспечения безопасности. А5 / 1 , A5 / 2 , и А5 / 3 потоковые шифры используются для обеспечения более-воздушной голосовой конфиденциальности. A5 / 1 был разработан первым и является более сильным алгоритмом, используемым в Европе и США; A5 / 2 слабее и используется в других странах. В обоих алгоритмах были обнаружены серьезные недостатки: можно взломать A5 / 2 в реальном времени с помощью атаки только зашифрованного текста , и в январе 2007 года The Hacker's Choice запустили проект взлома A5 / 1 с планами использования ПЛИС, которые позволяют A5 / 1 нужно сломать атакой по радужному столу . [22] Система поддерживает несколько алгоритмов, поэтому операторы могут заменить этот шифр более надежным.
GSM использует общедоступную службу пакетной радиосвязи (GPRS) для передачи данных, например, для просмотра веб-страниц. Наиболее часто используемые шифры GPRS были публично взломаны в 2011 году [26].
Системы и услуги GSM описаны в наборе стандартов, регулируемых ETSI , полный список которых поддерживается. [27]
Существует несколько программных проектов с открытым исходным кодом, которые обеспечивают определенные функции GSM: [28]
- демон gsmd от Openmoko[29] разрабатывает базовую приемопередающую станцию
- Проект программного обеспечения GSM направлен на создание анализатора GSM менее чем за 1000 долларов [30]
- РазработчикиOsmocomBB намерены заменить проприетарный стек GSM основной полосы частот бесплатной программной реализацией [31]
- YateBTS разрабатывает базовую приемопередающую станцию[32]
Патенты остаются проблемой для любой реализации GSM с открытым исходным кодом, потому что GNU или любой другой распространитель бесплатного программного обеспечения не может гарантировать иммунитет от всех судебных исков со стороны патентообладателей против пользователей. Кроме того, в стандарт постоянно добавляются новые функции, что означает, что они защищены патентом в течение нескольких лет. [ необходима цитата ]
Первоначальные реализации GSM с 1991 года теперь могут быть полностью свободны от патентных обременений, однако патентная свобода не гарантирована из-за того, что Соединенные Штаты «первыми изобрели» систему, которая действовала до 2012 года. Система «первыми изобрел» в сочетании с «Корректировка срока действия патента» может продлить срок действия патента США далеко за 20 лет с даты его приоритета. В настоящее время неясно, сможет ли OpenBTS без ограничений реализовать функции этой первоначальной спецификации. Однако по мере истечения срока действия патентов эти функции могут быть добавлены в версию с открытым исходным кодом. По состоянию на 2011 [Обновить] г. судебных исков против пользователей OpenBTS из-за использования GSM не было. [ необходима цитата ]
В начале 1980-х гг. началось бурное развитие аналоговых систем сотовой связи, особенно быстрыми темпами этот процесс проходил в Скандинавии и Великобритании, а также в Германии и во Франции. Каждая страна разработала свою собственную систему, но все они были несовместимы между собой как в плане оборудования, так в плане операционных характеристик. Такая ситуация не устраивала провайдеров сотовой связи и производителей мобильных устройств по двум причинам. Во-первых, зоны эксплуатации мобильного оборудования ограничивались рамками национальных границ, в то время как в объединяющейся Европы процесс унификации выходил на первый план. Во-вторых, рынок каждого типа оборудования был очень ограничен, что делало невозможным экономию на масштабах производства и соответствующие статьи снижения издержек.
Европейцы быстро поняли суть этой проблемы, и уже в 1982 году в рамках Европейской конференции почтовых и телекоммуникационных администраций (CEPT) была создана исследовательская группа, которая получила название Groupe Spécial Mobile (GSM). Главная цель деятельности группы заключалась в изучении и разработке общеевропейского стандарта сотовой мобильной связи, который должен был отвечать следующим критериям:
- хорошее качество речи;
- низкие тарифы на предоставление услуг связи;
- поддержка международного роуминга - возможность использования малогабаритных телефонных аппаратов;
- совместимость с большим количеством новых услуг и возможностей;
- совместимость с цифровой сетью интегрального обслуживания (ISDN).
Общеевропейская - значит действующая на всей территории Европы. В действительности, пропускная способность цифровой сети с интеграцией сервисов в 64 кбит/сек никогда не была таковой, а максимальная скорость стандартной сети GSM составляла 9.6 кбит/сек.
Сотовая связь появилась в Европе только в 1981 году, а первой компанией, предоставляющей соответствующие услуги, стала Nordic Mobile Telephone System (Скандинавские Мобильные Телефонные Системы); покрытие NMT450 (диапазон 450 МГц) охватывало Данию, Швецию, Финляндию и Норвегию. Такой была первая многонациональная сотовая система. В 1985 г. в Великобритании была внедрена система связи с общим доступом или TACS, которая функционировала на частоте 900МГц. Позднее в дело включились западногерманская телефонная связь C-Netz, французская компания Radiocom 2000 и итальянский провайдер связи RTMI/RTMS, и появилась единая общеевропейская радиотелефонная система, которая работала на частоте 900МГц и охватывала уже 9 европейских государств.
Вначале 1980-х гг. главной целью стало создание единой общеевропейской цифровой мобильной связи с расширенными возможностями и доступным роумингом. Пока североамериканские компании были сосредоточены на создании надежных, но более дорогих и менее функциональных аналоговых сетей, Европа планировала цифровое будущее.
Начиная с 1989 года контроль над внедрением формата GSM был возложен на Институт Европейских Телекоммуникационных Стандартов (ETSI), а в 1990 году были опубликованы спецификации первого этапа подготовки стандарта GSM. Предоставление услуг сотовой связи на базе нового стандарта началось в 1991 году, а к 1993 году уже в 22 странах насчитывалось уже 36 сетей GSM.
Хотя GSM стандарты был принят в Европе, он используется и в других регионах. На сегодняшний день существует около 200 GSM сетей в 110 странах по всему миру (включая DCS1800 и PCS1900). В начале 1994 года насчитывалось около 1,3млн. абонентов, число которых возросло до 55 млн. к октябрю 1997 года. На данный момент системы GSM функционируют на каждом континенте, включая Северную Америку, где стандарт вступил в силу в последнюю очередь и получил название PCS1900. А аббревиатура GSM теперь расшифровывается как глобальная система мобильных коммуникаций (Global System for Mobile communications).
Разработчики формата GSM сделали ставку на неопробованную (на тот момент) цифровую систему вместо стандартных аналоговых сотовых систем, таких как AMPS в США и TACS в Великобритании. Они верили, что достижения в области эффективного кодирования данных и улучшенные процессоры цифрового сигнала позволят выполнить их первоначальные требования к связи и постоянно совершенствовать стандарт с точки зрения её качества и стоимости. Они написали более 8000 страниц рекомендаций по использованию GSM формата, который являлся достаточно гибким для обеспечения нормальной конкуренции между провайдерами, но, в то же время, достаточно унифицированным для обеспечения эффективного взаимодействия между участниками рынка связи.
Это стало возможным благодаря подробным критериям функций и интерфейса, которые предъявлялись к каждому оператору общей системы. В отличие от стран Европы, в США не было проблемы несовместимости систем связи. Роуминг между городами и даже штатами работал без нареканий, а мобильные телефоны, как им и положено, работали там, где было покрытие сети. Учитывая, что существующая система связи работала без проблем и только набирала популярность, у американских операторов не было особого мотива и желания разрабатывать новые цифровые сети. Это наглядно демонстрируют следующие цифры: сотовая индустрия США выросла с менее чем 204 тыс. абонентов в 1985 году до 1 млн. 600 тыс. в 1988. с каждым проданным телефоном, прошитым под аналоговый стандарт, снижались шансы на цифровое будущее сотовой связи в США. Чтобы абоненты могли продолжать пользоваться уже проданными телефонами (а их производители не теряли своих прибылей), они должны были продолжить работать в новой цифровой системе. Этому требованию отвечал новый стандарт GSM. С его введением, американцам не пришлось отказаться от использования аналоговых аппаратов или довольствоваться их ограниченной функциональностью.
Первый «промежуточный» стандарт сотовой связи (IS-54), который позже был заменен на IS-136, всё ещё были совместимы с самыми первым аналоговыми коммуникаторами. Американские сотовые сети развивались очень медленными темпами, а операторы рынка связи очень долгого не могли отказаться от устаревшего и неэффективного оборудования. Например, новейшие системы борьбы с мошенниками появились только в последних версиях стандарта AMPS, а в безопасность в сетях GSM была предусмотрена с момента разработки стандарта. GSM стала поистине революционной системой, поскольку с самого своего зарождения в её основе лежали цифровые технологии.
История мобильной связи началась в 1895 году, когда русский ученый Попов представил доклад о методе использования излученных электромагнитных волн для беспроводной передачи электрических сигналов, содержащих информацию.
Уже на следующий год, в марте 1896 он уже передал радиограмму с двумя словами "Генрих Герц" на расстояние 250 метров. В 1921 году полиция города Детройта, США, уже использовала мобильную связь в автомобилях. Использовались частоты в диапазоне около 2 МГц, связь была ненадёжной, постоянно возникали помехи.
Настоящая же история сотовой связи начинается в 1946 году в городе Сант-Луис, США, где начала работать первая система радиотелефонной связи, предлагавшая услуги всем желающим. Аппаратура устанавливалась в автомобилях, была громоздкой и тяжёлой. Связь устанавливалась с единым центром, обслуживающим достаточно большую территорию. Зона действия мобильной телефонной связи в данном регионе как раз и ограничивалась этой территорией. Радиотелефоны использовали обычные фиксированные каналы, и если канал связи был занят, переключение на другой, свободный канал, осуществлялось вручную. Само телефонное общение было сложным – нельзя было и слушать и говорить одновременно.
С развитием техники улучшалась и радиотелефонная связь – совершенствовалось оборудование, осваивались новые частоты. Однако при огромном спросе на такой сервис, пользоваться им могло ограниченное количество абонентов. Главной проблемой оставалось ограниченность частотного ресурса. Во время разговора один канал мог использовать только один абонент, а число фиксированных частот в определенном частотном диапазоне ограничено, поэтому радиотелефоны с близкими по частоте рабочими каналами создавали взаимные помехи.
Решением этой проблемы занимались многие ученые и инженеры. Принципиально новую идею предложил в середине 40-х годов XX века исследовательский центр Bell Laboratories американской компании AT&T. Главной новинкой был отказ от единого центра и разбиение всей обслуживаемой территории на небольшие участки, "соты" (от англ. cell — ячейка, сота), каждый из которых обслуживался станцией связи с ограниченным радиусом действия и фиксированной частотой. Стало возможным без всяких взаимных помех использовать один канал связи несколькими абонентами, находящимися друг от друга через несколько "сот".
Далее развитие систем сотовой связи велось в разных странах по разным направлениям. В Европе ещё в конце семидесятых годов прошлого века начались работы по созданию единого стандарта сотовой связи для 5 североевропейских стран — Швеции, Финляндии, Исландии, Дании и Норвегии. Результатом исследований стал стандарт связи NMT-450 (Nordic Mobile Telephone), который предназначался для работы в диапазоне 450 МГц. Эксплуатация первых систем сотовой связи этого стандарта началась в 1981 г в Саудовской Аравии , и затем, месяцем позже, в Европе. Различные варианты NMT-450 использовались в Австрии, Швейцарии, Голландии, Бельгии, странах Юго-Восточной Азии и Ближнего Востока. На основе этого стандарта в 1985 г. был разработан стандарт NMT-900, использующий частоты 900 МГц диапазона и позволивший увеличить число абонентов и улучшить стабильность работы системы.
В США в 1983 году начала работу сеть стандарта AMPS (Advanced Mobile Phone Service), который был разработан Bell Laboratories. В 1985, в Англии, был принят стандарт TACS (TotalAccess Communications System), который являлся разновидностью американского AMPS. Франция, в отличие от других стран, начала использовать собственный стандарт Radiocom-2000 с 1985 года. Все вышеперечисленные стандарты являются аналоговыми и относятся к первому поколению систем сотовой связи (1 G).
В начале 80-х годов в Западной Европе использование различных стандартов сотовой связи стало препятствовать ее широкому применению. На ее территории действовали сети на базе 9 различных стандартов, не совместимых между собой. Это сыграло огромную роль в создании сотовой системы второго поколения, основанной на цифровых методах обработки сигналов. Очевидно, что идея общеевропейского цифрового стандарта витала в воздухе. В 1982 г. Европейская конференция администраций почт и электросвязи (СЕРТ), организация, объединяющая администрации связи 26 стран, создала специальную группу Groupe Special Mobile(GSM). Группе была поставлена задача разработать спецификации общеевропейской системы сотовой связи, функционирующей в диапазоне 862-960 МГц. Аббревиатура GSM и дала название новому стандарту. К 1984 г. было решено, что система будет цифровой, совместимой с сетями ISDN (Integrated Service Digital Network) по набору предоставляемых услуг.
В 1985 году Франция и Германия подписывают в Ницце соглашение о поддержке GSM, т.е. общеевропейского цифрового стандарта, в 1986 году к ним присоединяются Великобритания и Италия. Совет министров Европы издает директиву с указанием странам-участникам отвести полосу частот в диапазоне 900 МГц под новую систему связи.
В 1987 году был подписан "Меморандум о взаимопонимании", в котором указывалась дата ввода новой системы в эксплуатацию – 1 июля 1991 года. В 1989 году уже работало работало несколько тестовых сетей. В 1990 специально созданным на смену группе GSM институтом ETSI (European Telecommunications Standards Institute) был опубликован документ, содержащий спецификации стандарта GSM первой фазы, что позволило начать разработку и производство сетевого, пользовательского и тестового оборудования.
К намеченной дате, развернуть сервис не удалось, в основном по причине отсутствия мобильных телефонов, функционирующих в стандарте GSM. К этому времени не была еще разработана процедура испытания (сертификации) аппаратов на соответствие стандарту, которая появилась лишь в апреле 1992 года.
Уже в мае 1992 г. в Германии заработала первая коммерческая сеть GSM900, за несколько месяцев во всех странах, подписавших "Меморандум о взаимопонимании", были развернуты сети GSM; а к концу года таких сетей было уже около четырнадцати.
В 1993 г. к "Меморандуму" присоединился первый неевропейский участник - австралийский оператор сотовой связи Telstra. Стандарт GSM вышел за пределы Европы и стал всемирным. И в это же время аббревиатура GSM стала читаться как Global System for Mobile Communications.С июня 2002-го года ответственность за поддержку стандарта взяла на себя 3GPP (3rd Generation Partnership Project).
Метки: gsm; история; стандарт
Знаете ли вы, что самыми дорогостоящими элементами смартфона являются экран и память.
Читайте также: