蜂窝。发明和生产的历史

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蜂窝通信，移动通信网络是基于蜂窝网络的移动无线通信类型之一。关键特征是总覆盖区域被划分为由各个基站（BS）的覆盖区域确定的小区（cell）。细胞部分重叠并一起形成网络。在理想的（平坦且未发达的）表面上，一个基站的覆盖范围是一个圆形，因此它们组成的网络看起来像六角形小区（蜂窝）。

该网络由在相同频率范围内运行的空间分离的收发器和交换设备组成，当用户从一个收发器的覆盖区域移动到另一个收发器的覆盖区域时，可以确定移动用户的当前位置并确保通信连续性。另一个。

移动网络包括大量基站，由于发射功率有限，其服务区域部分重叠。因此，就规划而言，理论上保证移动电话与所考虑的基站的连接的区域是多面体——类似于蜂窝的单元。正是从这里，这种类型的移动无线电通信得名——蜂窝。

蜂窝方案（点击放大）

事实证明，手机的年代久远这个问题并不是那么容易回答的。自己判断：将膜的振动从声波转换为电信号，然后通过电线远距离传输的原理，是由法国研究员查尔斯·布尔索尔于 1854 年发现的。后来，德国博物学家约翰·雷斯学会了如何通过电线传输音乐的声音。但无法传达演讲内容。最后，在 1876 年，幸运对美国发明家亚历山大·贝尔（Alexander Bell）微笑，他猜想需要直流电来传输语音，并开发了一种原始（但可以工作）电话。

它看起来很糟糕：在“静物”的中心是一个马蹄形磁铁，上面缠绕着一根电线 - 没有美学。让我们保留贝尔的优先考虑是美国版本的历史，但一些研究人员对此提出异议，在发明中找到了“俄罗斯痕迹”。然而，为这项技术申请专利的是贝尔，我们欠他一个“电话”这个词。从那时起，手机开始在外部和内部迅速变化。在 1920 年代，它是一个带有可拆卸扬声器的“铃铛”。 1937 年，电话获得了现在熟悉的听筒和用于拨号的旋转拨号盘。他以这种形式生活在苏联和东欧国家，直到 1980 年代末。苏联工业从未生产过无绳电话。通过安装一根十多米长的双绞线，解决了在自己公寓范围内的移动问题，这样就可以将电话带到隔壁房间。

在 1990 年代初期，出现了无绳按键式电话。逐渐地，工作在 50 MHz 频段、范围为几十米的家庭和办公设备被 900 MHz 设备所取代。后者提供了更高的抗噪性、对双设备的一些保护以及距基站数百米的范围。实际射程高度取决于房间类型、混凝土舱壁和其他障碍物的数量。然而，现代 900-MHz 设备让您可以在大型办公室和多层建筑中舒适地工作。

事实上，蜂窝移动通信的祖先是无线电话延长线和各种自主无线电网络。顺便说一句，当时的国家精英使用的阿尔泰径向-区域特殊通信网络在苏联时代广为人知，提供了数百个令人印象深刻的规模内的机动性。由于这个网络的用户很少，所以当时没有节省射频资源的问题。其他国家也有类似的通信系统，但这只是蜂窝通信未来的前奏。真正的蜂窝网络的引入只是在解决了保存无线电频谱的问题并找到了确定移动用户当前位置的方法之后才开始的。这对于优化呼叫路由并确保当用户从一个小区移动到另一个小区时的通信连续性是必要的。

蜂窝通信的诞生可以追溯到 1971 年。就在那时，贝尔系统公司向美国联邦通信委员会 (FCC) 提交了一份关于无线电话通信架构的描述，该架构后来被称为蜂窝。但是从一个想法到一个真正的项目的道路需要相当长的时间——商业蜂窝网络仅在十年后才开始工作。

1970 年代蜂窝系统的发展及其随后在 1980 年代的实施提出了各种具有挑战性的技术问题。最严重的问题之一是创建了体积小、重量轻的便携式用户终端。在 1970 年代之交，即使是用于汽车终端的先进技术解决方案的重量也不到 15 公斤。并且具有相同目的的设备必须以可以用一只手靠近耳朵握持的尺寸和重量来实施。摩托罗拉（美国）的专家设法展示了最初的成功。

电信新领域的创始人之一是马丁·库珀，他在 1970 年代初担任摩托罗拉的副总裁。他是第一个提出从根本上减小无线电话尺寸的方法的人。 1973年，第一部相对较小的无线电话出现了，并成功通过了实验室测试。马丁·库珀（Martin Cooper）第一次打电话给贝尔实验室的一位竞争对手。正如库珀本人作证时，他说出了以下话：“想象一下，乔尔，我正在用世界上第一部手机给你打电话。我手里拿着它，我正沿着纽约的一条街走。”

蜂窝通信
Martin Cooper 与摩托罗拉 DynaTAC 8000X 手机

在 1980 年代中期，Martin Cooper 的名字入选了无线名人堂。

第一个蜂窝通信系统是模拟的，有一个严重的缺点——不同制造商的系统不兼容。这极大地限制了在部署了不同类型系统的国家甚至城市之间移动用户的能力。

现代用户如此熟悉的模拟蜂窝网络开始于 1980 年代初在许多欧洲国家基于 MMT-450 标准的统一设备和在美国基于 AMPS 标准的基础上创建。当时注定要接管全球大部分移动用户的是他们。

作为 1982 年欧洲倡议的结果，17 个欧洲通信主管部门的 GSM 移动通信专家组（Group Special Mobile）出现，开始为蜂窝通信制定新的数字标准。 GSM 多年的努力得到了回报，今天我们有了另一个被广泛接受的 GSM 缩写。全球移动通信系统（全球移动通信系统）。

为解决1987年新标准的实施和操作问题，成立了欧洲工作组MoU——关于使用联合协议本质的谅解备忘录。这个合作伙伴社区目前包括来自全球近 100 个国家的 900 多家运营商。欧洲人对创建新标准的认真态度导致了成功 - 当前欧洲蜂窝通信领导者的出现 - 在 XNUMX MHz 频段运行的 GSM 标准。

A. Golyshev 在 Radio 杂志上写道：“1988 年，主要文件获得通过，并开始开发用于该标准服务系统的设备生产。1991 年，第一个 GSM 网络已经投入实际使用。可以被认为是由一大群国家联合解决复杂技术和组织问题的一个例子。在 GSM 框架内开发的系统和技术解决方案目前被广泛用于创建有前途的数字蜂窝通信系统，包括那些基于其他技术。解决方案包括基于智能网络原则建设GSM网络、使用开放系统模型、引入新的高效频率复用模型等

该标准使用时分多址 (TDMA)，在 890...915 MHz（上行链路）和 935...960 MHz（下行链路）频率范围内工作，信道带宽为 200 kHz。除了业务信道，还有控制信道。因此，在GSM的一个物理无线信道中，实现了XNUMX个逻辑通信信道，每一个都可以被一个单独的用户使用。

一个基站最多可以支持16-20个无线信道。系统中的最大数据传输速率为 9,6 Kbps。

GSM 标准使用具有最小频移的所谓频谱高效高斯频移键控。为了防止在 GSM 系统的无线电信道中出现错误，使用了具有交织的卷积和块编码。

卷积编码处理单个错误，交错允许将组错误转换为单个错误，而块编码则消除了剩余的未纠正错误。通过在通信会话期间以每秒 217 跳的速率缓慢切换工作频率来提高在用户终端的低移动速度下的编码和交织效率。

为了消息传输的高度安全性，它们还使用公钥算法进行了加密。

“该系统的功能组成非常传统， - A. Golyshev 指出， - 它由一个交换中心、一个控制和维护中心、基站和用户终端组成。

交换中心服务于一组小区（小区），每个小区都包含一个基站（单独的基站组由专门的控制器控制），提供用户移动台所需的所有类型的连接，以及“切换" 当用户移动（从一个蜂窝小区）并在发生干扰或故障时切换无线电信道时。交换中心持续监控移动台的位置，将这些信息存储在特殊的安全数据库中。这允许为该标准的其他网络（由其他运营商拥有）的用户提供服务（漫游）......

...开发人员确保 GSM 系统有自己的内部机制来确定用户的位置和路由呼叫，独立于它所连接的特定电话网络，因此，可以简单地在任何每个国家的一部分。所有这一切都促进了自动漫游的组织，现在已在世界范围内广泛使用。”

为了排除对 GSM 网络的未经授权的访问，用户需要经过身份验证。同时，每个人在使用网络期间都会收到一个标准的用户认证模块，其中包含一个国际识别号码、自己的个人密钥和认证算法。将他的卡插入终端后，用户将后者变成他的个人设备。为了给他的终端提供额外的保护，用户可以设置这样一种操作模式，在这种模式下，必须在键盘上额外键入一个密码。

GSM网络中另一个负责其可靠性的重要节点是运维中心（OMC）。它提供对所有网络组件的控制和管理，并控制其工作质量。根据故障的性质，OMC 允许自动纠正或在技术人员紧急干预的帮助下纠正。

GSM网络有一个控制中心，专门负责整个网络的运维，可能包含几个区域性的OMC。

该系统为其用户提供范围广泛的呼叫转接服务、资费通知、封闭用户组。除了语音通信之外，网络中各种设备的使用还允许传输数据、短消息、紧急信号，包括紧急信息、公寓安全信号和遇险。

作者：Musskiy S.A.

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