Наверняка, вам часто приходится слышать выражение «сотовый телефон». А не задавались ли вы вопросом, почему мобильный телефон называют сотовым? В этом материале мы расскажем об истории возникновения сотовой связи и принципах ее работы.

История появления сотовых телефонов

Американский журналист Роберт Слосс предсказал появление «мобильников» ещё в 1910 году. Первыми новую технологию на вооружение получили полицейские — в 1921 г. стражи правопорядка в Детройте получали информацию от диспетчеров по радиосвязи в диапазоне 2 МГц, а уже к 1940 году мобильные телефоны работали уже в 10 000 полицейских машинах по всей стране. А в 1946 г. в Сент-Луисе появился первый общественный подвижной радиотелефон. Связь осуществлялась по двум диапазонам — 150 и 450 МГц.

В 1957 г. московский инженер Куприянович представил мобильный телефон ЛК-1. Прототип «мобильника» весил три килограмма и позволял звонить на 25-30 км в округе.

Уже в следующем году Куприянович представил заметно более усовершенствованную модель ЛК-1 — весом всего в полкилограмма и размером с коробку папирос.

Примерно в то же время специалисты Воронежского НИИ Связи разработали первую в мире систему автоматической (до этого абонентов соединяли вручную) мобильной связи «Алтай». К 1970 г она работала в 30 городах СССР на частоте в 150 и 330 мегагерц. Каждый город обслуживала одна базовая станция, радиус действия составлял от 50 до 100 км, звонили на аппараты «Алтай», городские и междугородные / международные номера.

Современные системы сотовой связи появились в США в 1978 году, когда в Чикаго начались испытания первой такой системы для 2 тыс. абонентов в диапазоне 800 МГц. Первую коммерческую систему сотовой связи жители города получили в октябре 1983 года от компании AT&T. А первой коммерчески успешной сетью сотовой связи стала финская Autoradiopuhelin (ARP, «Автомобильный радиотелефон»). К 1986 году ей пользовались более 30 тыс. абонентов.

Как работает сотовая связь

Современная сотовая сеть состоит из базовых станций — многочастотных УКВ-приемопередатчиков, равномерно распределенных по всей зоне покрытия. Внешне они выглядят как огромные вышки красного или белого цвета со специальным оборудованием.

Вертикальные части антенны отвечают за мобильную связь, круглые — обеспечивают связь с контроллером. Радиус действия базовой станции — 35 километров (но это не предел, см. далее). Каждая базовая станция имеет шесть секторов обслуживания, один сектор принимает до 70 телефонных звонков одновременно. Умножьте 6 на 70 и поймёте, почему на Новый Год никому нельзя дозвониться :). Базовые станции работают в четырех диапазонах:

• 900 МГц. Наименьшее число обслуживаемых абонентов и максимальная зона покрытия. Если в зоне действия базовой станции находится не так много абонентов (например, сельская местность), радиус охвата достигает 70 км.
• 1 800 МГц. Наибольшее число обслуживаемых абонентов, небольшой охват, хорошее проникновение сигнала через толстые стены. Такие станции ставят в городах.
• 2 100 МГц. Станции со связью предыдущего поколения — 3G.
• 2 500 МГц. Станции со связью нового поколения — 4G.

Рядом стоящие станции никогда не работают в одном и том же диапазоне — иначе не избежать интерференционных помех.

Откуда пошло название «сотовая связь»

А что насчет сот? Базовых сетей используется много, круги-радиусы накладываются друг на друга и в совокупности образуют сеть, напоминающую пчелиные соты. Отсюда и название технологии — «сотовая связь». Группу из семи сот называют кластером.

Такой подход дает абоненту мобильной связи сразу несколько преимуществ. Во-первых, «плотное» расположение сот-ячеек мобильной связи обеспечивает бесперебойную связь — в отличие от стационарной связи, мы не привязаны к одной линии. Во-вторых, мобильный (он же сотовый) телефон автоматически уходит от станции с наибольшим ослаблением сигнала к наименьшей, т.е. обеспечивает наилучшее качество связи. За «бесшовный» переход от прежней станции к новой отвечает контроллер-хэндовер.

Теперь посмотрим на то, как всё работает со стороны абонента. Исправный сотовый телефон всегда сканирует эфир на предмет сигнала базовой станции. Когда сигнал найден, сотовый отправляет на станцию свой уникальный идентификационный код. Далее начинается периодический обмен радиопакетами через аналоговый или цифровой протокол (например, CDMA, GSM, UMTS). Канал связи от станции до абонента называется DownLink («даунлинк»), от абонента до станции — UpLink («аплинк») Когда вы кому-то звоните, телефон связывается со станцией и просит выделить голосовой канал. Станция переправляет сигнал на контроллер, тот — на коммутатор. Если абонент пользуется другим оператором сотовой связи, запрос идет на «его» коммутатор, если он находится в той же сети, что и вы, коммутатор найдет абонента сам и направит звонок на него.