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HISTOIRE DE LA TECHNOLOGIE, TECHNOLOGIE, OBJETS AUTOUR DE NOUS
Cellulaire. Histoire de l'invention et de la production
Annuaire / L'histoire de la technologie, de la technologie, des objets qui nous entourent Communication cellulaire, un réseau de communication mobile est l'un des types de communication radio mobile, qui est basé sur un réseau cellulaire. La principale caractéristique est que la zone de couverture totale est divisée en cellules (cellules) déterminées par les zones de couverture des stations de base (BS) individuelles. Les cellules se chevauchent partiellement et forment ensemble un réseau. Sur une surface idéale (plate et non développée), la zone de couverture d'un BS est un cercle, de sorte que le réseau qui en est composé ressemble à des cellules hexagonales (nids d'abeilles). Le réseau se compose d'émetteurs-récepteurs spatialement séparés fonctionnant dans la même gamme de fréquences et d'un équipement de commutation qui vous permet de déterminer l'emplacement actuel des abonnés mobiles et d'assurer la continuité de la communication lorsqu'un abonné passe de la zone de couverture d'un émetteur-récepteur à la zone de couverture de un autre. Le réseau mobile comprend un grand nombre de stations de base dont les zones de service se recouvrent partiellement en raison de leur puissance d'émission limitée. Ainsi, la zone dans laquelle la connexion d'un téléphone mobile avec la station de base considérée est théoriquement garantie, en termes de plan, est un polyèdre - une cellule ressemblant à un nid d'abeilles. C'est de là que ce type de communication radio mobile tire son nom - cellulaire.
Il s'avère que la question de l'âge du téléphone n'est pas si facile à répondre. Jugez par vous-même : le principe de transformer la vibration de la membrane des ondes sonores en un signal électrique, qui doit ensuite être transmis par des fils sur une distance, a été découvert par le chercheur français Charles Boursol en 1854. Plus tard, le naturaliste allemand Johann Reis a appris à transmettre des sons musicaux à travers des fils. Mais il n'a pas été possible de transmettre le discours. Enfin, en 1876, la chance a souri à l'inventeur américain Alexander Bell, qui a deviné que le courant continu était nécessaire pour transmettre la parole et a développé un téléphone primitif (mais fonctionnel). Cela avait l'air terrible: au centre de la "nature morte" se trouvait un aimant en forme de fer à cheval avec un fil enroulé autour de lui - aucune esthétique. Faisons une réserve sur le fait que la priorité de Bell est la version américaine de l'histoire, mais certains chercheurs la contestent, trouvant une « trace russe » dans l'invention. Cependant, c'est Bell qui a breveté la technologie, et c'est à lui que l'on doit le mot « téléphone ». Depuis lors, le téléphone a commencé à changer rapidement, tant à l'extérieur qu'à l'intérieur. Dans les années 1920, c'était une "cloche" avec un haut-parleur amovible. En 1937, le téléphone a acquis le combiné désormais familier et un cadran rotatif pour la numérotation. Et il a vécu sous cette forme en URSS et dans les pays d'Europe de l'Est jusqu'à la fin des années 1980. L'industrie soviétique n'a jamais produit de téléphones sans fil. La mobilité dans les limites de son propre appartement a été résolue en installant un long cordon torsadé de plus de dix mètres, qui a permis de transporter le téléphone dans la pièce voisine. Au début des années 1990, les téléphones sans fil à clavier sont apparus. Progressivement, les appareils domestiques et de bureau fonctionnant dans la bande 50 MHz avec une portée de plusieurs dizaines de mètres ont été remplacés par des appareils 900 MHz. Ce dernier offrait une immunité au bruit plus élevée, une certaine protection contre les appareils jumeaux et une portée allant jusqu'à plusieurs centaines de mètres de la station de base. La portée réelle dépendait fortement du type de pièce, du nombre de cloisons en béton et d'autres obstacles. Cependant, les appareils modernes à 900 MHz vous permettent de travailler confortablement dans un grand bureau et un immeuble à plusieurs étages. En fait, les ancêtres des communications mobiles cellulaires étaient les rallonges radiotéléphoniques et divers réseaux radio autonomes. Soit dit en passant, le réseau de communication spécial radial-zonal de l'Altaï, largement connu à l'époque soviétique, qui était utilisé par l'élite de l'État de l'époque, offrait une mobilité dans des centaines de tailles impressionnantes. Comme ce réseau comptait peu d'abonnés, il n'était pas question d'économiser la ressource radiofréquence à cette époque. Des systèmes de communication similaires étaient disponibles dans d'autres pays, mais ce n'était qu'un prélude à l'avenir des communications cellulaires. L'introduction de véritables réseaux cellulaires n'a commencé qu'après que le problème de la sauvegarde du spectre des fréquences radio a été résolu et que des moyens ont été trouvés pour déterminer l'emplacement actuel des abonnés mobiles. Cela était nécessaire pour leur acheminer de manière optimale les appels et assurer la continuité de la communication lorsqu'un abonné passe d'une cellule à une autre. La naissance des communications cellulaires est attribuée à 1971. C'est alors que la société Bell System a soumis à la Federal Communications Commission (FCC) des États-Unis une description de l'architecture des communications radiotéléphoniques, connue plus tard sous le nom de cellulaire. Mais le chemin d'une idée à un projet réel a pris beaucoup de temps - les réseaux cellulaires commerciaux n'ont commencé à fonctionner que dix ans plus tard. Le développement des systèmes cellulaires dans les années 1970 et leur mise en œuvre ultérieure dans les années 1980 ont présenté une variété de problèmes techniques difficiles. L'une des plus sérieuses a été la création de terminaux d'abonnés portables, de petite taille et de faible poids. Au tournant des années 1970, même les solutions techniques avancées pour les terminaux automobiles pesaient un peu moins de 15 kilogrammes. Et un appareil ayant le même objectif devait être mis en œuvre dans des tailles et des poids acceptables pour être tenu d'une main près de l'oreille. Les spécialistes de Motorola (USA) ont réussi à montrer leurs premiers succès. L'un des fondateurs des nouveaux domaines des télécommunications est Martin Cooper, qui au début des années 1970 a été vice-président de Motorola. Il a été le premier à proposer des moyens de réduire radicalement la taille du radiotéléphone. Et en 1973, le premier radiotéléphone relativement petit est apparu, qui a passé avec succès les tests de laboratoire. Martin Cooper a passé son premier appel à un autre concurrent des laboratoires Bell. Comme Cooper lui-même en témoigne, il a prononcé les mots suivants : "Imaginez, Joel, que je vous appelle depuis le premier téléphone portable du monde. Je l'ai entre les mains et je marche dans une rue de New York."
Au milieu des années 1980, le nom de Martin Cooper a été intronisé au Wireless Hall of Fame. Les premiers systèmes de communication cellulaire étaient analogiques et avaient un sérieux inconvénient - l'incompatibilité des systèmes de différents fabricants. Cela a considérablement limité la capacité de déplacer les abonnés entre les pays et même les villes où différents types de systèmes ont été déployés. Les réseaux cellulaires analogiques si familiers à l'utilisateur moderne ont commencé à être créés au début des années 1980 dans de nombreux pays européens sur la base d'un équipement unifié de la norme MMT-450 et aux États-Unis sur la base de la norme AMPS. Ce sont eux qui à l'époque étaient destinés à prendre en charge l'essentiel des abonnés mobiles dans le monde. À la suite d'une initiative européenne en 1982, un groupe d'experts en communications mobiles GSM (Group Special Mobile) de 17 administrations européennes des communications a vu le jour, qui a commencé à développer une nouvelle norme numérique pour les communications cellulaires. Les années d'efforts de GSM ont porté leurs fruits, et aujourd'hui nous avons encore une autre abréviation largement acceptée pour GSM. Système mondial de communications mobiles (système mondial de communications mobiles). Pour résoudre les problèmes de mise en œuvre et de fonctionnement de la nouvelle norme en 1987, le groupe de travail européen MoU a été fondé - un protocole d'accord sur l'essence des accords conjoints sur l'utilisation. Cette communauté de partenaires compte actuellement plus d'une centaine d'opérateurs de près de 100 pays à travers le monde. L'approche sérieuse des Européens pour la création d'une nouvelle norme a conduit au succès - l'émergence de l'actuel leader européen des communications cellulaires - la norme GSM, fonctionnant dans la bande 900 MHz. "En 1988, les principaux documents ont été adoptés et le développement de la production d'équipements pour les systèmes de service de cette norme a commencé", écrit A. Golyshev dans le magazine Radio. "Et en 1991, les premiers réseaux GSM étaient déjà pratiquement utilisés. peut être considéré comme un exemple de solution conjointe de problèmes techniques et organisationnels complexes par un grand groupe de pays. Le système et les solutions techniques développés dans le cadre du GSM sont actuellement largement utilisés dans la création de systèmes de communication cellulaire numérique prometteurs, y compris ceux basés sur d'autres technologies. Les solutions incluent la construction de réseaux GSM sur les principes des réseaux intelligents, l'utilisation d'un modèle de systèmes ouverts, l'introduction de nouveaux modèles efficaces de réutilisation des fréquences, etc." La norme utilise l'accès multiple par répartition dans le temps (TDMA), fonctionnant dans la gamme de fréquences 890...915 MHz (liaison montante) et 935...960 MHz (liaison descendante) avec une bande passante de canal de 200 kHz . Outre les canaux de trafic, il existe également des canaux de contrôle. Ainsi, dans un canal radio physique en GSM, huit canaux de communication logiques sont mis en œuvre, chacun pouvant être utilisé par un abonné distinct. Une station de base peut prendre en charge un maximum de 16 à 20 canaux radio. Le taux de transfert de données maximum dans le système est de 9,6 Kbps. La norme GSM utilise la modulation par déplacement de fréquence gaussienne dite spectralement efficace avec un déplacement de fréquence minimum. Pour se protéger contre les erreurs dans les canaux radio du système GSM, un codage convolutionnel et par blocs avec entrelacement est utilisé. Le codage convolutif traite des erreurs uniques, l'entrelacement permet de convertir les erreurs de groupe en erreurs uniques et le codage par blocs élimine les erreurs non corrigées restantes. Une augmentation de l'efficacité du codage et de l'entrelacement à faible vitesse de déplacement des terminaux d'abonnés est obtenue par une commutation lente des fréquences de fonctionnement au cours d'une session de communication à une cadence de 217 sauts par seconde. Pour un haut degré de sécurité de la transmission des messages, ils sont en outre cryptés à l'aide d'un algorithme à clé publique. "La composition fonctionnelle du système est assez traditionnelle, - note A. Golyshev, - il se compose d'un centre de commutation, d'un centre de contrôle et de maintenance, de stations de base et de terminaux d'abonnés. Le centre de commutation dessert un groupe de cellules (cellules), chacune contenant une station de base (des groupes séparés de stations de base sont contrôlés par un contrôleur spécialisé), fournissant tous les types de connexions dont une station mobile d'abonné a besoin, ainsi que le "transfert " lorsqu'un abonné se déplace (d'une cellule cellulaire) et change de canal radio lorsque des interférences ou des dysfonctionnements se produisent. Le centre de commutation surveille en permanence l'emplacement des stations mobiles, stockant ces informations dans des bases de données sécurisées spéciales. Cela permet la desserte (itinérance) des utilisateurs d'autres réseaux de cette norme (appartenant à d'autres opérateurs) ... ... Les développeurs ont veillé à ce que le système GSM dispose de son propre mécanisme interne pour déterminer l'emplacement des abonnés et acheminer les appels, indépendamment du réseau téléphonique spécifique auquel il est connecté, et, par conséquent, pourrait tout simplement faire de même dans n'importe quelle partie de chaque pays. Tout cela facilite l'organisation du roaming automatique, qui est maintenant largement utilisé dans le monde entier." Pour exclure tout accès non autorisé au réseau GSM, l'abonné est authentifié. Dans le même temps, chacun reçoit un module standard d'authentification d'abonné pour la durée d'utilisation du réseau, qui contient un numéro d'identification international, sa propre clé individuelle et un algorithme d'authentification. Après avoir inséré sa carte dans le terminal, l'abonné fait de celui-ci son appareil individuel. Pour assurer une protection supplémentaire à son terminal, l'abonné peut paramétrer un tel mode de fonctionnement dans lequel il est nécessaire de taper en plus un code pin sur le clavier. Un autre nœud important du réseau GSM responsable de sa fiabilité est le centre d'exploitation et de maintenance (OMC). Il assure le contrôle et la gestion de tous les composants du réseau, et contrôle également la qualité de son travail. Selon la nature du défaut, l'OMC permet de le corriger automatiquement ou avec l'aide d'une intervention d'urgence par du personnel technique. Le réseau GSM dispose d'un centre de contrôle dédié à l'exploitation et à la maintenance de l'ensemble du réseau, qui peut contenir plusieurs OMC régionaux. Le système offre à ses abonnés une large gamme de services de transfert d'appel, la notification des coûts tarifaires, l'inclusion dans un groupe fermé d'utilisateurs. L'utilisation de divers équipements dans le réseau permet, en plus de la communication vocale, de transmettre des données, des messages courts, des services d'urgence, y compris des informations d'urgence, des signaux de sécurité d'appartement et de détresse. Auteur : Musskiy S.A.
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