Беспроводная телефонная и мобильная связь

Беспроводная телефонная и мобильная связь.

Отчетливые критерии выбора.

Медленное развитие беспроводной телефонии в отличие от быстрого развития радиовещания иллюстрирует важность жизнеспособности специализированной технологии в её новой области  применения.

Элвел, используя свой дуговой  передатчик, смог продемонстрировать беспроводную передачу голосов между  Стоктоном и Сакраменто, штат Калифорния, в 1910 г. Однако в ситуации с Калифорнией, в которой уже очень много проводов для телефонной связи это была коммерчески не жизнеспособная замена (Айткен, 1985). Следующая проблема состояла в том, что АТ&Т не позволила бы беспроводному конкуренту объединиться с его проводной системой – проблема, которая должна была подвергнуть опасности более современные усилия беспроводной телефонной службы ЛЕСТ (Canrelon, 1995)

Беспроводная телефония  доказала свою жизнеспособность не в  области основного направления  применения стационарной телефонной службы, а в местах, в которых мобильная  связь была более важна. Первоначально, использованием это было в морских  условиях «связь корабль – берег  и корабль – корабль». Понимая важность беспроводной связи для координирования программы и возможно, предвидя вовлечение во Вторую мировую войну, Военно-морской флот США начал программу развития голосовой связи «корабль – корабль» в 1915 г. К 1929 г., коммерческие радиотелефонные услуги начали предлагаться на шикарных круизных кораблях. Применение в условиях моря позволило не только высоко оценить функциональность, которую обеспечила беспроводная связь, но большие размеры и требования к мощности беспроводной телефонии в то время не явились помехой для использования на борту корабля.

Соображения размера и  требования мощности были, однако, важным ограничением в применении беспроводной телефонии к мобильной сухопутной коммуникации. В самом деле, кабели на подводных лодках, способные передавать голоса через океан, не появились  до 1995 г. (Coafes and Finn, 1979). Напротив, АТ&Т установили первую трансокеаническую телефонную связь между Нью-Йорком и Лондоном вместе с Бритни Поуст Офис. ( Британской Почтовой Службой) в 1927 г. (Colpicts, 1971). Следовательно, распространение радиотелефонии по сферам применения шло параллельно с распространением беспроводного телеграфа, вначале с применением в береговых условиях, а в последствии в трансатлантических. Сухопутная мобильная связь,  область применения, которая характерна для беспроводной телефонии, должна была ожидать должнейшего развития технологии.

Происхождение развития (история  Агентства, предоставляла общественные развития) услуги, особенно отделение  полиции, возглавили развитие сухопутной мобильной связи (Каргман, 1978 г)

Применение сухопутной мобильной  связи в гражданских целях  началось еще в 1921 с экспериментов, которые проводили полицейские  Детройта с радио передачей (Noble,!962). Комиссар полиции был обеспокоен тем, что «современный» автомобиль уступал преступнику в скорости, который нельзя было обогнать с помощью полицейских машин, которые контролировались звонками из телефонных будок. (Нобле, 1962). Первые автомобильные радио оказались ненадежными в том, что они не смогли противостоять напору использования мобильной связи. Последующая работа над технологией приема, особенно работа Бареса по усовершенствованию дизайна с супергетеродинного приёмника, привела к появлению первой операционной системы в 1928 г.(Калгаун, 1988). Эти первоначальные системы сделали возможным только одностороннюю связь между базой и патрульными машинами. С уменьшением размеров передатчиков были развиты возможности двухсторонней передачи, а к 1934  г. Технология радиопередатчика широко распространилась среди муниципалитетов.

Хотя мобильная связь  получила широкое распространение, она имела важные ограничения. В  частности, были разные проблемы, связанные  с распространением помех. Радио  сигналы передавались используя амплитудную модуляцию,  где сила сигнала изменялась, чтобы передать звук. Система связи Армстронга путем модуляции частоты радиоволны  доказала огромное преимущество в том, что она преодолела проблему неподвижного (статичного) – или шума произвольной амплитуды от природных или искусственных источников (Колхоун, 1988). Это была особенная проблема для мобильной связи, поскольку ресивер постоянно менял свое местоположение и проблемы статики и дребезжания невозможно преодолеть ручной настройкой  как в случае со стационарным ресивером. Еще одно важное достоинство FM частотной модуляции для мобильной связи заключается в том, что FM требует гораздо меньшей мощности, чем та, которая разрешена для меньших приемников и передатчиков.

Эти 2 преимущества привели  к тому, что FM быстро стало доминирующим режимом передачи для мобильной связи. В отличие от этого, как это было замечено ранее, особенность чрезмерно усиленной динамической широты(амплитуды), а следовательно точности не обеспечивали основу для успешного раннего проникновения в радиопередачу. К 1939 г. Полиция штата Коннектикут установила систему передовой FM связи (Нобель, 1962 г) Калоун (1988, с 28) предлагает, что появление FM технологии было первым водоразделом в мобильном радио.… Хотя на уровне архитектуры трансляционной сети были достигнуты успехи, улучшения в компонентах и трансляционном интерфейсе, никакого фундаментального прорыва в технологии основного мобильного радио соединения не было достигнуто на рынке до конца 1930-х годов. Опять же, важно иметь в виду, что Армстронг развил систему FM для усиления качества радиопередач. Её применение в мобильной связи не предусматривалось и не мотивировало его усилия.

Вторая мировая война  обеспечила огромный стимул для усовершенствования мобильной связи, основанной на FM волнах. Для военных нужд были произведены несколько сотен тысяч мобильных радио, результатом чего явилось улучшение в внешнем оформлении, надежности и стоимости (Калхоун, 1988). История технологического дизайна оборудования мобильной связи начиная с 1940-х годов является во многих важных аспектах историей развития для улучшения эффективности спектра утилизации (Нобель, 1962). Во время 1940-х годов заявки в спектре двухсторонней мобильной связи сильно увеличились от полиции, пожарных отделений, электрических, газовых и водоснабжающих сооружений, железных дорог, автобусов, уличного транспорта, грузовиков и такси (Калхоун, 1988). Для мобильной связи было два центра приложения усилий, направленных на более эффективное использование ограниченного спектра для мобильной связи: сокращение широты, которая имеет отношение к помехам и развитие автоматической линии радиосвязи.

Мобильная телефонная служба, которая позволила пользователям связаться со стационарной системой началась в Сент-Луисе в 1946 году компанией АТ&Т (Калхоун, 1988). Эти системы сразу стали успешными. В течение года, мобильная телефонная служба была предложена в свыше 25 американских городах по цене 15 долларов в месяц и 15 долларов  в минуту (Калхоун, 1988).

Системы, использующие FM передачу с единственным мощным передатчиком с покрытием более 50 миль, диапазон более подходящий для большинства столичных территорий.

Проникновение мобильных  телефонных услуг сдерживалось ограниченными  каналами, предоставляемыми для использования. Соотношение подписчиков на каналы 50-100 было обычным явлением. В результате услуга была плохого качества и вероятность  того, что телефонный звонок будет  блокирован, потому что все доступные  каналы использовались, увеличилась  до 65%. Не далее как в 1976 году столичный  регион Нью-Йорка, с количеством  жителей 20 млн. человек имел только 12 каналов, доступных для мобильного использования.

Основное усовершенствование, которое преодолело постоянное ограничение  спектра, было развитие сотовых систем. Понятие архитектура сотовой системы первоначально была введена инженерами Белл Систем в 1940-х. Идея сотовой системы развилась от скорее всего было бы много низкомощных передатчиков, обеспечивающих покрытие более системы широкой области. Огромное преимущество этой системы в том, что данный канал или частота могли быть использованы повторно к клетках, сотах. Концептуально, поскольку клетки сделаны меньше, возможно неопределенно увеличить нагрузку системы. Практическое развитие такой системы представило серьезные системные инженерные трудности для того, чтобы грациозно «передать» звонок, когда пользователь проходил от одной клетки (соты) к другой.

Более того, жизнеспособная сотовая система по-прежнему требовала  определенной критической массы  канала или спектра. Следовательно, в то время, когда инженеры «Белл» разрабатывали систему требований для системы сотовой связи (FCC) не выделила достаточного диапазона на использование мобильного телефона для того, чтобы сделать развитие подобной системы жизнеспособной. Телевидение, которое федеральная комиссия по Связи (FCC) рассматривала скорее как средство массовой связи, а значит в большей степени пригодного для того, чтобы резервировать диапазон, получило львиную долю высокочастотного диапазона. В 1949 году, когда принималось решение, как выделить (направить) ультравысокочастотный (UHF) диапазон, FCC отклонило предложение Bell system, отказавшись направить одну из ультравысоких частот на мобильную телефонию, а вместо этого создало 70 дополнительных телевизионных каналов. Перед лицом огромной недогруженности (недоиспользования) радиостанциями и подавляющей необходимости резервирования диапазонов для мобильной связи, FCC наконец начал пересматривать свою позицию. Однако, только в 1982 г. FCC постановило, что 20 лицензий на 20 Мгц будет выдано для каждого столичного района. Первая сотовая система США, управляемая AT&T начала функционировать в Чикаго, в октябре 1983 г. Цифровые системы выполнили свои будущие обещания, дав возможность каждой частоте, даже внутри ячейки, поддержать многочисленные беседы, в результате расширив мощность представленных данных частот по гораздо более низкой стоимости, чем разделение ячеек.

3. Технические формы и  ниши.

Видообразовательные события в беспроводной связи главным образом состояли в создании новых возможностей, хотя в некоторых случаях они окончательно ведут к замене существующих технологий. Беспроводной телеграф был развит, чтобы обслуживать удаленные участки, такие как маяки и корабли. Последующая ниша, в которую он вошел, была трансатлантической службой. В этой  области применения, беспроводная технология стала конкурировать с устоявшейся технологией трансатлантических кабелей. Хотя технология кабельной и беспроводной связи существовала, именно беспроводная связь выиграла соревнование. Беспроводная связь имеет огромные преимущества над кабельной в стоимости, но первоначально проигрывала в результате восприимчивости к случайным помехам, вызванным атмосферными условиями. Первоначальная причина для сосуществования  двух систем, нежели чем для полного доминирования беспроводной, происходит от падения в стоимости существующих кабельных линий. Однако, после 1928 г., новая мощность была реализована с помощью беспроводной. Это отражается и в объеме международных сообщений через кабель и посредствам беспроводной связи (рисунок 5) и в том факте, что никакие новые телеграфные кабельные линии не были добавлены после 11928 (Коатс и Финн, 1974)

Сохранение (устойчивость) телеграфа  и проводного и беспроводного  в современные времена является на первый взгляд довольно удивительным, учитывая доступность и домашних, и международных телефонных линий. Однако, эта устойчивость отражает критическую (решающую) роль явной (отчетливой) функциональности, обеспеченной альтернативными технологиями. Обычно думают о телеграфе в контексте передачи с помощью азбуки Морзе. Современное применение телеграфной технологии, однако, является телетайпом, который является применением телеграфа, который раскодирует и передает альфацифровую информацию. Действительно, начиная с своего появления в начале 1930 г, телетайпные сообщения стали доминирующими в использовании телеграфных услуг.

Важной функциональностью  телетайпа, который привел к его стойкости и широкой (обширной)сети деловых сделок заключается в том, что он обеспечивает письменную регистрацию (фиксацию) корреспонденции, делая её по многим причинам предпочтительной по сравнению с голосовой коммуникацией. Еще одно преимущество, касающееся телефонной коммуникации, состоит в свободе передавать без учета разниц во временных зонах. Именно сравнительно недавнее развитие широкого применения факсовой технологии и даже более современное развитие  распространенных компьютерных сетей, которые ведут к спаду в телетайпной связи.

Беспроводная телефония  не является технологией, заменяющей проводную  телефонную коммуникацию, по крайней  мере в конкуренции с существующей проводной сетью. Скорее, беспроводная телефония открыла новые возможности для мобильной коммуникации. Первоначально, эти применения концентрировались на использовании, связанном с общественной безопасностью, такой как полиция и экстренные службы. В более поздние годы беспроводная технология проникла на более традиционные, массовые потребительские рынки. Скорость, с которой развилась мобильная служба, значительно сдерживалась регулирующими факторами и борьбой за доступ к спектру частот с позиции технологической перспективы, «сетевая революция» была в большинстве своем достигнута к 1940 г вопреки разительному коммерческому развитию последнего десятилетия. По крайней мере, первоначально, эти коммерческие перерывы приобрели форму предоставления услуг связи. Новая технология будет жизнеспособной, если она превзойдет существующие технологии  по каким-либо производительным (мощностным) критериям в её первоначальной сфере применения. Технология находит свою первоначальную опору для жизнеспособности в конкурирующей экологии альтернативных технологий в некоторых сферах применения. Чтобы быть жизнеспособным, технология должна иметь некоторую основу, по которой она отличается от улучшенных вариантов существующих технологий. Часто применяется в сферах, таких, как военное дело, где отчетливая характеристика в некоторой величине (размере) функциональности очень высоко ценится и предоставляет базу для конкурентоспособной жизнеспособности. Однако, в иных случаях, таких как минимально агрессивная хирургия или pen-computing расчеты, ранние сферы применения это те, которые не только оценивают отчетливую функциональность, а те, в которых относительно необработанные формы новой технологии являются достаточными, чтобы соответствовать нуждам.