Министерство
образования и науки РФ
Московский
государственный университет экономики,
статистики
и информатики (МЭСИ)
Кафедра Автоматизированных систем обработки
информации и управления
Курсовая
работа по дисциплине «Электроника»
на тему:
«Эволюция мобильных телефонов»
Руководитель: Цуркин А.П
Выполнил студент группы
ДЛИ-301
Лаптев Кирилл Дмитриевич
Глава 1. Эволюция мобильной связи ……………………………………3
История появления сотовых телефонов…………….………….3
Концепция мобильного телефона………………………….5
Активное становление GSM…………………………………….6
Третье поколение мобильной связи…………………………9
Глава 2. Эволюция
сотовых телефонов…………………………. 10
Глава 3. Заключение ………………………………………………………16
Эволюция мобильной связи.
История появления сотовых телефонов.
Идея
мобильной телефонной связи возникла
у компании AT&T еще в 1946 году. Тогда эта фирма
создала первый в мире радиотелефонный
сервис: это был гибрид телефона и радиопередатчика
- с помощью радиостанции, установленной
в автомобиле, можно было передать сигнал
на АТС и совершить телефонный звонок.
Звонок на радиотелефон совершался более
сложным путем: абоненту нужно было позвонить
на телефонную станцию и сказать номер
телефона, который установлен в машине.
Нельзя было говорить одновременно: связь
происходила как в обычных радиостанциях
- для того чтобы говорить, надо было нажать
кнопку и отпустить ее, чтобы услышать
сообщение в ответ. Возможности радиотелефонов
были ограничены: мешали помехи и небольшой
радиус действия радиостанции.
AT&T,
которая предлагала американцам аренду
автомобильных радиостанций, решила развиваться
в том же стиле. Устройство весом около
12 килограмм находилось в багажнике автомобиля,
пульт управления и трубку выносили в
салон, а для антенны приходилось дырявить
крышу машины. Зато устройство работало,
и не приходилось носить с собой тяжести.
До
начала 1960-х годов большинство компаний
отказывались проводить исследования
в области создания сотовой связи, потому
что пришли к выводу, что, представляется
невозможным создать компактный сотовый
телефон. Их также останавливал опыт AT&T,
которая в 47-ом году создала систему "дорожного
сервиса" - она предлагала телефоны
водителям и бизнесменам , которые постоянно
совершали поездки между двумя городами
: Бостоном и Нью-Йорком. После 5 лет работы
сервис закрылся из-за нехватки клиентов.
Сети радиотелефонов были созданы в ряде
городов США, но в большинстве случаев
они не достигали заметного коммерческого
успеха.
Около
10 лет назад AT&T Bell Labs и Motorola вели параллельные исследования. Motorola смогла
добиться успеха быстрее,и победила. На
разработку первого сотового телефона
она потратила 15 лет и большую сумму - 100
млн долларов. В апреле 73-ого года Мартин
Купер, сотрудник Motorola, позвонил с нью-йоркской
улицы в офис компании AT&T и попросил
к телефону главного в исследовательском
отдела Джоэля Энгеля. Мартин держал в
руках 1-ый образец мобильного
телефона и стоял рядом с первой сотовой
антенной, которую установили на одном
из нью-йоркских небоскребов. После этого
Купер поехал на конференцию, организованную
Motorola, чтобы сообщить журналистам о достигнутом
успехе. Это был первый в мире звонок, которые
совершили с мобильного телефона, и он
стал началом новой эпохи в области телекоммуникаций.
Правда
на портативное устройство этот телефон
от моторолы был мало похож. Как вспоминает
Купер, тот исторический звонок он совершил
с помощью телефона, больше похожего на
большой кирпич. Высота в 25-ть см, толщина
и ширина около 5-ти см. Первый в мире сотовый
телефон весил около килограмма - Купер
утверждал, что постоянное ношение ее
в руках сильно укрепило его мышцы.
Техника
была недоработана. И создателям надо
было торопиться. Федеральная комиссия
по связи США уже рассматривала проекты
постановлений, регулирующих зарождающуюся
сотовую связь. Стоял вопрос о выделении
частот, завязалась дискуссия о допустимых
мощностях. Руководители Motorola боялись,
что все будет сделано под нужды AT&T.
Им надо было показать,что они тоже игроки
на рынке. Итак, 3 апреля 73-ого года, гуляя по улице,
Купер сделал несколько звонков. Как вы
думаете, кому он позвонил в первую очередь?
Естественно своим конкурентам. Его звали
Джоел Эйнджел. Я позвонил,и сказал, что
звоню ему с улицы, с настоящего сотового
телефона. Честно говоря,не помню, что
он ответил, но я слышал как скрипят его
зубы.
После беседы с конкурентами из AT&T Купер
начал звонить корреспондентам.
Задача
была выполнена, общественное мнение и
профильное ведомство взбудоражили. У
AT&T отобрали кусочек монополии. А первый
коммерческий сотовый телефон появился
на рынке только через десять лет, 6 марта 1983 г.
Вероятно,
ни одна другая современная технология
так долго не пробивалась к потребителю.
С момента создания новой технологии связи
и до момента получения разрешения на
ее коммерческое использование прошло
37 лет.
Motorola
первой начала массовый выпуск
сотовых телефонов и надолго стала законодателем
моды беспроводной телефонной связи. Успех
сотовых телефонов был ошеломляющим. Но
было недостаточное кол-во частот, и телефоны
могли получить не все желающие. К примеру,
компания AT&T, создавшая свою модель
сотового телефона на полгода позже Motorola,
в 78-ом году в Нью-Йорке имела 545 клиентов,
а еще около 3.5 тыс. стояли в очереди на
покупку. Компании говорили, что смогут
предоставить телефоны людям, которые
стоят в очереди, только через 5-10 лет.
Однако
уже в 83-ем году в мире насчитывался 1 млн.
абонентов, в 90-ом году - 11 млн. Распространение
сотовых технологий сделало этот сервис
все более дешевым, качественным и доступным.
В результате, по данным Международного
Телекоммуникационного Союза International
Telecommunication Union, в 95-ом году в мире насчитывалось
уже 91 млн. владельцев сотовых телефонов,
за последующие шесть лет их число выросло
более, чем в 10 раз - до 956.4 млн. в Нынешнее
время, кол-во абонентов превышает 3 млрд.
Концепция мобильного
телефона.
Мобильная телефония, представляет
концепцию, которая развивалась постепенно.
Идея мобильного телефона заключается
в том, чтобы предоставить пользователям
возможность совершать и принимать звонки,
в любое время, когда они находятся за
пределами домашнего пространства. Во
времена зарождения сотовой связи существовало
два ограничения. 1) нужно было создать
устройство, которое могло бы работать
от простого аккумулятора. 2) чтобы подключить
беспроводную связь, необходимо создание
больших антенн. Эти ограничения позволяли
пользоваться телефоном вне дома, однако
были привязаны к машинам. Телефон обеспечивает
энергией аккумулятор автомобиля, который
к тому же оснащен дополнительной антенной
на крыше, способствуя улучшению связи.
Таким образом, в 50-ые года, сотовые телефоны
становятся неотъемлемой частью французских
автомобилей. Он был не очень практичен
в использовании. Абонент может связаться
только с тем, кто находится на линии, одновременное
использование одной линии было невозможно.
Так же, для соединения с абонентом, необходимо
связаться с оператором, и сказать ему
номер абонента, которому совершается
звонок, после этого, устанавливалось
соединение. И только после того, как абонент
кладет трубку, его линия освобождается
для других звонков. Данная система была
одной из первых в сфере мобильной телефонии
и была встречена большим успехом. В то
время насчитывалось 500 подписчиков на
данную услугу. Данная концепция возможно
и пользовалась большим успехом, но ограничения
доставляли неудобства пользователям.
Вскоре, появляется сеть Radiocom 2000. Сеть
использует диапазон частот нескольковыше,
нежели их предшественники. С их появлением
появляется возможность принимать несколько
звонков одновременно. Эта сеть быстро
развернула свою деятельность во Франции,
и уже к 86-ому году количество абонентов
составляло около 60 000. Несмотря на успех
данной компании, активно начинают работу
конкурирующие организации, и в 1998 году
было создано общество Ratiotelephones, которое
в наше время носит название SFR.
Активное становление
GSM.
GSM (от названия группы Groupe Special Mobile,
позже переименован в Global System for Mobile Communications)
— глобальный цифровой стандарт для мобильной
сотовой связи, с разделением канала по
принципу TDMA и высокой степенью безопасности
благодаря шифрованию с открытым ключом..
В начале 80-х годов существовали 24 различные не совместимые
между собой аналоговые сети. В целях принятия
единого стандарта в 1982 году была создана
специальная группа под названием Group
Special Mobile (GSM), в которую вошли представители
24 западноевропейских стран. В качестве
стандарта была принята цифровая система
компании Mannesmann, внедренная в 1991 году в
Германии.
GSM относится к сетям
второго поколения (2 Generation) (1G - аналоговая сотовая связь, 2G - цифровая сотовая связь, 3G - широкополосная цифровая сотовая
связь, коммутируемая многоцелевыми компьютерными
сетями, в том числе Интернет).
Сотовые телефоны выпускаются
для 4 диапазонов частот: 850 МГц, 900 МГц,
1800 МГц, 1900 МГц. Существуют также, и довольно
распространены, мультидиапазонные (Dual-Band,
Multi-Band) телефоны, способные работать в
диапазонах 900/1800 МГц, 850/1900 МГц, 900/1800/1900
МГц.
В стандарте GSM применяется GMSK модуляция
с величиной нормированной полосы ВТ -
0,3, где В - ширина полосы фильтра по уровню
минус 3 дБ, Т - длительность одного бита
цифрового сообщения.
GSM на сегодняшний день
является наиболее распространенным
стандартом связи. По данным ассоциации GSMA на
данный стандарт приходится 82% мирового
рынка мобильной связи, 29% населения земного
шара использует глобальные технологии
GSM. В GSMA
в настоящее время входят операторы более
чем 210 стран и территорий.
GSM обеспечивает поддержку следующих
услуг:
- Услуги передачи данных (синхронный
и асинхронный обмен данными, в том числе
пакетная передача данных — GPRS). Данные услуги не гарантируют
совместимость терминальных устройств
и обеспечивают только передачу информации
к ним и от них.
- Передача речевой информации.
- Передача коротких сообщений
(SMS).
- Передача факсимильных сообщений.
Преимущества стандарта
GSM:
Меньшие по сравнению с аналоговыми
стандартами размеры и вес телефонных
аппаратов при большем времени работы
без подзарядки аккумулятора.
Большая ёмкость сети, возможность
большого числа одновременных соединений.
Низкий уровень индустриальных
помех в данных частотных диапазонах.
Улучшенная защита от подслушивания и нелегального
использования, что достигается путём
применения алгоритмов шифрования с разделяемым
ключом.
Эффективное кодирование (сжатие)
речи. EFR-технология была разработана фирмой Nokia и впоследствии стала промышленным стандартом кодирования/декодирования для технологии GSM
Широкое распространение, особенно
в Европе, большой выбор оборудования.
Третье поколение
мобильной связи.
3G (от англ. third generation — третье поколение), технологии
мобильной связи 3 поколения —
набор услуг, который объединяет как высокоскоростной
мобильный доступ с услугами сети Интернет, так и технологию радиосвязи, которая создаёт канал передачи данных. В настоящее время из-за массовых
рекламных акций под этим термином чаще
всего подразумевается технология UMTS.
Мобильная связь третьего поколения
строится на основе пакетной передачи
данных. Сети третьего поколения 3G работают
на частотах дециметрового диапазона,
как правило, в диапазоне около 2 ГГц, передавая
данные со скоростью до 3,6 Мбит/с. Они позволяют
организовывать видеотелефонную связь,
смотреть на мобильном телефоне фильмы
и телепрограммы и т.д.
3G включает в себя 5 стандартов
семейства IMT-2000 (UMTS/WCDMA, CDMA2000/IMT-MC, TD-CDMA/TD-SCDMA
(собственный стандарт Китая), DECT
и UWC-136).
Наибольшее распространение
в мире получили два стандарта: UMTS (или W-CDMA) и CDMA2000 (IMT-MC), в основе которых лежит
одна и та же технология — CDMA (Code Division Multiple
Access — множественный доступ с кодовым
разделением каналов). Также возможно
использование стандарта CDMA450.
Технология CDMA2000 обеспечивает
эволюционный переход от узкополосных
систем с кодовым разделением каналов
IS-95 (американский стандарт цифровой сотовой
связи второго поколения) к системам CDMA
«третьего поколения» и получила наибольшее
распространение на североамериканском
континенте, а также в странах Азиатско-Тихоокеанского
региона.
Технология UMTS (Universal Mobile Telecommunications System — универсальная
система мобильной электросвязи) разработана
для модернизации сетей GSM (европейского
стандарта сотовой связи второго поколения),
и получила широкое распространение не
только в Европе, но и во многих других
регионах мира.
Работа по стандартизации UMTS
координируется международной группой
3GPP (Third Generation Partnership Project), а по стандартизации
CDMA2000 — международной группой 3GPP2 (Third Generation
Partnership Project 2), созданными и сосуществующими
в рамках ITU.