Знание-сила, 2002 №09 (903)

Любитель путешествий отправился в горный Крым. Пробираясь по узким тропам, карабкаясь по скалам, он оказался на вершине Тай-Коба. Вид сверху сказочный: покрытые лесами горы и голые скалы, вдали синеет море. Абсолютная тишина, кажется, что в мире нет никого, кроме покорителя вершин. В это время в кармане штормовки звонит мобильный телефон. Деловому партнеру – в Москве – понадобилась срочная консультация.

По дороге мчится туристический автобус. Вдруг один из туристов вспомнил, что оставил кошелек на столике придорожного кафе. Гид по мобильному телефону связался с кафе. Действительно, кошелек там. Турист получит его на обратном пути.

Мобильная связь ворвалась в жизнь современных людей. Она удобна, а многим просто необходима. Телефонные разговоры на улице, в фойе театра, за рулем автомобиля и даже, чего греха таить, на экзамене.

Что случилось и как это произошло?

Революция в мире науки и техники?

Удивительно то, что никакой особой революции не было. Мобильная радиосвязь действует по принципам, открытым в XJX веке. Информацию передают электромагнитные волны, предсказанные Максвеллом и экспериментально обнаруженные Герцем.

Ничего принципиально нового по сравнению с радиоустройствами Попова и Маркой и: передатчик, приемник, антенны.

Принцип радиосвязи не изменился, но появился новый способ организации. «Идеи – семена будущих событий» – сказал русский поэт и философ Николай Белоцветов. Из каких семян выросла мобильная связь?

Связь называют мобильной, если источник информации или ее получатель (или оба) перемешаются в пространстве. Радиосвязь с момента возникновения была мобильной. Первые радиостанции предназначались для связи с подвижными объектами – кораблями. Не так сильно изменились схемы передатчиков и приемников, как их физический облик.

Сейчас электрические цепи собираются не из отдельных ламп, транзисторов, резисторов, конденсаторов, а из интегральных схем. Многосложные устройства выполняются в едином технологическом процессе в одном кристалле полупроводника.

Изготовление интегральных схем рентабельно, когда имеется массовый спрос. В деле сотовой связи счастливо сошлись два интереса. Изготовители интегральных схем искали рынок массового сбыта, а изготовители аппаратуры – дешевую элементную базу.

В то же время в другой области электроники – в компьютерной – действительно произошла революция: вместо громоздких шкафов электронно-вычислительных машин появились компактные приборы. И компьютеры стали доступны практически каждому желающему.

Идея сотовой связи

Долгие годы в развитии радиосвязи преобладала тенденция увеличения дальности. Росла мощность радиопередатчиков и чувствительность приемников. Радиорелейные линии усиливали слабеющий от расстояния радиосигнал, очищали его от помех. Неизменным оставался принцип: посредством радиосистемы, работающей на определенной частоте, общаются двое – по радиостанции на каждом конце радиолинии, то есть имеется один радиоканал на одной частоте связи. При такой организации невозможно представить себе общение большого числа людей посредством радио.

Одновременную радиосвязь по многим каналам можно было бы обеспечить, выделив каждому каналу определенную полоску частот. Но помимо радиосвязи, частоты нужны для радиовещания, телевидения, радиолокации, радионавигации, военных нужд. Поэтому и число каналов радиосвязи весьма ограничено. Чтобы мобильная связь стала массовой, понадобилась новая идея.

Эта идея – разделить пространство на небольшие участки – соты, или ячейки (радиусом 1 – 5 километров) и отделить «короткую» радиосвязь в пределах одной ячейки от «длинной» связи между ячейками. Тогда в разных сотах можно использовать одни и те же частоты.

В центре каждой ячейки имеется базовая – прием но-передающая – радиостанция. Она обеспечивает радиосвязь в пределах ячейки со всеми абонентами. У каждого – микрорадиостанция «мобильный телефон» – комбинация телефона, приемопередатчика и мини-компьютера. Абоненты связываются между собой через посредников – базовые станции, соединенные друг с другом и с городской телефонной сетью.

Центральная часть системы мобильной связи – компьютеры. Они отыскивают абонента, затерявшегося в сотах, подключают его к телефонной сети, передают абонента с одной базовой станции на другую, когда он перемещается из одной ячейки в другую, а также гостеприимно подключают клиента из «чужой» сотовой сети к «своей», раз уж он оказывается в зоне ее действия, – осуществляют роуминг (что по-английски означает «странствие»).