4.1 История возникновения и развития

В 1945 году в США была введена в эксплуатацию первая коммерческая мобильная телефонная система общего пользования (город Сент-Луис, штат Миссури). Для системы было выделено 6 каналов с шагом в 60 kHz, она работала в симплексном (полудуплексном) режиме с применением метода частотного разделения каналов FDMA, переключение режимов работы осуществлялось вручную при помощи кнопки Push-to-talk [5]. Все операции от выбора свободного радиоканала до установления связи также выполнялись вручную [2]. В 1947 году на скоростной магистрали Нью-Йорк  Бостон на частотах 35  44 MHz была запущена в коммерческую эксплуатацию вторая мобильная телефонная система общего пользования, кроме частотного диапазона мало чем отличающаяся от развернутой в Сент-Луисе [5].

Несмотря на огромную стоимость и громоздкость оборудования, а также сложное управление и наличие помех, создаваемых соседними каналами, эти системы нашли своего пользователя и оказались очень быстро перегружены. Дальнейший рост числа абонентов был невозможен из-за небольшого количества каналов, которое в свою очередь было ограничено выделенным частотным ресурсом.

Как один из возможных путей решения данной проблемы, сотрудниками исследовательского центра Bell Laboratories американской компании АТТ в середине 40-х годов 20 века была выдвинута идея построения системы мобильной связи на сотовом принципе [25] (решение запатентовано Bell Laboratories в 1947 году [3]). Идея эта заключалась в следующем: вся территория разбивается на ряд отдельных зон, которые называются сотами (cell  ячейка, сота). Каждая сота обслуживается маломощным передатчиком, работающим на определенной фиксированной частоте (или нескольких частотах). Небольшой радиус действия передатчика позволяет повторно использовать ту же частоту в другой ячейке системы, территориально отделенной от нее несколькими сотами с другими рабочими частотами. Таким образом, с помощью ограниченного числа радиоканалов (частот) становится возможным охватить связью территорию любого размера [2]. Другой положительной стороной идеи является резкое снижение мощности передатчика мобильной станции из-за небольшого радиуса соты, что чрезвычайно важно с точки зрения ее энергопотребления и габаритов.

Тогда же, в 40-е годы 20 века, эта идея была использована при построении первых систем телевещания [2]. Что же касается систем мобильной связи, то здесь до ее внедрения прошло более 30 лет, хотя

Рис. 5 Сотовые (территориальные) системы

разработки подобных систем велись все это время во многих странах независимо друг от друга [25].

В 1956 году в США вступила в действие система мобильной радиотелефонной связи на частоте около 450 MHz (12 каналов, обработка звонков осуществлялась оператором в ручном режиме), в 1964 году на частоте 150 MHz заработала новая система с дуплексным режимом и автоматическим выбором канала. В 1969 году в диапазоне 450 MHz была запущена Improved Mobile Telephone System (IMTS, Улучшенная Система Мобильной Телефонии), которая впоследствии стала стандартом для мобильной связи в США [5]. Все эти системы имели одну базовую станцию в центре зоны обслуживания (так называемые радиально-зоновые системы). Подобным же образом была построена и разработанная в СССР в конце 50-х  начале 60-х годов (по другим сведениям – в середине 60-х) 20 века аналоговая система „Алтай“ [2], которая впоследствии и эволюционировала в аналогово-цифровую многосайтовую транкинговую систему с тем же названием (примерно к началу 80-х годов 20 века). Такая же тенденция эволюции радиально-зоновых систем в транкинговые наблюдалась и в других странах, хотя, если речь идет об односайтовых псевдотранкинговых системах, фактически можно говорить только о изменении названия.

Работы над созданием полноценной сотовой связи продолжались все 70-е годы 20 века. В некоторых странах (в частности, в Северной Европе) в начале 70-х годов были запущены в эксплуатацию так называемые „полусотовые“ системы. Особенностью этих систем было отсутствие в них функции handover (русская транскрипция хендовер) – переключения мобильной станции на работу с другим передатчиком без обрыва связи при пересечении границы сот. Разворачивание „полусотовых“ систем позволило с одной стороны удовлетворить спрос на мобильную связь до момента появления полноценных сотовых систем, а с другой – развить и стимулировать этот спрос и подготовить рынок к их появлению. Есть также сведения, что первая полноценная коммерческая сеть сотовой связи была запущена в Японии в 1970 году.

В 1971 году сотрудниками Bell Laboratories в специальном отчете были впервые сформулированы принципы работы сотовых систем связи [2]. 3 апреля 1973 года начальник подразделения мобильной связи компании Motorola Мартин Купер совершил успешный звонок с первого носимого мобильного терминала. 17 октября 1973 года доктор Мартин Купер подал заявку на патент на изобретение под названием „Радиотелефонная система“, в которой были изложены идеи специалистов Motorola, касающиеся реализации и функционирования систем мобильной связи, построенных по сотовому принципу [5]. В 1977 году [5] подразделение компании АТТ Bell Telephone со штаб-квартирой в Иллинойсе разворачивает и начинает обслуживание первой аналоговой сотовой системы стандарта AMPS (Advanced Mobile Phone Service), построенной на методе многостанционного

доступа с частотным разделением каналов FDMA, в 1978 году совершен первый успешный звонок с терминала фирмы Motorola в данной сети [5], в 1983 году в Чикаго сеть AMPS была запущена в коммерческую эксплуатацию [25]. 6 марта 1983 года компания Motorola представила к продаже первый портативный коммерческий сотовый терминал DynaTAC 8000X, сконструированный по принципу „трубка в руке“. Аппарат весил 800 граммов, имел габариты 330×450×90 мм, был оснащен светодиодным дисплеем, мог работать 1 час в режиме разговора и до 8 часов в режиме ожидания. Новинка продавалась по весьма высокой цене  $ 3995, однако сразу имела большой коммерческий успех [26].

Уже к середине 80-х годов 20 века сотовая связь первого поколения (1G), основанная на традиционных аналоговых методах обработки сигнала и использующая метод многостанционного доступа с частотным разделением каналов FDMA, была развернута в целом ряде стран. Так, в США кроме сетей стандарта AMPS были внедрены сети модифицированного стандарта N-AMPS, в Великобритании на основе стандарта AMPS – сети стандарта TACS (Total Access Communications System, 1985 год) и его более позднего варианта ETACS (Enchanced TACS, 1987 год), в Японии были развернуты сети стандарта JTACS – разновидности британского стандарта TACS, Франция разработала и внедрила стандарт Radiocom-2000, Австралия – стандарт MGS, Италия – стандарт RTMS-101H, Германия – стандарт C-450. Начало эксплуатации всех этих систем приходится примерно на 1985 – 1987 годы [2, 25].

В 1981 году сначала в Саудовской Аравии (в сентябре), а потом и в Скандинавских странах (с 1 октября) вступила в строй система сотовой связи на базе стандарта NMT-450 в диапазоне 450 MHz [25]. Этот стандарт был разработан для пяти североевропейских стран – Швеции, Финляндии, Исландии, Дании и Норвегии – Ведомством Скандинавских почт и связи и корпорацией Ericsson [1] (NMT – Nordic Mobile Telephone, Северная группа мобильной телефонии). Стандарт получил широкое распространение в странах Западной Европы, на Ближнем Востоке и в Юго-Восточной Азии. Дальнейшим его развитием стал усовершенствованный стандарт NMT-450і [1], а к 1995 году был разработан вариант для частотного диапазона 900 MHz  NMT-900 [25].

Первая украинская сеть мобильной сотовой связи была построена в 1992 – 1993 годах компанией UMC в стандарте NMT-450і, первый звонок в сети был совершен первым Президентом Украины Леонидом Кравчуком 1 июля 1993 года, после чего началась коммерческая эксплуатация сети. По состоянию на лето 2004 года сеть UMC стандарта NMT-450і все еще оставалась в эксплуатации [27], на лето 2007 года сеть была выведена из эксплуатации, а частотный диапазон 450 MHz компания UMC (МТС) намерена была использовать для построения всеукраинской сети третьего поколения стандарта CDMA 2000 1хEV-DO на оборудовании компании

Alcatel (возможно, с использованием некоторых элементов базовых станций сети NMT-450і). К концу 2009 года сеть поколения 3G, полностью ориентированная на передачу данных, действует в диапазоне 450 MHz на всей территории Украины.

Однако с ростом числа абонентов аналоговые системы первого поколения оказались перегруженными (эта проблема частично решалась привлечением новых частотных диапазонов), к тому же связь была подвержена ряду естественных и индустриальных помех, слабо защищена от прослушивания и несанкционированного использования. Поэтому параллельно с эксплуатацией аналоговых систем первого поколения (1G) с учетом опыта их построения и работы началась разработка полностью цифровых сотовых систем второго поколения (2G). В Европе в 1982 – 1984 годах Европейской конференцией административных работников почты и телекоммуникаций СЕРТ была создана Специальная группа по разработке мобильной связи (Group Special Mobile), аббревиатура которой  GSM  позднее стала расшифровываться как Глобальная система мобильной связи (Global System for Mobile communications). Для системы были выделены два диапазона по 25 MHz в частотной полосе 900 MHz. В основу будущего стандарта были положены результаты предварительных франко-немецких исследований, всего же в разработке приняли участие специалисты операторов из 13 европейских стран, подписавших в сентябре 1987 года Меморандум о взаимопонимании MоU (Memorandum of Understanding) [3]. Стандарт GSM увидел свет в 1990 году, он реализовывал метод многостанционного доступа с временным разделением каналов TDMA (Time Division Multiple Access), первая сеть GSM вступила в строй в Германии в 1992 году [25]. В этом же году введена в эксплуатацию сеть GSM в Финляндии, а к концу 1992 года в Европе функционируют уже 13 таких сетей [5]. На базе оригинальной спецификации стандарта GSM в Великобритании был разработан альтернативный стандарт DCS-1800, использующий диапазон 1800 MHz, получивший практическое воплощение в 1993 году. В 1997 году DCS-1800 был переименован в GSM-1800, после чего появилась так называемая dualband – аппаратура, позволяющая совмещать в рамках одной сети работу в диапазонах 900 и 1800 MHz или иметь доступ отдельно к одному из диапазонов [25].

В июне 1992 года было подписано первое роуминговое соглашение между компаниями мобильной связи Великобритании и Финляндии, что считается началом работы общеевропейской сети. К концу 1993 года в Европе насчитывалось уже свыше миллиона абонентов сетей GSM, а после присоединения к участникам Меморандума MоU 1987 года австралийского оператора Telstra система GSM вышла за границы Европы [3].

В США был утвержден свой, отличный от Европейского, национальный стандарт цифровой мобильной связи IS-54, больше известный как D-AMPS (Digital AMPS) или ADС. Сети стандарта D-AMPS работают на тех же

частотах, что и аналоговые сети стандарта AMPS (800 MHz), по принципам построения стандарт очень похож на GSM, хотя и уступает ему по некоторым параметрам. Основным мотивом перехода на цифровой стандарт стало в данном случае увеличение емкости сетей, однако с самого начала его распространения при выпуске мобильных терминалов был применен принцип полной обратной совместимости абонентского оборудования – любой терминал стандарта D-AMPS может работать в сетях стандартов AMPS/N-AMPS [2, 25]. В 1991 году в Японии Министерством почт и связи был также утвержден собственный стандарт цифровой сотовой связи JDC (Japanese Digital Cellular – японский цифровой мобильный), очень близкий по своим характеристикам к американскому D-AMPS [28]. Параллельно с разработкой D-AMPS компания Qualcomm активно занималась разработкой систем сотовой связи, основанных на использовании шумоподобных сигналов и кодовом разделении каналов. Этот алгоритм уже использовался военными, его гражданская версия была названа CDMA (Code Division Multiple Access, многостанционный доступ с кодовым разделением каналов).

В 1993 году в качестве внутреннего стандарта цифровой сотовой связи в США была принята модификация стандарта CDMA, обозначенная как IS-95 (cdma One). Кроме этого, в рамках концепции „Услуг персональной связи“ PCS для обеспечения 50-процентного охвата населения США сотовой связью был принят к внедрению с небольшими изменениями европейский стандарт GSM, которому был отведен частотный диапазон 1900 MHz (PCS-1900 или GSM-1900) [25]. На этом в общих чертах и можно закончить исторический обзор возникновения и развития стандартов и систем мобильной сотовой связи.

Что касается Украины, то по состоянию на лето 2004 года здесь развернуты цифровые сотовые (территориальные) сети мобильной радиотелефонии GSM 900/1800 (компании KyivStar и UMC), которые с полным правом можно отнести к поколению 2,5G; GSM 900 (компания Wellcom), GSM 1800 (компания Golden Telecom), D-AMPS (компания DCC, диапазон частот 825 – 890 MHz), а также ряд сетей стандартов CDMA, оказывающих услуги стационарной радиотелефонии в связи с отсутствием лицензий на мобильную радиотелефонию  CDMA 800 (компании ITC, Велтон Телеком, Интертелеком, диапазоны частот 824-844,23/869-889,23 MHz) и CDMA 2000 1х (компания New Tone) [28, 29]. К лету 2007 года о юридической стороне вопроса получения лицензий на мобильную радиотелефонию в стандарте CDMA в доступной литературе сведений нет. При этом в Украине открыто предлагается подключение к сетям CDMA поколения 2G и 2,5G мобильных терминалов. По-видимому, проблема с получением лицензий основными украинскими CDMA-операторами была все же решена и искусственное ограничение для сетей данного стандарта было снято. Радиопокрытие CDMA-сетей в Украине ограничивается в основном крупными городами. Эти сети позиционируются как городская

мобильная связь, они привлекают абонентов предоставлением прямого городского номера (семизначного номера без кода сети) и дешевой внутригородской связью по тарифам, практически не отличающимся от тарифов на проводную телефонию. В последнее время в сетях стандарта CDMA предлагается также услуга автоматического роуминга по крупным городам Украины и относительно дешевый доступ к сети Internet (по сравнению с GSM-сетями).

По состоянию на лето 2007 года (на момент окончания написания этого раздела), в Украине помимо сетей компаний KyivStar и UMC (в ближайшее время бренд UMC в результате ребрендинга будет заменен брендом МТС, это связано с покупкой акций украинского ЗАО „УМС“ российской группой МТС в 2003 году) в стандарте GSM 900/1800 развернули свои сети еще две компании – Beeline и „Астелит“ (торговая марка life :)). Все четыре компании позиционируются как национальные операторы, они развернули (и продолжают совершенствовать) покрытие по всей территории Украины.

Интересно, что два последних игрока выходили на украинский рынок по-разному. Компания Beeline (владелец бренда – российская компания „Вымпелком“) вышла на рынок посредством покупки 14 ноября 2005 года 100% акций компании „Украинские радиосистемы“ (УРС) (компания „Украинские радиосистемы“ под торговой маркой Wellcom развернула сеть в стандарте GSM 900 на территории Киева и Киевской области, а примерно с середины 2004 года начала строить сеть с национальным покрытием Mobi в том же стандарте; к моменту покупки сеть Mobi была развернута во всех областных центрах Украины и доведена до поколения 2,5G, кроме того, на ее технической базе работал виртуальный мобильный оператор Privat:mobile). После покупки компания Beeline модернизировала оборудование действующих базовых станций бывшей сети Mobi для работы в стандарте GSM 900/1800, значительно расширила покрытие за счет строительства новых базовых станций и развернула EDGE – покрытие, доведя сеть до поколения 2,75G. Проекты Wellcom и Privat:mobile были закрыты в течение года после покупки акций и заменены общим брендом Beeline. Компания „Астелит“ (торговая марка life :)) развернула сети GSM 900/1800 поколения 2,75G с национальным покрытием фактически с нуля. Одновременно с этим компания „Астелит“, купила компанию DСС, сеть которой работает в стандарте D – AMPS.

В техническом плане после введения технологии EDGE все четыре сети GSM можно отнести к поколению 2,75G. С появлением двух новых операторов частотный ресурс, выделенный стандарту GSM 900/1800, оказался задействованным полностью. Больше четырех сетей с национальным покрытием одновременно не могут работать на территории одной страны в силу ограниченности частотного диапазона, дальнейшее увеличение игроков на рынке возможно только за счет увеличения числа виртуальных операторов.

Виртуальный оператор – это оператор, не имеющий собственной технической базы (базовых станций, центров коммутации и т.д.) и предоставляющий услуги связи на технической базе одного из операторов, как правило, имеющих национальное покрытие (условно назовем его физическим оператором). Такой оператор может иметь даже собственный номерной ресурс, а выделение виртуальной сети из физической сети другого оператора осуществляется программно. Сети стандарта GSM вполне допускают такой подход, и виртуальному оператору для начала работы остается организовать свой операторский центр и еще некоторые физические (т.е. построенные реально, а не программно в виртуальной среде) структуры, в частности, организовать выпуск карт оплаты и стартовых пакетов.

Зачастую виртуальные операторы бывают открыты операторами физическими, по сути, это маркетинговый ход, позволяющий получать сверхприбыли за счет тарификации внутрисетевых звонков по тарифам звонков в другую сеть. Если виртуальный оператор открывает независимое акционерное общество, такой подход тоже бывает выгоден обеим сторонам: физический оператор, предоставляя часть ресурсов своей сети, имеет от этого фиксированную прибыль, а виртуальный оператор освобождается от массы технических проблем, связанных с поддержанием работоспособности и расширением зоны покрытия сети.

Виртуальные операторы – весьма распространенное явление во всем мире, например, в Германии на базе четырех физических GSM сетей работает около сорока виртуальных операторов. В Украине на лето 2007 года на базе сети KyivStar работают „Djuice“ и „Мобилыч“, а на базе UMC (МТС) – „JEANS“ и „Экотел“. К концу 2009 года виртуальные проекты „Мобилыч“ и „Экотел“ были закрыты операторами KyivStar и МТС, как неудачные.

Параллельно с развитием сетей стандарта GSM в Украине начинает постепенно появляться связь поколения 3G. С декабря 2006 года компания „Телесистемы Украины“ начала предоставлять услуги связи поколения 3G под торговой маркой PEOPLEnet на частоте 800 MHz в стандарте CDMA 2000 1хEV-DO Revision 0. Скорость передачи данных в сети PEOPLEnet теоретически может достигать 2,4 Мбит/с (средняя реально достижимая скорость на первом этапе развития сети EV-DO Revision 0 составляет 200 – 400 кбит/с). Летом 2007 года PEOPLEnet демонстрировал передачу данных в своей сети по варианту стандарта CDMA 2000 1хEV-DO Revision А, который в перспективе позволяет выйти на скорости 2,4 – 3 Мбит/с. Новая технология дает возможность осуществлять полноценные видеозвонки, улучшает качество мобильного телевидения и других услуг реального времени, а также ускоряет интернет-доступ. Оператор планирует запустить вариант стандарта EV-DO Revision А на всей территории покрытия до конца 2007 года. Доступ к сети может быть осуществлен либо со специальных мобильных терминалов, либо посредством ноутбука с подключенной к нему

PCMCIA – картой или USB модемом, а одна базовая станция может покрыть связью местность в радиусе до 50 км.

Компания МТС (бывшая UMC) осенью 2007 года запустила в коммерческую эксплуатацию сеть поколения 3G стандарта CDMA 2000 1хEV-DO Revision А в освободившемся после выведения из эксплуатации сети поколения 1G NMT-450і частотном диапазоне 450 MHz. Данная сеть ориентирована на передачу данных и предоставление доступа к сети Internet, она обеспечивает пропускную способность 3,1 Мбит/с в нисходящем и 1,8 Мбит/с в восходящем канале. Первоначально сеть была развернута в Киеве и Харькове, к концу 2007 года предполагается ее запуск еще в нескольких областных центрах Украины, а в перспективе – построение всеукраинской сети.

С другой стороны, национальный оператор фиксированной телефонной связи Укртелеком в 2005 году бесплатно получил (по другим сведениям – приобрёл за 30 миллионов долларов) лицензию на предоставление связи поколения 3G стандарта UMTS (WСDMA) на частоте 2100 MHz (в Европе операторы связи в 2001 – 2002 годах заплатили за эти лицензии своим государствам огромные суммы: в Великобритании общая сумма продаж лицензий составила 34 миллиарда долларов, в Германии – 46 миллиардов долларов, во Франции – около 4,5 миллиарда долларов [59]). Запуск 3G-сети первоначально был намечен Укртелекомом на март 2007 года, однако реально сеть была запущена в коммерческую эксплуатацию только в ноябре 2007 года. Сеть представлена на рынке брендом Utel, к концу 2007 года она была доступна в шести областных центрах Украины – Киеве, Днепропетровске, Донецке, Львове, Одессе и Харькове. На остальной территории Украины абоненты Utel находятся в национальном роуминге в сети компании Beeline. В перспективе предполагается разворачивание сети Utel на всей территории Украины. Диапазон 2100 MHz интересен тем, что на рынке в настоящее время представлен достаточно широкий ассортимент двухстандартных GSM/UMTS (WCDMA) терминалов, но он пока частично занят военными и это мешает выдаче лицензий для работы в данном диапазоне.

Впервые связь поколения 3G в формате UMTS была опробована в Украине компанией Ericsson в действующей сети компании KyivStar. Поскольку компания KyivStar не владеет лицензией на 3G сети в диапазоне 2100 MHz, речь о предоставлении компанией коммерческих услуг в данном диапазоне пока не идет. Формат UMTS (WCDMA 2100) обеспечивает передачу данных со скоростью до 2 Мбит/с для малоподвижных абонентов (до 3,6 Мбит/с при использовании технологии HSDPA) и 384 кбит/с – для быстродвижущихся абонентов.

В то же время компания „Астелит“ (торговая марка life :)) весной 2007 года провела ряд коммерческих тестов связи поколения 3G по технологии HSDPA. В сетях HSDPA теоретически возможна передача данных на

скорости до 14 Мбит/с в нисходящем канале, то есть фактически технологию уже можно отнести к поколению 3,5G. Тестирование прошло успешно и оператор утверждает, что сможет обеспечить коммерческий запуск 3G-сетей уже через 2 – 3 месяца после получения лицензии во всех городах – миллионниках Украины.

По состоянию на конец 2009 года сети поколения 3G PEOPLEnet (CDMA 2000 1хEV-DO Revision А, 800 MHz), МТС (только передача данных, CDMA 2000 1хEV-DO Revision А, 450 MHz) и Utel (UMTS, 2100 MHz) действуют на всей территории Украины в крупных городах. На конец 2009 года был намечен аукцион по продаже четырёх 3G-лицензий на диапазон 2100 MHz (UMTS) четырём национальным украинским операторам сотовой связи со стартовой стоимостью одной лицензии 500 миллионов гривен, но в намеченные сроки он не состоялся. Продажа лицензий на UMTS национальным операторам должна способствовать резкому снижению цен на беспроводной доступ к сети Internet и услуги передачи данных, на которые в Украине до сих пор сохраняются завышенные тарифы.

Содержание