Итак, перед вами первый выпуск моей рассылки, посвященной технологиям мобильной связи. Прежде чем мы окунемся в мир устройств, реализующих возможности этой самой связи, предлагаю всем желающим… свои благодарности за проявленный интерес именно к данной рассылке. Знаете ли, приятно, весьма. Cумел-таки я чем-то вас зацепить, раз из общей массы вы для себя выделили не чье-нибудь, а конкретно мое твореньице. Ну, а я со своей стороны всеми силами буду стараться оправдывать оказанное «высокое доверие».

Что касается материалов выпусков. В целях обеспечить по возможности последовательное изложение и исключить нарушение целостности общей картины (о как :)) я свои статьи буду формировать на основе структуры (ну и сведений заодно) некоторых имеющихся у меня на примете источников. В Рунете, к сожалению, мне ничего подходящего не приглянулось, да и если бы приглянулось, смысл бы рассылки сошел на нет - кинул бы вам пару-тройку ссылок, и вы бы все, что требуется самостоятельно изучили. Но вот нет в моем богатейшем (как-то даже нескромно, но ведь факт) арсенале подходящих ссылочек. Это ни в коем случае не означает, что русскоязычная часть Интернета гибнет от информационного голода или недостатка документации, адаптированной под условия удобочитаемости отечественными гражданами (проще говоря, на русском и для русских), однако, м-м-м, ну в общем, как говорят в подобных случаях, результат оставляет желать лучшего. Не во всем отвечают они идеалу - «абсолютно просто, доступно и понятно», а чтобы сформировать законченный сюжет на основании публикуемых сведений еще потрудиться надо.

А вот что касается «запределов» Рунета, то тут яблоку негде упасть. Только в такие моменты по-настоящему осознаешь, что единственный экземпляр курсора на экране - это явный дефицит (я уже не упоминаю катастрофы, связанные с наличием на столе монитора в количестве 1 штука или с оперированием всего одной парой глаз). Туда и обратимся мы за помощью. Нет, естественно, вы и сами можете без моего посредства копаться в этом изобилии. Но что-то мне подсказывает… В общем, определились: я нахожу, перевожу, адаптирую под Russian Citizens и, разжевав, преподношу на электронном подносике. Согласны? А да, еще постараюсь как-нибудь избавиться от той сухости изложения, которой щедро одарены серьезные зарубежные информационные издания.

Ну и, наконец, о периодичности выхода выпусков. Э-э-э… Как бы помягче?.. Если бы мир наш был идеальным, и у меня хватало времени клепать статьи еже -недельно, -дневно или даже -часно, то тогда конечно, в чем дело. Однако идеальностью хвастаться мы пока не смеем, а потому, как ни старайся, НЕРЕГУЛЯРНОСТИ мне не нарушить. Уж простите великодушнейше. А теперь… собрАлись, СОБРАЛИСЬ: "стрижка только начата"! Смените орущего из динамиков панк/рок/металл-умельца на что-нибудь более романтично-интимное, приглушите свет, м-м-м… закройте глаза… :)

Нижеследующая писанина некоторым образом представляет собой введеньице к белиберде курсу статей, общая суть которых была навеянного мне трудами by Julia Layton and Marshall Brain and Jeff Tyson, лежащими тут http://travel.howstuffworks.com/cell-phone.htm (лежат труды, а не Julia Layton and Marshall Brain and Jeff Tyson).

Учитывая тот факт, что «начала сотовой теории» by Julia Layton and Marshall Brain and Jeff Tyson снабжены достаточно убогеньким вступлением, а мне еще одно вступление (дополнительно к вышепредставленному) сочинять уже неохота, мы плавненько перейдем непосредственно к сути. Что касается предлагаемых авторами вступительных абзацев - ну не пахнет там оригинальностью. Определенно, до наших, так сказать, отечественных мастеров e-слова им как… как… от Каффалидмы до Цельбалрая в созвездиях Цетус и Офиухус соответственно. Да ладно, Бог с ними, с мастерами (а что, кстати, хоть и маленькое, но все-таки вступление получились).

Итак, вступили, вперед. Что в нашем представлении мобильный телефон? Если я скажу, что посредством означенной высокотехнологичной штучки имеется возможность в любое время дня и ночи вести деловые переговоры, осуществлять переписку или просто беседовать со знакомыми, друзьями и родственниками, вы меня засмеете, ибо это все как бы само собой разумеющееся, данность. Мы - люди далеко продвинутые, уже комфортно разместившиеся в XXI веке, твердой поступью движущиеся к светлому будущему, и для нас «мобила» - это такое устройство, которое в обязательном порядке должно позволять:

• собирать и хранить контактную информацию;
• организовывать распорядок дня;
• отслеживать намеченные планы и устанавливать напоминания;
• выполнять простейшие вычислительные операции;
• отправлять и получать электронную почту;
• выходить в Интернет (за новостями, развлечениями, биржевыми котировками и еще не бог весть за чем);
• запускать игры;
• интегрировать такие устройства, как КПК, MP3-плееры и т.д.

И сейчас все мною вышеперечисленное также данность, канон, притом, что перечень функций современных мобильных телефонов постоянно расширяется и обновляется да не как попало, а в головокружительном темпе. Однако пока в целях упрощения не будем заострять внимания на всех этих цифровых данностях (ведь именно цифра позволяет инженерам-разработчикам безжалостно пичкать маленькие коробочки с электронной начинкой всевозможными возможностями) и вернемся-таки к первопричине, подтолкнувшей человеческую мысль к освоению перспективнейшей области, в которой реализуются принципы беспроводной связи. Итак, пробежимся по основам. Что там предлагают наши американцы?

По-существу, сотовые телефоны - это радио, естественно, чрезвычайно сложное радио, но радио, тем не менее.
«Телефон обыкновенный». Был изобретен Александром Грэмом Беллом в 1876 году.
«Беспроводные средства связи». Своими корнями уходят в 80-е года позапрошлого столетия, когда Николай Тесла разработал первое функционирующее радиоустройство (официально представленное в 1894 году молодым итальянцем Гульельмо Маркони). Вполне закономерным следствием явился тот факт, что эти две уникальные технологии, в конечном счете, оказались объединены.

Только представьте, ведь были ж времена, когда не было сотовых телефонов. Ужас. Людям, которым требовались возможности мобильной связи, приходилось устанавливать радиотелефоны в собственных автомобилях. При этом в городе располагалась всего лишь одна, центральная башня с антенной, обеспечивавшая для связи доступ в лучшем случае к 25 каналам. Использование центральной антенны обуславливало необходимость наличия в телефонах достаточно мощных передатчиков, способных осуществлять трансляцию на расстояния в 40-50 миль (около 70 км), а также свидетельствовало о том, что из-за нехватки свободных каналов функции средств связи были доступны в каждый момент времени ограниченному числу лиц. И сие ограниченное число, как обычно, наличие вашей персоны на белом свете не предусматривало. И не важно, что вы тарахтите на своем авто под 163 км/час, чтобы не опоздать на важную встречу. Каналы заняты, абсолютно все и всегда. Внимание, вопрос: удастся ли вам, учитывая нечеловечность условий, заранее представить, не глядя в глаза ожидающим (что как раз и возможно по «нофелету»), четко сформулированные объяснения, которые вы пол-утра самозабвенно сочиняли, раскрывая тему «действительно обоснованного» опоздания? Таким образом, недостатки работы подобной системы связи налицо: вместо того, чтобы, удаленно демонстрировать уникальные способности к сочинительству и примчаться на встречу с победным видом и чувством практически исполненного долга, олицетворяя собой образец стойкости, целеустремленности и хладнокровия, вы вынуждены выдавливать из себя мешанину жалких оправданий: что-то про яростные бдения над внеочередным потоком корреспонденции, нахлынувшей накануне вечером, от которой у вас до сих пор в голове как-то неестественно туманно, невыносимо мучает жажда, а жена вашего товарища по несчастью Сереги, вызвавшегося оказать помощь в нелегком деле, до посинения надрывает трубку домашнего телефона, вопрошая, каким это образом вам удалось за каких-то «только на полчасика» вывести из строя ее благоверного, полностью лишив функциональности вплоть до настоящего момента. Естественно, никто с подобными лишениями мириться не хотел. А потому и выход был найден - сотовая связь.

В основе означенной технологии лежит принцип деления населенного пункта на малые области - соты. Задействовав подобную систему, можно многократно использовать одни и те же частоты в пределах города, а значит, и позволить любому желающему разговаривать, применяя технологии беспроводной связи не в ущерб остальным владельцам сотовых телефонов. Принципиальное отличие последних от раций (или уоки-токи по-ненашенски), которые как-то не прижились среди мирного народонаселения, состоит в особенностях эксплуатации несущих частот.

Рации - устройства полудуплексные, т.е. в качестве несущей использующие одну и ту же частоту, что для отправки собственных сигналов, что для приема ответов собеседника. При этом в каждый момент времени говорить может только один из них, второй принимает сигнал и ответить он возможности не имеет до тех пор, пока первый не освободит полосу (частоту).

Сотовые телефоны работают на основе дуплексного метода передачи/приема сигнала, производя разнесение входящих и исходящих сообщений по разным (обособленным) частотам. Таким образом, одна частота предназначена для прослушивания, другая - для разговора, что, согласитесь, куда удобней. В первом случае, ваше взаимодействие с телефоном состоит в переключении внимания то на собственные мысли, то на бред собеседника, то на движение нажал-отжал, позволяющее отсеять бред и признать справедливой свою собственную точку зрения. Во втором же случае ситуация крайне упрощается в том плане, что «нажал-отжал» уже не нужен. К тому же, пресечь навязчивый поток изречений собеседника можно просто, отключив трубку и, опять же, глубокомысленно признав единственно справедливой точку зрения себя любимого.

Далее. Уоки-токи задействуют один канал для передачи. У «мобильников» же в распоряжении аж 1664 канала, а иногда и больше.

В аналоговой (то бишь обыкновенной, не цифровой - не кодируемой цифрой) сотовой телефонии операторам связи предоставлено в пользование в пределах города около 800 частот. При этом оператор делит вверенное ему «эфирное» пространство (ну или можно считать по площади территории) на участки, ограничиваемые по размеру приблизительно 10 квадратными милями (26 кв. км) и представляемые обычно в виде шестиугольников на большой шестиугольной сетке (дружно глядим на картинку и видим явное сходство отраженного принципа деления территории с устройством пчелиного улья http://static.howstuffworks.com/flash/cell-phone-cell.swf).

Поскольку сотовые телефоны и базовые станции используют маломощные передатчики, в несмежных ячейках одни и те же частоты могут быть задействованы многократно. Хиленький сигнал не способен относительно далеко «эмигрировать« за пределы соты, а потому и не способен оказать искажающего воздействия на столь же хиленькие сигналы других (во всяком случае, не соседствующих с данной) сот. Мощности сигналов соседствующих сот достаточно для их взаимного перекрытия. Это перекрытие используется для обеспечения непрерывности работы телефона при выезде с одной соты и въезде в другую.

Расстояние, на которое способна вести транслирование рация, ограничивается одной милей (1,6 км) притом, что мощность передатчика составляет 0.25 ватта. Мобильные телефоны функционируют в пределах сот и могут их сменять при необходимости. Сотовый подход предоставляет телефонам невероятный диапазон для связи, исчисляемый сотнями миль. Т.е. для «мобильника» самое главное обеспечивать связь с базовыми станциями, которые располагаются в центре каждой соты и представляют собой башню и пристройку с радиооборудованием (по крайней мере, первые решения были именно такими). Станции выполняют роль посредника между взаимодействующими телефонами: принимают сигнал от одного и направляют другому (под стать автомобильным телефонам, только в иных масштабах).

Отдельная клетка в аналоговой системе использует лишь седьмую часть доступных дуплексных голосовых каналов. Т.е. каждая сота из семи на шестиугольной сетке имеет уникальный набор частот.

Так как в распоряжении оператора сотовой связи 832 радиочастоты и каждый сотовый телефон при работе занимает по 2 полосы (входящие сигналы и исходящие образуют два обособленных потока), то каналов для общения остается 395 (395*2+42=832, где 42 - частоты, применяемые для каналов с управляющими сигналами). Ну а на каждую клетку приходится около 56 доступных голосовых канала (т.е. одновременно в каждой соте по мобильному телефону могут общаться 56 человек). Непонятно? Разжевываем-с… Каждая сота (на области из семи ячеек) должна использовать уникальный набор частот по той простой причине, что интерференционные явления (из школьного курса физики - это результат наложения сигналов друг на друга), происходящие с распространяющимися в непосредственной близости сигналами одинаковой частоты, могут вызывать существенные искажения. И для того, чтобы льющийся из телефонной трубки звуковой поток напоминал нормальную человеческую речь, а не позывные потусторонних миров, от интерференции необходимо избавляться. Выход - использовать различные частоты, тем самым исключив наложение сигналов близлежащих сот. На шестиугольной сетке соседствует 7 сот. Так как для общения доступно 395 каналов, то на каждую ячейку приходится 395/7=56 каналов (ну да, да - приблизительно).

Повторяю, это в аналоговых системах, которые уже успели признать несовершенными, а потому во время смирились с необходимостью ставить на них жирный крест. Аналоговые сотовые системы считаются мобильными технологиями первого поколения (1G). С применением цифровых средств передачи (2G) возросло число доступных каналов для связи. К примеру, цифровые системы на основе TDMA (стандарт, альтернативный GSM и остальным, о стандартах речь пойдет в следующих выпусках) могут обрабатывать втрое больше запросов, нежели аналоговые, тем самым, отводя для каждой соты эфирное пространство в 168 каналов.

Пока на сегодня все. С вопросами и яростной критикой относительно безмерного количества галлонов воды в тексте милости прошу сюда GGlushakov@bk.ru