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미국 주변의 기술, 기술, 개체의 역사
셀룰러. 발명과 생산의 역사
셀룰러 통신, 이동 통신 네트워크는 셀룰러 네트워크를 기반으로 하는 이동 무선 통신의 한 유형입니다. 주요 특징은 전체 커버리지 영역이 개별 기지국(BS)의 커버리지 영역에 의해 결정된 셀(cell)로 분할된다는 점이다. 세포는 부분적으로 겹치고 함께 네트워크를 형성합니다. 이상적인(평평하고 미개발된) 표면에서 하나의 BS의 커버리지 영역은 원이므로 이들로 구성된 네트워크는 육각형 셀(벌집)처럼 보입니다. 네트워크는 동일한 주파수 범위에서 작동하는 공간적으로 분리된 송수신기와 이동 가입자의 현재 위치를 파악하고 가입자가 한 송수신기의 커버리지 영역에서 다른. 모바일 네트워크는 많은 수의 기지국을 포함하며 제한된 전송 전력으로 인해 서비스 영역이 부분적으로 중첩됩니다. 따라서 고려 대상 기지국과 휴대폰의 연결이 이론적으로 보장되는 영역은 계획 측면에서 벌집 모양의 셀인 다면체입니다. 여기에서 이러한 유형의 모바일 무선 통신이 셀룰러라는 이름을 얻었습니다.
전화기가 얼마나 오래되었는지에 대한 질문은 대답하기가 쉽지 않다는 것이 밝혀졌습니다. 스스로 판단하십시오. 음파의 멤브레인 진동을 전기 신호로 변환하여 멀리 떨어진 전선을 통해 더 전송하는 원리는 1854년 프랑스 연구원 Charles Boursol에 의해 발견되었습니다. 나중에 독일의 박물학자 요한 라이스(Johann Reis)는 전선을 통해 음악 소리를 전송하는 방법을 배웠습니다. 그러나 그 말을 전할 수 없었다. 마침내 1876년에 미국 발명가 Alexander Bell에게 행운이 미소를 지었습니다. 그것은 끔찍해 보였습니다. "정물"의 중심에는 와이어가 감긴 말굽 모양의 자석이 있었습니다. 미학은 없었습니다. Bell의 우선 순위가 미국 역사의 버전이라는 점을 유보하자. 그러나 일부 연구자들은 이에 이의를 제기하여 발명에서 "러시아의 흔적"을 찾습니다. 그러나 이 기술에 대한 특허를 받은 사람은 Bell이었고 우리는 "전화"라는 단어를 그에게 빚지고 있습니다. 그 이후로 전화는 내외부적으로 빠르게 변화하기 시작했습니다. 1920년대에는 분리 가능한 확성기가 있는 "종"이었습니다. 1937년, 전화기는 이제 친숙한 핸드셋과 다이얼링을 위한 회전 다이얼을 획득했습니다. 그리고 그는 1980년대 말까지 소련과 동유럽 국가에서 이런 형태로 살았습니다. 소비에트 산업은 무선 전화기를 생산한 적이 없습니다. 자기 아파트 한도 내에서의 이동성은 XNUMX미터가 넘는 긴 꼬임 코드를 설치하여 해결했으며, 이를 통해 전화기를 옆 방으로 옮길 수 있습니다. 1990년대 초반에는 무선 터치톤 전화기가 등장했습니다. 점차적으로 수십 미터 범위의 50MHz 대역에서 작동하는 가정 및 사무실 장치가 900MHz 장치로 대체되었습니다. 후자는 더 높은 노이즈 내성, 트윈 장치로부터 일부 보호 및 기지국에서 최대 수백 미터의 범위를 제공했습니다. 실제 범위는 방의 유형, 콘크리트 격벽의 수 및 기타 장애물에 따라 크게 달라졌습니다. 그러나 최신 900MHz 장치를 사용하면 대형 사무실과 다층 건물에서 편안하게 작업할 수 있습니다. 사실 셀룰러 이동 통신의 조상은 무선 전화 연장 코드와 다양한 자율 무선 네트워크였습니다. 그건 그렇고, 당시 국가 엘리트가 사용했던 소비에트 시대에 널리 알려진 알타이 방사형 구역 특수 통신 네트워크는 수백 개의 인상적인 크기 내에서 이동성을 제공했습니다. 이 네트워크는 가입자가 거의 없었기 때문에 당시 무선 주파수 자원을 절약하는 데 문제가 없었습니다. 다른 나라에서도 유사한 통신 시스템을 사용할 수 있었지만 이것은 셀룰러 통신의 미래에 대한 서곡에 불과했습니다. 진정한 셀룰러 네트워크의 도입은 무선 주파수 스펙트럼 보존 문제가 해결되고 모바일 가입자의 현재 위치를 확인할 수 있는 방법을 찾은 후에 시작되었습니다. 이것은 최적의 통화 라우팅과 가입자가 한 셀에서 다른 셀로 이동할 때 통신의 연속성을 보장하는 데 필요했습니다. 셀룰러 통신의 탄생은 1971년으로 거슬러 올라갑니다. 벨 시스템(Bell System) 회사는 나중에 셀룰러로 알려지게 된 무선 전화 통신 아키텍처에 대한 설명을 미국 FCC(연방 통신 위원회)에 제출했습니다. 그러나 아이디어에서 실제 프로젝트로 가는 길은 꽤 오랜 시간이 걸렸습니다. 상업용 셀룰러 네트워크는 불과 XNUMX년 후에 작동하기 시작했습니다. 1970년대의 셀룰러 시스템의 개발과 1980년대의 그 이후의 구현은 다양한 도전적인 기술적 문제를 제시했습니다. 가장 심각한 것 중 하나는 크기와 무게가 작은 휴대형 가입자 단말기의 개발이었습니다. 1970년대로 접어들면서 자동차 터미널을 위한 고급 기술 솔루션의 무게도 15kg 미만이었습니다. 그리고 같은 목적의 장치를 한 손으로 귀 가까이에 쥘 수 있는 크기와 무게로 구현해야 했습니다. Motorola(미국)의 전문가들이 첫 번째 성공을 과시했습니다. 통신의 새로운 영역을 개척한 사람 중 한 사람은 1970년대 초에 Motorola의 부사장을 역임한 Martin Cooper입니다. 그는 무선 전화기의 크기를 근본적으로 줄이는 방법을 처음으로 제안했습니다. 그리고 1973년에는 실험실 테스트를 성공적으로 통과한 최초의 비교적 작은 무선 전화기가 등장했습니다. Martin Cooper는 Bell Laboratories의 동료 경쟁자에게 처음으로 전화를 걸었습니다. Cooper 자신이 증언한 대로 그는 다음과 같이 말했습니다. "Joel, 내가 세계 최초의 휴대 전화로 당신에게 전화를 걸고 있다고 상상해 보세요. 손에 들고 뉴욕 거리를 걷고 있습니다."
1980년대 중반에 Martin Cooper의 이름은 Wireless 명예의 전당에 헌액되었습니다. 최초의 셀룰러 통신 시스템은 아날로그였으며 한 가지 심각한 단점이 있었습니다. 바로 다른 제조업체의 시스템이 호환되지 않는다는 것입니다. 이는 다른 유형의 시스템이 배포된 국가 및 도시 간에 가입자를 이동하는 기능을 크게 제한했습니다. 현대 사용자에게 너무 익숙한 아날로그 셀룰러 네트워크는 MMT-1980 표준의 통합 장비를 기반으로 많은 유럽 국가와 AMPS 표준을 기반으로 미국에서 450 년대 초에 생성되기 시작했습니다. 그 당시 전 세계 모바일 가입자의 대부분을 차지할 운명이었습니다. 1982년 유럽 이니셔티브의 결과로 17개의 유럽 통신 관리국으로 구성된 GSM 이동 통신 전문가 그룹(Group Special Mobile)이 생겨났고 셀룰러 통신을 위한 새로운 디지털 표준을 개발하기 시작했습니다. 수년간의 GSM 노력은 성공적이었고 오늘날 우리는 GSM 약어에 대해 널리 사용되는 또 다른 디코딩을 갖게 되었습니다. 글로벌 이동통신 시스템(Global System for Mobile Communications). 1987년 새 표준의 구현 및 운영 문제를 해결하기 위해 유럽 실무 그룹 MoU가 설립되었습니다. 이는 사용에 관한 공동 계약의 본질에 대한 양해 각서입니다. 이 파트너 커뮤니티에는 현재 전 세계 거의 100개 국가의 900개 이상의 운영자가 포함되어 있습니다. 새로운 표준 생성에 대한 유럽인의 진지한 접근은 XNUMXMHz 대역에서 작동하는 GSM 표준인 유럽 셀룰러 통신의 현재 리더의 출현으로 성공을 거두었습니다. A. Golyshev는 Radio 잡지에 "1988년에 주요 문서가 채택되었고 이 표준의 서비스 시스템용 장비 생산 개발이 시작되었습니다. 그리고 1991년에는 첫 번째 GSM 네트워크가 이미 실제로 운영되었습니다. 많은 국가 그룹에서 복잡한 기술 및 조직 문제의 공동 솔루션으로 간주됩니다. GSM의 프레임워크 내에서 개발된 시스템 및 기술 솔루션은 현재 다음 기반을 포함하여 유망한 디지털 셀룰러 통신 시스템을 만드는 데 널리 사용됩니다. 다른 기술. 솔루션에는 지능형 네트워크 원칙에 따른 GSM 네트워크 구축, 개방형 시스템 모델 사용, 주파수 재사용의 새로운 효율적인 모델 도입 등이 포함됩니다." 이 표준은 890kHz의 채널 대역폭으로 915~935MHz(업링크) 및 960~200MHz(다운링크) 주파수 범위에서 작동하는 TDMA(시분할 다중 액세스)를 사용합니다. 트래픽 채널 외에도 제어 채널도 있습니다. 따라서, XNUMX개의 논리적 통신 채널은 GSM에서 하나의 물리적 무선 채널에 구현되며, 각각은 별도의 가입자가 사용할 수 있습니다. 하나의 기지국은 최대 16-20개의 무선 채널을 지원할 수 있습니다. 시스템의 최대 데이터 전송 속도는 9,6Kbps입니다. GSM 표준은 최소 주파수 편이로 소위 스펙트럼 효율적인 가우스 주파수 편이 키잉을 사용합니다. GSM 시스템의 무선 채널에서 오류를 방지하기 위해 인터리빙이 포함된 컨볼루션 및 블록 코딩이 사용됩니다. 컨볼루션 코딩은 단일 오류를 처리하고 인터리빙을 사용하면 그룹 오류를 단일 오류로 변환할 수 있으며 블록 코딩은 수정되지 않은 나머지 오류를 제거합니다. 가입자 단말의 저속 이동에서 코딩 및 인터리빙의 효율성 증가는 초당 217 홉의 속도로 통신 세션 동안 동작 주파수의 느린 스위칭에 의해 달성된다. 높은 수준의 메시지 전송 보안을 위해 공개 키 알고리즘을 사용하여 추가로 암호화됩니다. "시스템의 기능적 구성은 매우 전통적입니다. - A. Golyshev는 말합니다. - 스위칭 센터, 제어 및 유지 관리 센터, 기지국 및 가입자 단말기로 구성됩니다. 교환 센터는 셀 그룹(셀)에 서비스를 제공하며, 각 셀에는 기지국(별도의 기지국 그룹은 전문 컨트롤러에 의해 제어됨)이 포함되어 있어 가입자 이동국이 필요로 하는 모든 유형의 연결과 "핸드오버"를 제공합니다. " 가입자가 셀에서 이동할 때 간섭 또는 오작동이 발생할 때 무선 채널을 전환할 때. 교환 센터는 이동국의 위치를 지속적으로 모니터링하여 이 정보를 특별한 보안 데이터베이스에 저장합니다. 이를 통해 이 표준의 다른 네트워크 사용자(다른 운영자 소유)의 서비스(로밍)를 허용합니다. ...개발자들은 GSM 시스템이 연결된 특정 전화 네트워크와 관계없이 가입자의 위치를 결정하고 통화를 라우팅하기 위한 자체 내부 메커니즘을 가지고 있는지 확인했으며, 따라서 다음에서 아주 간단하게 동일한 작업을 수행할 수 있습니다. 각 나라의 어느 부분. 이 모든 것이 현재 전 세계적으로 널리 사용되는 자동 로밍의 구성을 용이하게 합니다." GSM 네트워크에 대한 무단 액세스를 배제하기 위해 가입자가 인증됩니다. 동시에 모든 사람은 네트워크 사용 기간 동안 국제 식별 번호, 고유한 개별 키 및 인증 알고리즘이 포함된 표준 가입자 인증 모듈을 받습니다. 자신의 카드를 단말기에 삽입하면 가입자는 후자를 개인 장치로 전환합니다. 단말기를 추가로 보호하기 위해 가입자는 키보드에 핀 코드를 추가로 입력해야 하는 작동 모드를 설정할 수 있습니다. 신뢰성을 책임지는 GSM 네트워크의 또 다른 중요한 노드는 OMC(Operation and Maintenance Center)입니다. 모든 네트워크 구성 요소의 제어 및 관리를 제공하고 작업 품질도 제어합니다. 결함의 특성에 따라 OMC는 결함을 자동으로 수정하거나 기술 담당자의 긴급 개입을 통해 수정할 수 있습니다. GSM 네트워크에는 여러 지역 OMC를 포함할 수 있는 전체 네트워크의 운영 및 유지 관리 전용 제어 센터가 있습니다. 이 시스템은 가입자에게 광범위한 통화 전송 서비스, 관세 비용 알림, 폐쇄 사용자 그룹에 포함을 제공합니다. 네트워크의 다양한 장비를 사용하여 음성 통신 외에도 데이터, 단문 메시지, 긴급 정보를 포함한 긴급 서비스, 아파트 보안 신호, 조난 등을 전송할 수 있습니다. 저자: Musskiy S.A.
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