Не многие задумываются, как вообще зародилась мобильная связь, какие события сопутствовали этому и подталкивали инженеров к действию. Узнайте, каким образом история с затоплением «Титаника» повлияла на развитие беспроводной связи и как красавица Голливуда своим изобретением сделала передаваемые данные конфиденциальными.
Стационарный телефон как первый способ связи
Давным-давно города были окутаны километрами кабелей, по которым осуществлялись звонки. Тогда не было электронных систем для автоматической обработки вызовов, а у телефонов отсутствовали диски и кнопки для прямого набора нужного абонента. Звонок проходил через коммутатор к центральной станции, где было множество коммутационных щитов и телефонисток. Абонент каждый раз говорил, с кем его надо соединить. Телефонистка определяла, местный это звонок или междугородний.
Телефонные провода.
Телефонистка за работой
Такая система была актуальной до 1920-годов, когда телефоны обзавелись наборными дисками. На смену телефонисткам пришло электромеханическое коммутационное оборудование, которое использовало приводы, искатели и реле. Один из типов электромеханического коммутатора – декадно-шаговый. Он реагировал на цифру, набранную на телефонном диске, а затем искал путь соединения.
Полное вытеснение электромеханических коммутаторов цифровыми произошло лишь к 2000-м годам.
Начало эры беспроводных технологий
Первое столетие телефонной эры устройства абонентов физически соединялись с коммутатором километрами проводов. Медные «оковы» были сброшены к 1980-м годам, когда беспроводными телекоммуникации окончательно «вырвались» на первый план.
Интересно, что предшественниками мобильных телефонов были автомобильные устройства, они устанавливались в кузове машин. Появление настоящего мобильника стало возможным благодаря стечению ряда обстоятельств.
Роберт Миллер из США в 1970-е годы активно развивал идею мобильных телефонов. Одного дня он узнал, что компания Intel выпустила микропроцессор 8008, который способен был выполнять все необходимые операции. До этого в 1957 году российский инженер Л. И. Куприянович смастерил образец носимого автоматического дуплексного мобильного радиотелефона ЛК-1 и базовую станцию к нему.
Однако первый массовый мобильный телефон был изобретен в Америке. В Motorola собрались лучшие инженеры и промышленные дизайнеры для создания первого мобильного устройства DynaTAC 8000X. И у них это отлично получилось (в противном случае компания бы закрылась, так как её со всех сторон давил сильнейший конкурент – телекоммуникационная компания АТ&Т). Интересно, что телефон был сконструирован всего лишь за 3 месяца: именно такой срок установил директор Motorola Мартин Купер.
Первый мобильный телефон.
В итоге индустрия мобильников с каждым годом развивалась с огромными темпами. Сегодня мы имеем аппараты, которые могут заменять персональные компьютеры. И это только за десятилетие со дня появления первого смартфона.
Когда мир осознал, что будущее за беспроводной связью
Как в большинстве случаев, осознание несовершенства используемых технологий пришло только после очередной масштабной катастрофы. Всё случилось 14 апреля 1912 года, когда произошло крушение «Титаника». Тогда для обмена информацией с другими кораблями использовалась новейшая радиотелеграфная станция, за использование и работоспособность которой отвечал старший офицер связи корабля Джек Филипс. Установка также могла передавать сигналы к берегу, что являлось чем-то новым для всего мира.
Через четыре дня после отплытия беспроводное радио Джека Филипса дало сбой. Проблему сумели устранить, однако передовая технология была «захвачена» пассажирами первого класса. Люди активно посылали личные сообщения близким и друзьям на материк. Радиотелеграфная станция служила им неким мессенджером. Филипс оказался заваленным приветственными телеграммами и приглашениями на обед. Проблема заключалась в том, что установка могла обеспечивать только одностороннюю коммуникацию на конкретной частоте. Таким образом, одновременно можно было посылать только одно сообщение либо принимать.
«Титаник» получил телеграмму от лайнера «Калифорния», который плыл неподалеку, о большом скоплении льда. Эта информация была проигнорирована: Филипс продолжил отправлять сообщения пассажиров первого класса на материк. «Калифорния» препятствовала нормальной отправке телеграмм, так как занимала ту же частоту. В итоге этот лайнер получил от «Титаника» возмущенное сообщение с просьбой немедленно прекратить радиообмен. Через 45 минут после этого произошло столкновение с айсбергом. В тот момент Джек Филипс с ужасом осознал свою ошибку.
Интересно, что корабль «Калифорния» всё еще находился рядом, однако он не мог получить оповещение о катастрофе. Причина этому банальна: оператор удовлетворил просьбу Филипса и пошел спать.
Через пару недель после катастрофы американское правительство на законодательном уровне обязало корабли поддерживать круглосуточную радиосвязь. Потенциал беспроводных коммуникаций был осознан.
Интересно, что первый вариант рабочей сети был построен в России. В конце 1950-х годов специалисты Воронежского НИИ разработали систему автоматической мобильной связи «Алтай». К 1970 году она охватывала 30 городов, работая на частоте 150 МГц. Позже власти выделили диапазон 330 МГц. Для улавливания сигнала пользователи использовали оборудование, которое устанавливали, как правило, на крышах зданий. Люди получили возможность звонить не только в рамках одной сети, но и на городские АТС, межгород и за границу. Одна базовая станция охватывала в среднем 60 км, а при равнинном рельефе радиус покрытия мог составлять даже 100 км.
Год за годом мобильная связь развивалась в разных странах. До 1970 года использовалась подвижная телефонная радиосвязь, а уже после выхода первого телефона, увеличения потребностей населения и ограниченности каналов был осуществлен переход на системы сотовой связи. Емкость сети была увеличена за счет повторного использования частот в системе с ячеистой структурой.
Привычная для нас сеть была зарождена в США в 1974 году, когда власти выделили 40 МГц в диапазоне 800 МГц. В Чикаго инженеры в 1978 году развернули сеть, которая могла обслуживать 2 тысячи абонентов одновременно.
Вопрос безопасность и конфиденциальности мобильных сетей
По мере внедрения мобильной связи встал вопрос о конфиденциальности передаваемых данных. Особенно проблема прослушивания беспокоила спецпользователей радиочастотного ресурса – полицию и военных. Как ни странно, идея, как защитить телефонные разговоры от посторонних ушей, принадлежит не правительству или отдельным инженерам, а Хеди Ламарр – звезде Голливуда. Никто даже не подозревал о её способностях к изобретательству.
Актриса и изобретательница Хеди Ламарр
Хеди жила во времена Второй мировой. Она понимала, чем могут обернуться для мира стремления Гитлера, поэтому хотела как-то помочь США выиграть войну.
Найти способ предотвращения перехвата данных Хеди помогло обычное фортепиано. Известно, что музыкальный мотив создается при переходе с одной ноты на другую. Если радиосигнал будет перепрыгивать каждую секунду с одной частоты на другую, его будет невозможно заглушить. Однако надо было придумать, как собеседники одновременно будут «перескакивать» между конкретными каналами. В этом тоже помогла музыка, а именно механическое пианино. Чтобы два механических инструмента играли синхронно, в них нужно вставить перфокарты. Абсолютно то же самое можно проделать и с беспроводными передатчиками.
Хеди обратилась со своим изобретением к американскому правительству. Тогда все заявили, что решение непрактичное. Только через 20 лет (к 1950 году), когда появились интегральные схемы, стали применять смену частот. Хеди за свою работу не получила ни цента.
Интересно, что технология постоянной смены канала используется не только в GSM, CDMA и других сетях, но и в Wi-Fi, Bluetooth.
Таким образом, работа инженеров и изобретателей из разных уголков мира позволила создать то, без чего сегодня мы не представляем жизни, ‒ мобильную связь. Развитие технологий подталкивалось различными страшными событиями, а также конкуренцией. Сегодня мобильная связь тоже не стоит на месте. Мир меняется, пусть и не такими быстрыми темпами, как раньше.