Здравствуйте, дорогие посетители портала Trashbox! Данная статья посвящена устаревшей технологии связи — Nordic Mobile Telephone (NMT), которая с момента запуска в 80-х годах прошлого столетия сохранила свою популярность вплоть до начала 2000-х годов. Еще NMT — это, можно сказать, синоним выражению «1G». Также, эта система — первая в своем роде.
Об истоках этой системы, разработка которой началась еще в 1950-е годы, а эксплуатация закончилась в 2000-х, читайте под катом.
История разработки
В пятидесятых годах прошлого столетия в Швеции всеми телекоммуникациями управляла организация Televerket. Televerket была министерством связи Швеции и была монополистом в области телекоммуникаций Швеции. Несмотря на это, цены на связь в Швеции были очень приемлемыми и одними из самых низких.
В конце сороковых годов, в Televerket было решено начать разработку систем мобильной связи. Поручение приняли два инженера; их имена были Стур Лаурен и Рагнар Берглунд. Первая опытная базовая станция с антенной на водонапорной башней была установлена. Было также установлено 5 мобильных станций. Коммутатор, который связывал новую систему и традиционную телефонную связь находился на местной АТС. Новая система получила название в честь одного из инженеров — Стура Лаурена — и называлась MTL (Мобильный Телефон Лаурена). К слову, Лаурен разработал коммутационный интерфейс. В нем использовался импульсный метод обмена сигналами. Берглунд же отвечал за радио-составляющую системы, которую он разрабатывал в сотрудничестве с Иваром Алгреном, а также компанией Svenska Radio Aktiebolaget (SRA). MTL работала в дуплексном режиме, что означало то, что одновременно могли передавать свои данные оба собеседника. Таких каналов было всего 2. Диапазон работы станции — 160 МГц.
Испытание MTL прощли успешно, в связи с чем было принято решение создать две коммерческие системы. Televerket решила установить новые системы в Стокгольме и Гетеборге. Использовать системы стало возможным лишь в 1956 году, но данная дата была не совсем та, на которую расчитывали в Televerket и SRA — задержка была потому, что система оказалась несовершенной для широкого использования. Во время доработки, 5 мобильных станций, о которых я уже говорил выше, активно использовались разработчиками Televerket; позднее их сдали в бесплатную аренду пользователям. Televerket также демонстрировала устройство на всевозможных выставках.
Системы, установленные в 1956 году, могли бы распространиться на всю территорию страны. Однако этому не суждено было быть по вине самих разработчиков. Дело в том, что использовались эти системы на автомобилях, которым присваивали номер из серии 95ХХХ. Номера, как видно, были пятизначными, а изменять можно было всего 3 цифры, что дает нам всего 1000 уникальных абонентов. Это и было самым главным ограничением мобильной системы MTL.
Радиус действия систем составлял 25-30 км. Системы MTL использовались до конца 60-х годов; на конец эксплуатации система насчитывала 125 абонентов. Очевидно, тогда еще никто не представлял, насколько большие возможности открывала система перед пользователями и какие перспективы у нее были.
Второй из инженеров, Рагнар Берглунд, не прекращал опытов и разработок. Он настойчиво разрабатывал свой вариант системы. В итоге получилось то, что стали называть MTB (латинские буквы) — Мобильный Телефон Берглунда. Испытание новой системы началось в 1961 году. Система использовала диапазон 76 и 81 МГц. По технологии Берглунда, каждому абоненту выделялся номер, принадлежащий местной станции, которая подключалась к общей системе. Сейчас номера такого типа называют «прямой городской». Примечательной функцией системы была идентификация абонентов по уникальному тональному коду, вместо последовательности импульсов.
Для тех, кто не понимает, что такое "импульсный ввод" и "тональный ввод", поясню: тональный ввод — это тот, которым мы пользуемся сейчас. Нажимая на кнопки домашнего телефона или смартфона мы слышим характерные звуки разных тонов. Это — тональный способ ввода. Импульсный же тип ввода — это когда вместо звука определенного тона передается очередь из импульсов. Такой тип ввода используется на дисковых телефонах (да-да, известное многим теплое ламповое тиканье при наборе цифры и есть описанная мною очередь из импульсов). Также этот вид ввода остался на многих (если не всех) современных домашних телефонах. Очевидно, это сделано для совместимости со старыми линиями. Например, на моем домашнем телефоне есть переключатель с тонального ввода на импульсный. При использовании второго, я слышу очередь из импульсов определенной длины при нажатии на какую-либо цифровую кнопку. Оба типа ввода у меня работают корректно.
Вернемся к нашим сетям MTL и MTB. В Televerket понимали, что на расширение зоны покрытия обеих систем уходило очень много финансов, а частотного диапазона уже не хватало на все новых пользователей. Поэтому в 1964 году было решено создать исследовательскую группу под предводительством Карла-Госта Асдала.
Первым результатом работы группы стал отчет, который группа завершила и представила руководству в 1967 году. Основными положениями отчета стали следующие пункты:
1) Необходимо найти пути для многократного использования частот для увеличения плотности пользователей на отдельно взятом диапазоне
2) Любая автоматизированная система мобильной связи должна обеспечить Швецию широким спектром услуг, чем какая-либо другая
3) Предложение об использовании сотовой концепции связи, хотя, стоит отметить, такого понятия, как «сотовая связь», еще известно не было
4) Создание три вида новых общенациональных услуг:
а. Пейджинговая система MBS (которая в середине-конце 2000-х канула в лету полностью)
б. Мобильная телефонная служба MTS
в. Наземная мобильная радиосвязь для индивидуальных пользователей
Данный отчет был одобрен советом директоров Televerket, а это означало то, что был дан зеленый свет на то, чтобы огласить отчет публично.
В 1969 году состоялась Телекоммуникационная Конференция стран Северного Совета. Северный совет — это организация, объединяющая Данию, Исландию, Швецию, Финляндию и Норвегию. Организация Северного совета была создана в 1953 году. Именно на Телекоммуникационной конференции 1969 года Карл-Гост Асдал предложил использовать мобильную телефонию в качестве одного из основных направлений сотрудничества. Предложение Асдала оценили по достоинству, а потому немедленно поручили составить рабочую группу стран Северного Совета. Эта рабочая группа получила название Nordic Mobile Telephone, или просто NMT.
Первым отчетом от NMT стал отчет, опубликованный в 1970 году. В данном отчете содержались все необходимые рекомендации по созданию автоматизированных мобильных сетей. Однако, группа сразу же всех предупредила: на создание первой такой сети уйдет не менее десяти лет. Дело было не сколько в сложности конструирования системы, сколько в том, что технологических средств и приспособлений просто не хватало для создания такой системы. Поэтому NMT и предупредила, что на создание стандарта уйдет столько времени — они уже учли то, что им просто-напросто придется ждать новинок в области микроэлектроники. Для того же, чтобы постепенно вводить понятие мобильных систем в массы, да и просто для прогресса, было решено создавать неавтоматизированные мобильные системы. От стран-членов Совета требовалось лишь забота о том, чтобы все полученные разработки были полностью совместимы (использовали одни и те же частоты, общие спецификации). Также, преследуя снижение цен и повышение качества предоставляемых услуг, Nordic Mobile Telephone настоятельно рекомендовала продавать мобильные станции самим абонентам, а производство установок передать в руки различных конкурирующих компаний. Предложенные неавтоматические сети быстро были реализованы и получили достаточно широкое распространение и вскоре после запуска такой системы в Швеции в 1971 году, количество абонентов насчитывало уже 20 000.
Для тех, кто не понял, что означает "неавтоматическая сеть", поясню: это сеть, в которой подключение осуществляется через живого оператора.
Как показала практика, некоторые принципы, оглашенные NMT, оказались не самыми верными. Так, например, в 1971 году считалось, что полноценные автоматические системы станут лишь дополнением к уже существующим неавтоматическим. Такое недооценивание технологии не было характерным только для Северной Европы; практически весь мир считал, что системы такого типа на самом деле перспективны, однако никто не предполагал, насколько удобным, выгодным и просто прогрессивным будет такая связь — автоматизированная мобильная.
Тем не менее, NMT продолжала работу. На ранней стадии своей работы, NMT была очень озабочена совместимостью с существовавшей неавтоматической системой. Также, группа была озабочена возможностью нормального использования телефона в области границ Дании, Швеции и Норвегии (абоненты тех районов зачастую должны были использовать связь по обе стороны от границ. К слову, именно тогда в мире впервые подняли тему международного частотного использования и разделения самих частот.
В 1973 году NMT пришли к неизбежному выводу: для удобства общения необходимо объединить все сети в единое целое, а сам мобильный телефон не должен уступать по удобству обычным телефонам того времени. По схеме, разработанной NMT, все телефоны объединялись в единую сеть. Было предложено рассмотреть механизм «переброски» сигнала. «Переброска» нужна была для того, чтобы телефон абонента, который пересек границу действия родной базовой станции, мог без проблем подключиться к новой станции, в зоне охвата которой теперь находился абонент. В новых спецификациях было сказано и о том, что сторона, совершающая звонок, не обязана знать, где находится абонент, к которому нужно дозвониться — это требование стало причиной появления такой вещи, которую позднее назвали роумингом. Эта функция позволяла звонить любому абоненту, вне зависимости от того, в какой стране Северного Совета находился вызываемый абонент. Роуминг стал реальностью лишь спустя несколько лет.
В том же 1973 году была представлена самая первая схема мобильной телефонной сети. В NMT предложили следующую схему: в окрестностях, где расположена базовая станция (БС), разъезжал автомобиль/грузовик, на котором была установлена мобильная станция (МС). БС и МС соединялись по радиоканалу. БС также соединялась с мобильной телефонной станцией (МТС). «Мобильный» в МТС не оттого, что МТС была передвижной, а оттого, что МТС предназначалась для работы с МС. БС и МТС соединялись по кабельному или радиорелейному каналу. Сами МТС соединялись между собой по выделенным каналам. МТС предназначались для соединения мобильных и обычных телефонных каналов. Оборудование, на котором строилась сеть (коммутатор МТС, БС-ии) определялись как мобильная телефонная «система». Данная система в целом обеспечивала связь между мобильными и традиционными телефонами.
Интерфейс между БС и МС, который лежит в основе всей эффективной работы сотовой системы, называется коммутационным. По очевидным причинам, такой интерфейс должен обеспечивать высокую скоростью обработки и передачи данных. О защите канала от перехвата, что немаловажно, тоже не забывали. NMT должна была определить род этого интерфейса. После массы экспериментов в лаборатории и в жизненных условиях, NMT решила, что коммутаторы в мобильной сети, а также их интерфейс, должны быть цифровыми. Одной из причин такого выбора было то, что в коммутационных интерфейсах переходных систем, о создании которых договорились при учреждении группы Nordic Mobile Telephone, радиосигнал, который передавался от БС к МС, а также в обратном направлении, по всем законам подвержен затуханию. Здесь проявлялось первое преимущество цифровых коммутационных интерфейсов: здесь были все возможности для использования всевозможных методов коррекции ошибок.
Возможно, вы решите, что цифровые интерфейсы — обычная вещь, и использование именно таких интерфейсов — ожидаемая вещь. Возможно, это и так, но не для начала 1970-х. Дело в том, что микропроцессоры только-только увидели свет, а компьютеризированных станций было очень и очень мало. Никто не может сказать, на сколько лет затянулась бы разработка конечного варианта системы, если бы не этот смелый шаг разработчиков.
Очередной отчет Nordic Mobile Telephone 1975 года включил в себя новые предложения и спецификации. Отчет был приурочен к очередной Телекомунникационной конференции стран Северного Совета. В отчете содержались спецификации таких процедур, как упомянутые выше «переброска» и роуминг. В отчете NMT заверила, что использование новых сетей может производиться без изменения структур уже существующих телефонных сетей. Также NMT предложила провести испытания системы. Это было бы полезно для того, чтобы подтвердить/откорректировать все спецификации, а также позволило бы показать производителям, насколько надежными и отработанными были предложенные технологии.
Очень важным фактом является то, что ни одна из спецификаций и ни одно из технических средств, разработанных в NMT не были запатентованы, что автоматически позволяло использовать все наработки нового международного стандарта бесплатно всем желающим производителям.
По данному отчету предполагалось окончить испытания в 1977-1978 годах, заключить контракт на производство оборудования в 1978 году, а начать отгрузки оборудования в 1979-1980 годах. Соответственно, первая система должна была быть введена в строй уже в 1981 году. Со всеми условиями согласились все участники конференции. Решение финансовой стороны вопроса было честным: все страны имели одинаковые денежные обязательства перед NMT.
Председателями и секретарем Nordic Mobile Telephone были Хакан Бокстам и Томас Хауг соответственно. Судьба сложилась так, что Бокстам ушел в мир иной всего за несколько месяцев до окончания испытаний, которые были успешно пройдены летом 1978 года в Стокгольме. К слову, и Бокстам, и Хауг — работники министерства связи Швеции. В этом министерстве был человек, ответственный за разработку и конструирование системы, а также проведения испытаний. Звали его Остен Макитало. Забегая вперед скажу, что в 1987 году заслуги Хауга и Макитало были отмечены золотыми медалями.
Производители оборудования были осведомлены еще в 1971 году, благодаря чему в последующие годы NMT имела возможность вести диалог с ними, в ходе которых обсуждались как общие темы сотрудничества, так и финансовые и прочие затраты, необходимые для продолжения сотрудничества. Одним из таких производителей была компания LM Ericsson Telephone Company, вернее два ее филиала. Филиалами были Х-отдел, занимавшийся открытыми системами, и дочерняя компания SRA. Читатель должен вспомнить, что в самом начале статьи я уже упомянул эту компанию:)
В 1977 году NMT начала набор производителей для производства БС и коммутаторов для Северной Европы. У компании SRA не было готового оборудования, но SRA приняла участие в разработке управляющего блока для БС от компании Magnetic, которая впоследствии стала одним из поставщиков БС в Северной Европе. Отдел Ericsson, которая занималась телефонной связью, предложило коммутаторы для обработки мобильного трафика.
В 1978 году стало известно, что Швеция, Дания и Норвегия (а впоследствии и Финляндия) выбрали Ericsson основным поставщиком оборудования. Ericsson должна была поставлять AXE — коммутаторы, созданные в компании Ellemtel, которая частично принадлежала Ericsson. Однако, Ericsson считала, что АХЕ еще недостаточно доработаны, и настаивала на поставке устройств АКЕ (коммутатор с управлением через микропроцессор и электромеханической коммутацией). Несмотря на все рекомендации Ericsson, Televerket все же требовал использования улучшенной версии АХЕ. АХЕ был цифровым коммутатором, а цифровые коммутаторы обеспечивали широкие возможности для мобильных телефонных станций (МТХ), а также достаточно высокую и комфортную скорость «переброски». АХЕ был способен работать в очень крупных сетях, включая и мобильные сети. Естественно, за хорошую аппаратуру нужно платить хорошие деньги, однако потребители все же приобретали более дешевые предложения от конкурентов Ericsson — небольшие коммутаторы по приемлемой цене. Одна из известнейших пословиц гласит: скупой платит дважды. Народная мудрость подтвердила свою верность еще раз: спустя несколько лет коммутаторы АХЕ показали, насколько они живучие. У операторов, приобретавших небольшие коммутаторы стали возникать проблемы, связанные с нехваткой оборудования. Вследствие этого, операторы были вынуждены приобретать все больше и больше небольших коммутаторов.
При объявлении тендера 1977 года были объявлены новые спецификации, согласно которым в 1981 году, в октябре, готовые системы должны быть введены в строй. К слову, в том же месяце и году в Швеции заработала сеть Nordic Mobile Telephone, что само по себе является одним из редких случаев, когда разработка была окончена в точный срок.
Тем временем, у SRA все еще не было готовой БС. Однако, когда компании выпала возможность прокомментировать возможность введения тональной системы сигналов, она напомнила о своем многолетнем опыте по передаче цифровых и аналоговых радиосигналов. Так SRA смогла продвинуть цифровую систему обмена информацией между БС и МС.
Несмотря на то, что названия «Ericsson» и «SRA» встречаются очень часто в статье, вклад этих компаний был невелик. Гораздо большая заслуга лежит на Министерствах связи стран Северного Совета.
В Швеции планировалось поставить две станции МТХ (в Гетеборге и Стокгольме) на 10 000 абонентов каждая (при возможности расширения кол-ва абонентов до 50 тысяч). Станция в Стокгольме имела 236 каналов, по которым 53 БС по всей Швеции соединялись с ней. В Гетеборге же станция имела 238 канала и 51 БС для соединений со страной.
И вот, наконец, после 15 лет непрерывной работы Министерств связи нескольких государств добились своего — на свет появилась сеть стандарта NMT-450. 1 октября 1981 года сеть NMT была официально запущена.
Интересный факт: первая сеть была запущена 1 сентября 1981 года — на месяц раньше, чем в Швеции.
Итог: как же это работало в начале 2000-х?
В России первая мобильная сеть была сетью именно стандарта NMT-450. Этот стандарт имел гораздо больший радиус действия БС, нежели полностью цифровой GSM-900. Данные в NMT не оцифровывались, поэтому, сообщается, можно было слышать «живой» голос без хрустов. Хрусты и хлюпанье возникало только при помехах, которые увеличивались в крупных городах. Поэтому пользоваться за городом гораздо удобнее. Теперь же я представлю вам полный механизм работы NMT-450.
Вся сеть делится на TA (traffic area), в которые входят БС. У каждой ТА свой коммутатор. Время от времени, телефон, находясь в режиме ожидания, проверяет качество сигнала БС. При недостаточном уровне сигнала телефон пытался найти новую БС. При перемещении из одной ТА в другую, коммутатор предыдущей исключает телефон из своего списка, а для того, чтобы появиться в списке нового, необходимо пройти регистрацию. Иногда случалось, что регистрация проходила неудачно. Это было при сильных помехах или тогда, когда абонент переходил из ТА одного оператора в ТА другого оператора. В таком случае телефон предлагал включать роуминг. Проблема требования телефоном роуминга в Москве очень знакома бывшим владельцам-москвичам телефонов NMT. Для того, чтобы исправить ситуацию, можно было либо подтвердить роуминг, либо позвонить на какой-нибудь номер, чтобы телефон снова попытался «договориться» с коммутатором. Обычно это помогало исправить ситуацию.
В начале 2000-х годов в Европе сеть NMT-450 постепенно сворачивалась, уступая место новым GSM-стандартам. Кстати, стоит отметить, что размер у NMT-устройств был больше, чем у GSM-аппаратов, что явный недостаток (хотя для некоторых людей большой размер — скорее достоинство). В России и по сей день можно найти NMT-операторов (хоть и с большим трудом), несмотря на то, что лицензии на NMT-400 более не выдаются.
Стоит отметить, что под конец жизненного пути NMT-450 по функциональности ничем не уступал новым стандартам. Как отмечает один из интернет-авторов, "… это и определение номера, и голосовая почта, факс-почта, конференц-связь, переадресация вызова, SMS, синхронизация часов". Насчет возможности использования WAP (или просто мобильного интернета) у меня нет данных, однако я склонен считать, что это не было возможным.
Кстати, Televerket — это сегодняшная TeliaSonera, которая владеет несколькими операторами, в том числе и в странах СНГ (Azercell, UCell, MoldCell и др).
Вот такой интересный путь развития прошел стандарт NMT-450. Думаю, эта статья была познавательной.
С наступающим вас и до скорой встречи!
P.S. Видео на закуску
Горбачев разговаривает по Nokia Mobira Cityman, последние модификации которого работали на NMT.
интересно было бы узнать, что из этого получилось бы. плюс!