1g -Pierwsza generacja sieci komórkowej
W tym artykule znajdziesz informacje o historii i sposobie działania pierwszej generacji sieci komórkowej 1G. Materiał został przygotowany przez działaczy KN Wireless Group oraz Stowarzyszenia Studenckiego WIGGOR. Bądź na bieżąco i śledź nas na Facebooku!
Wstęp
Spis treści
W poprzednich artykułach poruszaliśmy podstawowe kwestie fizyczne, tym razem przed nami luźniejsza forma historyczna. Dowiemy się od czego zaczęła się standaryzacja i poznamy bliżej prapradziadka aktualnie wprowadzanej technologii 5G. Telefonia pierwszej generacji, tak jak w przypadku każdej generacji jest zbiorem standardów wdrożonych w latach 80 ubiegłego wieku. Transmisja w tej technologii była w pełni analogowa i oferowała wyłącznie przesyłanie głosu.
Rodzaje sieci 1G
- Nordic Mobile Telephone (NMT) używany w krajach skandynawskich, Holandii, Europie Wschodniej i Rosji
- Advanced Mobile Phone System (AMPS) używany w Ameryce Północnej i Australii
- Total Access Communications System używany w Wielkiej Brytanii
- C-450 w Niemczech Zachodnich Portugalii i RPA
- Radiocom 2000 we Francji
- TMA w Hiszpanii
- RTMI we Włoszech.
Standardy sieci 1G
Żeby było bardziej skomplikowanie – w samej Japonii funkcjonowało kilka standardów:
TZ-801, TZ-802 i TZ-803 opracowany przez firmę NTT (Nippon Telegraph and Telephone Corporation) oraz drugi, Japan Total Access Communications System (JTACS). Ze względu na tło historyczne i stosunki krajów w tamtym czasie, można dojść do wniosku, że wdrażanie technologii w określonych krajach nie jest zaskakujące i podyktowane względami dyplomatycznymi.
1G na świecie
Warto umieścić na osi czasu kolejność wprowadzania standardów na danym obszarze, w kontekście rywalizacji o pierwsze uruchomienie możemy wyszczególnić Stany Zjednoczone, Japonię oraz kraje skandynawskie.
W USA patent odnośnie telefonii komórkowej złożył 10 października 1973 roku Martin Cooper zwany ojcem telefonów komórkowych. Budowę i model omówimy później. Mimo złożenia w 1973 patentu, infrastruktura pozwalająca obsłużyć system komórkowy została stworzona 10 lat później. W tym czasie Japończycy wyprzedzili Amerykanów uruchamiając w 1979 roku w Tokio pierwszą komercyjną sieć komórkową w technologii NTT. Po 5 latach objęli cały kraj, stając się jednocześnie pierwszą siecią ogólnokrajową.
Amerykanów prześcignęli również Skandynawowie uruchamiając w 1981 system NMT pokrywający zasięgiem tereny Danii, Finlandii, Norwegii oraz Szwecji. Była to pierwsza sieć obsługująca roaming międzynarodowy. W kontekście pokrycia mówimy o tym samym systemie funkcjonującym w kilku miastach krajów skandynawskich, nie mylić z pokryciem globalnym wszystkich krajów Skandynawii.
Do uruchomionych systemów w 1983 dochodzi amerykański AMPS obsługujący połączenia w centrum Chicago.
1G w Polsce
W Polsce pierwsza i jedyna sieć 1 generacji powstała w 1992 roku, zbudowana i obsługiwana przez pierwszego operatora telefonii komórkowej, czyli Centertel (późniejsza Telekomunikacja Polska, aktualnie Orange Polska). Usługa transmisji głosu była realizowana przez 4 centrale zlokalizowane w:
- Warszawie,
- Gdańsku,
- Katowicach,
- Poznaniu.
Zasięg był ograniczony tylko do centrum miast, w których znajdowała się centrala.
Czym jest system AMPS?
W kontekście systemu AMPS warto zajrzeć do patentu zgłoszonego przez Martina Cooper`a. Jest on ogólnodostępny [1]. Z danych technicznych – system funkcjonował w zakresie 800MHz oraz posiadał 832 kanały radiowe. Komunikacja była realizowana z pomocą modulacji częstotliwościowej FSK, szybkość transmisji 10 kb/s, podczas gdy kontrola transmisji odbywała się za pomocą nadmiarowych kodów BCH (14,6) {14 bitów było przesyłanych, 6 niosło za sobą informację}. Komórka stacji bazowej pokrywała 12,5km, posiadając 7 komórek w antenie sektorowej oraz 12 w dookólnej, moc nadajnika 40W. Składał się z podstawowych elementów jak centrala telefoniczna, stacja Bazowa i stacja ruchoma. W przeciwieństwie do nowszych systemów widać, jak prosta jest to struktura, ale jednocześnie uboga w realizowane usługi. Poniżej możemy zobaczyć wycinek z zarejestrowanego patentu.
Wracając do osoby Martina Cooper’a, i jego telefonu stacjonarnego Motorola DynaTAC. Inspiracją do stworzenia telefonu, jak wspominał w wywiadach był komunikator Kapitana Kirka ze Star Treka.
O pierwszej rozmowie
Pierwsze połączenie zostało wykonane do Joela Engela, szefa konkurencyjnego zespołu pracującego w Bell Labs nad telefonią komórkową. W wywiadzie dla CNN możemy przeczytać, jakie były pierwsze słowa wypowiedziane przez telefon komórkowy: „Joel, I’m calling you from a 'real’ cellular telephone. A portable handheld telephone.” [2]. Podsumowując – jak widzimy rywalizacja o pierwszeństwo uruchomienia systemu była zaciekła.
DynaTec - ile kosztował?
Do sklepów trafił w 1983, kosztował 3995$, czyli w przeniesieniu na aktualną rzeczywistość kosztowałaby około 10 000$. Niewątpliwie był to produkt ekskluzywny. Dlatego dla pokazania jak drogie było to urządzenie, warto odnieść się do płacy minimalnej w USA. W tamtym czasie wynosiła 3,35$. Podsumowując, jak możemy wyliczyć, osoba pracująca za minimalną stawkę musiałaby pracować bez przerwy około 50 dni. Poza ceną godnymi uwagi są techniczne aspekty. Ważył około 1,1kg i był długi na 25 cm. Z tego względu popularne stało się określenie “cegła”. Bateria wystarczała na pół godziny rozmowy, maksymalny czas czuwania wynosił 8h. Można było dodzwonić się za jego pomocą tylko do Chicago, w latach 1983-1984 urządzenie kupiło 12 000 osób.
TELEFON DYNATAC W KULTURZE
Pierwszy telefon komórkowy był na tyle nowym urządzeniem, że pojawił się w przemyśle filmowym Ameryki. Dlatego też, ten model telefonu występował w wielu filmach. Motorolę DynaTAC możemy zauważyć w filmie “American Psycho”, a także w kultowym „Wall Street” z Michaelem Douglasem.
System NMT 450 i NMT 900
Początkowo System NMT był tworzony w paśmie 450MHz, ale z uwagi na ograniczoną pojemność szybko została przeniesiona na pasmo 900MHz. Z tego względu system funkcjonował w Polsce< na właśnie tej częstotliwości.
NMT 450 NMT 900
Modulacja FM
Liczba kanałów 200 1000
Pokrycie komórki 40km 20km
Moc 50W 25W
W 1 komórce realizowane było 16 kanałów, natomiast antena sektorowa wyodrębniała 3 takie komórki, dlatego połączenie było realizowane dość specyficzne. Mianowicie w momencie wybrania numeru telefonu centrala lokalizowała telefon w formie rozsiewczej przez specjalny kanał wywoławczy. Mówiąc prościej, centrala wysyłała komunikat do wszystkich telefonów w sieci, a odpowiedź wysyłał pożądany. Z tego względu, jeśli przez określony czas nie było informacji zwrotnej centrala zwalniała zasoby i anulowała połączenie.
NMT w Polsce
Tak jak wspominaliśmy, w Polsce technologia NMT została wprowadzona w 1992 i była to wersja NMT 450i. Co godne uwagi, w 1995 r. pokrywała około 85% kraju świadcząc usługę dla ponad 80 tys. abonentów. Reasumując, wdrażana technologia była niewątpliwą nowością w kraju, który stosunkowo niedawno otworzył się na rynki zachodnie.
W Polsce można było korzystać z sieci 1G do stycznia 2010 roku. Interesującym wydaje się fakt, że do samego końca korzystało z niej około 1000 osób. Byli to głównie rybacy z uwagi na największe pokrycie na morzu [niska częstotliwość pozwala na pokrycie większego terenu]. Do 2012 roku słyszalny był sygnał marszrutowania świadczący o wciąż działających urządzeniach w tym paśmie. W dalszym ciągu pasmo było wykorzystywane przez Orange do dystrybucji Internetu CDMA450. W 2017 ostatecznie zrezygnowała z tego pasma, jednocześnie kończąc historię tej częstotliwości w Polsce.
Ze względu na stosunkowo późne wprowadzenie tego standardu na terenie naszego kraju inwestycja jak szybko zaczęła się rozwijać, tak szybko zaczęto podważać sens inwestowania. Biorąc pod uwagę zaawansowane prace nad standardem 2G. Centertel już w 1997 roku zaczął budowę infrastruktury kolejnej generacji.
Niestety infrastruktura NMT w swojej specyfikacji nie umożliwiała wysyłania wiadomości tekstowych, natomiast prowadzono pracę nad umożliwieniem takiej funkcjonalności użytkownikom.
Podsumowanie
Na zakończenie warto podsumować najważniejsze informacje dotyczące tej technologii.
Sieć 1G:
- Transmitowała głos
- Była analogowa i mało wydajna
- Nie posiadała mechanizmów bezpieczeństwa, co umożliwiało podsłuch.
Jeśli chcesz poznać więcej ciekawostek z zakresu telekomunikacji, sprawdź wpis dotyczący fal i anten. Przygotowaliśmy całą serię postów, które z pewnością Cię zainteresują!
Bibliografia
- https://patents.google.com/patent/US3906166 [dostęp 10.01.2021]
- http://edition.cnn.com/2010/TECH/mobile/07/09/cooper.cell.phone.inventor/index.html?hpt=Sbin [dostęp 10.01.2021]
- https://re-research.pl/pl/post/2017-02-18-60117-telefon-komorkowy.html [dostęp 10.01.2021]