Каким был мобильный телефон до появления сотовой связи. Часть 2

В первой части статьи я рассказал о том, что во Франции, США и СССР существовали настоящие мобильные телефоны задолго до создания сотовых сетей. Была такая технология и в Германии. А Скандинавии, так вообще… Впрочем, сейчас я все расскажу.

A‑Netz: лампы, люкс и телефонистка

Пока в Париже телефонистки соединяли владельцев «Ситроенов» с владельцами «Роллс-Ройсов», а в Москве на Котельнической набирал обороты «Алтай», в Западной Германии тоже кипела работа. И здесь, как это часто бывало у немцев, порядок возвели в абсолют. Разрозненные ведомственные сети, которые росли как грибы после войны, в 1958 году наконец объединили под единой вывеской. 
Знакомьтесь. 
A‑Netz. 
Arbeit und Disziplin!

На самом деле первые попытки сделать автомобиль с телефоном начались в Германии еще в начале 1950‑х. В 1955 году Deutsche Bundespost (почта) запустила «Zugpostfunk» (железнодорожную связь), но массовым это назвать было нельзя. Все изменилось в 1958 году, когда почтовое ведомство наконец решило навести порядок и объявило о создании единого A‑Netz (Autotelefon‑Netz).

Технически это была классическая система 0G. Работала она в диапазоне 156–174 МГц (тот самый 2‑метровый любительский диапазон), использовала частотную модуляцию (FM) и обладала мощностью передатчика телефона в 10 Вт. В исходной версии (A1) имелось всего 17 ручных каналов. Позже добавили A2 и A3 (в Гамбурге), увеличив число каналов до 19. По сути, это был ручной полудуплекс: чтобы говорить, нужно было нажать кнопку.

Абонентское оборудование тех лет сюрпризов не преподносит даже в Германии: все на лампах. Первые аппараты, по классике, занимали полбагажника и были чудовищно дорогими: 5000–6000 марок. Для сравнения: 5000 марок — это два Volkswagen Beetle тех лет, и еще останется 1000 марок. На современные деньги — порядка 40 000 долларов.

Соединение происходило так: абонент снимал трубку и, как в парижской «Correspondance Publique», слышал голос телефонистки. Диктовал номер — она соединяла. И никакой автоматики. Позже появился селективный вызов (Selcall) на основе системы Telefunken «4 из 20», который позволял вызывать конкретную машину, не будя всех остальных в эфире.

За пределами зоны действия конкретной базовой станции разговор обрывался, и звонить приходилось заново. Правда, к 1968 году покрытие было уже 80% территории ФРГ (!!!). Париж и Москва придут к такому еще не скоро.

Пик абонентской базы A‑Netz пришелся на 1971 год — около 11 000 абонентов. Дальше система начала задыхаться. Чтобы погасить ажиотаж, осенью 1972 года Deutsche Bundespost подняла абонентскую плату с 65 до 270 марок в месяц (это больше 500 евро в пересчете на сегодняшние деньги). Формально — для «пересмотра тарифов», а по сути — чтобы люди переходили в новое, более емкое B‑Netz. План сработал. Когда в 1977 году A‑Netz окончательно отключили, в нем оставалось всего 787 абонентов.

B‑Netz: самонабор, дуплекс и голова в багажнике

Гораздо интереснее оказалось второе поколение — B‑Netz — запущенное в 1972 году. Это был настоящий прорыв для ФРГ. Если A‑Netz был лишь беспроводной присадкой к телефонной станции, то B‑Netz стал полностью автоматическим мобильным телефоном. Главное новшество: абонент сам набирал номер на дисковом номеронабирателе или на кнопочной панели. Оператор больше не требовался — вы слышали обычный городской гудок и крутили диск.

Изменилась и физика связи: B‑Netz работал в полном дуплексе — можно было говорить и слушать одновременно. Диапазон остался в районе 150 МГц (исходно 38 голосовых каналов), но в 1977 году, после кончины A‑Netz, его частоты забрали себе, и каналов стало 78. Шаг сетки — 20 кГц, разнос дуплекса — 4,6 МГц. Мощность телефона — 10 Вт, базовой станции — 10–30 Вт.

Оборудование, правда, все еще было монструозным. Основной приемопередатчик весом с хороший чемодан по‑прежнему жил в багажнике, а на передней панели располагался блок управления с трубкой и светодиодными индикаторами.

Стоимость оставалась элитарной: аппарат стоил около 15 000 марок. Абонентская плата сначала составляла 270 марок в месяц, а с 1980 года, после того как сеть переполнилась, плату снизили до 180 марок, но ввели поминутную плату — 1 марку за минуту разговора в любом направлении.

Сигнализация B‑Netz — отдельная история. Для управления использовались два тона: F0 = 2070 Гц и F1 = 1950 Гц. Когда абонент снимал трубку, телефон посылал тон F0 («захват канала»), базовая станция отвечала тоном F1, и только потом начинался набор номера. Это была простое, но эффективное аналоговое «рукопожатие», позволявшая системе не путать абонентов в ограниченном эфире.

А вот для входящего вызова все было хитрее. B‑Netz страдал одним фундаментальным недостатком: чтобы дозвониться до абонента, нужно было знать, где он находится. Да, вы не ослышались. Вся территория ФРГ была поделена на 150 зон диаметром до 150 км каждая. Если вы знали, что ваш абонент сейчас в Мюнхене, вы набирали: мюнхенский код (089), затем «05» (код B‑Netz), затем номер абонента. Для Франкфурта — 0611‑05, для Гамбурга — 0411‑05 и так далее. Выехал мюнхенец в Кельн — все, его не найти, пока он не перезвонит сам.

Понятия хэндовер (передача вызова между станциями) в B‑Netz не существовало. Если во время разговора вы пересекали границу зоны, связь просто обрывалась. Приходилось перезванивать.

При всем этом B‑Netz умел то, что не снилось многим конкурентам: международный роуминг. Австрия, Нидерланды, Люксембург — системы были совместимы, и с немецким аппаратом можно было ездить по соседям, оставаясь на связи.

Платой за удобство стало полное отсутствие шифрования. Эфир B‑Netz был абсолютно открыт. Любой радиолюбитель со сканером на 150 МГц мог слушать разговоры бизнесменов и политиков. Лишь избранные, например высокопоставленные чиновники, цепляли к аппаратам внешние скремблеры, чтобы хоть как‑то скрыть переговоры.

На пике развития, в 1986 году, в B‑Netz работало 158 базовых станций и около 27 000 абонентов в Германии плюс 1 770 в Австрии. Сеть была хронически перегружена: найти свободный канал в час пик было почти невозможно.

B‑Netz дожил до 1994 года, но его судьба была предрешена еще в 1985‑м, когда Siemens и Deutsche Bundespost запустили C‑Netz (C450) — уже настоящую сотовую систему 1G с автоматическим хэндовером, единой общегерманской нумерацией и даже возможностью передавать данные на скорости 2,4 кбит/с.

A‑Netz и B‑Netz — это не просто предтечи современной связи. Это пример того, как в условиях холодной войны, дороговизны и технических ограничений рождался привычный нам мир. Ведь когда‑то, чтобы просто позвонить, нужно было знать не только номер, но и район города, где едет машина. И это называлось «мобильной связью».

Север хочет связи!

Статью можно долго продолжать, рассказывая про разные национальные системы. Но, думаю, вы заметили, что я начал повторяться. Передатчик в багажнике, первое поколение ручное, второе автоматическое, установка в машине. А самое важное — полная незащищенность от перехвата и крайне малая емкость.

В целом, это так или иначе характеризует все системы 0G. Главное, что их спасало, — очень ограниченный круг абонентов. Сервис для солидных господ, а значит, это окупает затраты и нивелирует малую пропускную способность. Впрочем, все же требует конфиденциальности, которой нет от слова вообще.

Но так было не везде. Совершенно внезапный финт ушами выкинула Скандинавия. Они не пошли по пути «сервиса для элиты», а создали народный мобильный телефон. И вполне ожидаемо, что Финляндия, Швеция, Дания и Норвегия на этом пути собрали куда больше абонентов, чем вся старушка Европа.

1 декабря 1966 года в Норвегии начала работу система OLT (Offentlig Landmobil Telefoni) — первая наземная мобильная телефонная сеть в стране. Она работала в VHF-диапазоне 160 МГц (мобильный аппарат передавал на 160–162 МГц, базовая станция — на 168–170 МГц). Большинство аппаратов работали в полудуплексе — говорили по очереди, как на рации. Впрочем, те, у кого деньги водились, могли купить полноценный дуплекс — для этого требовалось два частотных канала (прием и передача), и аппарат был заметно тяжелее и дороже.

Соединение было ручным — водитель связывался с оператором, который вручную соединял его с городской линией. Аппараты для OLT выпускала компания Nera в Осло. Первая модель, 9-канальная CM13, работала на радиолампах и весила соответствующе.

Интересная деталь: для входящих звонков использовалась система селективного вызова — динамик телефона был выключен, но при поступлении сигнала с уникальным кодом он включался, загоралась лампочка, и водитель должен был сам переключиться на нужный канал, чтобы ответить.

В 1976 году систему модернизировали: добавили UHF-диапазон и интегрировали со шведско-датской системой MTD, что позволило организовать международный роуминг внутри Скандинавии. OLT просуществовала до 1990 года. А в 1981 году в рамках сети насчитывалось 30 000 абонентов. 

Еще раз: 30 000 абонентов! 

Это была крупнейшая мобильная сеть в мире на тот момент, при том, что население Норвегии в 1981 году — 4,1 млн человек. «Алтай» по числу абонентов находился примерно на этом же уровне, но это была закрытая система, а население СССР в 1981 году примерно 270 миллионов человек.

Скандинавская автоматика

Пока в США и Европе бились над ручными системами, в Швеции произошло нечто принципиально иное. В 1956 году компания Ericsson совместно с государственным Televerket запустила MTA (Mobiltelefonisystem A). И это был первый в мире автоматический мобильный телефон с исходящей связью. Абонент просто снимал трубку, крутил диск — и звонок уходил в городскую сеть. Никаких телефонисток, никаких «девушек, соедините». Повторюсь, это 1956 год.

Аппарат MTA весил под 40 килограммов, занимал полбагажника и требовал дополнительный аккумулятор — классика 0G. Но внутри он был устроен сложнее. Перед вызовом на станцию автоматически отправлялся номер абонента, собранный из электромагнитных реле. С точки зрения абонента это было незаметно. Он просто поднимал трубку и спустя какое-то время мог сделать вызов через дисковый номеронабиратель. Казалось бы - это не просто продвинутая, это мега продвинутая система для своих лет!

Да. Все бы хорошо, но система уперлась в потолок. И очень низкий. 

В Стокгольме MTA выделили всего четыре радиочастоты (канала) для всей сети. В диапазон 160 МГц, где работал стандарт, места было не так уж много. 

Дальше. Один разговор занимал канал целиком. Инженеры Ericsson посчитали: один канал может обслуживать не более 25 автомобилей. Четыре канала — 100. Плюс небольшой запас — и получилось 125 абонентов на весь Стокгольм и Гетеборг. Все, что выше — коллапс: абоненты просто не могли бы дозвониться, потому что все каналы были бы постоянно заняты.

Радиус действия базовой станции составлял 25-30 километров. Выехал за пределы — связь оборвалась. Хэндовера, разумеется, не было. Аппарат при этом стоил как новый автомобиль. Неудивительно, что к концу 1956 года в Стокгольме насчитали всего девятнадцать таких телефонов, а в Гетеборге — восемь.

MTA стала технологической демонстрацией: «Смотрите, можно же без оператора!» Но как коммерческий продукт она провалилась. Слишком дорого, слишком мало абонентов, слишком маленькая зона покрытия. Система тихо доживала свой век до 1967 года, так и не перевалив за полторы сотни пользователей.

В 1962 году ей на смену пришла MTB (Mobiltelefonisystem B). Во-первых, телефоны стали транзисторными — вес упал до 10 килограммов. Во-вторых, систему перенесли в диапазон 80 МГц, подальше от городских радиопомех. В-третьих, добавили автоматическую коммутацию на тональных кодах (не DTMF, а свои, проприетарные).

Казалось бы, вот он, прогресс. Но MTB повторила судьбу предшественницы. Емкость выросла, но незначительно: в Стокгольме и Гетеборге поставили четырехканальные базовые станции на 150 телефонов, а к 1968 году, после расширения на Мальме, сеть могла обслуживать не более 600 абонентов. И это на всю Швецию. Радиус действия остался прежним — 25-30 км.

Оборудование все еще стоило бешеных денег, а абонентами оставались, скажем так, люди с очень широкими возможностями. И самое главное: по воспоминаниям очевидцев, ни MTA, ни MTB так и не принесли Televerket прибыли.

Televerket оказался в тупике. Две попытки построить автоматическую мобильную сеть не дали массового продукта. Автоматика — это круто, но она упиралась в физику: мало каналов, малый радиус, нет роуминга, дорогое абонентское оборудование. Расширять систему было некуда — частотный ресурс закончился.

И тогда шведы пошли по пути, который может показаться странным: они сделали шаг назад. В 1971 году они запустили MTD (Mobiltelefonisystem D) — уже не автоматическую, а ручную систему. Да, оператор вернулся в прошлое. Но зато MTD работала в более свободном диапазоне 450 МГц и могла охватить уже не 125 и не 600, а 20 000 абонентов по всей стране. Платой за это стало 700 телефонисток, но именно MTD продержалась до 1987 года и дождалась появления настоящей сотовой эры — NMT.

Скорее всего вы не поняли логики произошедшего. Еще раз. У Швеции есть продвинутая автоматическая система сильно опередившая свое время. Единственное, чего ей не хватает - емкости эфира (остальные недостатки в целом характерны для 0G). И эту емкость с третьего раза выделяют. Так зачем отказываться от автоматики и сажать 700 телефонисток?

Дело в том, что Televerket к 1971 году оказались в интересной ситуации. Уже было ясно, что будет общеСкандинавский стандарт сотовой связи и госкомпания принимала в его создании самое непосредственное участие. Но пока стандарта еще нет нужно было как-то закрывать спрос на рынке. С новыми частотами можно отлично нарастить число абонентов. Масштабирование MTA или MTB неизбежно потребовало бы разработки множества технических решений здесь и сейчас, которые по определению ушли бы в стол с появлением NMT. Или еще хуже, составили бы ему конкуренцию.

Потому шведский оператор намеренно делает шаг назад: создает сеть из палок и веток, получает огромный приток абонентов, но вообще не заморачивается с технической реализацией, понимая, что скоро все равно все переделывать. С десяток лет на ручном труде протянем. Именно так и случится, в 1981 году стартует NMT и MTD потихоньку «сольют».

Он в лесу, я ему сейчас позвоню

Финнам тоже было что показать. В 1971 году они запустили ARP (Autoradiopuhelin) — «автомобильный радиотелефон». Диапазон — 150 МГц, 80 каналов с шагом 25 кГц, мощность передатчика — от 1 до 5 Вт. Начиналось все как полностью автоматическая система в смысле набора номера (без телефонистки). Однако полноценная автоматизация межстанционного взаимодействия (хэндовер и роуминг) появилась только в 1990 году, когда абонентов оставалось меньше тысячи.

Но главное достижение ARP — покрытие. К 1978 году сеть из 140 базовых станций охватывала 100% территории Финляндии. Даже в самых глухих лесах и лапландских пустошах можно было позвонить. Аппараты, понятное дело, занимали весь багажник, но доступная связь того стоила. Пик популярности ARP пришелся на 1986 год: 35 560 абонентов. Сеть проработала до 2000 года, пережив даже более современные стандарты.

Зима близко!

К концу 1970‑х скандинавам стало очевидно: ручные системы, какими бы успешными они ни были, упираются в потолок. Абонентов становилось все больше, а операторы физически не успевали обрабатывать звонки. Нужна была полная автоматизация и единый стандарт.

И скандинавы сделали то, что умеют очень хорошо, — договорились. В 1981 году они запустили NMT (Nordic Mobile Telephone) — первую в мире полностью автоматическую сотовую систему 1G. Она стала прямым наследником всего, что было сделано в 0G. Норвежский OLT, шведско-датский MTD и финский ARP плавно сошли со сцены, уступив место новой эпохе.

Позже появятся AMPS, C‑Netz, Radiocom 2000 и еще целая гроздь мобильных стандартов 1G. Схлопываясь от поколения к поколению, уже к четвертой итерации (4G) они вырождаются в единый совместимый во всем мире стандарт LTE.

Но это будет потом. Пока же именно Скандинавия выступила внезапным бустом развития мобильной связи. Как так вышло?

Причин тут несколько.

• География. Представьте себе карту Скандинавии. Огромные, почти безлюдные просторы Лапландии, фьорды Норвегии, тысячи озер Финляндии. В XX веке это означало одну серьезную проблему: проложить провода между разбросанными поселками, рыболовецкими судами и фермами было невероятно дорого и технически сложно. Здесь мобильная связь была необходима для выживания и развития целых регионов. Кто, как не рыбаки на берегу моря или лесорубы в глубине тайги, нуждался в надежном канале связи в первую очередь? Правда, где им взять денег на оплату такой продвинутой услуги?

• Социальная модель. В Скандинавии действует принцип «технологии на службе общества». Внедряя что‑то новое, прежде всего думают о пользе для населения, а не для отдельных групп. Эту философию подкрепила прагматичная позиция государства. Телекоммуникационные компании были государственными монополиями, и мобильная связь там никогда не считалась чем‑то «для избранных». Более того, это даже имело налет маргинальности: мол, белый человек в городе живет, и ему ваши беспроводные телефоны не нужны.

• Сотрудничество вместо войны. В то время как в США монополия Bell душила инновации, а в Европе национальные операторы варились в собственном соку, в Скандинавии произошло еще кое‑что. В июне 1969 года на Лофотенских островах встретились главы телекоммуникационных администраций Швеции, Норвегии, Дании и Финляндии. Их главный инженер из Televerket, Карл-Гюстав Асдал, предложил логичную идею: создать единый, общий для всех стран стандарт. Именно это межгосударственное сотрудничество, а не война патентов, заложило фундамент будущего успеха. Скандинавы давно вынашивали идею общего стандарта, и он сразу подразумевался открытым инструментом для всех.

• Техническая база. Конечно, любая амбициозная идея требует технической базы. Но и тут у северян все оказалось как надо. На их территории уже работали два будущих гиганта телеком-индустрии. Шведская Ericsson имела колоссальный опыт в телефонных коммутаторах, а финская Nokia (тогда еще конгломерат) активно развивала радиотехнику. Именно их руками (в содружестве с телефонными компаниями) был создан NMT.

Закат 0G

Конечно, идея создать стандарт, лишенный детских болезней национальных систем, была не только в Скандинавии. И шаги к этому делали все. Но каждый — в своем направлении.

Северяне показали, что будет, если помимо очередной генерации технологии еще и договориться. И их опыт многих впечатлил. Тем не менее, 1G — это еще «кто в лес, кто по дрова»:

• Франция — Radiocom 2000.  

• Германия — C‑Netz.  

• США — AMPS.  

• СССР / Россия — первое время полный зоопарк, приправленный еще живым «Алтаем».

Со временем все они сойдутся в 4G, и мы сможем ездить с одной и той же трубкой в любую точку мира, будучи уверенными, что она там заведется.

Но основы, требования, понимание проблем и понимание рынка заложили именно тогда — в 1960–1980‑е годы. И заложила их простая, в общем‑то, задача: позвонить из машины.

Заключение

Что мы имеем в сухом остатке? Эпоха 0G — это время, когда инженеры еще не знали слова «сотовая», но уже вовсю решали задачу, которая станет главной в телекоме на полвека вперед: как дать человеку возможность говорить без проводов, оставаясь в общей телефонной сети.

Они внедрили транкинг (и «Алтай» это подтверждает). Они отработали селективный вызов и аналоговую сигнализацию. Они на своей шкуре прочувствовали, что такое дефицит частот и как он убивает абонентскую емкость. Они поняли, что без хорошего шифрования и аутентификации работать нельзя.

И да, они создали рынок. Где-то дорогой и элитарный. Где-то большой и потому требующий порядка и общих правил игры. Но без очередей на установку IMTS, без 15 тысяч марок за B‑Netz, без «Волг» с «Алтаем» на Котельнической, без перегруженных Скандинавских операторов, без ANI Spoofing никогда бы не появились доступные сотовые сети. Спрос был — и он оправдывал любые вложения.

Сотовые сети прошли огромный путь. Сегодня наш смартфон - универсальное устройство для работы в любом мобильном операторе. Но когда-то его прообраз был совсем другим: весил тридцать кило, ездил в багажнике машины и мог работать только в своей сети. Задумайтесь над этим и осознайте всю мощь и комфорт прогресса.

Размещайте облачную инфраструктуру и масштабируйте сервисы с надежным облачным провайдером Beget.

Эксклюзивно для читателей Хабра мы даем бонус 10% при первом пополнении.