Текст книги "100 великих достижений в мире техники"

Связь на «сотах»

Телефон, точнее – его потомок, ныне часто именуемый мобильником, похоже, грозит перевернуть весь уклад нашей жизни. Ведь если еще лет семь – восемь тому назад человек, разговаривающий на улице по сотовому радиотелефону, вызывал жгучее любопытство, то сегодня все привыкли, многие сами имеют подобные штучки. А что будет завтра?

Истории свойственно повторяться? Впервые в мире слова по телефону, как известно, произнес 10 марта 1876 года американец Александер Белл. Однако сама по себе идея передачи звуков на расстояние была придумана не им, а вице-инспектором Парижского телеграфа Шарлем Бурселем. Случилось это еще в 1854 году.

После этого многие изобретатели пытались осуществить идею на практике. Так, например, немецкий учитель физики Иоганн Рейс 26 октября 1861 года продемонстрировал на заседании Физического общества в Франкфурте-на-Майне прибор, названный им «телефоном», что в переводе с латыни означает «далеко слышу». Однако, несмотря на название, расстояние, на которое был передан звук, составило всего лишь 100 м. Поэтому аппарат был воспринят как любопытная техническая игрушка. И заслуга Белла в том, что он из игрушки сделал действительно полезную вещь.

От телефона Александра Белла до современного мобильника – такова эволюция средств связи

Весть о демонстрации в Америке телефона достигла России осенью 1876 года. Она весьма заинтересовала молодого изобретателя Павла Голубицкого – выпускника физико-математического факультета Петербургского университета. В своем доме Голубицкий оборудовал мастерскую-лабораторию, где производил разные опыты с электричеством. В том числе и телефонной связью.

Спустя два года Голубицкий выступил перед московскими физиками с сообщением о разработанном им телефонном аппарате. Он же одним из первых в мире попытался провести опыты мобильной связи на железнодорожных поездах. Его переносной телефон, смонтированный в небольшом ящике, позволял при остановке поезда в любом месте быстро соединиться с ближайшей станцией. Для этого надо было лишь набросить провода на телефонную линию, идущую вдоль железнодорожного пути. Состоялись вполне успешные испытания этого изобретения, но и тут дальше опытов дело не пошло.

А потом случилась беда: в ночь на 16 марта 1892 года мастерская Голубицкого сгорела дотла. В огне погибли опытные аппараты, все оборудование, инструменты, чертежи, а также богатая библиотека по электричеству и телефонии. Многие тогда говорили, что мастерская была специально подожжена завистниками изобретателя. Так или иначе, но к опытам своим Павел Михайлович больше не возвращался, хотя и прожил после пожара еще 19 лет. И дальнейшие совершенствования телефона стали приходить к нам с Запада.

Похожая история получилась и с радио. В 1895 году А. С. Попов продемонстрировал первый радиоприемник, но массовым радио стал благодаря итальянцу Г. Маркони. Но тогда, быть может, наши соотечественники в создании радиотелефона смогли сказать свое веское слово? Давайте посмотрим…

«Алтай» и другие. Ныне мало кто помнит, что еще в 1918 году в армейские части связи начали поступать передвижные (на двуколках) радиостанции конструкции А. Л. Минца. Эти радиостанции применялись в конных армиях во время Гражданской войны и Варшавского похода. Между тем как в США первые радиофицированные полицейские автомобили появились лишь в 1921 году.

Но то были лишь узкоспециализированные системы, не доступные широкой публике. Такими, по существу, оставались они и в 30-х годах, и во время Второй мировой войны. Первая в мире система полностью автоматической мобильной связи была создана и запущена в эксплуатацию в Советском Союзе в 1957 году. И мы некоторое время были лидерами в этой области благодаря изобретению московского инженера Л. И. Куприяновича, который создал опытный образец носимого автоматического дуплексного мобильного радиотелефона ЛК-1 и базовую станцию к нему. Аппарат весил около 3 кг и имел радиус действия 20–30 км. В 1958 году Куприянович создал усовершенствованную модель весом 0,5 кг и размером с папиросную коробку. Но она осталась секретной.

Одновременно в том же году началась работа и над системой гражданской автоматической мобильной связи, названной «Алтай». В Воронежском НИИ связи (ВНИИС) были созданы абонентские станции (проще говоря, собственно телефоны) и базовые станции для связи с ними. Антенные системы были разработаны в Московском государственном специализированном проектном институте (ГСПИ). Кроме того, над системой работали специалисты Ленинграда, предприятия из Белоруссии и Молдавии.

Используя «Алтай», установленный в автомобиле, чтобы позвонить на другой мобильный аппарат или на обычный телефон, достаточно было просто набрать номер – как на настольном телефонном аппарате, без всяких переключений каналов или разговоров с диспетчером. В 1963 году система была запущена в опытную эксплуатацию в Москве. Партийные и хозяйственные руководители пришли от нее в восторг. Автомобильные телефоны появились в ЗИЛах и «Чайках» советского руководства, затем и на «Волгах» директоров важнейших предприятий.

Но «Алтай» не был полноценной сотовой системой. Первоначально один город вместе с пригородами обслуживался всего лишь одной базовой станцией с 16 радиоканалами. Для небольшого количества высших начальников этого первое время хватало. В системе использовался частотный диапазон 150 МГц – того же порядка, что и метровый диапазон телевидения. Поэтому антенна, установленная на высокой башне телецентра, позволяла обеспечить связь на расстоянии до десятков километров.

Аналогичная система в США, IMTS (Improved Mobile Telephone Service), была запущена в опытную эксплуатацию на год позже. А коммерческий ее запуск состоялся лишь в 1969 году. Между тем в СССР к 1970 году «Алтай» был установлен и успешно работал уже в 30, а потом и в 114 городах. Особые работы по модернизации оборудования провели к Московской Олимпиаде 1980 года. Базовая станция «Алтая» переселилась на Останкинскую телебашню. Начало поступать более современное абонентское оборудование – модернизированная система «Алтай-3М» показала себя с лучшей стороны.

После Олимпиады мобильная связь стала обеспечивать не только партийно-правительственные органы, военно-промышленный комплекс, но и городские службы Мосгортранса, Мосэнерго, скорой помощи, ГУВД… Всего же к началу 80-х годов число абонентов системы «Алтай» приблизилось уже к 25 тыс.

Однако, чтобы телефон без проводов стал массовым, требовалось дальнейшее развитие системы. И советские инженеры были вполне к тому готовы. Но дальнейшего развития системы так и не произошло. Почему? Говорят, тому было две причины. Во-первых, советское руководство и КГБ вовсе не жаждали, чтобы граждане СССР могли общаться между с собой из любого угла – тогда труднее было бы пресекать нежелательные слухи и известия. Во-вторых, руководство не понимало (и не хотело понять), какую финансовую выгоду несет мобильная связь. А когда спохватились – было уже поздно…

«Соты» пошли в массы. Рождение массовой сотовой связи относят к 1971 году. Именно тогда компания Bell System представила в Федеральную комиссию США по связи (FCC) описание архитектуры радиотелефонной связи, которая впоследствии и стала называться сотовой.

Первыми успехами удалось блеснуть специалистам компании Motorola (США). Один из родоначальников новых направлений телекоммуникаций – Мартин Купер, занимавший в начале 1970-х годов пост вице-президента компании Motorola, – предложил пути кардинального уменьшения размеров радиотелефона. И вот в 1973 году появился первый сравнительно небольшой радиотелефон. Купер сделал с него первый звонок коллеге-конкуренту из Bell Laboratories, сказав при этом: «Джоэл, я звоню тебе с первого в мире сотового телефона. Он у меня в руках, а я иду по нью-йоркской улице».

Столь привычные современному пользователю аналоговые сотовые сети начали создаваться в начале 80-х годов во многих странах Европы на базе унифицированного оборудования стандарта ММТ-450 и в США – на базе стандарта AMPS. Именно им в ту пору суждено было принять на себя основную часть подвижных абонентов во всем мире.

В 1982 году возникла группа экспертов подвижной связи GSM (Group Special Mobile), которая приступила к разработке нового цифрового стандарта сотовой связи. И сегодня мы имеем еще одну широко распространенную расшифровку аббревиатуры GSM: Global System for Mobile Communications (глобальная система подвижной связи). В одном физическом радиоканале в GSM реализовано 8 логических каналов связи, каждым из которых может пользоваться отдельный абонент. Одна базовая станция может поддерживать максимально 16–20 радиоканалов.

А телефон все продолжает совершенствоваться. Компания Samsung Electronics, например, недавно ухитрилась скрестить сотовый телефон с телевизором. Получившийся гибрид, нареченный создателями SCH-M220, – первый в мире телефоновизор, или телевизорофон, кому как больше нравится. Он работает от трехвольтового аккумулятора и позволяет разговаривать и смотреть телевизионные программы без дополнительной подзарядки три часа.

Недостатки и достоинства «мобилы». И все, казалось бы, хорошо. Да вот беда: эксперты почему-то прогнозируют скорый закат этого средства связи. Почему? Причин тому несколько.

Скажем, профессор Ясского технического университета из Румынии Д. Антохи полагает, что мобильники следует запретить хотя бы уже потому, что они… пугают птиц. «Птицы, обладающие повышенной чувствительностью к электромагнитному фону, весьма болезненно реагируют на излучение, исходящее как от самих телефонов, так и от приемо-передающих антенн, – поясняет профессор. – И покидает насиженные места, предпочитая вить гнезда за городской чертой. Так что в городе в скором времени может вообще не остаться птиц».

Кроме того, полагают экологи, люди хоть и не птицы, но на них электромагнитные сигналы тоже действуют не лучшим образом. Исследования, проведенные английскими медиками, показали, что у тех людей, кто очень часто пользуется мобильником, ухудшаются память, сообразительность и даже зрение, могут возникнуть онкологические заболевания.

Но главное, как ни странно, все-таки не это. В конце концов, техника не стоит на месте, и вскорости подобные паразитные помехи будут сведены к минимумы. Скорее всего, мобильник сам себя и погубит.

На смену ему постепенно приходят смартфоны. В них стараются впихнуть все – связь, ТВ, Интернет, фото– и видеокамеру… Некоторые футурологи полагают, что уже к середине нынешнего века подобные устройства будут выдаваться каждому уже в родильном доме и сопровождать человека пожизненно вместе с постоянным телефонным номером. Носимый на руке, подобно часам, такой прибор будет, кроме всего прочего, выполнять и роль этакого «черного ящика», то есть фиксировать основные параметры жизнедеятельности организма хозяина, передавая в случае необходимости их непосредственно на станцию скорой помощи вместе с координатами местонахождения хозяина. Кроме того, терминал будет иметь экстренную кнопку вызова помощи, передающую сигнал непосредственно в полицию, если вдруг на человека нападут грабители.

Правда, некоторые социологи говорят, что подобные браслеты открывают путь к тотальному шпионажу за каждым. Ну тут уж каждого есть выбор. Ведь, выходя из дома, вы можете и не брать смартфон с собой. Но вот будет ли вам самому это удобно?

Ренессанс радио

Вот уже более 100 лет мы живем в мире радио. В 1895 году А. С. Попов продемонстрировал первый в мире радиоприемник, и с той поры вся планета и ее окрестности купается в невидимых волнах эфира, слушая «шепот с небес». Правда, последние десятилетия «газета без бумаги и расстояний» вроде бы уступила первенство телевидению и Интернету. Но это вовсе не значит, что радио окончательно сдало свои позиции.

По своей природе радио оказалось весьма уместным как раз сейчас, в постиндустриальную эпоху, когда многие средства массовой информации переживают кризис. То же телевидение сплошь и рядом перестает быть центральным. В США народ смотрит сотни местных региональных каналов кабельного ТВ, а не центральное.

Будущее радио видят в развитии так называемого сотового вещания

В торговле массмедиа произошло то же самое, что и в торговле ширпотребом. Как только рынок более-менее насытился, люди тут же перестали покупать пальто и костюмы «как у всех». Теперь каждый ищет что-то особенное. И промышленности пришлось с этим смириться – от массового пошива она перешла к выпуску изделий небольшими партиями. А в будущем, говорят, компьютеризованная технология позволит выполнять и индивидуальные заказы.

Нечто похожее, повторим, происходит и в торговле информацией. Газеты резко потеряли тиражи, зато количество самых разных газет резко выросло. Появилась масса специализированных журналов, которые тем не менее находят свою нишу, своего читателя на переполненном рынке.

Этот кризис коснулся и радио с телевидением. Многим уже мало 6 главных российских каналов, люди предпочитают платить за пользования «тарелками», кабелями, но смотреть большее количество программ, чтобы иметь возможность выбора.

То же, кстати, происходит и с радио. Несмотря на огромное количество небольших местных радиостанций, вещающих в FM-диапазоне, рынок этот, по мнению специалистов, еще далек от насыщения. Будущее они видят в развитии так называемого сотового радиовещания.

Радио будет выдавать информацию своим клиентам по их запросу. Две компании – «Сириус» в Нью-Йорке и «Экс-Эм» в Вашингтоне – предлагают каждому автомобилисту подписаться на первое в мире спутниковое радио. Оно будет иметь 100 каналов и качество звука, как у компакт диска. Причем все 100 каналов будут одинаково хорошо слышны и в глубоком каньоне Колорадо, и в каменных джунглях Нью-Йорка, и в пустынях Нью-Мексико. Основными среди этих каналов станут музыкальные. Среди прочего есть также международная программа Би-би-си, Си-эн-би-си, новостные каналы и юмористические передачи. Говорят, что такое удовольствие будет стоить 10 долларов в месяц.

Компании, конечно, рискуют, поскольку самые оптимистические расчеты показывают: лишь 10–20 % автомобилистов подпишутся на спутниковое радио. Между тем «Сириус» уже вложил в дело 1,5 млрд долларов, а его партнер-конкурент – 1,1 млрд долларов… Затраты, как видите, немалые. Окупятся ли они? Финансисты в этом не уверены. Тем не менее на орбиту уже запущено свыше десятка специализированных спутников и построены 160 огромных студий звукозаписи и центров трансляции. Их владельцы полагают, что если по дорогам Америки бегают ныне 200 млн автомобилей и каждый год их число возрастает на 4 млн, то даже если всего 1 % их владельцев подпишется на сотовое радио – доход от бизнеса составит около 250 млн долларов год.

И это лишь первый шаг. Далее, компании предполагают дать своим слушателям возможность прямо в автомобиле получать и передавать по сотовым каналам электронную почту, заказать любую нужную информацию, а также купить любую нужную, равно как и ненужную вещь. Единственное, что смущает некоторых экспертов, так это такой вопрос. Если в 2 млн автомобилей, идущих по скоростным шоссе по скоростью 75 км/ч, женщины, сидя за рулем, начнут покупать наряды и украшения, насколько увеличится число автомобильных аварий?

Возможности видеофона

«Лучше один раз увидеть, чем сто услышать», – гласит известная русская пословица. Наверное, именно поэтому инженеры издавна пытались передать на дальние расстояния не только текст или голосовое сообщение, но и изображение. И, рассказывая о далеком и счастливом будущем, фантасты непременно указывали, что люди тогда будут не только слышать, но и видеть друг друга при телефонном разговоре. И вот, похоже, это счастливое время наступило. Причем сразу в четырех вариантах…

По обычным проводам. Специалисты знают: современные видеотелефоны (или видеофоны) по типу подключения можно разделить на использующие обычные телефонные линии, широкополосные каналы связи, сотовых сети и спутниковые системы.

Начнем с самого архаичного видеофона, для установки которого требуются лишь телефонная и электрическая розетки. На российском рынке самым распространенным устройством такого типа является видеоприставка к телефону Beamer от Vialta Inc. Она подключается напрямую к телефонной линии, а телефонный аппарат подключается уже к ней. При передаче видеоизображения используется тот же принцип, что и в факсе, только встроенный в приставку модем позволяет передавать данные с большей скоростью – до 33 Кбит/с.

Получение изображения осуществляется веб-камерой, которое передается с частотой не более 15 кадров в секунду и воспроизводится на 3,5-дюймовом ЖК-дисплее. При входящем вызове сначала на экране появляется изображение вызывающего абонента. Вызываемый по своему усмотрению может или отклонить, или принять вызов, причем сам он может включить свою камеру или «спрятаться» за набором фоновых заставок. Во время разговора на экране может отображаться либо один собеседник на всем экране, либо оба сразу, деля экран пополам.

Связь с помощью Интернета. Интернет, широко разбросавший свою сеть по всему миру, позволил внедрить в широкую практику еще одну возможность передачи звука и изображения, так называемую IP-видео-телефонию. Достаточно добавить в ваш компьютер несложную программу, обзавестись веб-камерой и микрофоном, и вот уже становитесь полноправным участником видеоконференции, члены которой могут находиться на разных континентах земного шара.

Схематически такая связь может выглядеть, например, так. Программное обеспечение CallManager, работающее под управлением сервера Windows 2000, при поступлении сигнала вызова определяет наличие оборудования для видеосоединения, выбирает оптимальную скорость, которая колеблется от 128 Кбит/с до 4,5 Мбит/с, и устанавливает видеоконференцсвязь.

Видеотелефон уже не роскошь…

Оборудованием для такого разговора может быть IP-видеотелефон, простой IP-телефон в совокупности с компьютером и цифровой камерой, а могут быть и так называемые комнатные системы, к которым могут подключаться дополнительные микрофоны, дисплеи и другие периферийные устройства с весьма приличным качеством передачи видео и звука.

Сотовые сети. Мобильные видеофоны, работающие в сотовых сетях, тоже теперь используются для передачи не только текста, звука, но и изображения. К сожалению, пропускных способностей сетей GSM не хватает для двухсторонней передачи видеоизображения, поэтому широкое хождение такие аппараты имеют только в странах с хорошо развитыми сетями третьего-четвертого поколений – например, в Японии.

Специально созданный для этой услуги видеофон F2102V серии РОМА внешне практически не отличается от привычного мобильника, разве что в нем две цифровые камеры. Внешняя предназначена для фото– и видеосъемки, а внутренняя, имеющая чуть худшие характеристики, – только для съемки владельца. Стандарт W-CDMA или UMTS позволяет пересылать данные со скоростью до 384 Кбит/с, благодаря чему стала возможна передача видеоизображения в реальном времени.

В Москве в конце 2003 года начала работу первая российская сотовая сеть нового поколения Skylink. Она работает в стандарте CDMA-2000, который обеспечивает скорость передачи данных до 153,6 Кбит/с. А в дальнейшем скорость передачи данных для сетей CDMA-2000 может быть увеличена до 2,4 Мбит/с и т. д.

Связь через спутник. Видеотелефонию теперь можно использовать и там, где еще нет ни одной сотовой базовой станции или Интернета. Современный спутниковый видеофон представляет собой ноутбук с внешней или встроенной видеокамерой, помещенный в прочный, защитный чемоданчик. В этом же чемодане обычно размещается и раскладная спутниковая антенна. Все вместе весит около 10 кг.

Система является законченным коммуникационным устройством, которое может работать не только через спутниковую связь, но и, как правило, имеет адаптеры практически под любые сетевые подключения. Скорость передачи данных при работе через спутник достигает 128 Кбит/с, что позволяет транслировать видео с приличным качеством.

Однако поначалу подобные устройства воспринимались как своего рода «шпионские игрушки», пока в 2001 году CNN в прямом эфире не показала освобождение пилотов американского самолета-разведчика, задержанного на китайской военной базе. После этого подобными системами обзавелись все уважающие себя телекомпании.

Может использоваться видеотелефония и, скажем, в качестве «скорой помощи». Квалифицированный врач, исходя из полученной видеоинформации, в реальном времени может проконсультировать менее опытного коллегу.