:: Oddziaływanie pól elektromagnetycznych na ludzi i środowisko w sieciach komórkowych ::
:: Oddziaływanie pól elektromagnetycznych na ludzi i środowisko w sieciach komórkowych ::
Ewolucja telefonii komórkowej w Polsce i na świecie
Systemy pierwszej generacji (1G)

Telefonia ruchoma to wynalazek, którego początki sięgają przełomu lat dwudziestych i trzydziestych ubiegłego wieku. W Europie pierwszy system łączności ruchomej użytku publicznego wprowadzono w roku 1926 na trasie pociągu pasażerskiego linii Berlin – Hamburg. Ze względy na wysokie koszty eksploatacji oraz niską jakość rozmów, spowodowaną m.in. zastosowaniem fal długich, pierwsza sieć telefonii ruchomej nie była dalej rozbudowywana.

W roku 1947 rozpoczęto pierwsze prace teoretyczne nad wprowadzeniem telefonii mobilnej na skalę masową. D.H. Ring i W. Rae Young z Bell Laboratories wystąpili wtedy z propozycją nowego sposobu bezprzewodowej sygnałów radiowych w sieci opartej na komórce w kształcie sześciokąta foremnego, stosowanej przez operatorów do dnia dzisiejszego [Źródło].

Do powstania pierwszej oficjalnej sieci telefonii mobilnej przyczynił się w kolejnych latach znaczny wzrost rozwoju elektroniki na świecie. Zaowocowało to powstaniem pierwszej, komercyjnej sieci telefonii ruchomej, zbudowanej przez szwedzką firmę PTT Televerket. W dniu rozpoczęcia komercyjnej działalności, czyli 25 kwietnia 1956 r., zaoferowała ona klientom telefon komórkowy firmy Ericsson o wadze ok. 40kg. Umożliwiał on prowadzenie rozmów telefonicznych w systemie o nazwie MTA (szwedz. Mobilelefonisystem A). Zasięg sieci obejmował takie miejscowości jak Stockholmm i Göteborg, zaś po unowocześnieniu – wdrożeniu systemu MTB w roku 1965 r. także Malmö. Pierwsza sieć generacji 0 – MTA pracowała na częstotliwości 160 MHz, posiadała stację bazową, 4 kanały dupleksowe i początkowo liczyła 100 użytkowników, później, w sieci MTB pracującej w przedziałach częstotliwości 76-77,5 MHz oraz 81-82,5 MHz, ich liczba wzrosła do ponad 600. Dalsze prace nad rozwojem sieci telefonii komórkowej zaowocowały w kolejnych latach m.in. budową kolejnych sieci generacji 0, takich jak Private manual mobile network (szwedz. Privata manuella mobiltelenä) o 95 stacjach bazowych, czy MTD, którą zaimplementowano w takich krajach, jak Szwecja, Dania i Norwegia. Sieć MTD pracowała na częstotliwościach z pasma 450 MHz, osiągając w roku 1981 około 20 tysięcy użytkowników [Źródło].

Pierwsze sieci o strukturze komórkowej, zaliczane do sieci pierwszej generacji (1G) powstały na początku lat osiemdziesiątych XX wieku. Jedną z ważniejszych cech sieci 1G był brak kompatybilności między nimi, a to ze względu na fakt, iż były one opracowane przez różne firmy, organizacje i państwa oraz wykorzystywały różne przedziały i systemy sygnalizacyjne. Główną ich cechą wspólną było zastosowanie modulacji częstotliwości FM (ang. Frequency Modulation) lub fazy φM (ang. Phase Modulation). Pierwsze sieci komercyjne to m.in. japoński system 1NTT, uruchomiony w 1979 r. oraz sieci, które zbudowano w 1981 r., takie jak: skandynawska NMT (ang. Nordic Mobile Telephone) czy też amerykańska sieć standardu AMPS (ang. Advanced Mobile Phone System) [Źródło].

Sieci pierwszej generacji oparte były na wielodostępie z podziałem częstotliwości – FDMA (ang. Frequency Division Multiple Access), czyli najprostszym rodzaju wielodostępu do kanału radiowego, w którym na czas rozmowy użytkownik otrzymuje określony wycinek pasma częstotliwości, zazwyczaj 25 lub 30 kHz. Ponieważ sieci oparte były na strukturze komórkowej, aby ograniczyć zakłócenia interferencyjne, stacje bazowe położone w bliskiej odległości względem siebie używały różnych kanałów radiowych. Jeden z kanałów przystosowany był do sygnalizacji, pozostałe używane były jako kanały rozmówne. W sieciach NMT450 średnia odległość pomiędzy stacjami bazowymi wynosiła około 20 km. Transmisja prowadzona była dupleksowo, tzn. występował jeden kanał do transmisji „w górę”, drugi „w dół” w odstępach dupleksowych pomiędzy kierunkami 10 MHz. Pełne pasmo częstotliwości w tym systemie dla każdego kierunku transmisji to 180 kanałów o szerokości 25 kHz każdy, czyli razem 4,5 MHz [Źródło].

W Polsce system pierwszej generacji został wprowadzony w roku 1992 pod nazwą „Centertel” przez Polską Telefonię Komórkową, należącą w tym czasie m.in. do Telekomunikacji Polskiej S.A. Sieć oparta była na systemie NMT450i – nieco zmodyfikowanej wersji NMT450, w której zmieniono protokoły sygnalizacji, poprawiono jakość transmisji oraz dodano usługę identyfikacji abonenta.

Pomimo dużych rozmiarów aparatów telefonicznych, początkowo przekraczających paręnaście kilogramów – o rozmiarze typowej walizki, ich wysokich kosztów, które przekraczały tysiące dolarów, systemy telefonii pierwszej generacji znalazły wielu użytkowników. Szczególnie początkowo zainteresowani byli nimi biznesmeni, dla których kontakt w każdym miejscu, o każdej porze był niezbędny. Dla przeciętnego użytkownika telefonii stacjonarnej koszty korzystania z takiego urządzenia były zbyt duże, dlatego nie zaobserwowano praktycznie żadnej migracji abonentów do sieci łączności ruchomej. Sieć NMT osiągnęła w Polsce na początek roku 1998 liczbę ok. 300 000 abonentów. Od tego momentu ich liczba zaczęła sukcesywnie maleć, za względu na ich migrację do tańszego i nowocześniejszego systemu telefonii drugiej generacji – GSM. Aktualnie z sieci NMT korzysta jeszcze około 1000 abonentów, głównie żeglarzy ze względu na możliwość dostępu do sieci wiele kilometrów w głąb morza. Jednak w najbliższych miesiącach planuje się ostateczne wyłączenie tego systemu [Źródło].

W tabeli 1.1 zamieszczono wybrane cechy niektórych sieci analogowych telefonii ruchomej pierwszej generacji (1G).

Tabela 1.1 - Wybrane cechy poszczególnych systemów analogowych pierwszej generacji [Źródło]
Skandynawia Niemcy USA Niemcy Wielka Brytania Wielka Brytania
Nazwa systemu NMT-450 NMT-900 C-450 AMPS AMPS TACS ETACS
Rok wprowadzenia 1981 1986 1986 1981 1986 1985 1987
Pasmo częstotliwości
„w górę” [MHz]
453-457,5 890-915 451,3-455,74 825-845 824-849 890-905 872,0125-904,9875
Pasmo częstotliwości
„w dół” [MHz]
463-467,5 935-960 461,3-465,44 870-890 869-894 935-950 917,0125-949,9875
Liczba kanałów 180 1000 (2000) 222 666 832 600 1240
Odstęp międzykanałowy [kHz] 25 12,5 20 30 30 25 25
Moc nadajnika – stacja bazowa [W] do 50 do 100 25 do 100 ustalana indywidualnie do 50 do 50
Moc nadajnika – stacja ruchoma [W] 15 6 (ew. 1) 12,5 3 6,3 7 7
Typowy promień komórki [km] 1,8-40 0,5-20 2-30 2-20 2-20 5-10 5-10
© 2009 Krzysztof Niemczyk