Появление сотовой связи было связано с необходимостью создания широкой сети подвижной радиотелефонной связи в условиях достаточно жесткого ограничения на доступные полосы частот. Впервые идея сотовой связи была предложена в декабре 1971 г. компанией Bell System в США. Однако ее появлению предшествовал большой временной период, в течение которого осваивались различные частотные диапазоны, совершенствовались различные технологии и техника связи.
Первое применение подвижной радиотелефонной связи было осуществлено полицией Детройта в США в 1921 г. Ими была использована односторонняя диспетчерская связь для передачи информации от центрального передающего устройства к приемникам, установленным на полицейских автомашинах. Связь осуществлялась в диапазоне 2 МГц. Затем в 1933 г. полиция Нью-Йорка начала использовать уже систему двусторонней подвижной радиотелефонной связи в том же диапазоне. В 1934 г. Отдельные элементы системы сотовой связи существовали и до 1971 г., например в 1949 г. в Детройте (США) использовалось некоторое подобие сотовой связи диспетчерской службой такси. Но официально начало эры сотовой связи отмечается в 1971 г., когда компания Bell System в техническом докладе представила в Федеральную комиссию связи США архитектуру системы сотовой связи, принцип которой позволял значительно увеличить емкость за счет повторного использования частот в системе с ячеечной структурой (поэтому данная технология и получила название сотовой). В 1974 г. Федеральная комиссия связи США выделила для работы сотовой связи полосы частот в 40 МГц в диапазоне 800 МГц, а в 1986 г. в том же диапазоне было добавлено еще 10 МГц.
Годом начала практического применения сотовой связи считается 1978 г., так как в этом году в Чикаго (США) начались испытания первой сотовой системы связи на две тысячи абонентов. Первая коммерческая автоматическая система сотовой связи была введена в эксплуатацию компанией American Telephone and Telegraph (AT&T) в 1983 г. в Чикаго. Использование сотовой связи в других странах мира начало осуществляться несколько позже, чем в США. В Канаде сотовая связь начала использоваться с 1978 г. В Японии — в 1979 г., в скандинавских странах (Швеция, Дания, Норвегия и Финляндия)— с 1981 г., в Англии и Испании — с 1982 г.
В России сотовая связь начала внедряться с 1990 г., ас 1991 г. началось ее коммерческое использование. Для дальнейшего развития и распространения сотовой связи шел поиск и велась разработка более совершенных технических решений, что привело к появлению на свет цифровых сотовых систем — систем второго поколения.
Упрощенно принцип функционирования цифровой сотовой связи можно представить в виде последовательности следующих блоков (операций). В передатчике происходит преобразование сигнала с выхода микрофона в цифровую форму при помощи аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Вся последующая обработка и передача информации идет в цифровом коде (на входе цифровой сигнал обратно преобразуется в аналоговый). Приемник по своему устройству в основном соответствует передатчику, но блоки выполняют обратные, по отношению к передатчику, функции.
Сигнал с блока приема-передачи сигнала поступает на демодулятор (Д), который выделяет из модулированного радиосигнала кодированный видеосигнал, несущий информацию. Эта информация поступает на декодер канала, который выделяет из входного потока управляющую информацию и направляет ее на логический блок.
Полученная информация проверяется на наличие ошибок, и, если ошибки были выявлены, они по возможности исправляются. Декодер канала также осуществляет обратную переупаковку (по отношению к кодеру) принятой информации. Сигнал с декодера канала поступает на декодер речи, который восстанавливает из него сигнал речи, но еще находится в цифровом виде. Данный сигнал речи поступает на цифроаналоговый преобразователь, который переводит принятый цифровой сигнал в аналоговый и передает его на вход динамика. В некоторых системах для частичной компенсации искажения сигнала используется эквалайзер. Система сотовой связи представляет собой совокупность ячеек, покрывающих обслуживаемую территорию. Обычно ячейки схематично изображают в виде правильных шестиугольников, которые похожи на пчелиные соты, что и послужило поводом назвать данную систему сотовой. Каждая сота обслуживается своим радиооборудованием. Причем число абонентов, обслуживаемых данной сотой, не является постоянной величиной, поскольку абоненты могут перемещаться из одной соты в другую. При пересечении границы соты абонент автоматически переходит на обслуживание в другую соту, т.е. подключается к ближайшему ретранслятору. В центре каждой ячейки (понятие «центр» тоже носит условное значение) находится базовая станция, которая обслуживает всех абонентов, находящихся в данной ячейке.
Основным принципом сотовой связи является принцип повторного использования частот (frequency reuse), который позволяет эффективнее использовать выделенный частотный диапазон и обеспечивает высокую емкость системы. Идея повторного использования частот заключается в том, что в соседних (касающихся друг друга) ячейках системы используются разные полосы частот, а через ячейку или несколько ячеек эти полосы повторяются. Этот принцип позволяет охватить сколь угодно большую зону обслуживания при ограниченной общей полосе частот.
Все базовые станции системы соединяются с центром коммутации, который, в свою очередь, имеет выход во Взаимосвязанную сеть связи (ВСС) России.
В систему связи базовой станции (СБС) входят контроллер базовой станции (КБС) и несколько базовых приемо-передающих станций (БППС), которые непосредственно связываются с подвижными станциями (ПС). Конечно, данная схема отображает общие принципы и взаимосвязи работы базовой станции. На самом деле это достаточно большая и сложная система, которая занимает одно из важнейших мест в системе сотовой связи. В состав базовой станции для осуществления разнесенного приема входят две приемные антенны, либо используются отдельные антенны на передачу и прием. Она располагает несколькими приемниками и передатчиками, позволяющими вести работу одновременно на нескольких каналах с различными частотами, имеет блок сопряжения с линией связи. Контроллер базовой станции представляет собой мощный и современный компьютер, который управляет работой станции, а также осуществляет контроль работоспособности всех входящих в него блоков и узлов.
При перемещении абонента из одной ячейки в другую его обслуживание передается той базовой станции, куда он перемещается, т.е. происходит передача его обслуживания от одной базовой станции к другой. В реальной жизни ячейки, как правило, не имеют правильную геометрическую форму. Поскольку существует множество различных стандартов и операторов, одной из проблем в сотовой радиотелефонной связи является возможность перемещения от сети одного оператора к сети другого оператора со своим радиотелефоном, т. е. пользование сотовой связью за пределами одной «домашней» системы. Такое перемещение называется роуминг (от английского слова roam — бродить, странствовать).
Роуминг — это функция или процедура предоставления услуг сотовой связи абоненту одного оператора в системе другого оператора. Такого абонента, который пользуется услугами роуминга, называют ромером (roamer). Для осуществления роуминга необходимо соглашение между соответствующими операторами и наличие необходимого технического обеспечения (простейший случай — использование в обеих системах сотовой связи одного и того же стандарта). Существует автоматический и не автоматический (ручной, административный) роуминг.
