Если вы смотрели французский фильм «Разиня» с Луи де Фюнесом и Бурвилем, то наверняка заметили одну деталь. Кадиллак, который перегоняет главный герой, — это не просто шикарная машина. В ней есть телефон. Телефон! С которого можно позвонить на обычный городской номер.

«Разиня» снят в 1965 году, действие по смыслу происходит примерно тогда же. До старта первой сотовой сети — чуть меньше двадцати лет. Как же герои умудрялись звонить из этого Кадиллака? Неужели это всего лишь художественный вымысел?

Нет, такое действительно было возможно. В США, Европе и СССР существовали системы, которые сейчас можно назвать прообразом мобильного телефона. Они имели выход на телефонную сеть общего пользования и обходились без проводов.

В этой статье я предлагаю вам пройтись по истории таких систем и погрузиться в их технологии. Добро пожаловать в мир до сотовой связи — мир, который заложил основы нашей современной мобильности.

Белл без проводов

Давайте сразу договоримся. Технологии, о которых мы будем говорить, — это отдельные решения разных лет, несовместимые между собой. Они решают узкую задачу: позвонить «на ходу». Чтобы ограничить их пул, введем три главных критерия:

• Решение работает без проводов.

• Решение имеет выход в телефонную сеть общего доступа, и с него можно позвонить.

• Решение не входит ни в один из существующих стандартов сотовой связи, начиная с 1G.

Условно назовем их все «0G».

В 1946 году компания Bell System (та самая, основатель которой изобрел телефон) запустила в Сент-Луисе первый коммерческий сервис MTS (Mobile Telephone Service). Что это был за сервис?

Представьте себе полудуплексную радиостанцию — как рация. Чтобы говорить, нужно было удерживать кнопку. Чтобы слушать — отпускать. Эта рация имела канал связи с телефонной станцией.

Абонент брал трубку, видел, что частота свободна, нажимал на кнопку и говорил: «Оператор, дайте номер 12345!» Оператор слышал абонента, набирал номер на обычном городском коммутаторе, ждал ответа и сообщал: «Говорите, абонент на проводе!» После чего соединял, как на ручной станции.

По сути, это был радиоудлинитель со вторым концом на телефонном коммутаторе. И для своего времени — это был прорыв. Система использовала частоты VHF Low (35–44 МГц, 9 каналов) и VHF High (152–158 МГц, 11 каналов). Мощность передатчика на станции — сотни ватт, в телефоне — 25 ватт, радиус действия — до 100 км.

Постепенно MTS запустили и в других городах. С емкостью ситуация была ужасной: в некоторых случаях одновременно могли говорить не более трех пользователей. Но это не главное.

Главное — каким был телефон этой системы. В 1950–1960‑х годах радиопередатчик на десятки ватт не мог быть компактным по определению. Это была бандура весом под 30–40 кг, требующая гарантированного питания. При этом мы помним, что речь про мобильность — и очевидно, что такая бандура изначально заточена под перемещение. Единственным подходящим объектом для установки был автомобиль. Вся история стандартов 0G — это история телефона в машине.

IMTS: автоматизация

В 1964–1965 годах Bell Labs выпускает второе поколение MTS. Оно получило имя IMTS (Improved Mobile Telephone Service — улучшенная MTS). И главное новшество — отказ от ручной коммутации. Теперь абонент сам набирал номер на дисковом номеронабирателе (да, «вррр-вррр»), и система соединяла его с абонентом городской сети.

Как происходил вызов?

Абонент снимал трубку. Радиотелефон (в багажнике) сканировал все 23 канала в поисках свободного, на котором базовая станция передавала Idle tone (обычно 2000 Гц). Аппарат занимал канал и посылал Seize tone (2400 Гц). Станция отвечала Guard tone (1800 Гц), и телефон начинал передавать ANI (Automatic Number Identification) — тональным кодом (комбинации частот 600, 1500, 2100, 2400, 2700 Гц) отправлял свой номер. После подтверждения абонент слышал городской гудок и набирал номер импульсным набором (decadic pulse) — той самой последовательностью размыканий при повороте диска.

DTMF (тональный набор) в ранних IMTS не использовался. Отдельно стоит сказать про ANI. В эру ручной коммутации любой радиолюбитель мог в теории настроиться на частоту системы и через оператора выйти на городскую сеть. Теперь появилась хоть какая-то верификация: без ANI использовать IMTS было нельзя. Но защита, как вы понимаете, все равно оставалась очень слабой.

IMTS работала по принципу «большой соты» или, скорее, зонтика. Одна базовая станция накрывала диаметр 40–60 миль, то есть примерно 60–100 км. При этом с емкостью была беда. В Нью-Йорке использовали всего 12 каналов на пятимиллионный город.

Главная задача абонента была не дозвониться, а сначала поймать канал. В час пик это была лотерея. Абоненты могли слышать тишину (занято) или… чужие разговоры, если система случайно сваливалась в коллизию.

Оборудование стоило от $2000 до $4000 (в ценах 60‑х!), плюс $100–$120 в месяц абонентской платы, плюс $0,70–$1,20 за минуту разговора. И что вы думаете? Очереди на установку были на годы вперед. Кажется, более красноречивого намека на большое будущее мобильного телефона придумать сложно.

RCC: Дикий Запад радиотелефонии

Отдельного внимания заслуживает феномен Radio Common Carrier (RCC) — теневая, но невероятно живучая альтернатива монополии Bell System в США. Если IMTS была «чистым» сервисом, подчиняющимся строгим стандартам своей компании, то RCC — это Дикий Запад радиотелефонии. 

С конца 60‑х годов Федеральная комиссия по связи (FCC) разрешила независимым компаниям предоставлять услуги мобильной связи на тех же частотах, но с одним ключевым отличием: они могли сами выбирать техническую реализацию. В английском закрепился термин common carrier — «общий перевозчик».

И здесь начался настоящий хаос. Каждый RCC-оператор (например, Car Telephones, Inc. или Radiofone) использовал собственный протокол сигнализации. Это набор звуковых сигналов (тонов), которыми телефон и базовая станция обмениваются перед соединением. Самыми распространенными стали системы на основе DTMF (тональный набор, как в домашних телефонах): абонент просто набирал номер, а базовая станция распознавала тона через аналоговый детектор. Но были и экзотические звери:

• Secode 2805 — один из самых популярных. Для вызова телефона использовался прерывистый тон 2805 Гц. Телефон, услышав его, «просыпался» и ждал дальнейших команд.

• Reach — еще один распространенный стандарт, близкий к Secode, но с другими частотами и временными интервалами.

• 600/1500 — двухтональная система, где цифры и команды кодировались парами частот 600 Гц и 1500 Гц.

• Проприетарные протоколы — у Glenayre, Motorola, Harris были свои «диалекты», часто несовместимые даже с соседним городом.

Некоторые операторы использовали IMTS-совместимое оборудование, но без лицензии Bell, что приводило к юридическим войнам. Аппараты для RCC выпускали десятки мелких фирм — Glenayre, Secode, Aerotron, Harris — и выглядели они как чемоданы или тяжелые трубки с вынесенным блоком управления.

Абонентское оборудование часто оставалось полудуплексным: кнопка Push‑to‑Talk сохранялась, хотя формально система могла поддерживать дуплекс. Но главной технической головной болью RCC было отсутствие единого стандарта. Если абонент из Лос-Анджелеса приезжал в Нью-Йорк, его дорогущий телефон не мог использовать местную сеть RCC. Было сразу две проблемы:

• Внутри каждого RCC-телефона (обычно под съемной крышкой или за панелью) прятался маленький блок с рядом крошечных тумблеров — DIP-переключатель. Комбинацией «вкл/выкл» этих тумблеров задавался уникальный идентификатор абонента (Mobile ID). Это был аналог современного IMSI, только записанный не на SIM-карту, а в прямом смысле пальцем. Когда абонент включил телефон, он посылал в эфир этот идентификатор вместе с запросом на обслуживание. Если базовая станция узнавала номер — добро пожаловать. Если нет — абонент слышал отказ или просто тишину.

  Проблема в том, что у каждого оператора RCC были свои базы разрешенных идентификаторов. Номер, купленный в Лос-Анджелесе, в Нью-Йорке никто не ждал. Теоретически можно было бы договориться о взаимном признании… но кто ж будет договариваться?

• Допустим, нью-йоркский оператор согласился добавить ваш номер в свою базу. Просто сменить DIP-переключатели? Не тут-то было. Вторая, гораздо более глубокая проблема — протокол сигнализации о которых шла речь выше. В США сложился настоящий зоопарк таких протоколов, а значит надо знать какой именно использует местный RCC-оператор. И как-то под него подстроиться.

Выход был один: искать дилерскую мастерскую, которая перепаяет адресные перемычки под местную систему и дооснастит аппарат нужной сигнализацией. Это породило целый класс радиомехаников, специализирующихся на «перепрошивке» RCC-телефонов паяльником.

С технической точки зрения RCC был кладезем инженерной изобретательности, вынужденной работать в узких частотных рамках. FCC выделила для RCC те же диапазоны, что и для IMTS: 152–158 МГц (VHF) и 454–460 МГц (UHF), но без централизованного планирования частот. В крупных городах возникали интерференционные «свалки»: до десяти операторов делили между собой всего 11–12 каналов в VHF-диапазоне, используя устаревшие базовые станции с кварцевой стабилизацией и ручной настройкой. Это означало, что канал использовал тот, кто первым успел его занять. А некачественное оборудование могло «заехать» не в свою полосу частот. Услышать разговор другого абонента в такой сети - довольно частая ситуация. Впрочем, даже для проводной телефонии тех лет (основанной на декадно-шаговых станциях) случайно встать на чужой разговор - не такая уж редкая ситуация.

Базовые станции RCC часто устанавливали на крышах офисных зданий, и их покрытие было «дырявым»: радиус мог составлять от 10 до 40 км, но из‑за отсутствия мягкого хэндовера (такого понятия тогда вообще не существовало) разрыв связи при движении автомобиля был нормой. Аутентификация абонента — примитивная: в лучшем случае тональный идентификатор (ANI), который легко подделывался.

Именно в среде RCC расцвел феномен «блюбоксинга» применительно к мобильной связи. Умельцы подключали к телефону генератор DTMF и звонили за чужой счет, меняя DIP-переключатели номера прямо на ходу. Операторы RCC боролись с этим, внедряя системы валидации вызовов, которые сверяли входящий ANI с базой данных разрешенных абонентов. Но задержка верификации достигала 10–15 секунд — абоненты часто слышали молчание после набора номера, потому что база данных на магнитных барабанах искала совпадение.

Тем не менее именно RCC стал «кузницей кадров» для будущей сотовой эры. Многие инженеры, проектировавшие первые AMPS-системы (стандарт сотовой связи первого поколения), начинали с настройки и обслуживания этих разношерстных RCC-сетей. А принцип транкинга, позже блестяще реализованный в советском «Алтае» и скандинавском NMT (Nordic Mobile Telephony), в RCC так и остался мечтой — слишком разрозненной была индустрия.

MTS / IMTS / RCC ярко показали возможности и ограничения беспроводного телефона. Они доказали, что публичная радиотелефония вообще возможна. Но они же показали, что сеть, построенная вокруг большой радиозоны и нескольких каналов, не может стать массовой. Что в эфире должен быть порядок на частотах. Что передатчики должны быть достаточно качественными и не лезть на соседние каналы. Что нужна защита от «пиратов», говорящих за чужой счет. Это были первые уроки будущей сотовой эпохи.

Беспроводной Париж

Давайте перенесемся во Францию 1960‑х годов. Фильм «Разиня» и тот самый Кадиллак с телефоном. Так что это было?

Это «Correspondance Publique» — первая французская система мобильной связи, запущенная еще в октябре 1955 года. Именно тогда в Париже и регионе Иль-де-Франс начала работу коммерческая сеть R150 (Réseau 150 MHz). Она стала первым публичным сервисом такого рода в Европе.

Инженеры французских почтовых и телеграфных ведомств, создававшие «Correspondance Publique», подошли к вопросу фундаментально. Они выбрали диапазон около 150 МГц и заказали оборудование компании Thomson‑CSF — национальному флагману в области радиоэлектроники.

Вся связь замыкалась на Центральный Телефонный Радиоузел Парижа, который расположили в самой высокой точке столицы — в районе Менильмонтана. Как и в случае с MTS, покрытие было зонтичным, хотя работали сразу четыре приемные станции — на Мон-Валерьене, Монмартре, Бельвиле и Вильжюифе.

Тут надо остановиться и объяснить суть этой системы чуть подробнее. Несмотря на пять станций, приемно-передающей была только одна — Менильмонтан. Остальные работали исключительно на прием и были призваны компенсировать невысокую мощность радиотелефонов. Мощный передатчик с центрального радиоузла мог докричаться до любой точки Парижа, а вот услышать «слабенький» (всего 10 Вт) радиотелефон он уже мог не везде. Потому ему потребовались дополнительные «уши».

Как и в случае с MTS, радиотелефоны были огромными и требовали много энергии. «Correspondance Publique» тоже ориентировалась на установку в автомобилях. Радиотелефон Thomson‑CSF R150, специально сделанный для французской сети, занимал половину багажника Citroën DS или Simca Aronde. На вызывной панели красовались самая настоящая телефонная трубка и кнопка вызова. Связь работала в радиусе до 50–70 км от центра Парижа.

Система R150 была полностью ручной. Алгоритм вызова выглядел так:

• Чтобы позвонить, водитель снимал трубку, нажимал кнопку вызова и слышал в динамике голос телефонистки. 

• Он диктовал ей номер, а та уже вручную соединяла его с городской линией.

Для входящих звонков процедура была еще интереснее. Абонент набирал специальный номер, который вел на тот же пульт телефонисток в Менильмонтане. Девушка-оператор спрашивала, с кем соединить, после чего вызывала нужную машину по радио, передавая ее индивидуальный позывной. В ранних версиях R150 (1955–1960-е) использовался простой вызов тоном 1750 Гц, который «будил» все телефоны в зоне, а затем оператор голосом называла нужного абонента — и только он отвечал. Это было неудобно и нарушало приватность (все слышали, кого вызывают). К середине 1960-х появились многочастотные системы селективного вызова (Selcall): теперь на конкретную кодовую комбинацию откликался только нужный телефон, а остальные молчали.

Всего в Париже одновременно могли работать 10–12 каналов. К 1973 году, на пике популярности «ручного» R150, во всей Франции насчитывалось лишь 500 абонентов этой услуги.

Стоимость была чудовищной. Один аппарат стоил в диапазоне 15–30 тысяч франков (на современные деньги — примерно 20–40 тысяч долларов). Оборудование, установка и абонентская плата делали услугу доступной только крупным компаниям, государственным службам и медийным персонам. Яркий пример — известный французский журналист Филипп Бувар, который в 1960‑х установил себе R150 в Rolls‑Royce, фактически превратив автомобиль в передвижную редакцию.

R450 с клавиатурой

1 июня 1973 года состоялся запуск сети R450 (450 MHz). Официальное название услуги изменили на более инженерное: «Service de la Correspondance Publique Automatique avec des Installations Mobiles Terrestres».

Это был качественно иной уровень. Диапазон 450 МГц был менее загружен, чем 150 МГц. Кроме того, меньшая длина волны позволяла использовать более компактные антенны и фильтры.

Но это не главное. Главное, что впервые французская система стала полностью автоматической. Абонент просто снимал трубку, набирал номер на тоновой клавиатуре и ждал соединения. Оператор больше не требовался.

Однако, несмотря на все улучшения, R450 из‑за малого числа каналов (около 20–30 на весь Париж) мог обслуживать не более 3 500 абонентов.

Тем не менее, R450 начали разворачивать не только в Париже. Медленно, город за городом:

• Июнь 1974: Лилль.  

• Январь 1975: Лион.  

• Февраль 1975: Марсель.  

• Ноябрь 1976: Страсбург. 

• Июль 1977: Бордо. 

• 1979–1980: Тулуза, Руан, Кан, Ницца, Канны и Монако.

К 1984 году общее число пользователей обеих сетей (R150 + R450) достигло 10 000 человек.

Да-да, R150 никуда не исчез. Его тоже автоматизировали и ушли от ручных вызовов. Долгое время он проработал в паре с R450 и даже пережил его на три года. R450 закрыли в декабре 1989 года, а последний R150 проработал до 2 января 1992 года.

Таким образом, «Correspondance Publique» — это не просто местечковое технологическое решение. Это был важнейший полигон, на котором Франция отработала все принципы мобильной связи — от ручного труда телефонисток до первой в стране автоматической коммутации, проложив дорогу современной телекоммуникационной индустрии.

«Correspondance Publique» мертва, да здравствует Radiocom 2000!

К середине 1980‑х сеть морально устарела. Ее аналоговая природа делала ее абсолютно незащищенной — любой радиолюбитель со сканером мог слушать разговоры министров и бизнесменов. Кроме того, емкости катастрофически не хватало.

В 1986 году ей на смену пришел Radiocom 2000 — уже полноценная сеть 1G, разработанная Matra и France Telecom. У нее появилась та самая сотовая ячеистая топология.

Использовался диапазон 400 МГц. Особенность Radiocom 2000 — система верификации доступа. Во Франции очень серьезно относились к «пиратству» в эфире. В телефон был впаян код доступа, который при каждом включении сверялся с базой. Если кто‑то пытался «подделать» номер (как это любили делать в США с IMTS, переключая DIP-переключатели внутри корпуса), система мгновенно банила устройство. Впрочем, мы незаметно забрели на территорию полноценной сотовой эры.

Вас вызывает «Алтай»

В середине 1950‑х советская делегация, посетившая Японию, увидела, как чиновники в Токио могут связываться с правительством прямо из автомобиля. Впечатленный этой картиной, Н.С. Хрущев поставил амбициозную задачу: создать в СССР подобную систему. Правда, позже выяснилось, что японская связь была довольно примитивной диспетчерской рацией с симплексным режимом, где абоненты говорили по очереди. Советские же инженеры из Воронежского НИИ связи, НИИ‑56, КБ завода «Красная заря» и ГСПИ получили задачу — сделать лучше и, самое главное, сделать автоматической. И ведь сделали!

В начале 1963 года антенны центральной станции смонтировали на шпиле высотки на Котельнической набережной. Оборудование центральной станции заняло целых три этажа этого здания. Для испытаний выделили 30 автомобилей «Волга» ГАЗ‑21. Система работала в диапазоне 150–170 МГц, в основном на электронных лампах.

«Алтай» изначально проектировался как полноценный радиотелефон для автомобиля, максимально похожий на обычный городской аппарат. Это означало работу в дуплексном режиме — возможность говорить и слышать собеседника одновременно, без нажатия на кнопку «передача».

Абонентская радиостанция (АРС) состояла из двух основных частей. В салоне автомобиля на приборной панели крепилась обычная телефонная трубка с дисковым номеронабирателем. Вся тяжелая электроника — приемопередатчик и блок питания — размещалась в багажнике.

Одной из главных инноваций «Алтая» стал принцип транкинга. Представьте себе не один широкий канал, а целый «ствол» (trunk) из нескольких узких. Абонентское оборудование постоянно сканировало их в поисках свободного. Как только абонент снимал трубку, система автоматически находила незанятый канал и предоставляла его для разговора, а после завершения освобождала обратно в общий пул. 

Принципиальное отличие «Алтая» от американского IMTS заключалось в том, что транкинг был централизованным — с выделенным сигнальным каналом управления, который распределял свободные голосовые каналы. IMTS же использовал децентрализованное сканирование: телефон сам искал канал с Idle tone. «Алтай» в этом смысле был ближе к будущим сотовым сетям 1G и это было очень эффективное решение для распределения ограниченного частотного ресурса.

Система развивалась и становилась совершеннее. Первая версия, «Алтай-1», работала в диапазоне 150 МГц, использовала один канал в 50 кГц, ствол на 8 каналов. Основой элементной базы были лампы. К началу 1970‑х на смену ей пришел «Алтай-3». Он перешел на более свободный диапазон 330 МГц, что позволило создать до 22 «стволов» связи, и начал использовать транзисторы. Наконец, к Олимпиаде‑80 в Москве развернули финальную и самую совершенную версию — «Алтай-3М», работавшую с шагом сетки 25 кГц и активно применявшую интегральные схемы.

Сфера применения «Алтая» была шире, чем просто общение партийных бонз. Да, изначально система создавалась для советской номенклатуры, но к концу 1970‑х стала доступна и «народному хозяйству». В Москве сетью пользовались скорая помощь, милиция и другие городские службы. Журналисты, освещавшие Олимпиаду‑80, также использовали «Алтай» для оперативной передачи репортажей.

К 1983 году система действовала уже в 135 городах Советского Союза, а общее количество абонентов достигло 30 тысяч человек. Разворачивался «Алтай» и в странах СЭВ — там он охватил примерно 70 городов.

Базовые станции «Алтая» обычно размещали на телевышках, делая из них центры мобильной связи. В Москве модернизированный «Алтай-3М» поставили на Останкинской телебашне на высоте 248 метров. Это давало впечатляющий радиус действия: максимальный доходил до 100 км, а устойчивая работа обеспечивалась примерно на 50 км.

По сути, к моменту появления в США коммерческой сотовой связи AMPS (1G), в СССР уже почти двадцать лет работала одна из самых передовых в мире автоматических мобильных сетей. Ее работа не прекращалась и в 1990‑е, и даже в «нулевые». Последние сегменты «Алтая» отключили лишь в начале 2010‑х. «Алтай» оказался системой, которая на десятилетия опередила свое время и стала мостом между ламповыми рациями и цифровой эпохой.

Как вы можете видеть, в США, Франции и СССР мобильный телефон появился задолго до сотовых сетей. А как же Германия? И как так получилось, что первый стандарт сотовой связи (NMT) запустили вообще в Скандинавии? Во второй части вы это обязательно узнаете! Не вешайте трубку!

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

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