Мобильная радиосвязь

Мобильная радиосвязь основана на радиопередаче голоса и данных посредством радиоволн (диапазоны УКВ частотой от 700 до 2600 МГц) между базовой станцией, покрывающей несколько десятков километров, и мобильным телефоном пользователя.

Первые мобильные системы были аналоговыми. Аппараты были громоздкими, предназначенными для установки в автомобили, где занимали часть багажника и использовали электроэнергию автомобиля.

Современные системы работают по цифровому протоколу: голос и данные преобразуются в цифровой формат, передаются в виде битов и затем собираются обратно при приёме. Развитие микроэлектроники позволило уменьшить размеры устройств до карманных. К числу преимуществ цифровых систем относятся снижение стоимости терминалов, расширение спектра услуг, рост числа абонентов и повышение качества передачи речи.

Базовые станции размещаются по территории по принципу сотовой структуры. В системах GSM и GPRS (2G) каждая станция использует уникальный диапазон частот, отличающихся от соседних; одно и то же частотное пространство повторно используется только на достаточном расстоянии во избежание помех.

Стандартизация систем обеспечивает совместимость сетей в разных странах и их сопряжение с фиксированной телефонной сетью. В мире сосуществуют две основные семейства стандартов: американские стандарты IS-41/CDMA/CDMA EvDO, разрабатываемые 3GPP2, и европейские GSM, UMTS, LTE, определяемые изначально ETSI и ныне 3GPP, составляющие сегодня основу мировой сотовой связи.

Для определения, на какую базовую станцию направлять входящий вызов, сеть регулярно обменивается с телефонами сообщениями о местоположении.

С 1976 года для мобильной радиосвязи используются следующие стандарты:

• 1G:
  • AMPS — аналоговый стандарт, использовавшийся в США с 1976 года.
  • NMT — аналоговый стандарт, распространённый в Европе с 1980-х годов.
  • Radiocom 2000 — французский аналоговый стандарт первой генерации, введённый France Télécom в 1986 году^[1].
• 2G:
  • GSM — цифровой стандарт второй генерации, разработан ETSI, внедрён в начале 1990-х годов (900 МГц; версия DCS — 1800 МГц); получил широкое распространение в Европе, Африке, на Ближнем Востоке и в Азии.
  • CDMA — стандарт второй генерации, используемый в первую очередь в Северной Америке, основан на ANSI-41, патентодержатель — компания Qualcomm.
  • GPRS — надстройка над GSM, обеспечивающая более высокую скорость передачи данных (часто обозначается 2,5G).
  • EDGE — развитие GSM, дающее ещё больший обмен данными для неподвижных абонентов (часто обозначается 2,75G как шаг между GPRS и 3G).
• 3G:
  • CDMA2000 — эволюция CDMA, несовместимая с UMTS, в основном используется в Северной Америке.
  • UMTS/WCDMA — развитие GSM, несовместимо с CDMA2000, поддерживается Европой, Японией и внедряется по всему миру.
  • HSDPA — высокоскоростная потоковая технология 3G (3G+ или 3,5G), до 14,4 Мбит/с в нисходящем канале.
  • HSUPA — ускоренная передача в восходящем канале (3,5G), применимо к видеозвонкам и другим пакетным сервисам.
  • HSPA+ — дальнейшее развитие HSUPA/HSDPA, с поддержкой Dual Cell (до 42 Мбит/с), потенциально — до 84 Мбит/с (с MIMO 2x2).
• 4G:
  • LTE (Long Term Evolution) — изначально стандарт «пред-4G» (3,9G), с 2010 года официально считается 4G^[2]. Скорость до 150 Мбит/с (2013).
  • LTE Advanced — начиная с 2014 года в ряде стран, поддерживает агрегацию частот и скорости передачи могут превышать 1 Гбит/с.
• 5G:
  • первые коммерческие сети с 2020 года.

• i-mode — протокол доступа мобильных телефонов к Интернету, язык сайтов — C-HTML.
• MMS — мультимедийная служба передачи сообщений.
• PRBT — сервис персональных мелодий ожидания.
• SMS — служба коротких сообщений (до 160 символов); также используется для передачи визитных карточек, данных SIM-карты, мелодий, логотипов и т. п.
• WAP — протокол доступа к Интернету, использующий собственный язык разметки (WML); впоследствии был вытеснен HTML, используемым на смартфонах.

Основная функция — голосовая связь, но мобильный телефон также поддерживает короткие текстовые сообщения (SMS), отправку и приём изображений, фотографий, звуков, видео.

PIN-код защищает доступ к абонентскому номеру пользователя; хранится в SIM-карте, состоит из четырёх-восьми цифр. Обычно запрашивается при каждом включении, но может быть отключён. Каждая SIM-карта содержит уникальный идентификатор IMSI.

Кроме того, каждый телефон имеет уникальный идентификатор IMEI, по которому возможно отслеживание украденных устройств и их блокировка.

Многие современные мобильные телефоны дополнительно защищены индивидуальным кодом разблокировки при выходе из спящего режима.

Существуют различные аксессуары: чехлы, сменные панели, декоративные шнурки и др. Особое направление — беспроводные устройства (Bluetooth-гарнитуры, автомобильные наборы hands-free). Активно развиты услуги скачивания «логотипов» и мелодий, часто с помощью SMS или MMS.

Оператор может присоединиться к прослушиванию некоторых телефонов даже когда они находятся в спящем режиме; такие действия допустимы только по запросу компетентных органов^[3].

Мобильные телефоны могут быть определены по координатам с помощью GPS или по триангуляции относительно базовых станций (во Франции их насчитывается около 157 000, из них 50 000 — 3G)^[4]. Операторы используют встроенную геолокацию для навигационных сервисов и автоматизированных локальных рекомендаций, в том числе с использованием RFID и Wi-Fi.

После решения Европейского парламента от 21 апреля 2009 года стоимость мобильных услуг в роуминге по ЕС начала снижаться. Уже летом 2009 года верхний предел платы за исходящий звонок составлял 43 евроцента (без налогов), в 2012 году — 29 центов, а в июле 2014 года — 19 центов^[11]. Верхний предел на SMS с июля 2014 года — 6 евроцентов^[12]. Приём SMS за границей бесплатен с 2010 года.

Переход между операторами облегчается возможностью переноса номера.

Первый цифровой французский мобильный стандарт (Radiocom 2000) был внедрён с 1986 года France Télécom. В 1991 году появился Bi-Bop — первая сеть для массового пользователя, вскоре сменившаяся GSM-сетями. Регулирующий орган — ARCEP, следит за конкуренцией в данной отрасли, типичной по структуре для естественной монополии.

Во Франции работают четыре основных оператора (Orange, Bouygues Telecom, SFR, Free Mobile) и около десяти в заморских территориях (Only, Digicel и др.). С 2005 года три из четырёх главных операторов (Bouygues Telecom, Orange, SFR) также обслуживают виртуальные операторы (MVNO), их число росло вплоть до 2011 года (40 MVNO в июне 2012), затем начало снижаться в результате объединений^[13]. В Антильских островах и Гвиане — четыре оператора и один виртуальный, использующий чужую сеть.

К 2018 году было 48,63 млн уникальных мобильных пользователей во Франции (75 % проникновения, среди взрослых — 93 %)^[14].

Влияние мобильной связи на социально-экономическое положение, развитие и бедность — предмет многочисленных исследований. Анализы, спонсируемые телефонными компаниями, обычно достаточно оптимистичны. Например, по оценке London Business School, каждый дополнительный рост проникновения мобильных телефонов на 10 % приводит к увеличению ВВП на 0,5 %^[15]. GSM Association оценивала этот эффект для Бангладеш в 0,6 %^[16].

Однако независимые исследования зачастую более осторожны^[17]. Данные о телекоммуникационных расходах бедных доступны лишь по немногим странам; в развитых государствах доля таких расходов обратно пропорциональна возрасту главы семьи и выше среди бедных семей; напротив, в развивающихся странах такого эффекта не наблюдается^[18].

Абонентская система мобильной связи увеличивает уровень фиксированных (предзаписанных) расходов, повышая уязвимость малообеспеченных семей^[19].

Разговор по телефону (руками или hands-free) требует концентрации, отвлекая пользователя от окружающей среды и повышая риск несчастных случаев, среди них: производственные, домашние травмы, происшествия на дороге при использовании телефона за рулём. ВОЗ отмечает: использование мобильного телефона увеличивает вероятность ДТП в 3-4 раза вне зависимости от использования hands-free^[20]. По данным NHTSA, в 2005 году в США 6 % водителей в любой момент разговаривали по телефону за рулём^[21].

Все электронные устройства чувствительны к электромагнитным полям. В частности, ВОЗ подтверждает их влияние на работу некоторых медицинских приборов, включая имплантаты^[20]. Поэтому в ряде стран использование телефонов в больницах ограничено^[22]; аналогично — на борту самолётов^[23].

Распространённое мнение о взрывоопасности телефонов на автозаправках не подтверждается экспериментально^[24]. Случаи взрыва аккумуляторов связаны с использованием неоригинальных либо низкокачественных комплектующих.

О потенциальном канцерогенезе при длительном использовании мобильных телефонов проводятся разнообразные исследования. ВОЗ и национальные агентства не находят убедительных доказательств связи между использованием мобильных телефонов и ростом заболеваемости раком, однако рекомендуют продолжать наблюдение, особенно для детей.

Результаты совместного проекта Interphone, при участии более 10 000 человек в 13 странах, не выявили повышения риска возникновения опухолей мозга при использовании мобильных телефонов, за исключением группы наиболее интенсивных пользователей, где наблюдался неясный тренд, требующий дальнейшего изучения.

В 2011 году Международное агентство по изучению рака перечислило радиочастотное излучение мобильных телефонов в группе 2B («возможно канцерогенно для человека»)^[25].

ВОЗ утверждала в 2018 году, что существенных доказательств вреда для здоровья пока нет^[26].

На поверхности мобильного телефона количество бактерий может превышать таковое на сиденье унитаза в 500 раз: обнаруживаются Escherichia coli, сальмонеллы и др. Особенно опасно это в медицинских учреждениях, где телефон может быть переносчиком внутрибольничных инфекций^[27].

Согласно мнению некоторых офтальмологов, постоянное использование смартфонов может способствовать развитию близорукости^[28].

Мобильные телефоны содержат ряд опасных веществ, подлежащих раздельной переработке (стекло, пластик, медь, тяжёлые металлы — в том числе в аккумуляторах). В Европе запрещён выброс в обычные отходы, действует программа возврата (директива 2002/96/CE). В 2008 году по опросу Nokia только 3 % пользователей сдавали телефоны в переработку, 44 % — хранили их без дела, 4 % — выбрасывали в природу, один пользователь сменил в среднем пять телефонов.

Часть перерабатываемых устройств экспортируется в развивающиеся страны, что порождает экологические проблемы^[29]. Во Франции сбором старых мобильников занимаются, в числе прочих, организации движения Emmaüs; до 30 % устройств находят повторное применение.

Появление сотовой связи привело к массовому общению по телефону в общественных местах. Научные исследования показали, что слушать разговор собеседника по телефону (особенно «односторонний диалог», когда слышен только один участник) для окружающих раздражительнее, чем обычный шум^[30].

Постепенно во множестве мест запрещено использование телефонов (театры, лекции), применяются глушители связи. Обсуждается введение отдельных зон для разговоров по мобильному телефону.

Телефон расширяет границы между личной и публичной сферой, стирая прежние представления о приватности общения.

Постоянная доступность пользователя, стирание границ между рабочим и личным временем, массовое употребление мультимедийных функций — всё это может приводить к психологической зависимости от использования мобильных устройств.

Наряду со стремительным распространением мобильной связи, отмечается снижение «времени без связи», исчезновение моментов для наблюдений, размышлений и отдыха.

В начале 2000-х исследование в Англии показало, что мобильный телефон у подростков становится признаком взрослости, вытесняя в этой роли сигареты^[31].