Improved Mobile Telephone Service

Изначально система мобильной телефонной связи Bell System в США и Канаде использовала три диапазона частот: VHF Low (35—44 МГц, 9 каналов), VHF High (152—158 МГц, 11 каналов в США, 13 каналов в Канаде) и UHF (454—460 МГц, 12 каналов). Альтернативными названиями этих диапазонов были: «Low Band», «High band» и «UHF». В дополнение к каналам Bell system (оператор местной связи), еще 7 каналов на VHF и 12 каналов на UHF были предоставлены компаниям беспроводной связи, называемых «RCC» (Radio Common Carriers). В 1960-х годах в США независимые частные телефонные компании, конкурировавшие с монополистом AT&T, использовали альтернативную технологию радиотелефонной связи RCC. Каналы RCC были расположены рядом с частотами, выделенными для Bell system.

Операторам RCC также было разрешено использовать те же каналы для пейджинга, как второстепенной услуги. Однако вскоре, в связи с ростом потребностей в услугах пейджинга, предоставление сервиса мобильной связи стало менее приоритетным для операторов RCC. Часть компаний RCC использовали технологию IMTS, но большинство внедрило систему "Secode-2805", которая одновременно позволяла предоставлять пейджинг. Через несколько лет преобладающим поставщиком услуг мобильной связи стандарта IMTS стали компании концерна Bell System.

Конкретный провайдер мог использовать один, два или все три диапазона частот для предоставления услуг, хотя протокол IMTS никогда не использовался в самом низком диапазоне VHF Low, этот диапазон использовался только стандартом MTS. Компания Whidbey Telephone в штате Вашингтон имела специально разработанную систему прямого набора. Эти системы были подвержены перегрузкам сети и помехам, поскольку радиостанция, находящаяся ближе к терминалу, иногда могла захватить канал из-за своего более сильного сигнала.

Использование сотовых сетей решило эту проблему, с помощью уменьшения площади, покрываемой одной вышкой (ячейкой-сотой), и увеличения количества ячеек. Недостатком сотовой технологии является то, что для покрытия заданной территории требуется больше вышек. В связи с этим, использование систем стандартов IMTS и MTS в отдалённых и малонаселённых районах является целесообразным.

Базовая эксплуатация стандарта IMTS была очень прогрессивной для своего времени, особенно с учётом того, что интегральные схемы ещё не были широко доступны. Самый распространенный телефон IMTS — Motorola серии TLD-1100 использовал две печатные платы размером около 8 квадратных дюймов для выполнения сканирования каналов и процесса декодирования цифр, а вся логика выполнялась с помощью дискретных транзисторов.

• В конкретном городе один канал базовой станции IMTS был "обозначен как свободный" с помощью передачи по нему непрерывного тона «холостого» сигнала с частотой 2000 Гц.
• Мобильные устройства сканировали доступные частоты и закреплялись на «свободном» канале, передающем «холостой» сигнал.
• Когда на мобильный телефон поступал звонок, тон холостого сигнала менялся на тон «захвата канала» частотой 1800 Гц (при этом тон холостого сигнала появлялся на другой частоте, если она была доступна), а 7- значный номер мобильного телефона (три цифры NPA и последние четыре цифры номера абонента, NXX не отправлялся) направлялся в виде импульсов дискового набора, переключаясь между 2000 и 1800 Гц для представления цифр.
• Остальные мобильные телефоны, распознавшие, что вызов предназначен для другого абонента, продолжали сканирование для поиска свободного канала.
• В это же время вызываемый мобильный телефон передавал «защитный» тон с частотой 2150 Гц обратно на базовую станцию, что инициировало звонок на вызываемом мобильном телефоне, и когда абонент поднимал трубку, тон «соединения (connect)» с частотой 1633 Гц отправлялся обратно на базовую станцию, чтобы указать на контроль ответа (answer supervision), и таким образом устанавливался голосовой канал.
• Когда телефонный разговор завершался одним из абонентов, в сторону базовой станции отправлялся импульс чередующихся сигналов: «разъединение (disconnect)» с частотой 1336 Гц и «захвата канала» с частотой 1800 Гц для того, чтобы базовая станция могла обслуживать следующий вызов.

Мобильный телефон вызывающего абонента инициировал вызов, отправляя импульсы тона «соединения (connect)» , на которые базовая станция отвечала импульсом тона «захвата канала». Затем мобильный телефон отправлял свой идентификационный номер, состоящей из кода региона и последних четырех цифр телефонного номера, с частотой 20 импульсов в секунду, как и при входящем наборе, но с добавлением элементарной проверки на чётность. Цифры формировались с помощью импульсной последовательности чередующихся тонов: «соединения (connect)» и тишины (для нечетных цифр) или «соединения (connect)» и «защитного» тона (для четных цифр). Когда базовая станция получала идентификацию вызывающей стороны, она отправляла звонок на мобильный телефон вызываемого абонента. Затем пользователь будет использовать дисковый набор, который отправит набранные цифры в виде чередующейся последовательности импульсов 10 pps (первоначально сформированной непосредственно дисковым набором) тональных сигналов соединения и защиты.

When the base station received the calling party's identification, it would send dialtone to the mobile. The user would then use the rotary dial, which would send the dialed digits as an alternating 10 pps pulse train (originally, directly formed by the rotary dial) of connect and guard tones.

• Стандартная система IMTS имела мощность передатчика 25 Вт на мобильной станции и 100—250 Вт на терминале, в отличие от более современных сотовых автомобильных телефонов, которые имели максимальную мощность 3 Вт, и современных сотовых телефонов с мощностью 0,6 Вт.
• Мобильное устройство обычно состояло из «головного блока» или телефонной трубки, которая располагалась в подставке с клавиатурой для прямого набора номера. Эти устройства были похожи на обычный стационарный (проводной) телефон, с аналогичным функционалом. Когда телефонную трубку поднимали с подставки, в ней был слышен тональный сигнал (длинный гудок), также как и в обычной стационарном телефоне (сигнал «ответ станции»), в этом было отличие от сотовых телефонов.
• В комплект входил отдельный большой радиопередатчик, обычно размером не менее квадратного фута и высотой 6 дюймов, который устанавливался либо в багажнике, либо под сиденьями автомобиля. Эти передатчики были подключены к подставке для трубки с использованием многожильного кабеля, обычно толщиной около 0,5 дюйма.
• Для установки мобильной антенны требовалось просверлить отверстие в кузове автомобиля. Эти штыревые антенны были очень похожи на те, которые использовались для радиостанций Си-Би, и были около 19 дюймов в длину (1/4 длины волны при 155 МГц). Позже, в 1970—х годах для сотовых телефонов, монтируемых в автомобиле, были разработаны антенны, устанавливаемые на стекло автомобиля.
• Для электропитания мобильной телефонной системы IMTS требовалось большое количество электроэнергии (от 10 до 15 ампер при напряжении 12 вольт), система подключалась напрямую к аккумулятору автомобиля через толстый силовой кабель. Поэтому достаточно часто случались ситуации, когда телефон IMTS разряжал аккумулятор автомобиля, если его использовали в течение определённого времени с выключенным двигателем автомобиля (или если его оставляли включенным на ночь).
• Также была разработана опция для подключения устройства к сигналу автомобиля, который использовался как звонок, чтобы информировать о входящем звонке клиента, находящегося вдали от машины.

Каждому абоненту предоставлялся пакет инструкций по набору номеров и использованию системы.

Устройства IMTS были полнодуплексными, то есть пользователь мог одновременно говорить и слышать собеседника. Это было основным преимуществом по сравнению с более ранними системами MTS, большинство из которых были полудуплексными, то есть говорить мог только один абонент: для разговора он должен был нажать кнопку «push to talk (нажми, чтобы говорить)», а для того, чтобы услышать ответ собеседника нужно было нажать кнопку «unkey (отключение)» и передатчик отключался. В 1960 году компания General Electric представила новую разработку: мобильные телефоны под названием «Progress Line» стандарта MTS серии DTO. Телефоны поддерживали полный дуплекс, хотя абонентам для разговора по-прежнему нужно было нажимать кнопку «push to talk» на телефонной трубке.

Также были разработаны и использовались портативные радиостанции IMTS (Yaesu's vintage Traveler 1982 года), которые потребляли всего 2—4 Вт, но они были полудуплексными. По сути, это были модифицированные рации с клавиатурой DTMF (двухтональный многочастотный набор) на передней панели, что «вводило терминал в заблуждение», заставляя его думать, что мобильный телефон IMTS использует систему. Этим устройствам не хватало мощности для надежного подключения к базовой станции на расстояниях, обычных для систем IMTS, и поэтому в связи с непрактичностью, они мало использовались. Как альтернатива был разработан компромиссный вариант: телефон — портфель, который потреблял более высокую мощность в диапазоне от 10 до 20 Вт (в зависимости мощности заряда батареи в портфеле), и который был полнодуплексным. Основные производители телефонов — портфелей IMTS — компании Canyon, GCS, SCM Melabs и Livermore Data Systems.

Базовые станции IMTS обычно охватывали территорию диаметром 40—60 миль, благодаря большой мощности передатчиков, и более высоким размещением антенн (от 100 до 500 футов).

В крупных городах базовые станции IMTS использовали 7 или 8 каналов, в то время как сельские станции имели всего один или два канала. Каждый телефонный разговор полностью занимал один канал в течение всего времени соединения, и поэтому системы IMTS сильно проигрывали в канальной ёмкости по сравнению с системами сотовой связи. Особенно это было критично в крупных городах, так как количество одновременных звонков было сильно ограничено.

Роуминг (прием звонков вне «домашней зоны») осуществлялся путем выбора конкретных каналов, используемых вышкой, и оператором связи, в зоне действия котором находился пользователь. Абонент набирал трехзначный код для регистрации номера своего телефона в данном месте. Этот процесс абоненту приходилось повторять около каждой вышки, то есть через каждые 40—60 миль. В некоторых зонах была возможна только полудуплексная (односторонняя) связь, абоненту приходилось нажимать для разговора кнопку «push to talk». Два индикатора на «головном блоке» указывали: на отсутствие свободных каналов (красный цвет), и на возможность использования (зеленый цвет), если соединение по каналу был подключено к вышке, или если был нажат переключатель «push to talk».

Шифрования разговоров не было, поэтому все разговоры были публичными.

Указанные ниже частоты (в МГц) ранее использовались в стандартах Мобильной Телефонной Службы США и Канады MTS и в IMTS. Низкочастотные каналы с префиксом «Z» всегда работали в стандарте MTS, или в ручном режиме. Каналы «Z» были проданы на аукционе FCC примерно в 2003 году другим службам и в значительной степени остаются неиспользованными^[2].

Частоты VHF и UHF были открыты для других услуг, не связанных с мобильной телефонией, и в значительной степени перераспределены.

Два канала высокочастотного диапазона VHF, обозначенные «JJ» и «JW», использовались только в Канаде и были недоступны для использования в Соединенных Штатах.

Особенности технологии IMTS ограничивали количество абонентов. В 1970—х и в начале 1980—х годов, до появления сотовых телефонов, очереди («списки ожидания») для желающих получить услуги мобильной телефонии доходили до трёх лет . Чтобы получить номер мобильного телефона и услуги мобильной связи, потенциальные абоненты ждали, когда действующий клиент расторгнет договор и освободит номер.

Такие ограничения привели к низкому объёму продаж, поэтому упало производство телефонов IMTS, и мобильные устройства были очень дорогими (от 2000 до 4000 долларов США). До разделения телекоммуникационной компании AT&T в 1984 году абоненты телефонов IMTS компании Bell System ежемесячно платили за аренду оборудования до 120 долларов США.

При этом доступность каналов была ограниченной, поэтому тарифы за соединения также были довольно высокими — от 0,70 до 1,20 доллара США за минуту разговора.

После разделения AT&T и продажи активов, клиентское оборудование системы IMTS перешло под контроль компаний Bell, и ежемесячные тарифы заметно снизились до 25 долларов за аренду оборудования плюс тарифы за соединения.

Кроме того, поскольку каналов не хватало, было обычным делом, что телефоны «ставили в очередь» для использования канала, и производители оборудования для систем IMTS соревновались в скорости, с которой устройства могли захватывать доступный канал.

Ограничения по количеству абонентов сетей стандартов MTS и IMTS стало основной движущей силой для инвестиций в сотовые сети.

Тем не менее клиентов в отдалённых от крупных городов областей, в том числе в сельской местности, устраивали сети MTS/IMTS, так как в связи с меньшей плотностью населения ограниченное количество каналов не было столь критичным, как для жителей крупных городов. Поэтому до появления доступной по стоимости сотовой связи, сети MTS/IMTS использовались в удалённых районах. Только увеличение доступности услуг спутниковой связи и инвестиции правительства в расширение инфраструктуры сотовой связи привели к замещению сетей MTS/IMTS новыми видами телефонной связи.