Advanced Mobile Phone System

Advanced Mobile Phone System (AMPS) — это аналоговая система сотовой связи первого поколения (1G), разработанная компанией Bell Labs (США) и введённая в коммерческую эксплуатацию в 1983 году. AMPS стала первой массовой стандартизированной сетью мобильной связи в Северной Америке, заложившей основы для последующих поколений сотовых технологий. Система работала в диапазоне частот 824–894 МГц и использовала метод множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA).

История

Предпосылки создания

До внедрения AMPS мобильная связь существовала в виде радиотелефонных систем с ограниченной ёмкостью, таких как Improved Mobile Telephone Service (IMTS) в США. Эти системы могли обслуживать лишь несколько десятков абонентов в одном городе, так как использовали один мощный передатчик, покрывающий всю территорию. К началу 1970-х годов стало очевидно, что для удовлетворения растущего спроса на мобильную связь необходима принципиально новая архитектура.

Разработка

В 1971 году компания Bell Labs, входящая в структуру AT&T, предложила концепцию сотовой сети, основанную на разбиении территории на небольшие зоны (соты) с повторным использованием частот. Ключевыми разработчиками выступили инженеры Ричард Френкиль, Джоэл Энгель и Филипп Портер. В 1978 году в Чикаго была запущена опытная сеть AMPS, которая успешно продемонстрировала работоспособность идеи.

Коммерческий запуск

Первая коммерческая сеть AMPS была открыта 13 октября 1983 года компанией Ameritech (дочернее предприятие AT&T) в Чикаго. Первым абонентом стал владелец Motorola DynaTAC 8000X — первого коммерческого сотового телефона, весившего около 1 кг и стоившего почти 4000 долларов США. К концу 1980-х годов AMPS охватила практически все крупные города США и Канады, а к середине 1990-х годов число абонентов превысило 20 миллионов.

Распространение и вариации

AMPS получила широкое распространение не только в Северной Америке, но и в Австралии, Новой Зеландии, Южной Корее, а также в ряде стран Латинской Америки и Азии. В России и странах бывшего СССР AMPS не использовалась в качестве основного стандарта, однако отдельные сети (например, в Москве и Санкт-Петербурге) работали в 1990-х годах, но были быстро вытеснены более современными системами.

В 1990-х годах на основе AMPS были разработаны цифровые стандарты: D-AMPS (Digital AMPS, стандарт IS-54/IS-136) и IS-95 (cdmaOne), которые обеспечивали обратную совместимость с аналоговыми сетями. Окончательно аналоговые сети AMPS были отключены в США в 2008 году.

Технические характеристики

Архитектура сети

AMPS базируется на классической сотовой архитектуре, включающей:

• Мобильные станции (MS) — абонентские устройства (телефоны).
• Базовые станции (BTS) — приёмопередающие комплексы, обслуживающие одну или несколько сот.
• Центры коммутации (MSC) — узлы, управляющие вызовами, аутентификацией и соединением с телефонной сетью общего пользования (ТФОП).

Диапазоны частот

AMPS использует два поддиапазона:

• 824–849 МГц — для передачи сигнала от мобильной станции к базовой (восходящий канал).
• 869–894 МГц — для передачи от базовой станции к мобильной (нисходящий канал).

Каждый канал занимает полосу 30 кГц. Всего в системе предусмотрено 832 дуплексных канала (каналы с 1 по 799, а также 991–1023, используемые для управления).

Метод доступа

Используется частотное разделение каналов (FDMA): каждому разговору выделяется отдельная пара частот. Передача голоса осуществляется аналоговым сигналом с частотной модуляцией (FM). Для управления соединением применяются специальные служебные каналы (control channels), передающие цифровую информацию.

Мощность и покрытие

Мощность передатчика мобильного телефона AMPS составляет до 3 Вт (в автомобильных вариантах — до 6 Вт), что значительно выше, чем у современных цифровых стандартов (обычно 0,2–0,6 Вт). Радиус соты в AMPS может достигать 10–20 км в сельской местности и 1–5 км в городской застройке.

Ограничения

• Низкая ёмкость: из-за аналоговой природы и фиксированного распределения каналов одна сота может обслуживать не более 395 голосовых каналов (остальные — служебные).
• Отсутствие шифрования: сигнал можно было перехватить с помощью обычного радиоприёмника.
• Подверженность помехам: аналоговый сигнал чувствителен к шумам и интерференции.
• Отсутствие поддержки данных: AMPS не предусматривала передачу данных, кроме коротких служебных сообщений.

Классификация и варианты

AMPS (стандартный)

Базовая версия, описанная выше. Использовалась в США, Канаде, Австралии и других странах.

N-AMPS (Narrowband AMPS)

Усовершенствованная версия, разработанная компанией Motorola в начале 1990-х годов. В N-AMPS ширина канала была уменьшена до 10 кГц, что позволило увеличить количество каналов в три раза. Однако стандарт не получил широкого распространения из-за перехода к цифровым технологиям.

D-AMPS (Digital AMPS, IS-54/IS-136)

Цифровой вариант, совместимый с аналоговой инфраструктурой. Использовал метод множественного доступа с временным разделением (TDMA), что позволяло обслуживать до трёх абонентов на одном частотном канале. D-AMPS был популярен в США и Латинской Америке в 1990-х годах, но к 2000-м годам уступил место GSM и CDMA.

AMPS в других странах

В Южной Корее и Японии использовались локальные модификации AMPS (например, J-AMPS), адаптированные под национальные частотные планы.

Применение и значение

Роль в развитии мобильной связи

AMPS стала первой коммерчески успешной сотовой системой, доказавшей жизнеспособность концепции сотовой сети с повторным использованием частот. Она обеспечила массовую мобильную связь для миллионов людей, заменив устаревшие радиотелефонные системы.

Влияние на стандарты

Принципы, заложенные в AMPS (сотовая архитектура, хэндовер, роуминг), были унаследованы всеми последующими поколениями сотовой связи — от GSM (2G) до 5G. AMPS также стимулировала развитие рынка мобильных устройств: именно для этой системы были созданы первые портативные телефоны.

Экономическое и социальное значение

Внедрение AMPS дало толчок развитию телекоммуникационной индустрии, создало новые рабочие места и изменило способы коммуникации в бизнесе и повседневной жизни. В США к 1990 году доходы операторов AMPS превысили 10 миллиардов долларов.

Критика и недостатки

• Уязвимость к прослушиванию: из-за отсутствия шифрования разговоры могли перехватываться с помощью сканеров. Это привело к ряду скандалов, связанных с утечкой конфиденциальной информации.
• Ограниченная ёмкость: в крупных городах быстро возникал дефицит каналов, что приводило к отказам в соединении.
• Высокое энергопотребление: аналоговые передатчики требовали мощных аккумуляторов, что ограничивало время работы телефонов.
• Отсутствие стандартизации на международном уровне: AMPS не была совместима с европейскими системами (например, NMT), что затрудняло международный роуминг.

Интересные факты

• Первый звонок по сети AMPS был совершён 13 октября 1983 года президентом Ameritech Уильямом Макгоуэном.
• В 1984 году в США насчитывалось всего около 1000 абонентов AMPS, а к 1990 году — более 5 миллионов.
• Телефон Motorola DynaTAC 8000X, использовавшийся в сети AMPS, требовал зарядки в течение 10 часов для 30 минут разговора.
• В 2008 году, с отключением последних сетей AMPS в США, завершилась эра аналоговой сотовой связи в Северной Америке.

Источники

• Bell Labs Technical Journal, 1979. «Advanced Mobile Phone Service: A Description of the System».
• Federal Communications Commission (FCC). «Report on AMPS Spectrum Allocation», 1983.
• Motorola, Inc. «DynaTAC 8000X User Manual», 1983.
• Rappaport, T. S. «Wireless Communications: Principles and Practice», 2nd ed., 2002.
• История развития сотовой связи в США. Материалы Музея связи (Сан-Франциско).