Tento článek je úvodním dílem k novému seriálu o sítích GSM. Je volným překladem knihy "GSM - System for mobile Communication" autorů Mouly a Pautet.

Co bylo před GSM

Veřejné radiokomunikace vždy vyžadují sofistikovanou techniku a tudíž jejich rozvoj jde ruku v ruce s novými postupy v elektronice. Myšlenka okamžité komunikace, bez ohledu na vzdálenosti, je jedním z mnoha snů lidstva. Je to jeden ze snů, které se pomalu stávají skutečností, tak rychle, jak jen to technika dovoluje.
První využití rádiových vln bylo realizováno ke konci devatenáctého století pro telegrafii. Od té doby začalo vznikat mnoho vyspělejších technologií, převážně pro vojenské využití. První systémy zahrnovaly veřejné vysílání (zvuk, později obraz). To je mnohem jednodušší než radiotelefonie, protože mobilním zařízením byl pouze přijímač. Opravdový boom nastal až po druhé světové válce, kde využití frekvenční modulace a nových možností v elektrotechnice, jako například elektronky, umožnilo v plném rozsahu telefonii například i pro vozidla. Oficiální mobilní telefonie jako služba se zrodila v St. Louis, v roce 1946. Evropa zotavující se z války následovala o několik let později.


První síť mobilní telefonie byla ručně řízena (to znamená, že pro sestavení spojení byl nutný zásah operátora) a terminály (koncová zařízení) byly těžké, objemné a nákladné. Oblast služeb byla omezená jednouduchými vysílači a přijímači (1-buňkový systém). Malé rádiové spektrum stačilo právě pro potřeby služby a bylo navíc omezeno armádními systémy a veřejnými službami typu rozhlas a televize. V důsledku toho, že kapacita systému byla malá a cena terminálů vysoká, odradil tento systém mnoho uživatelů. I přesto se služby rychle zahltily. Kvalita služeb rychle klesala spolu se zvyšováním kapacity Jakýkoliv pokus o její navýšení, vedl ke kritickým kolapsům.

Mezi lety 1950 a 1980 se většina mobilních rádiových systémů stávala automatickými a cena koncových zařízení klesala s příchodem polovodičové techniky. Kapacita pomalu stoupala, ale i tak byla příliš malá potenciální poptávka - veřejná radiotelefonie totiž představovala luxusní produkt pro několik málo vyvolených.

Během sedmdesátých let vysoká integrace elektronických součástek a vývoj v mikroprocesorové technice otevřely dveře k sofistikovanějším systémům. Protože oblast dosahu jednoduché antény je vysoce závislá na vysílacím výkonu mobilní stanice, systém byl vymyšlen s jedním vysílačem a několika přijímacími stanicemi pro tento vysílač. To umožňovalo pokrytí většího území, kterě se překrývalo s jiným.

Namísto zvyšování vysílacího výkonu je systém založen na opětovném využívání frekvencí různými oblastmi, které jsou od sebe dostatečně vzdáleny. To znamená ohromné zvýšení kapacity. Samozřejmě muselo být vyřešeno zvyšování spolehlivosti. Mobilní zařízení bylo schopno samo si vybrat základnovou stanici, která mu nabízela nejvhodnější podmínky.

Buňkový systém byl představen v 70. letech Bellovými laboratořemi a byl studován na mnoha místech světa. Ve spojených státech se první veřejnou sítí založenou na tomto pricipu stala AMPS (ADVANCED MOBILE PHONE SERVICE) a to v roce 1979, kdy byla spuštěna v Chicagu. V severní Evropě provozovatelé telekomunikačních služeb s některými výrobci vynalezli systém NMT (NORDIC MOBILE PHONE), který směřoval k pokrytí Skandinávie. Systém odstartoval ve Švédsku v září roku 1981 a zanedlouho později dosáhl i do Norska, Dánska a Finska. Oba systémy se rozšířily po celém světě a mnoho zemí používá buňkový systém dodnes.

Všechny sytémy jsou založeny na analogovém přenosu hlasu s frekvenční modulací. Pracují na frekvencích 450 a 900 MHz.  Pokrytí je většinou  pouze národní a kapacita dosahuje ke stovkám tisíc uživatelů. Největším národním systémem v Evropě je britský TACS s více než milionem uživatelů. Zatímco největší koncentrace uživatelů je ve skandinávské NMT, s více než 6% Švédských a Norských uživatel (pro představu ve Francii to bylo 0,5%). Vzhledem k dnešnímu stavu se tato čísla zdají úsměvná, ale uvědomme si, že se stále bavíme o začátku devadesátých let.

Mobilní zařízení se vyvíjela velmi rychle během 80tých let. Velký nápor byl veden hlavně na zařízení vestavěná do vozidel. V polovině 80tých let se objevila příruční verze, umožňující autonomní provoz po několik hodin, s hmotností několika málo kilogramů.
Přenosná zařízení se objevila kolem roku 1988, nebyla dost malá aby se vešla do kapsy, ale vešla se do kufříku. V roce 1990 nejmenší koncové zařízení dostupné na trhu vážilo "pouhých" 400g a vešlo se do kapsy u saka.

Současně s velikostí šly dolů i ceny. Nákladné terminály budované v autech byly nahrazeny kapesními, které již byly přístupné všem.

Od začátku 80tých let, kdy se začala provozovat síť NMT, bylo zřejmé, že analogová síť má své limity. Velký vliv na ni mělo i to, že byla v začátcích podceňována. Zájem byl větší než původně odhadovaná potřebná kapacita analogových sítí. Druhým problémem byla nekompatibilita mezi jednotlivými sítěmi. Stavba nových vyžadovala obrovské investice, které si nemohla dovolit každá země, když jediným očekávaným trhem, byl ten její vlastní.
Všechny tyto skutečnosti poukazovaly k potřebě vývoje nového systému, společného pro všechny země, ale o tom až příště...