К началу 1950-х годов Western Electric перестала заниматься производством мобильных телефонов и двусторонней радиосвязи, но этот пробел был быстро заполнен рядом производителей, включая Motorola и General Electric. Услуга мобильной телефонной связи в исходной, набранной оператором, 'ручной' системе позже называлась просто 'MTS'. В это время каналы оставались в низкочастотной и высокочастотной зонах VHF. До 1960-х годов не было мобильных телефонов UHF компании Bell.
Каналы мобильной телефонной связи, по крайней мере, в городских районах, уже были полностью загружены к концу 1950-х годов. Списки ожидания для номера мобильного телефона всё увеличивались, и абоненты часто прибегали к регистрации мобильного телефона в другом штате только для того, чтобы получить номер, используя этот номер для осуществления вызовов в качестве 'роумера' в области, где не было новых доступных номеров. Статистика компании Bell System показывает, что буквально тысячи людей были в списках ожидания, чтобы стать клиентами, и в компании вынужденно прибегли к несколько 'элитарной' системе назначения новых номеров, отдавая приоритет врачам, больницам, аварийным бригадам и так далее. При этом 'тысячи' потенциальных клиентов вовсе не означают, что американское население в целом отчаянно нуждалось в мобильном телефоне или даже ощущало потребность в нём.
Ближе к концу 1950-х годов General Electric и Motorola начали представлять автомобильные телефоны с некоторыми улучшениями, вроде использования транзисторов в источнике питания радио, а также миниатюрных трубок, что сильно уменьшило энергопотребление, увеличило срок работы от одного заряда батареи и повысило надёжность.
Самым революционным усовершенствованием автомобильного телефона в конце 1950-х годов стал 'дуплексер', радиочастотный фильтр, который позволял передатчику высокочастотных автомобильных телефонов в диапазоне VHF выходить в эфир, пока приемник всё ещё слушал, используя ту же антенну. Эта операция называется 'полный дуплекс' и позволяет абоненту пользоваться мобильным телефоном почти так же, как и обычным домашним телефоном, поскольку теперь можно было слушать во время разговора.
Дуплексер представлял собой небольшую прямоугольную банку, установленную на передней панели мобильного радио. Полный дуплекс в этих мобильных радиотелефонах просто означал, что приёмник больше не будет отключен при нажатии кнопки на телефоне. Некоторые производители с малым объёмом, такие как ITT Kellogg и AC-Delco, также предложили дуплексеры одновременно, поэтому не совсем ясно, какой производитель технически первым выбросил на рынок аппараты с этой функцией.
Вероятно, второй наиболее важной особенностью, представленной в этом телефоне, была ручка на контрольной головке. Это был первый раз, когда абонентам предлагалась возможность самим набирать номер без необходимости помощи оператора. Эти системы, именовавшиеся 'Dial' не были системами IMTS, которые были введены уже после 1964 года, использовали другой формат и были более продвинутыми, чем Dial, и вообще были не совместимы с ним.
До введения IMTS производителями, независимые компании искали способы сократить расходы на оплату персонала оператора для обработки мобильных звонков. Системы 'Dial', 'Identified Dial' и 'Pushbutton Dial' позволяли исключить участие оператора мобильной связи в процессе набора номера.
В конце 1950-х изобретатель из Лос-Анджелеса Джон Скантлин разработал транзисторный мобильный селектор (тональный декодер), позволивший заменить устаревший механический шаговый селектор Western Electric 102A. Селектор Scantlin SE-1315 не имел движущихся частей и позволял набирать больше мобильных комбинаций номеров, чем старый механический 102A. Его использовала Bell в наиболее густонаселённых городских районах, где требовались новые номера. Новый селектор Скантлина использовался с также с новой 'головкой управления' Western Electric 47E, более старые модели с ним не работали.
Селектор Scantlin состоял из нескольких небольших вставных плат на длинной стойке, каждая из которых содержала транзистор и несколько других компонентов. Техники, обслуживавшие эти устройства в то время, рассказывали, что селекторы Scantlin были чувствительными к температуре, и их не очень любили. Тем не менее, оборудование Scantlin было стандартным декодером Bell System до появления в 1964 году радиотелефонов Motorola TTS-1000 и TLD-1100 на полупроводниковой элементной базе. В документации Western Electric селектор Scantlin обозначался KS-16850-L4. Он состоял из нескольких небольших вставных плат на длинной стойке, каждая из которых содержала транзистор и несколько других компонентов.
'Головка управления' Western Electric 47E с селектором Scantlin была типичным автомобильным телефоном в городских районах Соединённых Штатов примерно с 1960 по 1965 год. Здесь не упоминается ряд других марок и моделей автомобильных телефонов MTS.
(По материалам сайта http://www.wb6nvh.com/Carphone.htm)
Непосредственным поводом для начала разработки советской системы автомобильной радиотелефонной связи стала поездка делегации в Японию. По возвращению члены делегации рассказали, что в Японии высокопоставленные чиновники могут связываться с правительством прямо из автомобиля. Тут же встал вопрос: 'А почему нет такой связи в Советском Союзе?'
Потом уже стало известно, что в Японии использовалась обычная, применяемая и у нас, простая полудуплексная система диспетчерской связи, в которой радиоабонент с помощью оператора (диспетчера) соединялся либо с другим радиоабонентом, либо с абонентом телефонной сети. Причем соединяемые абоненты вели переговоры по очереди. На момент принятия решения о разработке этой информации не было, поэтому задача была поставлена довольно неопределённо. Когда доложили Хрущёву, он поставил вопрос шире — обеспечить мобильную связь не только для высшего руководства, но и для всего населения страны. (АИ, см. гл. 02-23)
Возможности электроники конца 50-х и начала 60-х не позволяли сделать общедоступную защищённую связь, да и для населения в целом защита от прослушивания была не настолько критична, как для руководства. Поэтому и было принято решение делать две разные системы радиотелефонной связи — простую и относительно дешёвую, 'для всех', на основе разработок инженера Леонида Куприяновича, и спецсвязь с более широкими возможностями, разработкой которой занялись сразу несколько организаций — московский Государственный специализированный проектный институт ГСПИ, ленинградские завод 'Красная заря' и НИИ-56 и воронежский НИИ связи (ВНИИС, ранее — НИИ-299). Опытно-конструкторская разработка получила шифр 'Алтай-1'. Главными конструкторами были назначены: от ГСПИ — Моисей Абрамович Шкуд; от ВНИИС — Леонид Николаевич Моргунов; от завода 'Красная заря' — Михаил Ильич Иоффе; от НИИ-56 — Сергей Иванович Иванов. ГСПИ стал головным разработчиком системы, ему поручалась разработка антенного хозяйства для передатчиков и приёмников базовой станции и организация опытного района системы в Москве. Завод 'Красная заря' делал коммутационное оборудование для стыковки базовых станций с действующей телефонной сетью, НИИ-56 разрабатывал генераторное оборудование.
Основы идеологии системы разработал воронежский НИИ связи. На него был возложен выбор принципов работы системы, алгоритм работы, выбор сигналов взаимодействия в радиоканале для стыковки абонентских радиостанций через центральную радиостанцию с коммутационным оборудованием, центральная (базовая) радиостанция ЦС и абонентские радиостанции (АРС)
Поскольку 'Красная заря' специализировалась на разработках коммутационных устройств с применением слаботочных реле и не имела опыта работ со схемными решениями в радиосвязи, ВНИИС вынужденно взял на себя разработку блоков пяти— и двухчастотных приёмников сигналов взаимодействия (ПРВ-5 и ПСВ-2) для преобразования их в удобные выходы на слаботочные реле. В итоге, основная разработка системных вопросов, алгоритма работы системы, а также всех блоков, не относящихся к традиционной коммутационной технике, была проведена инженерами Воронежского НИИ связи.
В конце 50-х ещё не было возможности использовать цифровые технологии сжатия звука, и всю систему передачи голоса делали аналоговой. При этом разработчикам пришлось решать множество проблем, связанных с аналоговой радиосвязью. На момент конца 50-х в городах СССР различными службами использовался целый зоопарк самых разных радиостанций, начиная от трофейных и заканчивая относительно новыми специальными разработками. Количество диапазонов радиочастот для ведомственных и народнохозяйственных систем связи было ограничено. Вопросы избирательности приёмников по соседним и ложным каналам приёма, защита от интермодуляционных искажений в этих условиях оставались без должного внимания. Отдельные участки частотного диапазона были перегружены, Сети различных ведомств создавали сильные помехи, настолько ухудшая качество связи, что приходилось даже прерывать сеансы.
Чёткого техзадания на разработку выдано не было, и разработчики, как обычно, написали его себе сами, утвердив затем у заказчика. В ходе разработки аванпроекта были выбраны способы построения системы, проработаны основные соединения, разработан алгоритм работы (сигнальный код).
Уже на этапе работы над аванпроектом разработчики подняли вопрос о создании единой координированной системы связи, объединяющей многочисленные разрозненные сети, учёте её в единой автоматизированной системе связи страны. Это сразу предопределило применение дуплексного режима связи, с одновременным обменом информацией абонентов, как в телефонии. Для повышения эффективности использования частотных каналов в подвижной радиотелефонной УКВ-связи стало предложение создать многоканальную систему с равнодоступными каналами и автоматическим выходом в телефонную сеть общего пользования. Любой подвижный радиоабонент, как в телефонии, мог вести переговоры на любом свободном канале из выделенной для системы группы каналов. При этом можно было обеспечить оптимальное использование канала, то есть максимально загрузить его при допустимых потерях.
Положение разработчиков осложнялось ещё и отсутствием широкой номенклатуры стандартной элементной базы. Многое приходилось разрабатывать и делать с нуля параллельно разработке самой системы, решая совершенно новые для разработчиков проблемы, которые, к тому же, оказались взаимосвязаны.
Первым делом определились со способом построения системы, проработали основные виды соединений, разработали алгоритм её работы (сигнальный код). На втором этапе аванпроекта было выбрано оптимальное количество радиоканалов в многоканальной системе с точки зрения максимального коэффициента их использования, выбран способ передачи в радиоканале сигналов взаимодействия с учётом времени организации соединений; определены принципы организации входящих и исходящих соединений; составлен и согласован перечень абонентов, которым необходимо обеспечить соединения; проведено согласование способов совместной работы в системе 'Алтай-1' коммутационного оборудования, генераторного и радиооборудования и т. п
Одним из основных вопросов, которые возникли при построении многоканальной системы с равнодоступными каналами был вопрос о числе каналов в стволе. Очевидно, чем большее число равнодоступных каналов может использоваться, тем большее число абонентов может быть обслужено одновременно. Однако простое увеличение числа равнодоступных каналов не всегда целесообразно. Расчёты показывают, что по мере увеличения числа равнодоступных каналов в пучке пропускная способность сначала быстро растёт, но, начиная с 8-12 каналов, рост существенно замедляется. В то же время радиооборудование с увеличением числа каналов усложняется. В связи с этим для разработки системы 'Алтай' было принято решение формировать один высокочастотный ствол из 8 радиоканалов.
На 8 каналах уже удалось реализовать преимущества системы с равнодоступными каналами, ценой усложнения оборудования в приемлемых пределах. Расчёты показали, что система из 8 каналов может при наибольшей нагрузке обслужить за час 175 разговоров со средней длительностью 2 минуты каждый при потерях порядка 7%. При увеличении допустимых потерь до 15-20% такая система может обслужить уже 250-300 разговоров. Для увеличения числа обслуживаемых абонентов необходимо устанавливать несколько стволов.
В начале проектирования системы связи 'Алтай', когда принимались основополагающие решения по её архитектуре, микропроцессоров ещё не было, да и после их появления их мощность ещё не позволяла рассчитывать на многое. Поэтому было принято решение вести обмен сигналами взаимодействия тональными частотами, с учётом того, что части оборудования системы могут быть разнесены на значительные расстояния и соединяться между собой обычными телефонными линиями для передачи стандартных для телефонии звуковых сигналов в диапазоне 300-3400 (или 3000) Гц. В радиоканале 'Алтая' в качестве сигналов взаимодействия использовались 42 тональные частоты в диапазоне телефонного звукового сигнала, с шагом 34 Гц в диапазоне 1000-2400 Гц.
С учётом многолучевого характера распространения радиоволн в условиях пересечённого городского ландшафта и экранирующим действием крупных строений, впадин, холмов, для обеспечения высокой надёжности установления связи время передачи каждой команды системы 'Алтай-1' было установлено в 2-3 секунды. В этом случае время кнопочного набора телефонного номера из 6-7 цифр составляло 15-20 секунд. Это было сопоставимо с временем набора обычным в то время телефонным аппаратом с дисковым номеронабирателем.
'Алтай-1' — первая версия системы — являлась многоканальной централизованной системой дуплексной УКВ радиотелефонной связи, работавшей в выделенном диапазоне частот 150-175 МГц и обеспечивающей радиальную связь с подвижными абонентами в городах и линейную связь на транспортных магистралях. В условиях городской застройки при высоте антенны центральной станции не менее 50 м система обеспечивала связь в радиусе 30-50 км. Дальность связи в каждом конкретном случае зависела от многих факторов.
Прогресс в радиоэлектронике коснулся не только доступной разработчикам элементной базы, но и привёл к развитию принципов функционирования систем. В начале работы над системой элементная база была почти полностью ламповая, в ходе разработки появилась сначала доступная дискретная полупроводниковая электроника, а затем — микросхемы малой интеграции, следом за которыми появились и первые 4-битные и 8-битные микропроцессоры. Расширение элементной базы позволило сосредоточиться на разработке принципов и алгоритмов, без жёсткой привязки к 'лампам' или 'полупроводникам'. Это позволило разрабатывать систему как комплекс с открытой архитектурой, обеспечивающей обмен заданными сигналами, какой бы аппаратурой, ламповой, дискретной полупроводниковой или высокоинтегрированной микропроцессорной эти сигналы не генерировались. (АИ)
Использование полупроводниковой элементной базы позволило уменьшить габариты абонентских радиостанций и количество блоков. Приёмопередатчик на автомобиле устанавливался в багажнике, но блок питания уже удалось разместить внутри его корпуса. Клиентская часть — номеронабиратель и трубка устанавливались в автомобиле под приборной доской, по центру.
