Propagacja, czyli rozchodzenie się sygnału w kanale radiowym to zjawisko uzależnione od wielu czynników. Zależy ona przede wszystkim od właściwości samej fali, czyli jej długości oraz polaryzacji, a także od warunków środowiska, w którym rozchodzi się fala. Przez warunki środowiska rozumie się ukształtowanie terenu i rodzaj jego pokrycia – fale radiowe inaczej rozchodzą się na terenach pokrytych wodą, w lesie, w terenach zabudowanych, czy na otwartych przestrzeniach. Natężenie pola elektromagnetycznego maleje wraz ze wzrostem odległości pomiędzy stacją bazową a telefonem.

Bardzo upraszczając sytuację w kanałach rzeczywistych moc sygnału to 1/d^a, gdzie:
„d” – odległość pomiędzy antenami
„a” – współczynnik tłumienia fali, ma wartości z przedziału 1,5 – 6. Standardowa wartość współczynnika w komórkach podmiejskich wynosi 3. W centrach miast często a=5, w mieszkaniach 6, ale np. na przecięciu dwóch anten nadających sygnał 1,5. Im większa jest wartość tego współczynnika, tym sygnał szybciej się gubi, wraz ze wzrostem odległości.

Zjawiskiem kształtującym sygnał w kanale radiowym jest transmisja wielodrogowa. Oznacza to że sygnał docierający do aparatu telefonicznego jest łączony z wielu różnych źródeł. Jest to spowodowane różnymi zakłóceniami i sygnał z jednego źródła zgubiłby się w aglomeracji bloków.

Tłumienie sygnałów w sygnałach rzeczywistych jest o wiele większe w niż tłumienie w wolnej przestrzeni. Sytuacja jest spowodowana różnymi zjawiskami ubocznymi m.in. zaniki propagacji wielodrogowej, efekt Dopplera, zakłócenia telekomunikacyjne.

W środowisku rzeczywistym moc sygnału jest zmienna – na przemian maleje i rośnie. „Efekt cienia radiowego” to wolnozmienne zaniki mocy sygnału radiowego. Typowymi zjawiskami propagacyjnymi są transmisja wielodrogowa i uginanie się fal na przeszkodach. Do anteny w odbiorniku dochodzą promienie które przebyły różne drogi, mają różną amplitudę i fazę. Jeśli dwie różne składowe dochodzące do odbiornika mają ten sam znak – sygnały się wzmacniają i dają dobrą jakość. W przeciwnym wypadku dochodzi do wytłumienia sygnału.

Rozchodzenie się fal w otoczeniu Zemii

W otoczeniu naszej planety fale mogą rozchodzić się jako fala przyziemna, troposferyczna bądź jonosferyczna. Fala przyziemna, jak sama nazwa wskazuje, rozchodzi się wzdłuż powierzchni i jest wykorzystywana do transmisji fal na odległościach do 2000 km. Z kolei fala troposferyczna ulega załamaniu w troposferze, a następnie trafia do odbiornika. Należy podkreślić, że propagacja fal radiowych w troposferze w dużej mierze uzależniona jest od aktualnych warunków meteorologicznych. Natomiast fala jonosferyczna odbijana jest od naładowanej elektrycznie jonosfery. Odbicia fal od tej warstwy zależą w dużym stopniu od aktywności Słońca.

Systemy telefonii komórkowej zaczęły być używane w latach 80. Wcześniej do komunikacji były używane tzw. systemy dyspozytorskie. Były to systemy w których komunikowano się za pomocą radiotelefonów. Firmy wykupywały pasmo o odpowiedniej częstotliwości i miały na nie wyłączność. Poważną wadą tych systemów był fakt, że wszyscy użytkownicy słyszeli się nawzajem. Rozwiązania to jest używane do dziś np. w firmach taksówkarskich.

Już w latach 40. powstała koncepcja sieci telefonicznej, jednak na jej powstanie trzeba było czekać 40 lat ze względu na możliwości techniczne. W 1976 roku w Nowym Jorku, działał jeden system, który pozwalał na 12 rozmów w tym samym czasie. Było w nim zarejestrowanych 500 użytkowników. Skandynawia jako pierwsza wprowadziła standard telefonii komórkowych. Było to na początku lat 80. Działał on wtedy w technologi analogowej.

zabytkowy telefon komórkowy

W latach 80 systemy telefoniczne zaczęły się przeciążać i trzeba było zaprojektować coś nowego. Systemy telefonii komórkowej stały się bardzo popularne i stare rozwiązania technologiczne nie wystarczały. Firmy zrozumiały jak wielki jest potencjał w połączeniach internetowych i postanowiły rozwijać się w tym kierunku. Przygotowywanie standardu GSM rozpoczął się jeszcze w latach 80. W 1982 powstała grupa o nazwie Groupe Speciale Mobile, która miała opracować odpowiedni standard telefoniczny dla całej Europy Zachodniej. Na pierwszym spotkaniu grupy znaleźli się przedstawiciele 11 krajów.

Już w latach 80 istniejące systemy telefoniczne zaczęły się przeciążać. Konieczne było zaprojektowanie nowego rozwiązania. W tym czasie też firmy zrozumiały jak duży potencjał ma w sobie technologia internetowa i zaczęły się rozwijać w tym kierunku. W latach 80. rozpoczęło się tworzenie technologii GSM. W 1982 powstała grupa o nazwie Groupe Speciale Mobile, której zadaniem było opracowanie standardu telefonicznego dla całej Europy Zachodniej. Na pierwszym spotkaniu uczestniczyli przedstawiciele 11 krajów.

Przygotowania

Gdy okazało się że limit miejsc w sieci analogowej się wyczerpuje prace nabrały rozmachu. Sprawa ta była brana bardzo poważnie przez Państwa europejskie i były prowadzone nad nią debaty podczas spotkań Wspólnoty Europejskiej. W wyniku tych spotkań zostało zarezerwowane pasmo 900Mhz na którym prowadzono ogólnoeuropejską komunikację radiową. Celem było stworzenie całkowicie cyfrowego systemu komunikacji który nie tylko rozwinie starą koncepcję ale również wzbogaci ją o istotne elementy których w wersji analogowej brakowało jak np. zabezpieczenia. Do budowy pierwszych urządzeń zastosowano układy scalone, które pozwalały na zminiaturyzowanie sprzętu.

Jesienią 1987 r. powołano organizację GSM z siedzibą w Dublinie w Irlandii, której celem było skupianie operatorów przyszłych systemów telefonii komórkowej. Nazywała się GSM Memorandum of Understanding, w skrócie GSM MoU. W 1988 roku rozpoczęto testy dotyczące transmisji sygnałów na kanale radiowym. Powołano do życia ETSI – Europejski Instytut Standardów Telekomunikacyjnych, która pracowała nad tworzeniem standardów, a sam zespół GSM stał się częścią ETSI. GSM otrzymało nowe znaczenie Global System form Mobile communications (globalny system łączności bezprzewodowej). Po raz pierwszy system został zaprezentowany na targach TELECOM’91 w Genewie.

GSM - global system for mobile communiations

Sukces systemu stał się oczywisty, zanim sieć zaczęła tak naprawdę działać. Było to być ogromne osiągnięcie technologiczne, zmieniające sposób komunikowania się całej ludzkości. W ciągu pierwszych trzech lat, liczba abonentów wzrosła o 300%. Wtedy już rozpoczęto pracę nad nowym standardem, który miał jeszcze bardziej rozwinąć technologię rozmów.