نظام الهاتف المحمول المتقدم

كان نظام الهاتف المحمول المتقدم ( AMPS ) معيارًا لنظام الهاتف المحمول التناظري ، طُوِّر في الأصل بواسطة مختبرات بيل ، ثم عُدِّل لاحقًا بجهود تعاونية بين مختبرات بيل وموتورولا . طُرِح النظام رسميًا في الأمريكتين في 13 أكتوبر 1983، ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} ووُظِّف في العديد من البلدان الأخرى، بما في ذلك إسرائيل عام 1986، وأستراليا عام 1987، وسنغافورة عام 1988، وباكستان عام 1990. ^{[ 4 ]} وكان نظام الهاتف المحمول التناظري الرئيسي ^{[ 5 ]} في أمريكا الشمالية (ومناطق أخرى) خلال ثمانينيات القرن العشرين وحتى العقد الأول من الألفية الثانية. واعتبارًا من 18 فبراير 2008، لم يعد يُشترط على شركات الاتصالات في الولايات المتحدة دعم نظام AMPS، ^{[ 6 ]} وقد أوقفت شركات مثل AT&T وفيريزون كوميونيكيشنز هذه الخدمة نهائيًا. تم إيقاف AMPS في أستراليا في سبتمبر 2000، وفي الهند في أكتوبر 2004 ^{[ 4 ] [ 7 ]} وفي إسرائيل في يناير 2010، وفي البرازيل في عام 2010. ^{[ 8 ]}

بدأت أولى الجهود المتعلقة بشبكات الهاتف المحمول في مختبرات بيل ومع الأبحاث التي أجريت في موتورولا . في عام 1960، أصبح جون إف. ميتشل ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} كبير مهندسي موتورولا لمنتجات الاتصالات المتنقلة، وأشرف على تطوير وتسويق أول جهاز نداء يستخدم الترانزستورات.

لطالما أنتجت موتورولا هواتف محمولة للسيارات، لكن هذه الطرازات الكبيرة والثقيلة كانت تستهلك طاقة كبيرة جدًا بحيث لا يمكن استخدامها دون تشغيل محرك السيارة. قام فريق ميتشل، الذي ضم الدكتور مارتن كوبر ، بتطوير تقنية الاتصالات الخلوية المحمولة. وكان كوبر وميتشل من بين موظفي موتورولا الذين حصلوا على براءة اختراع لهذا العمل عام 1973. ويُقال إن أول مكالمة على النموذج الأولي كانت برقم خاطئ. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

بينما كانت موتورولا تُطوّر هاتفًا خلويًا، عملت مختبرات بيل، بين عامي 1968 و1983، على تطوير نظام يُسمى نظام الهاتف المحمول المتقدم (AMPS)، والذي أصبح أول معيار لشبكات الهاتف المحمول في الولايات المتحدة. وقد طبّقت الجمعية الأمريكية لاختبار المواد (ASTM) نظام بيل في شيكاغو، إلينوي، بدايةً كاختبار للمعدات يخدم حوالي 100 وحدة في عام 1978، ثم كاختبار خدمة مُخطط له لـ 2000 وحدة مُفوترة. ^{[ 14 ]} وقد صممت موتورولا وشركات أخرى الهواتف الخلوية لهذا النظام ولأنظمة خلوية أخرى، وقامت بتصنيعها. وعُيّن لويس إم. واينبرغ، مدير التسويق في شركة AT&T، أول رئيس لشركة AMPS، وشغل هذا المنصب خلال فترة تأسيس شركة AMPS التابعة لشركة AT&T.

قاد مارتن كوبر ، المدير العام السابق لقسم الأنظمة في شركة موتورولا، فريقًا أنتج أول هاتف خلوي عام 1973 وأجرى أول مكالمة هاتفية من خلاله. وفي عام 1983، طرحت موتورولا هاتف DynaTAC 8000x ، وهو أول هاتف خلوي متوفر تجاريًا صغير الحجم بما يكفي لحمله بسهولة. ثم طرح لاحقًا ما يُعرف باسم " هاتف الحقيبة" . ^{[ 15 ]}

في عام ١٩٩٢، ظهر أول هاتف ذكي ، يُدعى IBM Simon ، باستخدام معالج AMPS. قاد فرانك كانوفا تصميمه في شركة IBM ، وعُرض في ذلك العام في معرض COMDEX التجاري لصناعة الحواسيب. وفي عام ١٩٩٤، طرحت شركة BellSouth نسخة مُحسّنة منه للمستهلكين تحت اسم Simon Personal Communicator. كان Simon أول جهاز يُمكن وصفه بدقة بأنه "هاتف ذكي"، على الرغم من أن هذا المصطلح لم يكن قد ظهر بعد. ^{[ ١٦ ] [ ١٧ ]}

تُعدّ AMPS تقنية اتصالات خلوية من الجيل الأول، تستخدم ترددات منفصلة ، ​​أو "قنوات"، لكل مكالمة. ولذلك، تطلّبت نطاقًا تردديًا كبيرًا لعدد كبير من المستخدمين. وبشكل عام، كانت AMPS مشابهة جدًا لخدمة الهاتف المحمول المحسّنة "0G" الأقدم التي حلّت محلها، ولكنها استخدمت قدرة حاسوبية أكبر بكثير لاختيار الترددات، وتحويل المكالمات إلى الخطوط الأرضية ، ومعالجة الفواتير وإعداد المكالمات.

ما ميّز نظام AMPS عن الأنظمة القديمة حقًا هو وظيفة إعداد المكالمات في "الخادم الخلفي". في نظام AMPS، كان بإمكان مراكز الاتصالات تخصيص القنوات للهواتف المحمولة بمرونة بناءً على قوة الإشارة، مما يسمح بإعادة استخدام التردد نفسه دون تداخل، إذا كانت المواقع متباعدة بما يكفي. كانت القنوات تُجمّع بحيث تختلف مجموعة القنوات المستخدمة في كل خلية عن تلك المستخدمة في الخلية المجاورة. وقد أتاح ذلك دعم عدد أكبر من الهواتف في منطقة جغرافية واحدة. وقد صاغ رواد نظام AMPS مصطلح "الخلوي" نظرًا لاستخدامه "خلايا" سداسية صغيرة داخل النظام. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

عانى نظام AMPS من العديد من نقاط الضعف مقارنة بالتقنيات الرقمية الحالية. وباعتباره معيارًا تناظريًا، فقد كان عرضة للتشويش والضوضاء، ولم تكن هناك حماية من التنصت باستخدام الماسح الضوئي أو جهاز تلفزيون قديم يمكنه استقبال القنوات من 70 إلى 83. ^{[ 20 ]}

في تسعينيات القرن الماضي، تسببت ظاهرة "الاستنساخ" في خسائر بملايين الدولارات لشركات الاتصالات الخلوية. ^{[ 21 ]} إذ كان بإمكان شخص يستخدم معدات متخصصة اعتراض الرقم التسلسلي الإلكتروني ( ESN ) ورقم دليل الهاتف المحمول (MDN) أو رقم الهاتف الخلوي (CTN) الخاصين بالهاتف. ويُعدّ الرقم التسلسلي الإلكتروني، وهو رقم مكون من 12 خانة يُرسله الهاتف إلى نظام الاتصالات الخلوية لأغراض الفوترة، بمثابة تعريف فريد لهذا الهاتف على الشبكة. ثم يسمح النظام بإجراء المكالمات أو يمنعها، بالإضافة إلى بعض الميزات، بناءً على قاعدة بيانات العملاء. ويمكن للشخص الذي يعترض زوج ESN/MDN استنساخ هذا الرقم على هاتف آخر واستخدامه في مناطق أخرى لإجراء مكالمات دون دفع أي رسوم.

أصبح استنساخ الهواتف المحمولة ممكناً بفضل التكنولوجيا الجاهزة في التسعينيات. وكان على الراغبين في الاستنساخ أن يحتاجوا إلى ثلاثة عناصر أساسية:

1. جهاز استقبال لاسلكي، مثل جهاز Icom PCR-1000، يمكنه ضبط القناة العكسية (التردد الذي تنقل عليه هواتف AMPS البيانات إلى البرج).
2. جهاز كمبيوتر مزود ببطاقة صوت وبرنامج يسمى بانبايا
3. هاتف يمكن استخدامه بسهولة للاستنساخ، مثل هاتف أوكي 900

عند ضبط جهاز الراديو على التردد المناسب، يستقبل الإشارة المرسلة من الهاتف الخلوي المراد استنساخه، والتي تحتوي على رقمي ESN/MDN الخاصين بالهاتف. تُغذّى هذه الإشارة إلى مدخل الصوت في بطاقة الصوت الخاصة بالكمبيوتر، ويقوم برنامج Banpaia بفك تشفير رقمي ESN/MDN من هذه الإشارة وعرضهما على الشاشة. بعد ذلك، يستطيع المخترق نسخ هذه البيانات إلى هاتف Oki 900 وإعادة تشغيله، وبعدها لا تستطيع شبكة الهاتف التمييز بين هاتف Oki والهاتف الأصلي الذي استقبل الإشارة. هذا يُمكّن المستنسخ، عبر هاتف Oki، من استخدام خدمة الهاتف المحمول للمشترك الشرعي الذي تم استنساخ هاتفه - تمامًا كما لو أن هذا الهاتف قد سُرق فعليًا، باستثناء أن المشترك يحتفظ بهاتفه، غير مدرك أنه قد تم استنساخه - على الأقل حتى يتلقى فاتورته التالية.

تفاقمت المشكلة لدرجة أن بعض شركات الاتصالات اشترطت استخدام رمز PIN قبل إجراء المكالمات. وفي نهاية المطاف، أطلقت شركات الاتصالات نظامًا يُسمى "بصمة الترددات اللاسلكية"، والذي يمكّنها من تحديد الفروقات الدقيقة في إشارة الهواتف المختلفة وإيقاف بعض الهواتف المقلدة. إلا أن بعض العملاء الشرعيين واجهوا مشاكل مع هذا النظام إذا أجروا تعديلات معينة على هواتفهم، مثل استبدال البطارية أو الهوائي.

كان بإمكان جهاز Oki 900 الاستماع إلى مكالمات AMPS الهاتفية مباشرةً بعد إخراجه من العلبة دون أي تعديلات على الأجهزة. ^{[ 22 ]}

تم توحيد معيار AMPS في الأصل من قبل المعهد الوطني الأمريكي للمعايير (ANSI) تحت مسمى EIA/TIA/IS-3. ثم تم استبدال هذا المعيار بمعيار EIA/TIA-553 ومعيار TIA المؤقت الذي يدعم التقنيات الرقمية. وقد انخفضت تكلفة خدمات الاتصالات اللاسلكية إلى درجةٍ جعلت استنساخ أرقام الهواتف ، وهي طريقة غير قانونية للتهرب من رسوم المكالمات، شبه منعدمة. ^{[ 23 ]}

كانت خدمة AMPS الخلوية تعمل على نطاق تردد 850 ميجاهرتز . سمحت لجنة الاتصالات الفيدرالية الأمريكية (FCC) لكل منطقة سوقية بشركتين مرخصتين (شبكتين) تُعرفان باسم شركتي الاتصالات "أ" و"ب". استخدمت كل شركة اتصالات داخل السوق "حزمة" ترددات محددة تتكون من 21 قناة تحكم و395 قناة صوتية. في الأصل، كانت رخصة "ب" (الخطوط السلكية) مملوكة عادةً لشركة الهاتف المحلية، بينما مُنحت رخصة "أ" (الخطوط اللاسلكية) لمزودي خدمات الهاتف اللاسلكي.

مع انطلاق خدمة الاتصالات الخلوية عام ١٩٨٣، منحت لجنة الاتصالات الفيدرالية كل شركة اتصالات في السوق ٣٣٣ زوجًا من القنوات (٦٦٦ قناة إجمالًا). وبحلول أواخر الثمانينيات، نما عدد مشتركي الاتصالات الخلوية إلى الملايين في جميع أنحاء أمريكا، ما استدعى إضافة قنوات لزيادة السعة. وفي عام ١٩٨٩، منحت لجنة الاتصالات الفيدرالية شركات الاتصالات توسعًا من ٦٦٦ قناة إلى ٨٣٢ قناة (٤١٦ زوجًا لكل شركة). وكانت الترددات الإضافية من النطاق الاحتياطي المخصص للتوسع المستقبلي (الحتمي). وتقع هذه الترددات مباشرةً بجوار نطاق الاتصالات الخلوية الحالي، والذي كان مخصصًا سابقًا لقنوات التلفزيون UHF من ٧٠ إلى ٨٣.

تتألف كل قناة ثنائية الاتجاه من ترددين . 416 ترددًا منها تقع ضمن  نطاق 824-849 ميجاهرتز للإرسال من المحطات المتنقلة إلى المحطات الأساسية، بالإضافة إلى 416 ترددًا أخرى تقع ضمن  نطاق 869-894 ميجاهرتز للإرسال من المحطات الأساسية إلى المحطات المتنقلة. يستخدم كل موقع خلوي مجموعة فرعية مختلفة من هذه القنوات عن جيرانه لتجنب التداخل. وقد أدى ذلك إلى تقليل عدد القنوات المتاحة في كل موقع بشكل ملحوظ في الأنظمة العملية. يبلغ عرض النطاق الترددي أحادي الاتجاه لكل قناة AMPS 30  كيلوهرتز، ليصبح المجموع 60  كيلوهرتز لكل قناة ثنائية الاتجاه.

سُنّت قوانين في الولايات المتحدة تحظر على لجنة الاتصالات الفيدرالية قبول وبيع أي جهاز استقبال قادر على ضبط نطاقات التردد التي تشغلها خدمات AMPS الخلوية التناظرية، وذلك لمنع الاحتيال وانتهاك الخصوصية. ورغم توقف تقديم هذه الخدمة، تبقى هذه القوانين سارية المفعول (وإن لم يعد يتم تطبيقها). ^{[ 24 ] [ 25 ]}

في عام 1991، اقترحت شركة موتورولا تحسينًا لتقنية AMPS يُعرف باسم AMPS ذي النطاق الضيق (NAMPS أو N-AMPS). ^{[ 26 ]}

لاحقًا، تم تحويل العديد من شبكات AMPS جزئيًا إلى D-AMPS ، والتي يُشار إليها غالبًا باسم TDMA ( وهو مصطلح عام ينطبق على العديد من أنظمة الجيل الثاني للاتصالات الخلوية). كانت D-AMPS، التي تم نشرها تجاريًا منذ عام 1993، ^{[ 27 ]} معيارًا رقميًا من الجيل الثاني ، استخدمته بشكل رئيسي شركات AT&T Mobility و US Cellular في الولايات المتحدة، و Rogers Wireless في كندا، وTelcel في المكسيك، و Telecom Italia Mobile (TIM) في البرازيل، و VimpelCom في روسيا، و Movilnet في فنزويلا، و Cellcom في إسرائيل. في معظم المناطق، لم تعد D-AMPS متوفرة، وقد تم استبدالها بشبكات لاسلكية رقمية أكثر تطورًا.

تم إيقاف استخدام تقنيتي AMPS وD-AMPS لصالح تقنيتي CDMA2000 أو GSM ، اللتين تتيحان نقل بيانات ذات سعة أعلى لخدمات مثل WAP ونظام الرسائل متعددة الوسائط (MMS) والوصول إلى الإنترنت اللاسلكي. توجد بعض الهواتف التي تدعم تقنيات AMPS وD-AMPS وGSM جميعها في هاتف واحد (باستخدام معيار GAIT ). ^{[ 28 ]}

على عكس الولايات المتحدة، لم تضع هيئة الإذاعة والتلفزيون والاتصالات الكندية (CRTC) وهيئة الصناعة الكندية أي متطلبات للحفاظ على خدمة AMPS في كندا. وقد قامت شركة Rogers Wireless بتفكيك شبكة AMPS الخاصة بها (إلى جانب شبكة IS-136 )؛ وتم إغلاق الشبكات في 31 مايو 2007. وأعلنت شركتا Bell Mobility و Telus Mobility ، اللتان كانتا تديران شبكات AMPS في كندا، أنهما ستلتزمان بالجدول الزمني نفسه الذي حددته لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) في الولايات المتحدة، وبالتالي لن تبدآ بتفكيك شبكات AMPS الخاصة بهما إلا بعد فبراير 2008. ^{[ 29 ]}

اعتمدت شركة أون ستار بشكل كبير على خدمة AMPS في أمريكا الشمالية لمشتركيها، لأنها كانت، عند تطوير النظام، توفر التغطية اللاسلكية الأكثر شمولاً في الولايات المتحدة. في عام 2006، طلبت شركة ADT من لجنة الاتصالات الفيدرالية تمديد مهلة AMPS نظرًا لأن العديد من أنظمة الإنذار الخاصة بها كانت لا تزال تستخدم تقنية تناظرية للتواصل مع مراكز التحكم. ^{[ 30 ]} كان على شركات الاتصالات الخلوية الحاصلة على ترخيص من الفئة A أو B (مثل فيريزون وألتل) تقديم الخدمة التناظرية حتى 18 فبراير 2008. بعد ذلك التاريخ، كانت معظم شركات الاتصالات الخلوية حريصة على إيقاف خدمة AMPS واستخدام القنوات المتبقية للخدمات الرقمية. انتقلت أون ستار إلى الخدمة الرقمية بمساعدة تقنية نقل البيانات التي طورتها شركة Airbiquity، لكنها حذرت العملاء الذين لم يتمكنوا من الترقية إلى الخدمة الرقمية من أن خدمتهم ستنتهي نهائيًا في 1 يناير 2008. ^{[ 31 ]}

• تاريخ الهواتف المحمولة

• مقابلة مع جويل إنجل