Принцип работы и устройство телефона

Устройство телефона сильно изменилось с момента его изобретения. Сегодня это даже не тот аппарат, который просто передает голос одного человека другому на большие расстояния. В современном мире это сложное техническое средство с искусственным интеллектом, умеющее не только звонить и передавать сообщения, но также воспроизводить видео и аудио, выходить в Интернет, обрабатывать большие объемы информации, одновременно выполнять множество операций и задач. Что мы знаем о том, как телефон устроен и как работает? В рамках этой статьи попробуем разобраться в этом вопросе.

Зарождение и эволюция телефона

Основателем первого аппарата для передачи информации на расстояние принято считать Сэмуэля Морзе, который изобрел телеграф и азбуку Морзе.

Назвать этот аппарат полноценным телефоном сложно, так как информация передавалась с помощью замыкания контактов и специально разработанного для него кода «морзянки», как ее часто называют сокращенно.

Некоторые историки приписывают изобретение первого телефона Антонио Меуччи, который он назвал телектрофоном. Он разработал чертежи, но по неведомой никому причине не зарегистрировал свое творение. Поэтому патент принадлежит Александру Беллу. Его приспособление было без звонка и внешне не имело ничего общего с современными аппаратами.

Устройство телефона было громоздким и неудобным для переговоров, вес — около восьми килограммов. Однако это не помешало его популяризации и широкому распространению по всем странам. К началу двадцатого века в мире насчитывалось уже более десяти тысяч станций. С каждым разом в его конструкцию вносили изменения и доработки, так появился отдельно микрофон и динамик в его конструкции.

Глобальное строительство АТС привело к модернизации аппаратов. У них появилась трубка и диск для набора номера абонента. Циферблат содержал цифры и буквы, кроме литеры «З», так как она напоминает тройку. На кнопочных стационарных телефонах такая нумерация сохранилась и по сей день. Это сделано вовсе не для отправки сообщений, так проще запоминать номер. Первые аппараты в советской России принадлежали двум компаниям: «Эрикссон» и «Сименс». Это были телефоны без зарядного устройства, работающие по принципу передачи и приема простых электрических импульсов.

Беспроводные телефоны появились в нашей стране в 70-х годах двадцатого века. Они передавали радиосигнал на базу, которая, в свою очередь, по линии через коммутаторы связывалась с другим абонентом. Их торговое название «Алтай», они представляли собой прототип мобильной связи. Весила такая установка семь килограммов. Для переноски она не годилась, поэтому ею оснащали автомобили оперативных служб. Прекратила свое существование только в 2011 году.

В России первая сотовая связь появилась в 1991 году, и работала она по стандарту NMT. Первыми поставщиками мобильных телефонов стали «Нокия» и «Моторола». Цены на аппараты были космическими, и могли их себе позволить только очень богатые люди. Стандарт GSM появился в 1993 году и, победив своих конкурентов, прижился во многих странах. Он позволяет реализовать большой функционал, в том числе передавать короткие сообщения. Изначально их предполагали отправлять в качестве сервисных уведомлений, но опция настолько понравилась пользователям, что превратилась в отдельную услугу сотовых операторов.

Со вступлением в эру портативных аппаратов устройство мобильных телефонов становилось все сложнее, размеры и вес — меньше, а возможности — больше. Из трехкилограммовых гигантов они превратились в миниатюрные средства связи, которые легко помещаются даже в руке ребенка. Со временем реальную кнопочную клавиатуру заменила виртуальная на сенсорном экране. На панели появились камеры, сканеры отпечатка пальца и многие другие приспособления.

Как устроены аналоговые телефонные аппараты

Устройство телефона с дисковым и кнопочным набором схоже по наличию составных блоков, но отличается принципом работы. Агрегаты включают в себя следующие модули:

• Трубка с микрофоном и динамиком.
• Телефон.
• Вызывное средство.
• Узел набора номера.
• Трансформатор.
• Рычажный выключатель.
• Разделяющий конденсатор.
• Радиочастотный модуль (переносные станции).

Рычажный выключатель отвечает за подключение устройства к абонентской линии. В устройстве беспроводного телефона соединение обусловлено включением питания трубки аппарата.

Микрофон преобразует звуковые волны в электрические сигналы. Приборы подразделяются на электродинамические, конденсаторные, угольные, электромагнитные и пьезоэлектрические. Также их делят на активные и пассивные. Активные образуют из звука электромагнитный импульс, пассивные меняют параметры других узлов, в основном емкость и сопротивление. Для последних необходим дополнительный источник питания.

Телефон переводит электрические импульсы в звук. Протекающий по катушкам электрический ток образует переменное магнитное поле, которое заставляет вибрировать мембрану динамика. Электродинамические и электромагнитные аппараты используют дифференциальную магнитную систему, пьезоэлектрические деформируют элементы мембраны связанных с ней источников звуковых частот.

Вызывной узел может быть индукционным и электронным. Необходим для оповещения абонента о входящем вызове. Первый с помощью протекающего тока в катушках заставляет вибрировать боек и ударять по звонковым чашечкам. Электронный блок обрабатывает информацию о входящем сигнале и перенаправляет его на общий динамик в виде импульсов заданной частоты, который называется рингтоном.

Радиочастотный модуль присутствует только в устройстве беспроводных телефонов. Он предназначен для обмена информацией между телефоном и приемником посредством радиосигналов.

Трансформатор связывает отдельные разговорные узлы между собой. Также устраняет эффект локального эха в трубке и отвечает за согласование с сопротивлением линии.

Разделительный конденсатор необходим для соединения телефона с линией в режиме приема входящего сигнала и ожидания исходящего. Поддерживает высокое сопротивление большому входящему напряжению и низкое — малому.

Номеронабиратель бывает импульсным (дисковым) и электронным (кнопочным). В первом варианте механическое колесо, вращаясь, замыкает контакты и отправляет на АТС сигналы. Их количество соответствует конкретному числу номера абонента. Электронные работают через интегральные микросхемы, которые генерируют искусственно импульсы с помощью твердотельных реле и отправляют их на приемник станции. Современные АТС еще сохраняют такой способ вызова абонента, но чаще используют тональный набор. Современные аппараты также поддерживают еще IP-телефонию. Принцип действия тонального набора заключается в генерации кратковременных сигналов предустановленных частот, каждое значение которой соответствует определенному числу номера. Устройство подключения телефона по протоколу IP предполагает использование сервера провайдера по выделенному интернет-каналу, с которого производится звонок. Мобильные аппараты отправляют радиосигналы заданной частоты на систему коммуникаций вышек сотовых операторов.

Принцип работы аппаратов в проводных сетях

Для того чтобы понимать устройство мобильного телефона в полном объеме, необходимо знать, как работает аналоговая система АТС. Несмотря на то что сотовые телефоны представляют собой сложную цифровую структуру с интегральными схемами, в их работу заложен базовый принцип обычных стационарных аппаратов.

Каждый поставщик услуг присваивает своим клиентам уникальные идентификационные номера, по которым он различает их между собой. В данном случае это называется номером абонента или точки подключения, к которой подходят провода. Когда АТС отправляет сигнал, телефон находится в отключенном состоянии, то есть трубка находится на аппарате, а рычажный переключатель — в разомкнутом положении. При поступлении вызова с линии ток проходит по первичной обмотке, заставляя вибрировать кулачок и бить по чашечкам. В электронных системах это происходит иначе, сигнал подается на внешний динамик, и на выходе мы слышим мелодию или пение птиц, например. После того как абонент поднимет трубку, цепь переговорного модуля и набора номера замыкается, а приемная размыкается с помощью реле.

Звонок другому пользователю происходит в обратном порядке. Человек снимает трубку, чем замыкает одну цепь и разъединяет другую. Вызов происходит в модуле набора номера путем отправки импульсов или сигналов на коммутирующие устройства станции. Она, в свою очередь, распознает числа, комбинируя их в единый номер, перенаправляет на нужную точку.

Передача голоса в аналоговых системах происходит благодаря вибрации мембраны микрофона. В угольных она создает уплотнение, что вызывает возмущение магнитного поля катушки. Такое колебание формирует импульс, который отправляет на другой приемник.

Схематическое исполнение мобильных телефонов

Устройство сотового телефона следует выделить в отдельную категорию, так как по своему исполнению он напоминает DECT-систему, но с рядом отличий. Он также передает на приемник радиосигнал, но предварительно его шифруя. Использует свои частоты и каналы для работы. Но представлять мобильный гаджет как телефон не совсем правильно. Это уже давно многофункциональное устройство.

Если говорить о внешнем исполнении, то следует отметить следующее:

• Форм-фактор. Это может быть раскладной или раздвижной корпус.
• Камера.
• Микрофон.
• Динамик.
• Экран.
• Клавиатура.
• USB-разъем.
• Аккумуляторная батарея.
• Зарядные устройство для мобильных телефонов.
• Сим-карта.

Многие гаджеты дополнены различными аксессуарами, что расширяет их область применения. Принципиальная схема внутреннего устройства представлена на рисунке ниже.

Несмотря на это, прибор работает исключительно с аналоговыми радиосигналами, все процессы в нем полностью оцифрованы. Его микросхема включает аналоговые и цифровые блоки.

Аналоговый модуль

Он включает в себя средство приема и передачи сигналов. Обычно располагается отдельно от цифрового узла. По своим рабочим характеристикам напоминает радиотелефон, но работающий по стандарту GSM. Приемник и передатчик работают не синхронно, отправка сигнала происходит с 1/8 задержкой. Это позволяет экономить заряд батареи и интегрировать усилитель со смесителем. Поскольку прибор никогда не работает на прием и передачу одновременно, то собой он представляет некий коммутатор, который переключает антенну с одного режима на другой.

На приеме после прохождения фильтра каналов сигнал усиливается с помощью МШУ и отправлятся на смеситель. Далее он демодулируется и передается на аналого-цифровой преобразователь, который конвертирует его в цифровой сигнал, необходимый для работы центрального процессора.

На передаче логический генератор модулирует цифровые данные в сигнал. Далее через смеситель он поступает на частотный синтезатор, после которого переходит на канальный фильтр и усиленный. Только сигнал достаточной мощности подается на антенну, откуда он уходит в пространство.

Цифровой модуль

Главным элементом и мозгом всей системы является центральный процессор, который обрабатывает всю поступающую информацию. Чипсет микросхемы используется аналогичный компьютерному, но по производительности и мощности он не может с ним соперничать. Кроме ЦПУ в этот блок входит:

• Аналого-цифровой преобразователь, который конвертирует аналоговые сигналы микрофона в цифровой вид данных.
• Кодер и декодер речи и каналов.
• Преобразователь цифрового сигнала в аналоговый.
• Дешифратор и шифратор.
• Детектор активности речи. Обеспечивает работу узлов, только когда присутствует речь абонента.
• Терминальные средства. Образуют интерфейс связи с внешними устройствами, например ПК или устройство зарядки для телефона.
• Модули беспроводных сетей.
• Клавиатура.
• Дисплей.
• Динамик.
• Микрофон.
• Модуль камеры.
• Съемный накопитель.
• Сим-карта.

Некоторые компании используют два микрофона. Один необходим для подавления внешних шумов. Также иногда применяются два динамика: один — для телефонных разговоров, другой — для воспроизведения музыки.

Принцип работы мобильных устройств в сотовой сети

Мобильные телефоны работают в сети стандарта GSM на четырех частотах:

• 850 МГц.
• 900 МГц.
• 1800 МГц.
• 1900 МГц.

Стандарт системы включает в себя три основных компонента:

1. Подсистему базовых станций (BSS).
2. Подсистему коммутационных переключений (NSS).
3. Центр обслуживания и управления (OMC).

Аппарат взаимодействует с базовыми станциями (вышками). После включения он начинает сканирование сетей своего стандарта, которые узнает по транслируемому идентификатору. При ее наличии телефон выбирает ту станцию, чей уровень сигнала выше. Далее проходит аутентификацию. Идентификаторами являются уникальные номера сим-карты IMSI и Ki. Далее центр аутентификации (AuC) отправляет устройству число случайного порядка, которое является ключом для специального алгоритма вычислений. Одновременно система проводит такой расчет у себя. Если результаты базы и аппарата совпадают, то происходит регистрация телефона в сети.

Уникальным идентификатором для аппарата является его IMEI, который хранится в энергонезависимой памяти. Этот номер задается заводом-производителем и является его паспортом. Первые восемь цифр IMEI включают в себя описание устройства, остальные — серийный номер с контрольным числом.

После успешной регистрации телефон готов к обмену сигналами с базовыми станциями. Как уже говорилось ранее, устройство телефонов сотовых операторов похоже на систему аппаратов DECT, но со своими отличиями. Перед выходом в эфир сигнал мобильного шифруется и делится на отрезки по 20 мс. Кодирование производится по алгоритму стандарта EFR с использованием открытого ключа. И антенна активируется детектором активности речи (VAD), то есть когда человек начинает говорить. Прерывистость речи обрабатывает кодек по алгоритму DTX. У принимающей стороны сигнал обрабатывается аналогичным образом, но в обратном порядке.

Зарядные устройства

Зарядные устройства для мобильных телефонов являются важным компонентом, так как благодаря ним аппарат продолжает функционировать. Их прямое назначение — уменьшать напряжение и ток электросети до необходимых значений и подавать его аккумулятору. В основном на выходе напряжение составляет 5 В, сила тока зависит от модели и емкости аккумулятора. От его силы зависит также время заряда батареи.

Зарядные средства делят:

• На трансформаторные.
• Импульсные.

Первые не боятся перепадов напряжения и всегда имеют большой запас по току. Принципиальная схема их очень проста. На понижающую катушку подается сетевое напряжение, которая уменьшает его до нужных значений. Ток со второй обмотки переходит на диодный мост, где установлен конденсатор. Он выполняет роль фильтра от скачков напряжения и забирает излишки на себя. Далее резистор понижает ток и передает его аккумулятору.

Схема импульсных ЗУ более сложная и выполнена с применением диодов и транзисторов.

Поддержка беспроводных систем передачи данных

В настоящее время существует три способа передачи данных:

1. Инфракрасный порт.
2. Bluetooth.
3. Wi-Fi.

Первый доказал свою неэффективность, поэтому не используется. Последние два реализованы практически на всех аппаратах. Bluetooth имеет малый радиус действия и применяется в основном с целью организации интерфейса связи с портативными устройствами для телефона.

Wi-Fi считается более расширенным форматом и используется для выхода в Интернет. Следует отметить, что существуют специальные программные обеспечения, которые позволяют совершать звонки по каналу Интернет, не используя сотовую связь. Также с помощью данной технологии можно организовывать локальную сеть, к которой могут подключиться сразу несколько устройств и обмениваться данными.

Дополнительные аксессуары

Компании-производители всячески пытаются привлечь клиентов к своей продукции, поэтому постоянно расширяют ассортимент предлагаемой номенклатуры. Сюда входят:

• Чехлы.
• Защита стекол.
• Портативные устройства для телефона, например гарнитура.
• Съемные накопители.
• Средства мультимедиа.
• Умные средства.
• USB-устройства для телефона, например кабели, переходники или зарядные средства.

Подобные утилиты значительно расширяют возможности гаджетов и упрощают жизнь своим владельцам.

Сравнительные характеристики современных моделей телефонов

Для того чтобы понять, что собой представляют современные телефоны, необходимо увидеть наглядно их параметры. Но рассматривать одну торговую марку несправедливо. Обзор одного образца не даст полной картины, поэтому для сравнения и анализа были взяты три флагманских смартфона торговых марок Samsung (устройство телефонов этой марки не слишком отличается от других), Apple и Xiaomi. По ценовой категории они выстроились в следующем порядке:

1. Apple.
2. Samsung.
3. Xiaomi.

Судя по цене, в устройстве телефонов «Айфон» использованы передовые технологии, которые обладают самыми высоким параметрами. Однако компания «Самсунг» присутствует на рынке с 1938 года и накопила большой опыт. Вообще, целью сравнения не является выявить победителя и ответить на вопрос, что лучше — устройство телефонов на «Андроиде» или на платформе iOS. Задача заключается в том, чтобы показать, каких высот достигли технологии.

Как видно из таблицы, технические характеристики и устройство телефонов «Самсунг», «Сяоми» и Apple практически одинаковые. Это говорит лишь о здоровой конкуренции и стремлении сделать свой продукт лучше для пользователей. Все производители внедряют новейшие технологии, которые не стоят на месте и стремительно развиваются.

Заключение

С момента появления первого телефона прошло не так много времени. За этот период они превратились из обычного набора деталей в умные устройства. Они совмещают в себе множество функций, которые раньше возлагались на другие приборы. И такое развитие будет продолжаться дальше.

Как работает мобильный (сотовый) телефон

Дата

Категория: it

Связь мобильных, или, как их еще называют, сотовых, телефонов осуществляется не при помощи проводов, как в обычной телефонной системе, а посредством радиоволн. Чтобы позвонить по мобильному телефону, необходимо как обычно набрать номер. Тем самым радиопослание поступает на базовую станцию, управляемую сотовой телефонной компанией.

На станции, которая обслуживает все звонки в пределах данного радиуса или зоны, контроллерное устройство определяет звонок в свободный радиоканал. Кроме того, оно направляет сигнал в автоматическую телефонную станцию сотовой связи. Считывая  специальные коды,  передаваемые телефоном,

АТС следит за передвижением автомашины по зоне первой станции. Если во время звонка машина минует зону и оказывается в следующей, звонок автоматически переводится на базовую станцию, действующую в той зоне. При звонке по мобильному телефону звонящий подключается к автоматической телефонной станции для сотовой связи, которая определяет местонахождение мобильного телефона, запрашивает свободный радиоканал у контроллерного устройства цепи и осуществляет связь — через базовую станцию — с нужным номером. Затем мобильный телефон звонит. Когда водитель поднимает трубку, цепь замыкается.

Работа базовой станции

Каждая базовая станция принимает сигналы, испускаемые в радиусе от трех до шести миль. Чтобы избежать шумов, базовые станции с совпадающими границами должны работать на различных частотных каналах. Но даже в пределах одного города достаточно удаленные друг от друга станции могут без труда работать на одном канале.

Местная телефонная система, которая обслуживает и дома и офисы, основана на проводах, тянущихся под и над землей и подсоединенных к автоматической станции.

Местонахождение и канал

Автоматическая телефонная станция определяет местоположение движущегося транспортного средства, в то время как контроллер цепи направляет звонок в коммуникационный канал.

Область звонка

Когда автомобиль выезжает за пределы зоны самой удаленной базовой станции, водитель больше не может пользоваться сотовой связью. Если звонок сделан на пути к границе зоны, сигнал становится все слабее и слабее и в конце концов совсем исчезает.

На пути от станции к станции

На всем протяжении мобильного звонка автоматическая телефонная станция для сотовой связи фиксирует местонахождение движущегося автомобиля по силе исходящих от него радиосигналов. Когда сигнал становится слишком слабым, автоматическая телефонная станция предупреждает базовую станцию, которая, в свою очередь, передает звонок для обслуживания соседней станции.

Принцип работы телефона

Принцип работы и устройство телефона

Устройство телефона сильно изменилось с момента его изобретения.

Сегодня это даже не тот аппарат, который просто передает голос одного человека другому на большие расстояния.

В современном мире это сложное техническое средство с искусственным интеллектом, умеющее звонить, передавать сообщения, воспроизводить видео и аудио, выходить в Интернет, обрабатывать большие объемы информации, одновременно выполнять множество операций и задач.

Что мы знаем о том, как телефон устроен и как работает?

Зарождение и эволюция телефона

Основателем первого аппарата для передачи информации на расстояние принято считать Сэмуэля Морзе, который изобрел телеграф и азбуку Морзе.

Назвать этот аппарат полноценным телефоном сложно, так как информация передавалась с помощью замыкания контактов и специально разработанного для него кода «морзянки», как ее часто называют сокращенно.

Беспроводные телефоны появились в нашей стране в 70-х годах двадцатого века. Они передавали радиосигнал на базу, которая по линии через коммутаторы связывалась с другим абонентом. 

В России первая сотовая связь появилась в 1991 году, и работала она по стандарту NMT. 

Стандарт GSM появился в 1993 году. Он позволяет реализовать большой функционал, в том числе передавать короткие сообщения. 

Как устроены аналоговые телефонные аппараты

Устройство телефона с дисковым и кнопочным набором схоже по наличию составных блоков, но отличается принципом работы.

Агрегаты включают в себя следующие модули:

• Трубка с микрофоном и динамиком.
• Телефон.
• Вызывное средство.
• Узел набора номера.
• Трансформатор.
• Рычажный выключатель.
• Разделяющий конденсатор.
• Радиочастотный модуль (переносные станции).

Рычажный выключатель отвечает за подключение устройства к абонентской линии. В устройстве беспроводного телефона соединение обусловлено включением питания трубки аппарата.

Телефон переводит электрические импульсы в звук.

Протекающий по катушкам электрический ток образует переменное магнитное поле, которое заставляет вибрировать мембрану динамика.

Электродинамические и электромагнитные аппараты используют дифференциальную магнитную систему, пьезоэлектрические деформируют элементы мембраны связанных с ней источников звуковых частот.

Радиочастотный модуль присутствует только в устройстве беспроводных телефонов. Он предназначен для обмена информацией между телефоном и приемником посредством радиосигналов.

Трансформатор связывает отдельные разговорные узлы между собой. Также устраняет эффект локального эха в трубке и отвечает за согласование с сопротивлением линии.

Разделительный конденсатор необходим для соединения телефона с линией в режиме приема входящего сигнала и ожидания исходящего. Поддерживает высокое сопротивление большому входящему напряжению и низкое — малому.

Номеронабиратель бывает импульсным (дисковым) и электронным (кнопочным). В первом варианте механическое колесо, вращаясь, замыкает контакты и отправляет на АТС сигналы. Их количество соответствует конкретному числу номера абонента. Электронные работают через интегральные микросхемы, которые генерируют искусственно импульсы с помощью твердотельных реле и отправляют их на приемник станции. Современные АТС еще сохраняют такой способ вызова абонента, но чаще используют тональный набор. Современные аппараты также поддерживают еще IP-телефонию. Принцип действия тонального набора заключается в генерации кратковременных сигналов предустановленных частот, каждое значение которой соответствует определенному числу номера. Устройство подключения телефона по протоколу IP предполагает использование сервера провайдера по выделенному интернет-каналу, с которого производится звонок. Мобильные аппараты отправляют радиосигналы заданной частоты на систему коммуникаций вышек сотовых операторов.

Принцип работы аппаратов в проводных сетях

Для того чтобы понимать устройство мобильного телефона в полном объеме, необходимо знать, как работает аналоговая система АТС. Несмотря на то что сотовые телефоны представляют собой сложную цифровую структуру с интегральными схемами, в их работу заложен базовый принцип обычных стационарных аппаратов.

Каждый поставщик услуг присваивает своим клиентам уникальные идентификационные номера, по которым он различает их между собой. В данном случае это называется номером абонента или точки подключения, к которой подходят провода. Когда АТС отправляет сигнал, телефон находится в отключенном состоянии, то есть трубка находится на аппарате, а рычажный переключатель — в разомкнутом положении. При поступлении вызова с линии ток проходит по первичной обмотке, заставляя вибрировать кулачок и бить по чашечкам. В электронных системах это происходит иначе, сигнал подается на внешний динамик, и на выходе мы слышим мелодию или пение птиц, например. После того как абонент поднимет трубку, цепь переговорного модуля и набора номера замыкается, а приемная размыкается с помощью реле.

Звонок другому пользователю происходит в обратном порядке. Человек снимает трубку, чем замыкает одну цепь и разъединяет другую. Вызов происходит в модуле набора номера путем отправки импульсов или сигналов на коммутирующие устройства станции. Она, в свою очередь, распознает числа, комбинируя их в единый номер, перенаправляет на нужную точку.

Передача голоса в аналоговых системах происходит благодаря вибрации мембраны микрофона. В угольных она создает уплотнение, что вызывает возмущение магнитного поля катушки. Такое колебание формирует импульс, который отправляет на другой приемник.

Схематическое исполнение мобильных телефонов

Устройство сотового телефона следует выделить в отдельную категорию, так как по своему исполнению он напоминает DECT-систему, но с рядом отличий. Он также передает на приемник радиосигнал, но предварительно его шифруя. Использует свои частоты и каналы для работы. Но представлять мобильный гаджет как телефон не совсем правильно. Это уже давно многофункциональное устройство.

Если говорить о внешнем исполнении, то следует отметить следующее:

• Форм-фактор. Это может быть раскладной или раздвижной корпус.
• Камера.
• Микрофон.
• Динамик.
• Экран.
• Клавиатура.
• USB-разъем.
• Аккумуляторная батарея.
• Зарядные устройство для мобильных телефонов.
• Сим-карта.

Многие гаджеты дополнены различными аксессуарами, что расширяет их область применения. Принципиальная схема внутреннего устройства представлена на рисунке ниже.

Несмотря на это, прибор работает исключительно с аналоговыми радиосигналами, все процессы в нем полностью оцифрованы. Его микросхема включает аналоговые и цифровые блоки.

Аналоговый модуль

Он включает в себя средство приема и передачи сигналов. Обычно располагается отдельно от цифрового узла. По своим рабочим характеристикам напоминает радиотелефон, но работающий по стандарту GSM.

Приемник и передатчик работают не синхронно, отправка сигнала происходит с 1/8 задержкой. Это позволяет экономить заряд батареи и интегрировать усилитель со смесителем. Поскольку прибор никогда не работает на прием и передачу одновременно, то собой он представляет некий коммутатор, который переключает антенну с одного режима на другой.

На приеме после прохождения фильтра каналов сигнал усиливается с помощью МШУ и отправлятся на смеситель. Далее он демодулируется и передается на аналого-цифровой преобразователь, который конвертирует его в цифровой сигнал, необходимый для работы центрального процессора.

На передаче логический генератор модулирует цифровые данные в сигнал. Далее через смеситель он поступает на частотный синтезатор, после которого переходит на канальный фильтр и усиленный. Только сигнал достаточной мощности подается на антенну, откуда он уходит в пространство.

Цифровой модуль

Главным элементом и мозгом всей системы является центральный процессор, который обрабатывает всю поступающую информацию.

Чипсет микросхемы используется аналогичный компьютерному, но по производительности и мощности он не может с ним соперничать.

Кроме ЦПУ в этот блок входит:

• Аналого-цифровой преобразователь, который конвертирует аналоговые сигналы микрофона в цифровой вид данных.
• Кодер и декодер речи и каналов.
• Преобразователь цифрового сигнала в аналоговый.
• Дешифратор и шифратор.
• Детектор активности речи. Обеспечивает работу узлов, только когда присутствует речь абонента.
• Терминальные средства. Образуют интерфейс связи с внешними устройствами, например ПК или устройство зарядки для телефона.
• Модули беспроводных сетей.
• Клавиатура.
• Дисплей.
• Динамик.
• Микрофон.
• Модуль камеры.
• Съемный накопитель.
• Сим-карта.

Некоторые компании используют два микрофона. Один необходим для подавления внешних шумов. Также иногда применяются два динамика: один — для телефонных разговоров, другой — для воспроизведения музыки.

Принцип работы мобильных устройств в сотовой сети

Мобильные телефоны работают в сети стандарта GSM на четырех частотах:

• 850 МГц.
• 900 МГц.
• 1800 МГц.
• 1900 МГц.

Стандарт системы включает в себя три основных компонента:

1. Подсистему базовых станций (BSS).
2. Подсистему коммутационных переключений (NSS).
3. Центр обслуживания и управления (OMC).

Аппарат взаимодействует с базовыми станциями (вышками).

После включения он начинает сканирование сетей своего стандарта, которые узнает по транслируемому идентификатору.

При ее наличии телефон выбирает ту станцию, чей уровень сигнала выше, проходит аутентификацию.

Идентификаторами являются уникальные номера сим-карты IMSI и Ki. Далее центр аутентификации (AuC) отправляет устройству число случайного порядка, которое является ключом для специального алгоритма вычислений. Одновременно система проводит такой расчет у себя. Если результаты базы и аппарата совпадают, то происходит регистрация телефона в сети.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

устройство, функции и принцип работы

Смартфоны прочно вошли в нашу жизнь, позволяя поддерживать общение и став незаменимым средством для работы и творчества. В этой статье описано все о смартфоне, что нужно знать новому пользователю, включая информацию о его создании, устройстве и использовании.

Смартфоны фирмы LG.

История создания смартфонов

Идея придумать смартфон, появилась сразу после создания в 1990-х карманного персонального компьютера. Кто первый изобрел смартфон? Объединить коммуникатор и мобильный телефон впервые удалось компании IBM. Первый телефон, который был выпущен в виде концепта — это IBM Simon со встроенным органайзером. В последующие годы было выпущено еще три или четыре устройства, в каждом из которых производители приближались к заветной цели: OmniGo HP 700 LX, Nokia 2110, Nokia 9000.

Фотография Nokia 9000.

Впервые слово «смартфон» было предложено компанией Sony Ericcson для своего относительно портативного телефона R380S. Однако он работал на ОС Symbian 5.1, под которую нельзя было писать программное обеспечение. Поэтому изобретение смартфона — не заслуга какой-то конкретной компании. Скорее он был создан всеобщими усилиями.

Что такое смартфон

Определение из Википедии. В переводе с английского, «смарт» значит «умный» или «сообразительный». Значение слова «смартфон» понять несложно — это умный телефон с набором дополнительных функций.

Чем смартфон отличается от телефона

В мобильных телефонах, практически с самого их появления, были функции органайзера (будильник, заметки, календарь). Но производители старались его расширить. Так появился термин «смартфон» — двусоставное слово, образованное слиянием двух других: «смарт» и «фон».

В отличие от мобильных телефонов, смартфоны имеют более развитую операционную систему (Android, iOS, Windows), для которой разработчики могут писать программный код, реализуя новые идеи. После установки стороннего ПО возможности аппарата становятся еще шире.

Операционные системы Android, Windows, iOS.

Однако разница между обычным телефоном и смартфоном стерлась, поскольку большая часть устройств (если не говорить о самых дешевых аппаратах) открывают доступ в интернет, позволяют получать почту и оснащены прочими важными функциями.

Для чего нужен смартфон

Функции смартфона включают в себя не только возможность осуществлять звонки, как это было в случае с мобильным телефоном. Они подразумевают гораздо больше. Устройство можно использовать для серфинга в интернете, GPS-навигации, общения в социальных сетях, учебы, чтения книг, мобильной фотографии, детских развивающих видеоигр, а также обработки видео. Мобильный гаджет может вести подсчет пройденых шагов и следить за состоянием артериального давления. Он может быть использован для занятий спортом, включая бег, спортивную ходьбу и прыжки со скакалкой.

Функции и возможности аппарата ограничены только воображением пользователя и набором установленных приложений. Дополнительно новые программы всегда можно установить из магазина приложений, куда разработчики постоянно добавляют новый софт.

Как устроен смартфон

Возможно, впервые взяв в руки новый смартфон, вы размышляли над тем, из чего же он состоит. Существуют разные модификации, но основные элементы имеет любое устройство. Ниже рассмотрим каждую составляющую немного подробнее.

Корпус

Корпус устройства защищает внутренние компоненты, включая его основные элементы, от повреждений. Он обеспечивает более удобное взаимодействие пользователя с устройством. На корпусе расположены кнопки, сенсорное стекло для управления телефоном, а также порты для подключения наушников и зарядного устройства.

При изготовлении корпуса применяются различные материалы: стекло, керамика, металл и пластик. Различают следующие типы корпусов: моноблок (без движущихся частей), слайдер, раскладушка и сгибаемый. Последний вид все еще находится в разработке, поскольку создание эластичных гибких элементов все еще очень дорого, а значит нерентабельно с практической точки зрения.

Процессор и материнская плата

Без материнской платы с процессором (SoC) использование аппарата было бы невозможным. Печатная схема, содержит не только процессор, но и множество других важных элементов, например контролер заряда, LTE-модем, Bluetooth, Wi-Fi, графический ускоритель.

Существует несколько основных производителей, которые занимаются разработкой собственных процессоров, поэтому большая часть смартфонов работают на их основе: MediaTek, Qualcomm, Samsung, Huawei, Apple.

Так выглядит смартфон внутри.

Оперативная и основная память

Оперативная память (ОЗУ) — это энергозависимая память, используемая операционной системой, например Андроид, для временного хранения и обработки информации. Без ее участия все процессы и вычисления производились бы гораздо дольше, а многопоточный режим был бы невозможен. Среди поколений оперативной памяти существуют: LPDDR3, LPDDR4, LPDDR4X, LPDDR5. Каждое следующее поколение работает производительнее предыдущего. На момент написания статьи можно было найти мобильные устройства с ОЗУ от 1 до 16 ГБ.

Основная память, в отличие от оперативной, предназначена для долговременного хранения информации. На внутреннем накопителе находится прошивка, операционная система и системные программы. Сюда же можно сохранять видео, игры, музыку, изображения, документы.

Можно найти аппараты со встроенной памятью от 16 ГБ до 2ТБ. Если твердотельного накопителя, размещенного на печатной плате недостаточно, можно установить карту памяти microSD в соответствующий порт — она позволит увеличить объем  сохраняемой на устройстве информации.

Батарея

В качестве портативного источника энергии телефон использует встроенный аккумулятор. Он может быть съемным или несъемным — это зависит от модификации, используемого устройства. Большая часть всех мобильных аппаратов оснащаются литий-ионными батареями — они неприхотливы в использовании, не обладают эффектом «памяти» и не нуждаются в калибровке. После того как аккумулятор заряжен, он автоматически перестает получать заряд от зарядного.

Аккумулятор для смартфона.

Датчики и модули

Для полноценной работы мобильного устройства нужен соответствующий набор датчиков и модулей. Аппарат состоит из:

• Микрофонов. Большая часть аппаратов имеют два микрофона для записи стереозвука.
• Двух динамиков: один для разговоров, а второй для воспроизведения мультимедийных файлов.
• Основной и фронтальной камеры. Нужны для ведения фото и видеосъемки. Фронтальная камера, среди прочего используется для селфи-снимков и для общения по видеосвязи.
• Беспроводных модулей Wi-Fi, LTE, Bluetooth, IrDA, GPS, NFC, беспроводной зарядки.
• Датчика Хола, акселерометра, термодатчиков, шагомера, а также датчиков приближения и освещенности.

Все модули и датчики подключаются к материнской плате. Они работают благодаря вычислительной мощности процессора. С помощью дополнительных программ можно управлять ими, что в значительной степени расширяет функционал устройства.

Дисплей

Один из самых важных компонентов, без которого пользоваться мобильным устройством было бы невозможно — это экран. Все, что пользователь видит на нем обрабатывается внутренними компонентами. Существует два типа дисплеев, которые устанавливаются в мобильные телефоны:

• AMOLED, Super AMOLED — на основе светодиодов.
• IPS, PLS, TFT — на основе жидких кристаллов.

Основой всех жидкокристаллических дисплеев является LED-подсветка. Жидкие кристаллы играют роль фильтров, проходя через которые, белый свет изменяет свой цвет.

Однако, AMOLED-дисплеи работают по-другому. Здесь каждый пиксель — это отдельный светодиод, который может излучать тот или иной свет. Такие экраны более энергоэффективны, так как, если пиксели не работают, экран не потребляет энергию аккумулятора. Дисплеи, которые созданы на основе жидких кристаллов дешевле, поэтому устанавливаются в бюджетных устройствах.

Принцип работы

Мобильный процессор обрабатывает получаемую из оперативной и встроенной памяти информацию. Для работы беспроводных сетей используются соответствующие модули, а для комфортного взаимодействия с пользователем — дополнительные сенсоры. Аккумулятор заряжается от сети с помощью зарядного устройства и необходим в качестве источника питания.

Без камеры можно было бы обойтись. Однако, пользователи не видят смартфон без нее, поскольку она необходима для съемки. Базовые элементы расположены внутри корпуса, а на лицевой панели сенсорный дисплей позволяет вводить и получать необходимую информацию.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Как работает ваш смартфон. И почему это важно знать

Как смартфон реагирует на касания?

Экран работает и как дисплей для отображения информации, и как устройство для передачи команд. Разновидностей таких дисплеев много, но большая часть современных смартфонов использует поверхностно-емкостные и проекционно-емкостные экраны.

Как это работает? В поверхностно-емкостном экране четыре электрода по углам подают на поверхность небольшое переменное напряжение. Когда человек касается сенсорной поверхности, возникает электрический ток. Чем ближе палец к конкретному электроду, тем сильнее сопротивление и, следовательно, меньше сила тока. Данные с угловых электродов передаются на контроллер, который вычисляет место касания.

На внутренней стороне проекционно-емкостного экрана есть электродная сетка. Дотрагиваясь до сенсора, человек вместе с электродом словно превращаются в конденсатор. Контроллер измеряет емкость этого конденсатора и определяет координаты касания по электродам с возросшей емкостью.

Как работает дисплей?

LCD, TFT, AMOLED, QLED — все эти страшные аббревиатуры относятся к матрице дисплея. Некоторые из них могут быть разновидностью других: например TFT — разновидность LCD-дисплея. Две базовые схемы — LCD (жидкие кристаллы) и OLED, использующий органические светодиоды.

Основа LCD-экрана — источник света и два поляризационных фильтра с электродами, пространство между которыми заполнено теми самыми кристаллами. Плоскости поляризации фильтров перпендикулярны друг другу.

Если максимально упростить, свет, который проходит через первый фильтр, полностью блокируется вторым.

LCD-дисплей в разрезе. Фото: Maraksh Technology

Благодаря жидким кристаллам, которые образуют спиральную структуру, свет способен менять поляризацию, и соответственно проходить через второй фильтр. Спиральная структура жидких кристаллов меняется в зависимости от напряжения, которое подается на электроды. Из-за этого меняется и поляризация света, а с ней и его способность проходить через второй фильтр.

Если поляризационный фильтр полностью блокирует свет, на экране появится черная точка.

В OLED-дисплее подсветка не используется. Он состоит из нескольких слоев тонких органических пленок между двумя проводниками. Эти пленки — светодиоды: они излучают свет, когда на электроды подается напряжение. OLED-экраны потребляют гораздо меньше энергии, нежели жидкокристаллические, а еще они гораздо тоньше и могут быть гибкими. Подсветка на OLED регулируется попиксельно, поэтому контрастность у них гораздо лучше. Зато LCD-экраны куда долговечнее.

Так организован OLED-дисплей. Фото: Benchmark

Как смартфон ловит сеть?

Мобильные телефоны связаны друг с другом через базовые станции (они же телефонные вышки) при помощи радиоволн.

Чтобы найти сеть, смартфон ловит сигнал от станции и отправляет ей уникальный код. Вышка и гаджет поддерживают контакт, обмениваясь пакетами данных. Так происходит до тех пор, пока смартфон находится в зоне действия конкретной вышки.

Если вы куда-то едете или идете, мобильник переключается между базовыми станциями. Для этого есть специальный контроллер стандарта GSM. Он несколько раз в секунду сравнивает уровень сигнала от разных станций в пределах досягаемости. Если уровень сигнала базовой станции падает ниже уровня, который прописан в настройках контроллера, а сигнал с другой станции удовлетворяет требованиям, телефон тотчас переключается.

Фото: depositphotos

Что значат все эти буквы и цифры — 3G, 4G, LTE?

Комбинацией «цифра + G» обозначают набор стандартов мобильной связи. Под буквой G скрывается слово generation — «поколение». Они отличаются скоростью передачи данных и технологиями, которые используются для организации интернет-соединения.

Наиболее распространенная на данный момент система интернет-связи — 4G. Она обеспечивает передачу данных со скоростью до 1 Гбит/с для стационарных абонентов и до 100 Мбит/с — для тех, кто находится в движении. Аббревиатура LTE фактически является синонимом 4G. Это просто один из стандартов интернет-связи четвертого поколения.

Как работает SIM-карта?

Симка — весьма сложное устройство с собственным микропроцессором и программным обеспечением. На ней хранится информация об аккаунте абонента сотового оператора. Это своего рода паспорт человека в сети: аббревиатура SIM расшифровывается как Subscriber Identity Module — модуль идентификации абонента.

Не все знают, что телефонный номер как таковой на SIM-карте не хранится. На ней есть IMSI — международный идентификатор абонента. Когда карта регистрируется в сети, оператор присваивает ей отдельный телефонный номер. В теории, по IMSI одной симке можно присвоить даже несколько телефонных номеров, но большинство операторов такой возможности не предоставляют.

Легко ли разобрать смартфон

Сложность зависит от модели. В недорогих китайских смартфонах часто используется островное расположение элементов, соединенных шлейфами и проводами. Такой телефон легко разбирается, и пайка для замены отдельных элементов не требуется. Однако такая конструкция очень и очень ненадежна.

Со смартфонами Samsung, например, все мудренее. Элементы внутри логично сгруппированы и соединены через разъемы почти безо всяких проводов. Еще корейские инженеры очень любят клей и винты, поэтому снять отдельно дисплейный модуль трудно. 

Кстати, мы первыми в мире разобрали для вас Samsung Galaxy Note9. Смотрите, что у него внутри.

Внутренности многих iPhone вообще организованы по принципу сейфа: добраться до них можно, только если отклеить дисплей. Дилетантам сюда лучше не лезть.

Во время загрузки произошла ошибка.

Это тоже интересно:

особенности строения и специфика использования — Ferra.ru

Что касается энергопотребления, то основные ресурсы обычно уходят не на саму работу фотосенсора, а на постпроцессинг снимка встроенными средствами, то есть преобразование в какой-либо формат и сохранение в память. Вспышка в камерофонах представлена чаще всего простеньким светодиодом с буквально мизерным ведущим числом по сравнению с современными фотоаппаратами класса «мыльница». Ахиллесовой пятой всех бюджетных и мейнстрим-телефонов с камерой является отсутствие функции автофокусировки, что в конечном итоге более всего сказывается на качестве снимков. Ну а рекламные саги про мегапиксели в контексте «более 2 Mpix» вообще неуместны в мобильной сфере.

Ferra.ru: Как считают профи, использование CCD-сенсоров и трансфокаторов обосновано с технической точки зрения или же это всего лишь очередной маркетинговый ход?

О.К.: В первую очередь следует помнить про «прожорливость» CCD-сенсора. Даже с CMOS далеко не все камерофоны характеризуются достаточным временем работы от одного заряда аккумулятора в режиме постоянной съёмки, а если к этому добавить широкие коммуникационные возможности (Wi-Fi, Bluetooth), то навряд ли даже BP-6L на 1500 мА*ч справится с такой трудоёмкой задачей. Вариообъектив сегодня – вопрос спорный. Если посмотреть на размеры аппаратов с такой функцией, то, пожалуй, у всякого возникнет желание купить телефон и камкодер в виде двух отдельных гаджетов. Резюме: сегодня технологии ещё не достигли такого уровня, когда CCD и оптический зум были бы уместны в мобильных телефонах.

Ferra.ru: Надёжно ли защищают фотомодуль от повреждения различные шторки и заглушки?

О.К.: Механическая защита объектива вполне достаточна для предотвращения физических повреждений. В моей ремонтной практике случаи выхода из строя фотомодуля единичны.

Остаётся лишь упомянуть процесс «кормления» наших мобильных питомцев. Зарядка мобильного телефона управляется процессором на основании замеров напряжения и температуры аккумуляторной батареи. Обычно управление осуществляется через ключ зарядки, который выполнен на полевом транзисторе или сборке. Использование неисправных зарядных устройств – наиболее частая причина выхода из строя как цепи зарядки, так и телефона в целом.

О.К.: Часто встречающаяся неисправность – поставили разрядившийся телефон на зарядку на ночь, а утром он не включился. Как показывает практика, около 70% подобного рода ситуаций происходит из-за слишком севшего аккумулятора, как бы это странно ни звучало. Дело в том, что при напряжении на аккумуляторе менее 3,2 В (для Siemens, например) не запустится зарядка телефона. Решение простое – подзарядить отдельно батарею от источника питания. Но не советую делать это самому, если вы не уверены в своих познаниях в электронике, так как при этом можно загубить не только аккумулятор и телефон, но и нанести вред своему здоровью. Тем более что такая процедура в СЦ и мастерских стоит недорого (а иногда выполняется совершенно бесплатно). Ну а лучше всего вовремя ставить телефон на зарядку.

Вердикт Ferra.ru

Народная мудрость «Восток – штука тонкая» полностью применима и к мобильным телефонам, причём география обозначена довольно точно. За чередой повседневных звонков, бесконечных SMS и попутного мобильного сёрфинга порой без внимания остаётся что-то очень важное – к примеру, внутренняя сторона дела. А иногда очень важно бывает знать ответ на вопрос «Как же это всё работает?!», чтобы решить кроссворд, блеснуть перед коллегами глубокими познаниями, утолить интерес крохи-сына и т.д. Важно знать, что почти все телефоны похожи друг на друга так, как похожи между собой автомобили с четырьмя колёсами, тогда как внутренняя или внешняя отделка вместе с выбором двигателя и формы кузова всецело лежит на плечах производителя. Это говорит о том, что миру не грозит тотальная унификация средств связи – и уже завтра мы можем стать свидетелями появления на свет серийных образцов того, что ещё сегодня зовётся концептом. И даже в такой торжественный момент Ferra.ru всегда готова дать ответ на насущный вопрос: «Как же, чёрт возьми, это всё работает?!» Причём на вышеизложенном мы не остановимся, ожидайте в ближайшее время продолжение темы препарирования «начинки» мобильников. Оставайтесь с нами!

Как работает мобильная связь: ликбез

Мобильным телефоном пользуется порядка 90% всех живущих в России граждан. Но мало кто из них задумывался – как же все это работает? Правда ли, что сотовая связь работает на самом деле по проводам? Наш корреспондент нашел ответы на эти и некоторые другие вопросы.

Немного грустно, что подавляющее большинство людей на вопрос: «Как работает сотовая связь?», отвечают «по воздуху» или вообще — «не знаю».

В продолжение этой темы, у меня вышел один забавный разговор с другом на тему работы мобильной связи. Случилось это аккурат за пару дней до отмечаемого всеми связистами и телекомщиками праздника «Дня радио». Так уж сложилось, что в силу своей ярой жизненной позиции, мой друг считал, что мобильная связь работает вообще без проводов через спутник. Исключительно за счет радиоволн. Сначала у меня не получалось переубедить его. Но после непродолжительной беседы все встало на свои места.

После этой дружеской «лекции» появилась идея написать простым языком о том, как работает сотовая связь. Все как есть.

Когда вы набираете номер и начинаете звонить, ну, или вам кто-нибудь звонит, то ваш мобильный телефон по радиоканалу связывается с одной из антенн ближайшей базовой станции. Где же находятся эти базовые станции, спросите вы?

Обратите внимание на промышленные здания, городские высотки и специальные вышки. На них и располагаются большие серые прямоугольные блоки с торчащими антеннами разных форм. Но антенны эти не телевизионные и не спутниковые, а приемо-передающие операторов сотовой связи. Они направлены в разные стороны, чтобы обеспечить связью абонентов со всех сторон. Ведь мы же не знаем, откуда будет поступать сигнал и куда занесет «горе-абонента» с телефонной трубкой? На профессиональном жаргоне антенны также называют «секторами». Как правило, они устанавливаются от одной до двенадцати.

От антенны сигнал по кабелю передается непосредственно в управляющий блок станции. Вместе они и образуют базовую станцию [антенны и управляющий блок]. Несколько базовых станций, чьи антенны обслуживают отдельную территорию, например, район города или небольшой населенный пункт, подсоединены к специальному блоку – контроллеру. К одному контроллеру обычно подключается до 15 базовых станций.

В свою очередь, контроллеры, которых также может быть несколько, кабелями подключены к «мозговому центру»  – коммутатору. Коммутатор обеспечивает выход и вход сигналов на городские телефонные линии, на других операторов сотовой связи, а также операторов междугородней и международной связи.

В небольших сетях используется только один коммутатор, в более крупных, обслуживающих сразу более миллиона абонентов, могут использоваться два, три и более коммутаторов, объединенных между собой опять-таки проводами.

Зачем же такая сложность? Спросят читатели. Казалось бы, можно антенны просто подключить к коммутатору и все будет работать. А тут базовые станции, коммутаторы, куча кабелей… Но, не все так просто.

Когда человек передвигается по улице пешком или идет на автомобиле, поезде и т.д. и при этом еще и разговаривает по телефону, важно обеспечить непрерывность связи. Связисты процесс эстафетной передачи обслуживания в мобильных сетях называют термином «handover». Необходимо вовремя переключать телефон абонента из одной базовой станции на другую, от одного контроллера к другому и так далее. 

Если бы базовые станции были напрямую подключены к коммутатору, то всеми этими переключениями пришлось бы управлять коммутатору. А ему «бедному» и так есть, чем заняться. Многоуровневая схема сети дает возможность равномерно распределить нагрузку на технические средства. Это снижает вероятность отказа оборудования и, как следствие, потери связи. Ведь все мы заинтересованы в бесперебойной связи, не так ли?

Итак, достигнув коммутатора, наш звонок переводится далее – на сеть другого оператора мобильной, городской междугородной и международной связи. Конечно же, это происходит по высокоскоростным кабельным каналам связи. Звонок поступает на коммутатор другого оператора. При этом последний «знает», на какой территории [в области действия, какого контроллера] сейчас находится нужный абонент. Коммутатор передает телефонный вызов конкретному контроллеру, в котором содержится информация, в зоне действия какой базовой станции находится адресат звонка. Контроллер посылает сигнал этой единственной базовой станции, а она в свою очередь «опрашивает», то есть вызывает мобильный телефон. Трубка начинает причудливо звонить.

Весь этот длинный и сложный процесс в реальности занимает 2-3 секунды!

Точно также происходят телефонные звонки в разные города России, Европы и мира. Для связи коммутаторов различных операторов связи используются высокоскоростные оптоволоконные каналы связи. Благодаря им сотни тысяч километров телефонный сигнал преодолевает за считанные секунды.

Спасибо великому Александру Попову за то, что он дал миру радио! Если бы не он, возможно, мы бы сейчас были лишены многих благ цивилизации.

Как работают сотовые телефоны? — Pong Pulse

С учетом того, что в 2014 году количество абонентов мобильной связи во всем мире составило около 7 миллиардов, сотовые телефоны стали универсальным и незаменимым инструментом в современной жизни. С помощью мобильного телефона вы можете разговаривать с кем угодно на планете практически из любого места. Но знаете ли вы, как работает ваш мобильный телефон?

В самом общем виде сотовый телефон — это, по сути, двусторонняя радиосвязь, состоящая из радиопередатчика и радиоприемника. Когда вы разговариваете с другом по мобильному телефону, ваш телефон преобразует ваш голос в электрический сигнал, который затем передается с помощью радиоволн на ближайшую вышку сотовой связи.Затем сеть вышек сотовой связи передает радиоволны на мобильный телефон вашего друга, который преобразует их в электрический сигнал, а затем снова в звук. В базовой форме сотовый телефон работает как рация.

В дополнение к основной функции голосовых вызовов большинство современных сотовых телефонов имеют дополнительные функции, такие как просмотр веб-страниц, фотографирование, игры, отправка текстовых сообщений и воспроизведение музыки. Более совершенные смартфоны могут выполнять аналогичные функции портативного компьютера.

Радиоволны

Сотовые телефоны используют радиоволны для связи. Радиоволны передают оцифрованный голос или данные в форме колеблющихся электрических и магнитных полей, называемых электромагнитным полем (ЭМП). Скорость колебаний называется частотой. Радиоволны несут информацию и распространяются по воздуху со скоростью света.

Сотовые телефоны передают радиоволны во всех направлениях. Волны могут быть поглощены и отражены окружающими объектами до того, как достигнут ближайшей вышки сотовой связи.Например, когда телефон кладут рядом с вашей головой во время разговора, значительная часть (во многих случаях более половины) излучаемой энергии поглощается вашей головой и телом. В этом случае большая часть энергии ЭМП мобильного телефона тратится впустую и становится недоступной для связи.

Антенна

Сотовые телефоны содержат по крайней мере одну радиоантенну для передачи или приема радиосигналов. Антенна преобразует электрический сигнал в радиоволну (передатчик) и наоборот (приемник).Некоторые сотовые телефоны используют одну антенну в качестве передатчика и приемника, в то время как другие, например iPhone 5, имеют несколько передающих или приемных антенн.

Антенна — это металлический элемент (например, медь), спроектированный так, чтобы иметь определенный размер и форму для передачи и приема определенных частот радиоволн. В то время как сотовые телефоны старого поколения имеют внешние или съемные антенны, современные сотовые телефоны содержат более компактные антенны внутри устройства благодаря передовым антенным технологиям.Важно понимать, что любые металлические компоненты устройства (например, печатная плата и металлический корпус iPhone) могут взаимодействовать с передающей антенной (антеннами) и влиять на структуру передаваемого сигнала.

Многие современные смартфоны также содержат более одного типа антенн. В дополнение к антенне сотовой связи они также могут иметь антенны Wi-Fi, Bluetooth и / или GPS.

Возможности подключения

Как упоминалось ранее, сотовый телефон — это устройство двусторонней беспроводной связи, и для его работы требуется как входящий сигнал (прием), так и исходящий сигнал (передача).Величина принимаемого сигнала от вышки сотовой связи называется «силой сигнала», которая обычно обозначается «полосами» на вашем телефоне. Связь между сотовым телефоном и его сотовой сетью зависит от обоих сигналов и зависит от многих факторов, таких как расстояние между телефоном и ближайшей вышкой сотовой связи, количество препятствий между ними и беспроводная технология (например, GSM или CDMA ). Плохой прием (меньшее количество полосок) обычно указывает на большое расстояние и / или сильное прерывание сигнала между сотовым телефоном и вышкой сотовой связи.

В целях продления срока службы батареи сотовый телефон может изменять мощность передаваемого сигнала и использовать только минимум, необходимый для связи с ближайшей вышкой сотовой связи. Когда у вашего сотового телефона плохая связь, он передает более сильный сигнал для подключения к вышке, и в результате ваша батарея разряжается быстрее. Вот почему хорошая связь не только сокращает количество пропущенных вызовов, но и экономит заряд батареи.

.

Как работают мобильные телефоны? — Объясни этот материал

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 19 июля 2020 г.

Ходить и разговаривать, работать на
тренироваться, всегда на связи, никогда не терять связи — мобильные телефоны значительно
изменили образ жизни и работы. Никто точно не знает, сколько мало
пластиковые трубки есть в мире, но по текущим оценкам, их подписано более 8,3 миллиарда.Это больше, чем население планеты! В развивающихся странах, где крупномасштабные наземные сети (обычные телефоны
подключены к стене) немногочисленны, более 93 процентов используемых телефонов
сотовые телефоны. [1]
Мобильные телефоны (также известные как сотовые телефоны и, в основном, в Европе, как мобильные телефоны или
мобильные телефоны) — это радиотелефоны, которые направляют свои звонки через
сеть мачт, подключенных к основной телефонной сети общего пользования. Вот
как они работают.

Фото: Большинство людей сейчас используют смартфоны в качестве мобильных, которые на самом деле
небольшие компьютеры со встроенной схемой сотового телефона.Еще в 1990-х сотовые телефоны были проще и их можно было использовать только для голосовых вызовов. Теперь сети стали быстрее и способны обрабатывать большие объемы трафика, смартфоны используются в качестве портативных центров связи, способных делать все, что вы можете делать с телефоном, цифровой камерой, MP3-плеером, спутниковой навигацией GPS и портативным компьютером.

Мобильные телефоны используют беспроводную технологию

Фото: Мобильные телефоны в прежнем виде. Эта Nokia датируется началом 2000-х и
имеет выдвижную клавиатуру.Хотя в нем есть камера и несколько других основных функций, в нем ничего нет.
как вычислительная мощность современного смартфона. Такие телефоны иногда называют «портативными» или
«обычные телефоны», чтобы отличать их от iPhone и других смартфонов.

Хотя они выполняют ту же работу, наземные линии связи
а мобильные телефоны работают совершенно по-другому. Наземные линии несут
звонки по электрическим
кабели. Вырезаны все спутники, оптоволоконные кабели, коммутация
офисы и прочий раззматаз, а наземных линий не так уж и много
отличается от игрушечных телефонов, которые вы могли бы сделать из куска
нитка и пара банок с запеченной фасолью.Слова, которые вы говорите в конечном итоге
по прямому проводному соединению между двумя телефонными трубками. Что
отличие мобильного телефона в том, что он может отправлять и принимать звонки без проводов.
связи любого рода. Как оно работает? Используя электромагнитное
радиоволны, чтобы посылать и принимать звуки, которые обычно проходят по проводам.

Сидите ли вы дома, гуляете по улице, едете
машина, или едешь в поезде, ты купаешься
в море электромагнитного
волны. ТВ и радио
программы, сигналы радиоуправляемых
машины,
беспроводные телефонные звонки и даже беспроводные дверные звонки — все это
работа с использованием электромагнитной энергии:
волнообразные модели электричества
и магнетизм, который невидимо проносится сквозь пространство со скоростью
легкий (300 000 км или 186 000 миль в секунду).Сотовые сети далеко
самый быстрорастущий источник электромагнитной энергии в мире вокруг нас.

Как звонить по мобильному телефону?

Когда вы говорите по мобильному телефону, крошечный микрофон в трубке
преобразует верхние и нижние звуки вашего голоса в соответствующие
диаграмма направленности электрических сигналов. Микрочип внутри телефона
превращает эти сигналы в строки чисел. Номера упакованы
в радиоволны и излучаемый из телефона
антенна (в некоторых
страны антенна называется антенной).Радиоволновые гонки
через воздух со скоростью света, пока не достигнет ближайшего
мачта для мобильного телефона.

Фото: Инженеры ремонтируют мачту мобильного телефона. Фото Брайена Ахо любезно предоставлено ВМС США.

Мачта принимает сигналы и передает их своей базовой станции,
который эффективно координирует то, что происходит внутри каждой локальной части сети сотового телефона, которая называется
ячейка. С базовой станции вызовы направляются к месту назначения.
Звонки, сделанные с мобильного телефона на другой мобильный телефон в той же сети, попадают в их
пункт назначения, будучи направленным к базовой станции, ближайшей к пункту назначения
телефон и, наконец, сам телефон.Звонки на мобильный телефон
другая сеть или наземная линия связи проходят более длинный путь. Они могут иметь
должны быть направлены в основную телефонную сеть до того, как они достигнут
их конечный пункт назначения.

Как помогают мачты для мобильных телефонов

На первый взгляд сотовые телефоны очень похожи на рации двусторонней связи и рации,
где у каждого человека есть радио (содержащее как отправителя, так и получателя), которое пересылает сообщения туда и обратно напрямую, как теннис
игроки возвращают мяч. Проблема с такими радиоприемниками в том, что вы можете использовать только так много
из них в определенной области до того, как сигналы от одной пары абонентов начнут мешать тем
от других пар абонентов.Вот почему сотовые телефоны намного сложнее — и работают совершенно по-другому.

В трубке сотового телефона есть радиопередатчик для отправки радиосигналов от
телефон и радиоприемник для приема сигналов от других
телефоны. Радиопередатчик и приемник не очень мощные, что означает, что сотовые телефоны не могут передавать сигналы на большие расстояния.
Это не недостаток — это намеренная особенность их дизайна! Все, что нужно сделать мобильному телефону, — это связаться с местной мачтой и базовой станцией; базовая станция должна улавливать слабые сигналы от многих мобильных телефонов и маршрутизировать
они направляются к месту назначения, поэтому мачты представляют собой огромные мощные антенны (часто устанавливаемые на холме или высоком здании).Если бы у нас не было мачт, нам потребовались бы сотовые телефоны с огромными антеннами и гигантскими блоками питания — а они
быть слишком громоздким, чтобы быть мобильным. Мобильный телефон автоматически связывается с ближайшим сотовым
(тот, у которого самый сильный сигнал) и использует для этого как можно меньше энергии (что делает его батарею
работает как можно дольше и снижает вероятность того, что он будет мешать работе других телефонов поблизости).

Что делают клетки

Так зачем возиться с клетками? Почему мобильные телефоны просто не разговаривают друг с другом напрямую? Предположим, несколько
все люди в вашем районе хотят использовать свои мобильные телефоны одновременно.Если все их телефоны отправляют и принимают звонки одинаково, используя одинаковые радиоволны,
сигналы будут мешать и скремблироваться, и будет невозможно отличить один звонок от другого. Один из способов обойти это —
использовать разные радиоволны для разных звонков. Если каждый телефонный звонок использует немного другую частоту
(количество колебаний вверх и вниз в радиоволне за одну секунду), звонки легко разделить. Они могут путешествовать по воздуху, как разные радиостанции, использующие разные диапазоны волн.

Это нормально, если одновременно звонят всего несколько человек. Но предположим, что вы находитесь в центре большого города, и миллионы людей
все звонят сразу. Тогда вам понадобится столько же миллионов отдельных частот — больше, чем обычно доступно. Решение состоит в том, чтобы
разделить город на более мелкие части, каждая из которых обслуживается своими мачтами и базовой станцией. Эти области
то, что мы называем клетками, и они выглядят как лоскутное одеяло из невидимых шестиугольников. каждый
ячейка имеет свою базовую станцию ​​и мачты, и все вызовы, сделанные или полученные внутри этой ячейки, маршрутизируются через них.Ячейки позволяют системе обрабатывать намного больше вызовов одновременно, потому что каждая ячейка использует тот же набор частот, что и ее соседние ячейки. Чем больше ячеек, тем больше
количество звонков, которые можно сделать за один раз. Вот почему в городских районах гораздо больше ячеек, чем в сельской местности, и почему ячейки в городских районах
значительно меньше.

Как сотовые телефоны обрабатывают звонки

На этом рисунке показаны два способа работы клеток.

Простой звонок

Если телефон в ячейке A вызывает телефон в ячейке B, звонок не
проходить напрямую между телефонами, но от первого телефона до мачты A и его базовой станции,
затем к мачте B и его базовой станции, а затем ко второму телефону.

Звонок в роуминге

Мобильные телефоны, которые перемещаются между ячейками (когда люди
пешком или за рулем) регулярно посылают сигналы туда и обратно
близлежащие мачты, чтобы в любой момент времени сеть сотовой связи всегда
знает, какая мачта к какому телефону ближе всего.

Если пассажир совершает звонок, а машина едет между ячейками C, D и E, телефон
вызов автоматически «передается» (передается от ячейки к ячейке), поэтому звонок не прерывается.

Ключом к пониманию клеток является осознание того, что мобильные телефоны и мачты, с которыми они общаются, являются
предназначен для посылки радиоволн только в ограниченном диапазоне; что эффективно определяет размер ячеек.Также стоит отметить, что эта картина является упрощением; точнее будет сказать, что мачты расположены на пересечении ячеек, но это немного легче понять, как я им показал.

Типы сотовых телефонов

Первые мобильные телефоны использовали аналоговую технологию.
Примерно так же могут работать и телефоны. Когда вы говорите на
запеченная фасоль может звонить, ваш голос заставляет струну колебаться вверх и вниз
(так быстро, что вы этого не видите). Вибрации поднимаются и опускаются, как
твой голос.Другими словами, это аналог вашего
голос — вот почему мы называем эту технологию аналоговой. Некоторые наземные линии
все еще работают таким образом сегодня.

Большинство мобильных телефонов работают с использованием цифровых технологий:
они превращают
звуки вашего голоса в набор чисел (цифр), а затем луч
их по воздуху. Использование цифровых технологий дает много преимуществ. Это
означает, что мобильные телефоны могут использоваться для отправки и получения компьютеризированных данных.
Вот почему большинство мобильных телефонов теперь могут отправлять и получать текстовые сообщения (SMS).
сообщения, веб-страницы, музыкальные файлы в формате MP3 и цифровые
фото.Цифровые технологии позволяют шифровать звонки по мобильному телефону
(зашифровано с использованием математической
код) перед тем, как покинуть телефон отправителя, чтобы перехватчики не могли
перехватить их. (Это было большой проблемой с более ранними аналоговыми телефонами,
который любой мог перехватить с помощью миниатюрного радиоприемника, называемого
сканер.) Это делает цифровые мобильные телефоны более безопасными.

Мир мобильных телефонов

Мобильные телефоны кардинально изменили способ общения в мире. В начале 1990-х гг.
только один процент населения мира имел мобильный телефон; Cегодня,
во все большем числе стран
люди тратят больше времени на мобильные телефоны, чем на
их стационарные телефоны.Согласно
МСЭ-Т, в 2001 году только 58 процентов населения мира имело доступ к сети сотовой связи (2G); к 2019 году этот показатель вырос до 98,8 процента. Также к 2019 году было
более 8,3 миллиарда абонентов мобильных телефонов — это немного больше, чем количество людей на планете.
Мобильные телефоны также сделали большой скачок в доступе к Интернету.
В конце 2016 года мобильный интернет-трафик (смартфоны и планшеты) впервые превысил трафик настольных компьютеров.
К концу 2019 года 83 процента населения мира имели активные подписки на мобильный широкополосный доступ на основе мобильных телефонов, и этот срок закончился.
в пять раз больше, чем у традиционного проводного широкополосного доступа (всего 14.9 процентов). [2]

Диаграмма

: Подписки на мобильные телефоны: Самый резкий рост количества мобильных телефонов произошел в развивающихся странах, на которые сейчас приходится около 80 процентов подписок. Источник: построено на основе данных от 28 октября 2019 г.
Международный союз электросвязи (ITU).

Сотовые телефоны также используются разными людьми по-разному.
Еще в начале 2000-х мобильные телефоны использовались полностью.
для голосовых разговоров и отправки коротких «текстов» (текстовые сообщения, также известные как SMS-сообщения).Многие люди владели мобильным телефоном исключительно для использования в экстренных случаях;
и это до сих пор остается популярной причиной для обладания телефоном (согласно
FCC,
около 70 процентов всех вызовов службы экстренной помощи в США совершаются
с мобильных телефонов). Сегодня смартфоны повсюду, и люди используют их для электронной почты, просмотра веб-страниц,
загрузка музыки, социальные сети и запуск всевозможных приложений.
В то время как старомодные сотовые телефоны полностью полагались на приличный сигнал из сотовой сети, смартфоны при необходимости переключались между обычными сетями и Wi-Fi.Где старые сотовые телефоны были буквально «мобильными телефонами» (стационарные беспроводные телефоны),
современные смартфоны — это, по сути, карманные компьютеры, которые просто делают телефонные звонки.
Вы можете увидеть, насколько сильно изменились телефоны внутри компании, на фотографиях в поле ниже.

Мобильные телефоны и мобильная широкополосная связь

Если вы хотите узнать, как сети мобильных телефонов превратились из чисто голосовых сетей в
являются важной частью Интернета, см. нашу отдельную статью о
широкополосный и мобильный широкополосный доступ.Он также охватывает все эти сбивающие с толку сокращения, такие как FDMA, TDMA, CDMA, WCDMA и HSDPA / HSPA.

Что внутри вашего телефона?

Фото: Мобильные телефоны в прошлом и настоящем. Слева: Motorola V66 примерно 2000 г., Nokia 106 примерно 2010 г.
и смартфон LG серии G. Я буду разбирать Motorola и LG.

Сломанный телефон — замечательная вещь, если вам, как и мне, нравится выяснять, как все работает. Неудивительно, что здесь много
В современных смартфонах происходит больше, чем в обычных мобильных телефонах, которые люди носили с собой около 20 лет назад.Старые телефоны были просто телефонами; Смартфоны — это компьютеры, укомплектованные всевозможными гаджетами, от считывателей отпечатков пальцев до электронных платежных чипов. Но хотя телефоны кардинально изменились, проблемы разработки нового телефона во многом остались такими же, как и всегда: как упаковать все эти компоненты в достаточно маленькое пространство, снизить их общий вес и избежать их? перегрев? Как вы гарантируете, что критически важные компоненты, такие как микрофоны, громкоговорители и антенны, продолжат работать эффективно, даже если они миниатюрны?

Внутри классический телефон

Самая большая разница между старыми телефонами и новыми в том, что старые имеют
клавиатуры и маленькие
ЖК-экраны, а в смартфонах
сенсорные экраны, которые полностью избавляют от необходимости в клавиатуре (им по-прежнему нужно несколько кнопок для включения и выключения питания и управления громкостью динамика).В старых телефонах клавиатура, как правило, является «мембранной»: вместо движущихся клавиш на ней есть мягкие резиновые кнопки, которые нажимают на электрические контакты на печатной плате (PCB) ниже.

Фото: Слева: Верхняя сторона клавиатуры старого телефона Motorola представляет собой так называемую резиновую мембрану, тонкий лист эластичного пластика с «клавишами», которые нажимают, чтобы установить электрический контакт с печатной платой ниже. Справа: каждая клавиша прижимает маленький круглый штифт к соответствующей части печатной платы (маленькие точки).Клавиатура также снабжена светодиодами (восемь прямоугольников с белыми контурами), которые загораются, когда вы делаете или принимаете вызов.

К сожалению, цифровые гаджеты не так интересны (или их легко понять), как механические: большинство хороших вещей происходит внутри чипов, вне поля зрения, и вы не можете понять, как работает чип, просто глядя на это. Сняв клавиатуру, плата под ней не представляет особого интереса, но обратите внимание на золотую антенну, идущую вокруг нее.Вот почему такому мобильному телефону не нужна длинная телескопическая (выдвижная) антенна.

Фото: основная плата телефона Motorola V66 находится прямо под клавиатурой и над аккумуляторным отсеком.

Другая сторона печатной платы немного интереснее:

1. ЖК-экран, соединенный с клавиатурой с помощью ленточного кабеля.
2. Гнездо для наушников.
3. Разъем аккумулятора
4. Зарядное устройство и коннектор кабеля для подключения к компьютеру.
5. Радиаторы / экран для микросхем на печатной плате.
6. Пьезоэлектрический зуммер.
7. Микросхема управления зуммером
8. Антенный разъем — соединяет небольшую внешнюю антенну с золотой антенной, проходящей вокруг печатной платы.

Фото: задняя сторона основной платы телефона Motorola V66.

Внутри смартфона

Как и следовало ожидать, внутри смартфона происходит гораздо больше. Я не разбирал экран (он находится прямо под монтажной платой с правой стороны), но вот некоторые другие вещи, которые вы найдете:

Фото: Основная плата от более современного смартфона LG G-серии.

1. Контактные соединения между верхней (фото слева) и нижней (фотография справа) частями печатной платы.
2. Радиатор / экран для микросхем процессора. (Серое вещество, которое вы видите здесь, представляет собой термопасту — своего рода теплопроводящую слизь, которая помогает улучшить охлаждение.)
   Кнопка включения / выключения находится внизу.
3. Антенные разъемы NFC (для бесконтактных платежей).
4. Инфракрасный фокусирующий луч для камеры.
5. Основная цифровая камера 13 Мп.
6. Фонарик / вспышка камеры.
7. Четырехъядерный процессор Qualcomm Snapdragon.
8. Слот для карты Micro SD (позволяет увеличить объем памяти до 32 ГБ).
9. Слот для карты Micro-SIM
10. Литий-ионный аккумулятор (емкость 3000 мАч).
11. Полностью пластиковый корпус с отделкой «матовый металл» создает вид металлического корпуса с пятнами отпечатков пальцев.
12. Разъем для наушников.
13. Микрофон.
14. Разъем USB и зарядки.
15. Громкоговоритель.
16. Закрученная пластиковая прокладка защищает печатную плату и компоненты, когда вы открываете корпус для замены батареи.
17. Винты!
18. Больше контактных соединений между верхней и нижней платами.

Кто изобрел мобильные телефоны?

Фото: оригинальный дизайн радиотелефонной системы (мобильного телефона) Мартина Купера,
подана как патентная заявка в 1973 г. Обратите внимание на то, что мобильная часть образует полностью отдельную систему (показана синим справа), которая взаимодействует с существующей общедоступной сетью (показана слева красным). Отдельные мобильные телефоны (бирюзовый край справа) связываются со своими ближайшими мачтами и базовыми станциями с помощью радиоволн (желтые зигзаги).Патентный чертеж любезно предоставлен Управлением по патентам и товарным знакам США.

Как мы перешли от наземных линий связи к мобильным телефонам? Вот краткая история:

• 1873: британский физик Джеймс Клерк Максвелл
  (1831–1879) опубликовал теорию электромагнетизма, объясняя, как
  электричество может создавать магнетизм и наоборот. Узнать больше о его работах
  в нашей основной статье о магнетизме.
• 1876: изобретатель шотландского происхождения Александр Грэм Белл
  (1847–1922) разработал первый телефон, живя в Соединенных Штатах.
  (хотя есть некоторые споры о том, был ли он на самом деле первоначальным изобретателем).Позже Белл разработал так называемый «фотофон», который мог отправлять и принимать телефонные звонки с помощью световых лучей.
  Поскольку он задумывался как беспроводной телефон, он действительно был далеким предком современного мобильного телефона.
• 1888: немецкий физик Генрих Герц
  (1857–1894) создал первые электромагнитные радиоволны в своей лаборатории.
• 1894: британский физик сэр Оливер Лодж
  (1851–1940) отправил первое сообщение с помощью радиоволн в Оксфорд, Англия.
• 1899: итальянский изобретатель Гульельмо Маркони
  (1874–1937) послал радиоволны через Ла-Манш.К 1901 году Маркони отправил радио
  волны через Атлантику, от Корнуолла в Англии до Ньюфаундленда. Маркони помнят
  как отец радио, но такие пионеры, как Герц и Лодж, были не менее важны.
• 1906: американский инженер Реджинальд Фессенден
  (1866–1932) стал первым человеком, передавшим человеческий голос с помощью радиоволн.
  Он отправил сообщение в 11 милях от передатчика в Брант-Рок,
  Массачусетс для кораблей с радиоприемниками в Атлантическом океане.
• 1920-е годы: службы спасения начали экспериментировать с громоздкими
  радиотелефоны.
• 1940-е годы: мобильные радиотелефоны стали популярными среди
  аварийные службы и такси.
• 1946: AT&T и Southwestern Bell представили свой мобильный телефон
  Телефонная система (МТС) для радиосвязи между автомобилями.
• 1960-е: Bell Laboratories (Bell Labs) разработала Metroliner Mobile
  сотовые телефоны в поездах.
• 1973: Мартин Купер (1928–) из
  Motorola сделала первый звонок по мобильному телефону, используя свой прототип DynaTAC весом 28 фунтов.
• 1975: Купер и его коллеги получили патент на их
  радиотелефонная система.Их оригинальный дизайн показан на иллюстрации, которую вы можете увидеть здесь.
• 1978: Аналоговая система мобильной связи (AMPS) была представлена ​​в Чикаго.
  компании Illinois Bell и AT&T.
• 1982: Европейские телефонные компании согласовали всемирный стандарт для
  как будут работать мобильные телефоны, которая получила название Groupe Speciale Mobile и
  позже Глобальная система мобильной связи (GSM).
• 1984: Motorola DynaTAC стала первой в мире коммерческой
  портативный мобильный телефон. Взгляните на фотографию Мартина Купера и его DynaTAC.
• 1995: GSM и аналогичная система под названием PCS (Personal
  Службы связи) были приняты в США.
• 2001: GSM захватил более 70 процентов мобильных телефонов в мире
  рынок.
• 2000-е: Выпущены мобильные телефоны третьего поколения (3G и 3.5G),
  более быстрые сети, доступ в Интернет, загрузка музыки и многое другое
  расширенные функции на основе цифровых технологий.
• 2007: iPhone от Apple произвел революцию в мире мобильных телефонов, упаковав то, что эффективно
  миниатюрный компьютер с сенсорным управлением в гаджет, такой же, как и обычный сотовый телефон.
• 2013: Мобильные телефоны отмечают свое 40-летие.
• 2020: количество абонентов мобильных телефонов достигло 8,3 миллиарда. Около 80 процентов из них находятся в развивающихся странах.

Узнать больше

На этом сайте

Книги

статей

История мобильных телефонов

Список литературы

1. ↑ Статистика подписки на мобильные телефоны взята из статистики Международного союза электросвязи ООН (ITU).
2. ↑ Если не указано иное, все статистические данные в этом параграфе взяты из статистики Международного союза электросвязи (ITU) ООН.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2006, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Поделиться страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2006/2020) Мобильные телефоны. Получено с https://www.explainthatstuff.com/cellphones.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

.

Знакомство с мобильными телефонами по всему миру

Как вы знаете из чтения «Как работают сотовые телефоны», сотовые телефоны общаются посредством радиосигналов. Поскольку радиоспектр — это место скопления людей, сотовым телефонам выделяются определенные частоты, на которых они могут вещать.

К сожалению, разные страны присваивают своим сотовым сетям разные частоты. Поэтому, прежде чем вы решите путешествовать со своим мобильным телефоном, вы должны убедиться, что он будет работать даже в стране назначения.

Объявление

Для телефонов GSM есть четыре основных международных частоты:

• В США, Канаде и Латинской Америке большинство сетей GSM работают на частотах 850 МГц, и 1900 МГц, (также называемых 1,9 ГГц).
• В Европе, Азии, Африке и Австралии большинство стран используют частоты 900 МГц, и 1800 МГц, (или 1,8 ГГц).

Когда вы идете покупать сотовый телефон, обратите внимание на то, какие частоты или диапазонов он поддерживает.Большинство сотовых телефонов GSM — это двухдиапазонные телефоны , которые работают только на двух наиболее распространенных частотах для этой страны. Но если вы планируете путешествовать за границу, вы захотите приобрести трехдиапазонный телефон или четырехдиапазонный телефон , который может передавать данные на трех или четырех разных частотах.

По мере того, как сотовые телефоны становятся все более популярными и надежными, операторы сотовой связи начали покупать больше частот для поддержки услуг сотовой связи 3G и даже 4G.В некоторых частях Европы операторы сотовой связи уже используют частоту 2100 МГц для сетей 3G. А в Соединенных Штатах Verizon приобрела место на частоте 700 МГц, чтобы предложить еще более быстрый просмотр веб-страниц и скорость передачи данных с использованием новой технологии 4G, называемой протоколом Long Term Evolution (LTE) [источник: Рирдон].

В каждый телефон GSM загружена SIM-карта. На SIM-карте хранится ваш номер телефона, список контактов и другие настройки учетной записи. SIM-карты можно вставлять и вынимать из любого разблокированного телефона GSM.Итак, если вы путешествуете, вы можете купить местную SIM-карту с местным номером телефона и использовать ее со своим телефоном GSM.

Однако новая SIM-карта не изменит частотного покрытия вашего телефона. Вам по-прежнему нужен телефон, который поддерживает связь с частотой, соответствующей вашей стране назначения.

Теперь, когда мы понимаем, как работают частоты GSM и SIM-карты, давайте поговорим о некоторых вариантах использования телефона GSM за границей.

.

Частоты сотового телефона — Частоты сотового телефона

В темные времена, когда еще не было сотовых телефонов, люди, которые действительно нуждались в мобильной связи, устанавливали радиотелефоны в свои автомобили. В системе радиотелефонной связи на город имелась одна центральная антенная вышка, и на этой башне было возможно 25 каналов. Эта центральная антенна означала, что телефону в вашей машине нужен мощный передатчик, достаточно большой, чтобы передавать 40 или 50 миль (около 70 километров).Это также означало, что не многие люди могли пользоваться радиотелефонами — просто не хватало каналов.

Гений клеточной системы — это разделение города на маленькие ячейки. Это позволяет многократно использовать частоту по всему городу, так что миллионы людей могут пользоваться сотовыми телефонами одновременно.

Хороший способ понять сложность сотового телефона — сравнить его с радиоприемником CB или рацией.

• Полнодуплексный vs.полудуплекс — и рации, и радиостанции CB являются полудуплексными устройствами . То есть два человека, общающиеся по радио CB, используют одну и ту же частоту, поэтому одновременно может разговаривать только один человек. Сотовый телефон — это полнодуплексное устройство . Это означает, что вы используете одну частоту для разговора и вторую отдельную частоту для прослушивания. Оба собеседника могут говорить одновременно.
• Каналы — рация обычно имеет один канал, а радио CB — 40 каналов.Типичный сотовый телефон может связываться по 1664 каналам и более.
• Диапазон — рация может передавать около 1 мили (1,6 км) с использованием передатчика 0,25 Вт. Радио CB, поскольку оно имеет гораздо более высокую мощность, может передавать около 5 миль (8 км) с использованием 5-ваттного передатчика. Сотовые телефоны работают в пределах ячеек , и они могут переключать ячейки при перемещении. Сотовые телефоны предоставляют мобильным телефонам невероятный радиус действия. Кто-то, использующий сотовый телефон, может проехать сотни миль и все время поддерживать разговор из-за сотовой связи.

В типичной аналоговой системе сотовой связи в США оператор сотовой связи получает около 800 частот для использования по всему городу. Носитель дробит город на ячейки. Размер каждой ячейки обычно составляет около 10 квадратных миль (26 квадратных километров). Ячейки обычно представляют собой шестиугольники на большой шестиугольной сетке, например:

Этот контент несовместим с этим устройством.

Поскольку сотовые телефоны и базовые станции используют маломощные передатчики, одни и те же частоты можно повторно использовать в несмежных сотах.Две фиолетовые ячейки могут повторно использовать одни и те же частоты.

Каждая ячейка имеет базовую станцию, состоящую из башни и небольшого здания с радиооборудованием. Позже мы займемся базовыми станциями. Во-первых, давайте исследуем «клетки», составляющие клеточную систему.

.