Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона

Принципы работы сотовой связи и мобильных телефонов GSM стандарта.

Автор: Ересько А. В. (кандидат технических наук, НИТУ МИСИС)

Проверка и редакция статьи: Габриэльян Д. Д. (доктор технических наук, 20.02.25, ФГУП Ростовский-на-Дону научноисследовательский институт радиосвязи, автор патентов: RU126519U1, RU43690U1, RU2466482C1, RU2446521C2)

Дата последней редакции: 13.02.2020

Время чтения: ~2 мин.


Мобильная станция (МС) состоит из мобильного оборудования (телефона) и смарт-карты, которая называется модуль идентификации абонента (SIM). SIM карта обеспечивает индивидуальную мобильность: то есть пользователь может получать доступ к абонентскому обслуживанию независимо от модели его телефонного аппарата. Переставив SIM-карту в любой другой аппарат, пользователь может принимать или совершать звонки с него, а также пользоваться другими услугами связи.

Каждый мобильный телефон имеет уникальный номер, который присваивается системой Международной Идентификации Мобильного оборудования (IMEI). В SIM-карту встроена система Международной Идентификации Мобильного Абонента (IMSI), которая используется для идентификации абонента в системе, получения абонентом секретного кода аутентификации и другой информации.

Системы IMEI и IMSI независимы, и каждая их них обеспечивает индивидуальную мобильность абонента. SIM-карту можно защитить от взлома, используя пароль или индивидуальный идентификационный номер.

Сотовые телефоны стандарта GSM используют SIM-карты, на которых хранится информация об абоненте. Их также называют идентификационными модулями или модулями памяти. Именно в использовании таких карт состоит основное отличие между сотовым телефоном стандарта GSM или гарнитурой и стационарным цифровым телефоном. Наличие SIM-карты с памятью превращает аппарат, работающий на базе GSM-стандарта в умное устройство, способное выполнить множество задач, которые не под силу стационарному цифровому телефону. Среди таких возможностей – сохранение контактной информации в телефонной книге, загрузка и хранение медиа-файлов (рингтонов).Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Также в обычных радиотелефонах отсутствуют многие другие функции, которые изначально встроены в GSM-аппараты.

При использовании SIM-карты, остаток на вашем счету остается неизменным даже тогда, когда вы меняете аппарат. Пусть даже вам это может понадобиться только в теории. Например, вы хотите попробовать, как работает новый «навороченный» телефон соседа. Для этого вам нужно всего лишь переставить свою SIM-карту в его сотовый телефон, поддерживающий GSM-стандарт.

Сеть GSM отслеживает только существующий идентификационный номер счета, а не то, какими устройствами пользуются абоненты связи. Счет придется всё равно оплачивать вам, а не вашему соседу, который одолжил вам на время свой аппарат.

Именно эта особенность является главным отличием GSM-стандарта от технологии AMPS, которая предусматривает использование одного устройства для обслуживания одного счета. И никакой возможности поменять аппарат. Обычным радиотелефонам присваивается электронный серийный номер, который выжигается на плате, намертво прикрепленной к телефону.

Использование SIM-карт, наоборот, предусматривает быструю и простую замену телефона или другого GSM-устройства без замены карты.

Слева вверху: Передняя панель сотового GSM-телефона Pacific Bell.

В середине сверху: тот же телефон, вид сзади. SIM-карта представляет собой белый пластиковый прямоугольник. Она вставляется в серый держатель.

Справа вверху: новинка, держатель для двух SIM карт, позволяющий получать одновременный доступ к двум операторам сотовой связи с одного телефона. При условии, что вы являетесь абонентом двух операторов.

SIM-карта на рисунке — слева от основного изображения телефона.

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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона 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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона 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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона
  • 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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона 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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона

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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона

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).Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона

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: 2 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Принцип работы мобильных телефонов

  Доставка цветов в Полтаву осуществляется ежедневно, ведь нет
ничего более приятного, чем букет свежих цветов.  Расширенный ассортимент позволит выбрать
цветок или букет в зависимости от вида мероприятия. Ромашки, розы герберы,
хризантемы, лилии, ирис, мимоза – все от классических цветов до экзотики.



  Большинство людей, при покупке мобильного телефона, даже не
задумываются над тем, как он работает. Но, довольно не трудно догадаться, что
принцип его действия не так-то прост. Для того чтоб услышать человека из
другого конца света, необходимо создать целую структуру, часто называемую
мобильным оператором. Итак, попытаемся разобраться в принципе работы
простейшего в наше время мобильного телефона.

  Как выяснилось ранее, одним из ключевых факторов является
как раз таки мобильный оператор. В случае, когда человек пытается куда-то
позвонить, первым делом телефон выходит на связь с ближайшей станцией данного
оператора. На деле, таковой станцией подразумевается своего рода небольшой
железный блок, часто устанавливается на крышах домов.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Сигнал передается на одну
из антенн, после чего он обрабатывается управляющим блоком (БС).

КЛИКНИТЕ на рис. ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ

  Затем, к процессу обработки подключается контроллер
локальной зоны (LAC),
который может размещать в себе связь с 15 управляющих блоков одновременно.
После обработки сигнала в этом блоке, он передается дальше, в некий MSC блок.
Этот блок, выводит сигнал на телефонные линии городской связи или же других
операторов мобильной связи.

  Более простые GSM-сети могут содержать в себе лишь по одному MSC коммутатору, а более масштабные
имеют сразу по несколько  MSC. Если говорить о
функциональности вышеприведенных блоков по отдельности, то БС блок вместе с LAC обеспечивают
бесперебойностью связи, а MSC блок обеспечивает наличие самой связи. То есть, если разобрать
это на примере, то необходимо представить, будто человек едет куда-то на
поезде, автомобиле или автобусе и разговаривает по телефону. Сигнал в это время
переходит от одной БС станции к другой, тем самым вы покидаете границы связи
одной станции и переходите к другой. Поэтому мобильная связь построена таким
образом, что прерывая одну границу, тут же входите в другую, благодаря этому
телефон постоянно находится на связи без перерывов.

  Касательно передачи звуков и голоса, передаваемого в
телефонную трубку, так же стоит отметить довольно сложный переходной процесс.
До того, когда голос распознается на другом конце места связи, он проходит
множество анализов и преобразований. Происходят так называемые кодировки
голоса, шифровка и последующее распознание. В конечном счете, после
многочисленных цифровых и логических операций, мобильный телефон принимающий
сигнал воспроизводит записанную речь.


Как развивались телефоны: история и эволюция телефонов

Опрошенные ТАСС эксперты утверждают, что в ближайшие годы смартфоны вряд ли изменят свой внешний вид, но имеют все шансы выдавить с рынка ноутбуки и фотоаппараты.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона

Ведущий аналитик Mobile Research Group Эльдар Муртазин считает: телефоны превратятся в полноценные портативные компьютеры, к которым можно будет подключать внешний монитор, клавиатуру и мышь. У них будет большой объем оперативной памяти (уже сейчас есть восьмиядерные процессоры с RAM более 4 Гб). С появлением стандарта 5G (передача данных со скоростью до 7 Гб/сек) люди начнут отказываться от Wi-Fi.

Муртазин считает, что усилится и «зависимость» людей от телефонов. Уйдут в прошлое банковские карты и магнитные пропуска: они будут установлены прямо в телефон (такие технологии уже есть). Возможно, повторится эксперимент YotaPhone с двумя экранами: «Все остальное, например гибкие дисплеи, — это экзотика, и вряд ли они будут массово на рынке».

Останется прежним и количество датчиков. «Современный смартфон — это полноценная измерительная станция, о которой в шестидесятых ученые не могли и мечтать. Поэтому будет улучшаться точность сенсоров, но не их количество», — говорит Муртазин. Он же прогнозирует дальнейшее развитие приложений вроде Google Now: «За счет данных, которые будут передавать смартфоны, появится возможность предсказывать землетрясения или, например, поведение людей».

Эксперт по мобильным устройствам Wylsacom Media Александр Побыванец, в свою очередь, полагает, что развитие гибких дисплеев вернет нестандартные форм-факторы: «Это будут неординарные, имиджевые устройства». С другой стороны, управление останется таким же, как и сейчас, — сенсорным, а размеры экрана увеличатся. Минимальной будет диагональ в 5,5 дюйма.

Еще одной актуальной проблемой, от которой смогут избавиться смартфоны будущего, — быстрый разряд и долгий заряд батареи. «Уже есть технологии быстрого заряда. Ожидаю, что в ближайшем будущем телефон будет полностью заряжаться за 20–30 минут», — предсказывает эксперт. Лучше станут и камеры — сейчас телефоны незначительно проигрывают «зеркалкам» и почти убили компактные фотоаппараты. Тренд сохранится.

А вот футуристических концептов на рынке ждать, по мнению эксперта, пока не стоит: «Давно есть концепты, например, телефон-браслет, который проецирует экран и клавиатуру на любую поверхность и считывает движения пальцев.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Но в серию пока это не пошло и в обозримом будущем не пойдет».

функции, кто придумал, принцип работы, виды

Словом «смартфон» удивить сегодня кого-то будет сложно. Даже если человек им не пользовался, то уж точно слышал. От знакомых, из рекламы и еще из множества источников. Сегодня разбираемся — что такое смартфон, чем он отличается от мобильного телефона, а также как устроена эта крайне необходимая для современного человека техника.

Происхождение термина и функции смартфона

Смартфон – это составное слово из двух английских «Smart» и «Phone», то есть в буквальном переводе слово смартфон означает «умный телефон». Эта характеристика точно отображает, что же представляет собой смартфон. По сути, смартфон – это уменьшенный компьютер, который умеет выполнять аналогичные функции, если не больше. Достаточно часто смартфон именуют телефоном или коммутатором. В определенном роде это правильно, но все же отличия есть.

Телефон в классическом понимании – это не сенсорное устройство, которое не обладает той производительностью, что рассматриваемый гаджет. Можно сказать, что основная задача телефона — звонить, плюс на нем можно слушать музыку, играть в простейшие игры, отправлять картинки через ммс. Функции смартфона гораздо обширнее – здесь доступен скоростной выход в интернет, работа с файлами, серьезные игры, звонки, отправка фотографий и других данных множеством способов, можно делать очень качественные фото.

На заметку! Коммуникатор и смартфон – это очень близкие понятия. Если углубиться в историю создания, то можно увидеть, что из коммуникаторов появились смартфоны. Можно утверждать, что смартфон – это обычный телефон, интегрированный в коммуникатор.

Как был создан смартфон: основные вехи

Идея создать телефон с функционалом ПК витала в воздухе очень давно, если говорить точно, то об этом задумались после выпуска первых КПК (1990е годы).

Первый смартфон появился в 1992 году — IBM Simon.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Справедливости ради стоит отметить, что это лишь прототип, но далеко не полноценный вариант в нынешнем его состоянии. Через два года он стал продаваться по цене 1000$.  Возможностями смартфона IBM Simon были помимо звонков — отправка факсов, органайзер, почта, игры. Управление устройством осуществлялось сенсором. Большой вес в 1 кг не дал телефону стать популярным.

Вторая попытка — 1996 год. Детище компаний HP и Nokia — HP 700LX. В данном случае аппарат состоял из двух частей – КПК от HP с возможностью подключить мобильный аппарат Nokia 2110. Программное обеспечение было переписано таким образом, чтобы устройства могли работать друг с другом. Конечно, модель не является смартфоном в классическом понимании и выступает скорее симбиозом двух отдельных устройств, хотя ее можно представить, как прототип современного гаджета.

Позже выходит Nokia 900 Commutator. Здесь оба девайса интегрировали в один корпус. В закрытом формате внешний вид увеличенного телефона, в открытом становилась доступна клавиатура. ОС — GEOS, минусом которой являлось отсутствие поддержки сторонних программ.

В 1997 году на Тайване появляется компания HTC. Цель – создание смартфонов и коммутаторов.

1998 год – это появление суббренда Symbian для создания единой ОС для смартфонов.

Все это предпосылки, а первое устройство, которое официально получило имя смартфон, появилось в 2000 году – это Ericsson R380s. Модель почти смартфон — сенсорный ввод, небольшой размер, ОС — Symbian 5.1. Единственный минус — закрытая операционная система.

2001 год — появляется Nokia 9210 с открытой ОС, которая считается первым полноценным смартфоном.

2003 год — появление мобильной ОС от Microsoft.

2007 год — свой смартфон создал ныне самый популярный бренд APPLE. Девайс не имел широкого набора функций, но полностью лишился клавиатуры, а управление осуществляется сенсором с поддержкой функции мульти-тач. Это было невиданно для пользователя и за счет очень агрессивной рекламной компании девайсы стали хитами продаж.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Собственная ОС не имела возможности для работы в ней программистов со стороны, и отдельную среду для них создали в 2008 году.

Конец 2007 года — выход Android, а на следующий год Google объявляет, что исходный код ОС становится открытым, то есть любой человек может сам писать программы под эту систему.

2008 год — Apple изобрел первый аппарат с поддержкой сетей третьего поколения и навигационных систем. Поставки в 70 стран Apple 3G, который стал гораздо лучше первой модели, позволяют бренду уже тогда начать захват рынка, и статистика показывает, что 5% всех проданных устройств того времени относится именно к технике Эпл.

В этом же году появляется HTC Dream на Android (первое использование ОС), Nokia N5800 на Symbian с сенсорным экраном.

2009 год дарит нам Nokia N97 – слайдер с сенсорным экраном и выдвижной полноценной клавиатурой.

Дальнейшее развитие устройств – это изменение концепции, размеров, функций и многих других вещей, которые привели к появлению современных аппаратов. Многие считают, что смартфон придумал Стив Джобс. Это не совсем верно, так как Джобс смог совместить самые полезные функции, но, пожалуй, главная его заслуга в том, что уже в 2007 году он понял, как нужно делать устройства и продавать их так, чтобы завоевать мир. Не секрет, что его формула внедрения новых фишек и яростной рекламы работает и сегодня. Не случайно именно Apple задают тенденции, и до настоящего времени практически всем брендам приходится равняться или догонять американскую компанию.

Из чего состоит смартфон

Многие не задумываются о том, что в небольшом корпусе смартфона скрывается огромное количество деталей и узлов, которые обеспечивают те или иные функции. Основные компоненты смартфона:

  • корпус;
  • процессор;
  • материнская плата;
  • память основная и оперативная;
  • батарея;
  • камера;
  • датчики;
  • модули беспроводных интерфейсов;
  • дисплей.

Корпус

Это первое, что бросается в глаза пользователю.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Он может иметь разные размеры и формы, но основной важный параметр – это материал исполнения. Он него зависит эргономичность и удобство использования. Основные материалы – стекло, пластик, металл, керамика. Чаще всего производители комбинируют эти материалы, и редкий девайс состоит лишь из одного металла или пластика.

Процессор

По праву сердце смартфона. Именно он отвечает за все действия, совершаемые на устройстве. Вообще процессор — не совсем верное слово, так как он объединяет в себе несколько узлов: чипсет (именно его путают с процессором), графический сопроцессор (аналог видеокарты в компьютере), а также периферию, которая их соединяет. Современные чипсеты изготавливаются на архитектуре ARM по определенному техпроцессу. На данный момент самый современный техпроцесс – 10 нм. Важные показатели процессора – количество ядер и тактовая частота.

Важно! Процессор при работе выделяет тепло. Значит, данную проблему нужно решать не охлаждением, так как смартфон слишком мал, а силами самого процессора – для этого используются разные модели работы, а также снижают потребление энергии чипсетом.

Материнская плата

Это своего рода костная и кровеносная система устройства. Именно к ней присоединяются все остальные узлы, а также по ней сигналы от одной детали передаются к другой.

Оперативная и основная память

Оперативная память отвечает за быстродействие. В ней хранится информация, необходимая для непосредственной работы процессора. Часто ее называют временной, так как при выключении смартфона информация в ней не сохраняется. Оперативная память имеет относительно небольшую емкость в сравнении с основной, и в настоящий момент в смартфонах достигает 8 гигабайт.

Основной накопитель – своего рода жесткий диск. Здесь постоянно хранится вся информация. В настоящий момент самая быстрая память для оперативной – LPDDR 4X, в 2019 году анонсирован выход 5 поколения этой памяти. У постоянных накопителей самый скоростной тип USF 2.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона 1. Максимальная емкость памяти современного смартфона достигает 512 Гб.

Батарея

Она отвечает за время автономной работы. Основные типы батарей в смартфонах – литий-ионные и литий-полимерные. Последний тип считается более современным и безопасным для работы.

Камера

Говорить о ее назначении смысла нет, так как редкий человек не пользуется камерой в своем смартфоне. Развитие современных камер для мобильных устройств идет огромными темпами. Двойная камера уже никого не удивляет, и есть смартфоны, которые работают с тремя или четырьмя матрицами. Основные показатели – фокусное расстояние, количество пикселей, физический размер матрицы. Для телефонов разрабатывается множество дополнительных фишек, которые делают съемку лучше – лазерный фокус, оптическая стабилизация, монохромный сенсор, оптическое приближение и многое другое.

Датчики

Это маленькие узлы, которые делают пользование устройством более приятным. Существуют датчики освещенности, гироскоп, приближения, акселерометр, компас, сканер пальца, сканер лица, пульсометр и множество других.

Модули

Современный смартфон обязан работать с Wi-Fi, в LTE сетях, с GPS. За это отвечают специальные модули, которые имеют антенны, расположенные непосредственно под корпусом девайса.

На заметку! Из последних нововведений, которое еще не получило повсеместное распространение – NFC. Наиболее широкое использование – бесконтактные платежи.

Дисплей

Любой современный смартфон имеет сенсорное управление. Экран – это лицо смартфона. Сегодня распространенные типы экранов —  IPS и AMOLED. У них есть свои преимущества и недостатки. Кроме типа, экраны отличаются размером, соотношением сторон и разрешением. Все это важные параметры. Кроме того, экраны могут иметь разное покрытие – пластиковая пленка или стекло. В дорогих устройствах используется преимущественно стекло.

На заметку! Есть девайсы, которые имеют принцип строения дисплея типа «бутерброд», где есть стекло, металлическая основа, гибкий слой, сенсорный слой и многое другое.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Такие лицевые панели не боятся ударов.

Принцип работы смартфона

Процессор обрабатывает данные, которые в него попадают из оперативной и основной памяти. Основная отвечает за длительное хранение информации. Оперативная — своего рода база для процессора, в первую очередь он обращается к ней. Беспроводные интерфейсы работают за счет соответствующих модулей, а для удобства работы используются сенсоры. Все это устанавливается к материнской плате. Питание устройства обеспечивает батарея. Камера не является функционально необходимым элементом, но сегодня она важна для пользователей. Вся конструкция помешается в корпус, а лицевая панель с экраном является средством для ввода и вывода информации.

Виды смартфонов

Конечно, при слове смартфон в голову сразу приходит привычное всем устройство – корпус с дисплеем и ничего лишнего, но по факту видов смартфонов много. Некоторые совсем исчезли, другие еще представлены узким сегментом, третьи возрождаются из небытия. Итак, смартфоны бывают следующих типов.

  1. Бизнес-класс – это флагманский смартфон, в котором производитель ставит все самое лучшее, что у него есть. Это всегда стильный корпус из дорогих материалов, лучший дисплей, самый производительный чипсет, большой запас памяти, отличная камера. Иными словами – это лучшее из лучшего.
  2. Камерофон – устройство с ориентацией на фотовозможности. Девайс может быть слабым по ряду параметров, но камера здесь всегда работает отлично. Некоторые производители в данном сегменте предлагали модели с выдвижными объективами в стиле мыльниц.
  3. Кнопочные. Не стоит воспринимать смартфон с кнопками, как мобильный телефон. Есть большое количество устройств с поддержкой физической клавиатуры, которые предлагают полностью аналогичные возможности сенсорным смартфоном. Примером смартфонов с клавиатурой может служить бренд BlackBerry.
  4. Со стилусом. По большому счету, каждый сенсорный смартфон поддерживает стилус, но есть отдельные устройства, у которых в комплекте есть стилус, а софт заточен под его использование.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона В большей степени это актуально для работы. Пример — Samsung Galaxy Note.
  5. Раскладушка. Некогда популярные модели, состоящие из двух частей, где устройство раскрывалось, и на одной его части была представлена клавиатура, а на второй экран. Сегодня сегмент возрождается, и яркий пример топовой раскладушки – Samsung W2018. Некоторые предпочитают называть эти устройства смартфон-книжка.
  6. Слайдер – устройство с выдвижной конструкцией, где клавиатура появлялась не путем раскрытия девайса, а выдвижения ее из корпуса. Данные модели можно отнести к кнопочным вариантам или смартфонам коммуникаторам. В 2019 году на рынке появляются модели, которые возрождают направление, только в данном случае на выдвижной части будут расположены камеры.
  7. Игровые смартфоны – свежее веяние, отличаются оригинальным дизайном, мощной начинкой, возможностью подключения специальных игровых аксессуаров, а также жидкостной системой охлаждения. Температура нагрева в таких моделях, по словам производителей, не будет превышать 12-14 градусов.
  8. Гибкие смартфоны – технология будущего, которая скоро должна предстать во всей красе. В данном случае корпус и дисплей будут иметь возможность сгибаться в любой форме и направлении. Над технологией работает компания Samsung.
  9. Безрамочные смартфоны – подвид сенсорных устройств. Особенность в отсутствии каких-либо рамок вокруг экрана.
  10. Айфон – устройство, разработанное компаний Apple, работает под собственной операционной системой. Функционально и визуально не отличается от сенсорных устройств.
  11. Фаблет – смартфон с большой диагональю, переходный вариант от смартфона к планшету.
  12. «Неубиваемые» или защищенные устройства – девайсы с усиленной защитой корпуса, дисплея, защитой от влаги и пыли. Часто оснащаются емкими батареям, позиционируются, как техника для активных людей, занимающихся охотой, рыбалкой, экстремальными видами спорта.

Самые продаваемые смартфоны 2018 года

Смартфон Xiaomi Redmi S2 4/64GB на Яндекс Маркете

Смартфон Xiaomi Mi A2 Lite 4/32GB на Яндекс Маркете

Смартфон OnePlus 6 8/128GB на Яндекс Маркете

Смартфон Meizu M6T 2/16GB на Яндекс Маркете

Смартфон Samsung Galaxy S9 128GB на Яндекс Маркете

Электромагнитные подавители сотовых телефонов — Компания Инфолайн. Петрозаводск и Северо-Западный Федеральный округ.

Интеллектуальный блокиратор предназначен для наблюдения за выходом в эфир сотовых телефонов и их мгновенного блокирования в случае несанкционированной работы, а также для выявления и блокирования специальных технических средств на базе мобильной трубки, передающих информацию в канале трафика CDMA 2000. Данная модель рассчитана на работу в диапазоне 450 МГц, наиболее распространенном в европейских странах и занимающем диапазон, выделенный ранее для стандарта NMT-450. В некоторых странах, например, в ряде стран СНГ, или в некоторых странах Южной Америки под стандарт CDMA 2000 выделены частоты в диапазоне 800 -890 МГц и 1,9 ГГц. Модели под эти диапазоны изготавливаются на заказ.

RS Jammini — оптимальное решение для кабинета или среднего офиса. Данная модель предназначена для установки в кабинетах и переговорных комнатах где количество включенных абонентских трубок не превышает 4-5 штук.Дальность блокирования составляет 10 — 15 метров.

Принцип работы блокиратора:

Блокиратор RS Jammini CDMA в течение короткого интервала времени (порядка 8 ms) обнаруживает в контролируемой зоне наличие работающего или входящего связь мобильного телефона стандарта CDMA (в Москве оператор «СкайЛинк») и вычисляет номер одного из трёх частотных стволов. После вычисления блокиратор излучает сигнал подавления на конкретном частотном стволе в диапазоне работы базовой станции в течение 5 сек.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона По истечении времени интервала блокирования блокиратор возвращается в режим обнаружения.

Таким образом, обеспечивается невозможность осуществления исходящих и входящих звонков, приёма и отправления SMS, а так же прерывается уже установленный сеанс связи.

Излучение блокиратора носит строго адресный характер, воздействует на мобильные телефоны внутри зоны и не создаёт помех для работы сотовой сети и иной аппаратуры.

В зависимости от конкретных условий блокиратор комплектуется направленной, либо изотропной антенной.

Возможно объединение блокираторов данного типа в сеть CAN.

Изделие SEL SP-162 «Батог» предназначено для блокирования несанкционированной работы сотовых телефонов, работающих в стандартах NMT-450, GSM-900, GSM-1800, 3G.

Отличительные особенности:

  • Блокирование может осуществляться как одновременно, так и выборочно в вышеперечисленных поддиапазонах, что значительно расширяет возможности использования изделия.
  • Уникальное конструктивное исполнение позволяет использовать данный аппарат практически в любых условиях применения: при проведении конфиденциальных переговоров в стационарных помещениях, театрах, библиотеках, в автомобиле, самолетах и т.п.
  • Изделие исключительно простое в использовании.

Изделие ЛГШ-701 предназначено для блокирования (подавления) связи между базовыми станциями и пользовательскими терминалами (телефонами) сетей сотовой связи.

Принцип работы заключается в генерации шумового сигнала, который подается на выходы антенн. В приборе имеются три выхода и, соответственно, три антенны. По каждому из выходов возможна плавная регулировка мощности излучения.

Использование стандартного выходного разъема типа СР50-73 (аналог BNC) с волновым сопротивлением 50Ом позволяет использовать внешние антенные устройства как для увеличения дальности подавления, так и для формирования требуемой формы зоны подавления отдельно для каждого диапазона частот.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона

Изделие ЛГШ-702 предназначено для блокирования (подавления) работы устройств, работающих в стандартах Bluetooth и WiFi.

Изделие может быть использовано для блокировки работы устройств несанкционированного прослушивания, несанкционированной передачи данных, а также, для блокирования работы радиоисполнительных устройств, созданных с использованием стандартов Bluetooth и WiFi. ЛГШ-702 обеспечивает работу в непрерывном режиме в закрытых помещениях при температуре окружающей среды от +5 до +30°C при относительной влажности до 98%.

Как работают сотовые телефоны? — Понг Пульс

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 со своим другом по мобильному телефону, ваш телефон преобразует ваш голос в электрический сигнал, который затем передается по радиоволнам на ближайшую вышку сотовой связи.Затем сеть вышек сотовой связи передает радиоволну на мобильный телефон вашего друга, который преобразует ее в электрический сигнал, а затем снова в звук. В базовой форме сотовый телефон работает как рация.

Помимо 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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Радиоволны передают оцифрованный голос или данные в виде 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 поглощаться и отражаться 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, для работы которого требуется как входящий сигнал (прием), так и исходящий сигнал (передача).Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона 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.

Чтобы продлить срок 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 хорошее соединение не только сокращает количество пропущенных вызовов, но и экономит заряд батареи.

Как работают мобильные телефоны? — Объясни, что материал

Как работают мобильные телефоны? — Объясни это

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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Вот
как они работают.

Фото: Большинство людей сейчас используют смартфоны в качестве мобильных, которые на самом деле
небольшие компьютеры со встроенной схемой сотового телефона. В 1990-х годах мобильные 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 годов.
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 одну и 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
нитку и пару банок с запеченной фасолью. Слова, которые вы говорите в конечном итоге
пройдите по прямому проводному соединению между двумя телефонными трубками. Что такое
Отличие сотового 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, ведете машину
машина, или едешь в поезде, ты купаешься
в море электромагнитных
волны. ТВ и радио
программы, сигналы от радиоуправляемых
легковые автомобили,
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).Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Сотовые сети на сегодняшний день
самый быстрорастущий источник электромагнитной энергии в мире вокруг нас.

Как звонки с мобильного телефона путешествуют

Когда вы говорите по мобильному телефону, крошечный микрофон в трубке
преобразует восходящие и нисходящие звуки вашего голоса в соответствующие
восходящая и нисходящая диаграмма электрических сигналов. Микрочип внутри телефона
превращает эти сигналы в строки чисел. Номера упакованы
в радиоволны и лучи 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
клетка. 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 на базовую станцию, ближайшую 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 мобильные 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 в теннисе
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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Вот почему мобильные телефоны намного сложнее и работают совершенно по-другому.

В трубке мобильного 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 мобильные телефоны не могут передавать сигналы на большие расстояния.
Это не недостаток — это намеренная особенность их дизайна! Все, что нужно сделать мобильному телефону, — это связаться со своей 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 создаст помехи другим телефонам 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 вызовы одинаково, используя одни и те же радиоволны,
сигналы будут мешать и скремблироваться вместе, 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 разную 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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона

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
разделите 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 сельских районах, 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 к мачте 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, так что в любой момент времени сеть сотовой связи всегда
знает, какая мачта к какому телефону ближе всего.

Если пассажир автомобиля звонит, 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 передачи радиоволн только в ограниченном диапазоне; что эффективно определяет размер ячеек.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Также стоит отметить, что это упрощенное изображение; точнее 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.
Это в значительной степени то, как могут работать телефоны с запеченной фасолью. 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, они аналог твоего
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 цифр (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 MP3 и цифровые
фото.Цифровые технологии позволяют шифровать звонки по мобильному телефону
(зашифровано с использованием математической
код) до того, как они покинут 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 намного более безопасными.

Мир мобильных телефонов

Мобильные телефоны кардинально изменили способ общения в мире. В начале 1990-х гг.
только один процент населения мира владеет мобильным телефоном; сегодня,
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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Также к 2019 г.
более 8,3 миллиарда абонентов мобильных телефонов — это немного больше, чем количество людей на планете.
Сотовые 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 с использованием мобильных телефонов, и этот срок закончился.
в пять раз больше, чем у традиционного проводного широкополосного доступа (всего 14.9 процентов). [2]

Диаграмма

: Подписки на сотовые телефоны: Наиболее значительный рост количества абонентов мобильных телефонов произошел в развивающихся странах, на которые в настоящее время 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 целиком.
для голосовых разговоров и отправки коротких «текстов» (текстовые сообщения, также известные как SMS-сообщения).Многие люди владели мобильным телефоном исключительно для случайного 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). Сегодня смартфоны есть 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.Там, 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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона

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, оснащенные всевозможными устройствами, 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, в то время как в смартфонах есть
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 старом телефоне клавиатура, как правило, является «мембранной»: вместо движущихся клавиш на ней есть мягкие резиновые кнопки, которые нажимают на электрические контакты на печатной плате (PCB) ниже.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона

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 звоните или принимаете вызов.

К сожалению, цифровые гаджеты не так интересны (или их легко понять), как механические: большинство хороших вещей происходит внутри микросхем, вне поля зрения, и вы не можете понять, как работает микросхема, 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, подключенный к клавиатуре с помощью ленточного кабеля.
  2. Гнездо для наушников.
  3. Разъем аккумулятора
  4. Зарядное устройство и разъем 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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона

  1. Контактные соединения между верхней (фотография 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.)
    Здесь находится кнопка включения / выключения питания.
  3. Антенные разъемы NFC (для бесконтактных платежей).
  4. Инфракрасный фокусирующий луч для камеры.
  5. 13-мегапиксельная основная цифровая камера.
  6. Фонарик / вспышка фотоаппарата.
  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 впечатление металлического корпуса с пятнами отпечатков пальцев.
  12. Разъем для наушников.
  13. Микрофон.
  14. Разъем USB и зарядки.
  15. Громкоговоритель.
  16. Привинченная 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 году. 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 с 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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Узнать больше о его работах
    в нашей основной статье о магнетизме.
  • 1876: Шотландский изобретатель 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 прислал 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 экстренной помощи начали экспериментировать с громоздкими
    радиотелефоны.
  • 1940-е годы: мобильные радиотелефоны начали становиться популярными среди
    службы экстренной помощи 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 мобильный Metroliner
    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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Их оригинальный дизайн показан на картинке, которую вы можете увидеть здесь.
  • 1978: Аналоговая система мобильной связи (AMPS) была представлена ​​в Чикаго.
    Иллинойс Белл 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 стал первым в мире рекламным роликом
    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) с
    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.

Если вам понравилась эта статья …

… вам могут понравиться мои книги. Мой последний
Breathess: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Узнать больше

На этом сайте

Книги

Статьи

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 ООН (ITU).Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие 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.

Подписывайтесь на нас

Поделиться страницей

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

Цитируйте эту страницу

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

Подробнее на нашем сайте…

Как работают мобильные телефоны? — Объясни, что материал

Как работают мобильные телефоны? — Объясни это

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
пластиковых телефонов есть в мире, но, по текущим оценкам, их более 8.3 миллиарда подписок. 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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Вот
как они работают.

Фото: Большинство людей сейчас используют смартфоны в качестве мобильных, которые на самом деле
небольшие компьютеры со встроенной схемой мобильного 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 годов.
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 одну и 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
нитку и пару банок с запеченной фасолью.Слова, которые вы говорите в конечном итоге
пройдите по прямому проводному соединению между двумя телефонными трубками. Что такое
Отличие сотового 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, ведете машину
машина, или едешь в поезде, ты купаешься
в море электромагнитных
волны. ТВ и радио
программы, сигналы от радиоуправляемых
легковые автомобили,
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).Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Сотовые сети на сегодняшний день
самый быстрорастущий источник электромагнитной энергии в мире вокруг нас.

Как звонки с мобильного телефона путешествуют

Когда вы говорите по мобильному телефону, крошечный микрофон в трубке
преобразует восходящие и нисходящие звуки вашего голоса в соответствующие
восходящая и нисходящая диаграмма электрических сигналов. Микрочип внутри телефона
превращает эти сигналы в строки чисел. Номера упакованы
в радиоволны и лучи 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
клетка. 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 на базовую станцию, ближайшую 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 мобильные 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 в теннисе
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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Вот почему мобильные телефоны намного сложнее и работают совершенно по-другому.

В трубке мобильного 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 мобильные телефоны не могут передавать сигналы на большие расстояния.
Это не недостаток — это намеренная особенность их дизайна! Все, что нужно сделать мобильному телефону, — это связаться со своей 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 создаст помехи другим телефонам 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 вызовы одинаково, используя одни и те же радиоволны,
сигналы будут мешать и скремблироваться вместе, 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 разную 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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона

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
разделите 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 сельских районах, 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 к мачте 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, так что в любой момент времени сеть сотовой связи всегда
знает, какая мачта к какому телефону ближе всего.

Если пассажир автомобиля звонит, 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 передачи радиоволн только в ограниченном диапазоне; что эффективно определяет размер ячеек.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Также стоит отметить, что это упрощенное изображение; точнее 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.
Это в значительной степени то, как могут работать телефоны с запеченной фасолью. 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, они аналог твоего
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 цифр (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 MP3 и цифровые
фото.Цифровые технологии позволяют шифровать звонки по мобильному телефону
(зашифровано с использованием математической
код) до того, как они покинут 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 намного более безопасными.

Мир мобильных телефонов

Мобильные телефоны кардинально изменили способ общения в мире. В начале 1990-х гг.
только один процент населения мира владеет мобильным телефоном; сегодня,
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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона Также к 2019 г.
более 8,3 миллиарда абонентов мобильных телефонов — это немного больше, чем количество людей на планете.
Сотовые 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 с использованием мобильных телефонов, и этот срок закончился.
в пять раз больше, чем у традиционного проводного широкополосного доступа (всего 14.9 процентов). [2]

Диаграмма

: Подписки на сотовые телефоны: Наиболее значительный рост количества абонентов мобильных телефонов произошел в развивающихся странах, на которые в настоящее время 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 целиком.
для голосовых разговоров и отправки коротких «текстов» (текстовые сообщения, также известные как SMS-сообщения).Многие люди владели мобильным телефоном исключительно для случайного 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). Сегодня смартфоны есть 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.Там, 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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона

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, оснащенные всевозможными устройствами, 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, в то время как в смартфонах есть
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 старом телефоне клавиатура, как правило, является «мембранной»: вместо движущихся клавиш на ней есть мягкие резиновые кнопки, которые нажимают на электрические контакты на печатной плате (PCB) ниже.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона

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 звоните или принимаете вызов.

К сожалению, цифровые гаджеты не так интересны (или их легко понять), как механические: большинство хороших вещей происходит внутри микросхем, вне поля зрения, и вы не можете понять, как работает микросхема, 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, подключенный к клавиатуре с помощью ленточного кабеля.
  2. Гнездо для наушников.
  3. Разъем аккумулятора
  4. Зарядное устройство и разъем 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.Принцип работы сотового телефона: Принцип работы мобильного телефона

  1. Контактные соединения между верхней (фотография 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.)
    Здесь находится кнопка включения / выключения питания.
  3. Антенные разъемы NFC (для бесконтактных платежей).
  4. Инфракрасный фокусирующий луч для камеры.
  5. 13-мегапиксельная основная цифровая камера.
  6. Фонарик / вспышка фотоаппарата.
  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 впечатление металлического корпуса с пятнами отпечатков пальцев.
  12. Разъем для наушников.
  13. Микрофон.
  14. Разъем USB и зарядки.
  15. Громкоговоритель.
  16. Привинченная 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 году. 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 с 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: Шотландский изобретатель 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 прислал 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 экстренной помощи начали экспериментировать с громоздкими
    радиотелефоны.
  • 1940-е годы: мобильные радиотелефоны начали становиться популярными среди
    службы экстренной помощи 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 мобильный Metroliner
    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 картинке, которую вы можете увидеть здесь.
  • 1978: Аналоговая система мобильной связи (AMPS) была представлена ​​в Чикаго.
    Иллинойс Белл 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 стал первым в мире рекламным роликом
    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) с
    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.

Если вам понравилась эта статья …

… вам могут понравиться мои книги. Мой последний
Breathess: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Узнать больше

На этом сайте

Книги

Статьи

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 ООН (ITU).

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие 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.

Подписывайтесь на нас

Поделиться страницей

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

Цитируйте эту страницу

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

Подробнее на нашем сайте…

Как работают мобильные телефоны? — Объясни, что материал

Как работают мобильные телефоны? — Объясни это

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
пластиковых телефонов есть в мире, но, по текущим оценкам, их более 8.3 миллиарда подписок. 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 мобильного 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 годов.
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 одну и 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
нитку и пару банок с запеченной фасолью.Слова, которые вы говорите в конечном итоге
пройдите по прямому проводному соединению между двумя телефонными трубками. Что такое
Отличие сотового 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, ведете машину
машина, или едешь в поезде, ты купаешься
в море электромагнитных
волны. ТВ и радио
программы, сигналы от радиоуправляемых
легковые автомобили,
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 на сегодняшний день
самый быстрорастущий источник электромагнитной энергии в мире вокруг нас.

Как звонки с мобильного телефона путешествуют

Когда вы говорите по мобильному телефону, крошечный микрофон в трубке
преобразует восходящие и нисходящие звуки вашего голоса в соответствующие
восходящая и нисходящая диаграмма электрических сигналов. Микрочип внутри телефона
превращает эти сигналы в строки чисел. Номера упакованы
в радиоволны и лучи 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
клетка. 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 на базовую станцию, ближайшую 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 мобильные 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 в теннисе
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 мобильные телефоны намного сложнее и работают совершенно по-другому.

В трубке мобильного 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 мобильные телефоны не могут передавать сигналы на большие расстояния.
Это не недостаток — это намеренная особенность их дизайна! Все, что нужно сделать мобильному телефону, — это связаться со своей 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 создаст помехи другим телефонам 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 вызовы одинаково, используя одни и те же радиоволны,
сигналы будут мешать и скремблироваться вместе, 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 разную 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
разделите 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 сельских районах, 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 к мачте 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, так что в любой момент времени сеть сотовой связи всегда
знает, какая мачта к какому телефону ближе всего.

Если пассажир автомобиля звонит, 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 передачи радиоволн только в ограниченном диапазоне; что эффективно определяет размер ячеек.Также стоит отметить, что это упрощенное изображение; точнее 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.
Это в значительной степени то, как могут работать телефоны с запеченной фасолью. 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, они аналог твоего
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 цифр (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 MP3 и цифровые
фото.Цифровые технологии позволяют шифровать звонки по мобильному телефону
(зашифровано с использованием математической
код) до того, как они покинут 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 намного более безопасными.

Мир мобильных телефонов

Мобильные телефоны кардинально изменили способ общения в мире. В начале 1990-х гг.
только один процент населения мира владеет мобильным телефоном; сегодня,
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 г.
более 8,3 миллиарда абонентов мобильных телефонов — это немного больше, чем количество людей на планете.
Сотовые 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 с использованием мобильных телефонов, и этот срок закончился.
в пять раз больше, чем у традиционного проводного широкополосного доступа (всего 14.9 процентов). [2]

Диаграмма

: Подписки на сотовые телефоны: Наиболее значительный рост количества абонентов мобильных телефонов произошел в развивающихся странах, на которые в настоящее время 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 целиком.
для голосовых разговоров и отправки коротких «текстов» (текстовые сообщения, также известные как SMS-сообщения).Многие люди владели мобильным телефоном исключительно для случайного 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). Сегодня смартфоны есть 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.Там, 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, оснащенные всевозможными устройствами, 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, в то время как в смартфонах есть
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 старом телефоне 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 звоните или принимаете вызов.

К сожалению, цифровые гаджеты не так интересны (или их легко понять), как механические: большинство хороших вещей происходит внутри микросхем, вне поля зрения, и вы не можете понять, как работает микросхема, 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, подключенный к клавиатуре с помощью ленточного кабеля.
  2. Гнездо для наушников.
  3. Разъем аккумулятора
  4. Зарядное устройство и разъем 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 (фотография 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.)
    Здесь находится кнопка включения / выключения питания.
  3. Антенные разъемы NFC (для бесконтактных платежей).
  4. Инфракрасный фокусирующий луч для камеры.
  5. 13-мегапиксельная основная цифровая камера.
  6. Фонарик / вспышка фотоаппарата.
  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 впечатление металлического корпуса с пятнами отпечатков пальцев.
  12. Разъем для наушников.
  13. Микрофон.
  14. Разъем USB и зарядки.
  15. Громкоговоритель.
  16. Привинченная 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 году. 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 с 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: Шотландский изобретатель 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 прислал 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 экстренной помощи начали экспериментировать с громоздкими
    радиотелефоны.
  • 1940-е годы: мобильные радиотелефоны начали становиться популярными среди
    службы экстренной помощи 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 мобильный Metroliner
    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 картинке, которую вы можете увидеть здесь.
  • 1978: Аналоговая система мобильной связи (AMPS) была представлена ​​в Чикаго.
    Иллинойс Белл 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 стал первым в мире рекламным роликом
    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) с
    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.

Если вам понравилась эта статья …

… вам могут понравиться мои книги. Мой последний
Breathess: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Узнать больше

На этом сайте

Книги

Статьи

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 ООН (ITU).

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие 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.

Подписывайтесь на нас

Поделиться страницей

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

Цитируйте эту страницу

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

Подробнее на нашем сайте…

Как работают сотовые телефоны? История физики, башен и правительства | Рич Маццола | The Startup

Многие знакомые предметы, с которыми мы работаем каждый день, используют другую часть электромагнитного спектра: (совет: мы не можем видеть радиоволны, потому что они находятся за пределами спектра «видимого света». На протяжении большей части истории человечества мы думали, что видимый световой спектр был единственной частью, которая существовала (кричите Джеймсу Максвеллу, шотландскому ученому, который произвел революцию в наших представлениях об этом).

Мы можем посмотреть на FM-радио в качестве простого примера. Когда вы настраиваете радио на 100,7 FM, вы фактически настраиваетесь на радиоволновую часть электромагнитного спектра на частоте 100,7 мегагерц (МГц).

Но в нашем примере с радио, что бы произошло, если бы другой ди-джей захотел воспроизвести песни на той же частоте? Были бы проблемы. Если бы два ди-джея передавали данные песни на 100,7 мегагерц (МГц), волны ударились бы друг о друга и погасли. Это довольно неприятное свойство волн, называемое интерференцией.Сегодняшние помехи — одна из самых больших проблем в телекоммуникационной отрасли².

Чтобы решить эту проблему, правительство США взяло на себя ответственность, в частности, FCC. Они создали систему, в которой правительство будет владеть (кажется странным, что правительство может владеть электромагнитным спектром, но я полагаю, что США сильны) всем спектром «радиоволн», и они будут нарезать его на диапазоны или «станции». Теперь, если вы хотите воспроизводить музыку в стиле кантри на 100,7 FM (мегагерц Mz), вы должны лицензировать эту частоту в FCC, и никто другой не сможет транслировать на вашей частоте.Это в значительной степени решило проблему помех для радиостанций.

Рынок сотовой передачи данных намного более ценен, чем рынок распространения и рекламы радио, поэтому ставки на сотовый спектр намного выше.

Теперь представьте, что вы дважды щелкнули мышью в поле спектра, принадлежащем FCC, которое изображено выше. Вы получите что-то вроде этого:

Есть целые блоки для «общественной безопасности». Вот почему вызов службы экстренной помощи всегда будет работать, даже если вас не обслуживают.Это гарантирует, что канал открыт и никогда не будет помех. Источник: FCC.

Каждая из этих «полос» спектра продается с аукциона FCC тому, кто предложит самую высокую цену. С 1994 года FCC собрала лицензионный спектр на сумму более 60 миллиардов долларов³. Чтобы понять, почему это так важно, нам нужно быстро вернуться в 2002 год.

Quick Detour:

Помните Verizon, парень «теперь вы меня слышите»? 😑

Источник: The Hollywood Reporter

Кто превратился в Sprint, «позволь мне рассказать тебе о нашей новой сети» парень:

Источник: Sprint YouTube, 2019

Есть веская причина, по которой этот человек был представителем этих двух компаний.Это два крупнейших оператора мобильной связи (MNO) в США. Фактически, после слияния TMobile и Sprint в Соединенных Штатах осталось всего четыре оператора мобильной связи. В основном… его возможности были весьма ограничены. То же самое и с американскими потребителями, которые ищут тарифный план сотовой связи для передачи данных.

Вы можете подумать: ведь вариантов больше, чем три. Есть такие провайдеры, как Google Fi, Cricket Wireless, Boost Mobile и другие. Эти компании не являются операторами мобильной связи.Они операторы мобильных виртуальных сетей (MVNO). Это важное различие.

Основное различие между MNO и MVNO заключается в том, что первый может покупать «Спектр» у правительства США, а второй — нет. Фактически это означает, что операторы мобильной связи могут выкупить весь спектр у правительства США, а затем перепродать его операторам мобильной связи по любой цене. Это укрепляет Sprint / TMobile и Verizon как олигополии в индустрии мобильных телефонов.

Как общество, мы стали неотделимы от наших мобильных телефонов (американцы проверяют свои телефоны в среднем 52–80 раз в день⁵).Большинство людей шокированы, обнаружив, что FCC + Sprint / T Mobile и Verizon контролируют весь электромагнитный спектр, который регулирует использование этих изящных устройств. Довольно безумно.

Хорошо, мы вернулись

Недостаток и важность электромагнитного спектра — вот почему Sprint, Verizon и TMobile тратят миллиарды и миллиарды долларов в год на лицензирование спектра.

Спектр — это механизм, используемый для отправки данных. Но данные все равно должны откуда-то приходить (передавать) и куда-то идти (получатель), чтобы они были полезными.

Если бы телекоммуникационная индустрия была игрой в понг, мяч был бы электромагнитным спектром, а каждая ракетка была бы аппаратной. Одна ракетка представляет собой пользовательское устройство, а другая — промышленное телекоммуникационное оборудование, например вышку сотовой связи.

Теперь мы подробно рассмотрим, насколько аппаратное обеспечение выполняет свою задачу.

2. Аппаратные средства

В аналогии с понгом было две ракетки или части оборудования. Ваш сотовый телефон и вышка сотовой связи⁶.Начнем с вашего мобильного телефона.

Ваш сотовый телефон

По своей сути ваш сотовый телефон является устройством для двусторонней связи. Когда вы общаетесь с другом по телефону, происходит следующее:

  • Ваш голос преобразуется в электрический сигнал. Звук имеет звуковую частоту и длину волны. Ваше устройство принимает эту звуковую частоту и сопоставляет ее с частотой электромагнитного спектра.
  • Затем эта закодированная частота может быть передана из точки A в вышку сотовой связи через электромагнитный спектр.
  • Вышка сотовой связи принимает сигнал, затем снова отправляет сигнал в точку B по электромагнитному спектру.
  • Сотовый телефон You Friends конвертирует (декодирует) этот сигнал обратно в аудио⁷ с помощью своего приемника.

Это звучит как долгий и затяжной процесс, однако причина, по которой этот процесс может происходить так быстро, заключается в том, что эти волны движутся со скоростью света (186 282 миль в секунду). Так что, хотя с технической точки зрения происходит много всего, конечный пользователь воспринимает результат безупречно.

Теперь, если вы переключаетесь с голосового вызова, чтобы сказать: загрузка angry birds, процесс в основном тот же, запрос просто перенаправляется в другое место, на сервер компании.

Чтобы все это стало возможным, вашему мобильному телефону необходимы две вещи:

  1. Передатчик (посылает волны)
  2. Приемник (принимает волны)

Оба они материализуются в виде антенн. Теперь, когда смартфоны стали … ну … умнее, вы можете видеть, что мы упаковали антенны для конкретных случаев использования в новые модели телефонов:

Источник: IEEE Spectrum, 2018

Сотовый телефон хорошо выполняет свою работу; отправка и получение сигналов со скоростью света.Но все было бы иначе, если бы не было массивных башен, которые могли бы принимать сигнал, понимать его и отправлять обратно.

Вышки сотовой связи и другая инфраструктура

Инфраструктура, обеспечивающая работу вашего телефона, состоит из трех основных компонентов:

  1. Макроячейка. Это башни-монстры, которые вы, вероятно, видели в окрестностях. Думайте об этом как о центральном элементе мобильной инфраструктуры.

Источник: Digicel, 2018

Как мило, эта башня думает, что прячется среди деревьев:

Где мы это видели раньше:

Китти или Пуппер?

В любом случае, эти макроячейки имеют тенденцию быть очень высокими; на крышах домов или над линией деревьев.Это гарантирует, что сигналы могут достигать их, и никакие физические структуры не могут блокировать сигнал и вызывать помехи (например, деревья, автомобили, здания и т. Д.)

2. Маленькие соты. Они такие же, как макроячейки… но… меньшего размера. Они полезны, потому что ставить повсюду огромные башни нецелесообразно с экономической или социальной точек зрения, поэтому компании могут расширить зону покрытия, используя ячейки меньшего размера, которые связываются с макроячейкой.

3. Обратный рейс. «Связь от малой соты обратно к макросоте» называется обратным маршрутом.Обычно это оптоволоконный кабель, который отправляет сигнал, собранный из маленькой ячейки, обратно в макроячейку для правильной маршрутизации.

Это помогает думать об этом с точки зрения «Звездных войн». Маленькие ячейки = борцы за ничью, а макроячейка = звезда смерти. Бойцы галстуков могут действовать независимо, чтобы выполнять свою работу, но в конечном итоге они всегда передают информацию о своей миссии обратно к звезде смерти:

Источник исходного изображения: Riovissi Stock Image 2017

В более практическом плане это выглядит примерно так:

Источник исходного изображения: Центр SNMP 2018

Причина, по которой вы можете проехать 60 миль в час в машине и не сбрасывать вызов, заключается в том, что эти маленькие ячейки действительно хорошо передают ваш сигнал друг другу.Таким образом, когда вы переходите от вышки к вышке, ваш телефонный сигнал никогда не прерывается и, в конечном итоге, возвращается в макроячейку.

Эта система работает в основном так же, как и ваш телефон, только больше. Есть приемники для приема сигналов от телефонов и передатчики для отправки сигналов на другие телефоны. Самое удивительное в этих структурах — это инженерия, необходимая для того, чтобы установить их в идеальном положении, чтобы они могли принимать и передавать миллионы сигналов в заданную секунду без каких-либо помех.

Старый добрый Wi-Fi.

Хотя Wi-Fi и сотовые данные (также известные как мобильные данные) могут помочь вам выполнять одни и те же задачи, между ними есть некоторые ключевые различия, которые влияют на их работу. В этом разделе мы сосредоточимся на том, чем отличаются Wi-Fi и сотовые данные.

Разница настолько велика, что их нужно отделять друг от друга в меню телефона:

Как и в случае с сотовыми данными, здесь есть «соображения по спектру» и аппаратное обеспечение. Начнем со спектра.

WiFi Spectrum

Первое отличие состоит в том, что WiFi действует в другом месте в электромагнитном спектре, чем сотовые данные:

WiFi находится дальше правее в спектре. Это означает, что это более высокая частота, меньшая длина волны, что означает большую полосу пропускания. Вот почему скачать фильм по Wi-Fi быстрее, чем по сотовой сети. Это также означает, что волны не могут распространяться так далеко. Вот почему такие вещи, как размещение маршрутизатора и близость к оборудованию Wi-Fi, так важны.

Наиболее распространенными двумя частотами, используемыми для WiFi, являются 2,4 ГГц и 5 ГГц. Эти две полосы были выделены для частных сетей Wi-Fi, что означает, что они представляют собой нелицензированный спектр.

Это дает вам право настраивать домашнюю сеть без обращения в FCC. Это положительный момент. Обратной стороной является отсутствие руководящего органа, контролирующего помехи волн. Если есть две сети Wi-Fi рядом друг с другом, работающие на частоте 2,4 ГГц, очень вероятно, что волны сталкиваются друг с другом и прекращаются.Вот почему ваш Wi-Fi, вероятно, отстой, если вы живете в большом многоквартирном доме с 10 или 100 другими арендаторами с сетями Wi-Fi выше и ниже вас.

Аппаратное обеспечение

Аппаратное обеспечение домашней сети состоит из трех основных компонентов:

  1. Маршрутизатор. Маршрутизаторы и модемы очень легко спутать. Например, маршрутизатор выглядит так:

Google WiFi Router

Это аппаратное обеспечение, к которому на самом деле подключаются ваши устройства. Роль роутера — играть гаишника.В типичном доме может быть более 20 устройств, отправляющих и принимающих сигналы (волны) к маршрутизатору и от него. Маршрутизатор организует все это так, чтобы сигнал мог успешно передаваться с вашего устройства в Интернет и обратно. Если вы вспомните сотовые данные, маршрутизатор действует как FCC.

  1. Модем. Модем — это то, что вы получаете от своей кабельной компании. Это выглядит так:

Модем Motorola

Назначение модема — передать запрос сигнала от маршрутизатора к Интернету.

Обычно модем подключается к маршрутизатору через кабель Ethernet. Это соединение передает электрический сигнал от устройства → Маршрутизатор → Модем. Модем подключается к небольшой ячейке за пределами вашего дома или где-то внутри вашего здания через коаксиальный кабель (так же, как оптоволоконный кабель, но медленнее и хуже во всех отношениях). Из этой маленькой ячейки сигнал ретранслируется обратно на сайт макроса, то есть DeathStar.

Таким образом, если в сотовых данных волны передаются по беспроводной сети, то в WiFi электрические сигналы передаются по кабелю.Вот почему кабельная компания должна приехать, чтобы настроить Wi-Fi, они обеспечивают «обратную связь» от вашего устройства к маленькой ячейке к макроячейке. Все вместе это выглядит так:

Как работают сотовые телефоны

портативных телефонов.

Беспроводные телефоны , обычно используемые в домашних условиях, имеют базовые блоки, которые подключаются к телефонным разъемам и подключаются к местной телефонной службе; они не считаются сотовыми телефонами. Вопрос о рисках для здоровья, связанных с беспроводными телефонами, которые работают на 1/600 мощности сотовых телефонов, не поднимался. 6

Переносные, мобильные и переносные телефоны считаются «сотовыми» телефонами.

Переносные телефоны также известны как «сумочные телефоны». Они работают с оборудованием, хранящимся в небольшом переносном кейсе; антенна сумочного телефона обычно выступает из сумки для переноски. Поскольку они чаще всего хранятся внутри автомобиля вместе с пользователем телефона или носят его с собой, телефоны-сумки могут быть более значительным источником радиочастотного воздействия, чем мобильные телефоны.Использование мобильных телефонов сокращается, поскольку портативные телефоны становятся все более популярными.

Мобильные телефоны , также называемые «автомобильными телефонами», обычно имеют антенну, установленную снаружи автомобиля — на окне, крыле, крыше или багажнике. Антенна сотового телефона является основным источником радиочастоты телефона. Металлическая поверхность автомобиля защищает пользователя мобильного телефона от энергии антенны. Физическое расстояние между пользователем мобильного телефона и антенной также служит защитой от радиочастотной энергии.Считается, что из-за этих двух препятствий — металлической поверхности автомобиля и физического разделения — пользователи мобильных телефонов мало подвержены воздействию радиочастотной энергии. 6

Антенна портативного телефона встроена в корпус телефона. Поскольку антенна портативного телефона расположена близко к голове пользователя телефона, портативные телефоны подвергаются большему воздействию радиочастотного излучения, чем другие типы беспроводных телефонов.

Сотовые телефоны являются важным источником радиочастотного излучения для тех, кто ими пользуется.Количество радиочастотного излучения, которому подвергается человек, зависит от ряда факторов. Количество «ячеек» в географической области зависит от трафика сотового телефона в этой области. Например, в больших городах может быть много ячеек на квадратную милю, тогда как в менее населенных сельских районах одна ячейка может занимать несколько квадратных миль. Чем дальше антенна сотового телефона находится от своей базовой станции, тем выше уровень мощности, необходимый для поддержания соединения. Поэтому очень маленькие клетки связаны с гораздо более низкой экспозицией. 5

Каждая географическая ячейка имеет разное количество доступных каналов. Сотовые телефоны идеально работают с минимальным количеством помех от соседних каналов. Для достижения оптимальной работы сотовые телефоны автоматически переходят на самый низкий доступный уровень мощности, при котором сохраняется соединение с базовой станцией. С другой стороны, любое физическое препятствие, такое как здания или деревья, мешающее соединению между базовой станцией и сотовым телефоном, вынуждает базовую станцию ​​увеличивать мощность, передаваемую на этот телефон.Следовательно, мощность, передаваемая от базовой станции к конкретному сотовому телефону, может варьироваться даже в пределах одного вызова. 5

Производители должны сообщать FCC об удельном коэффициенте поглощения (SAR) своего продукта. SAR — это количество радиочастотной энергии, поглощаемой телефоном в местных тканях. Верхний предел допустимого SAR составляет 1,6 Вт на килограмм веса тела. 3 Воздействие радиочастотного излучения также зависит от продолжительности и частоты использования сотового телефона, при этом большее использование подразумевает большее воздействие.Наконец, старые сотовые телефоны (аналоговые модели) подвержены большему воздействию, чем новое цифровое оборудование.

Вы
также могут быть заинтересованы в этих страницах о переработке. / утилизации
Люминесцентные лампы и трубки
и как
и куда сдать старый сотовый телефон, смартфон, КПК и т. д.
Мобильная бытовая электроника

Мобильные телефоны — Принцип работы

Сотовая / мобильная система обеспечивает стандартную работу телефона по дуплексной двусторонней радиосвязи в удаленных местах.Он обеспечивает беспроводное соединение с коммутируемой телефонной сетью общего пользования (PSTN) из любого местоположения пользователя в пределах радиуса действия системы.

Основная концепция сотовой радиосистемы заключается в том, что вместо обслуживания данной географической области в рамках одного передатчика и приемника система делит зону обслуживания на множество небольших областей, известных как соты, как показано на рисунке ниже. Типичная ячейка занимает всего несколько квадратных километров и содержит собственный приемник и маломощный передатчик.Площадь ячейки, показанная на рис. Ниже, представляет собой идеальный шестиугольник. Однако на самом деле они будут иметь круглую или другую геометрическую форму. Эти области могут перекрываться, а ячейки могут иметь разный размер.

Базовая сотовая система состоит из мобильных станций, базовых станций и центра коммутации мобильной связи (MSC). MSC также известен как Mobile Telephone Switching Office (MTSO). MTSO контролирует ’11 соты и обеспечивает интерфейс между каждой сотой и главным телефонным офисом. Каждый мобильный телефон связывается по радио с одной из базовых станций и может быть передан (переключен из одной ячейки в другую) любой другой базовой станции на протяжении всего разговора.

Каждая мобильная станция состоит из приемопередатчика, антенны и схемы управления. Базовая станция состоит из нескольких передатчиков и приемников, которые одновременно поддерживают полнодуплексную связь и обычно имеют башни, поддерживающие несколько передающих и приемных антенн. Базовая станция служит мостом между всеми мобильными пользователями в соте и соединяет одновременные мобильные вызовы через телефонные линии или микроволновую связь с MSC. MSC координирует деятельность всех базовых станций и подключает всю сотовую систему к PSTN, большая часть сотовой системы также предоставляет услугу, известную как роуминг.

Сотовая система работает в диапазоне 800–900 МГц. Новые цифровые сотовые системы обладают еще большей пропускной способностью.