Як працює мобільний телефон

Спілкуватися на відстані люди навчилися досить давно. У давнину з вістями посилали гінців, трохи пізніше активно стали писати листи. Зараз, щоб поговорити з далеким співрозмовником, достатньо зателефонувати. Але головною умовою такого дзвінка є наявність мобільного пристрою у абонента та його потенційного співрозмовника. Але цікаво, за допомогою чого відбувається зв'язок, якщо між телефонами немає проводів? У цій статті докладно розглянемо, як працює мобільний телефон.

Принцип роботи мобільних пристроїв у стільниковій мережі

Мобільний телефон – це своєрідний приймач, який працює на одній з частот діапазону 850 МГц, 900 МГц, 1800 МГц і 1900МГц. При цьому передача та прийом сигналу рознесена за різними частотами. Вся система під назвою GSM включає три основні компоненти.

• Підсистема базових станцій;
• Підсистема комунікації;
• Центр управління та обслуговування.

Якщо пояснювати це простими словами, то принцип роботи такий. Мобільний пристрій взаємодіє з мережею мобільних вишок або базових станцій. Такі вежі найчастіше встановлюють на спеціальних наземних вежах, дахах житлових будинків, а також інших орендованих будівель. Також вони можуть розташовуватися на промислових трубах і котельних.

Телефон відразу після включення і навіть у вимкненому стані, але з вставленим акумулятором, постійно сканує ефір, у писках сигналу своєї базової станції.Цей сигнал визначається за особливим ідентифікатором, який задається вставленою сім-картою. Якщо якісь сигнали в радіусі дії є, то мобільним телефоном вибирається максимально сильний, після чого базовій станції надсилається запит на реєстрацію в мережі. Цей процес вважається авторизацією в системі.

Кожна сім-карта, вставлена ​​в мобільний пристрій, наділена своїми унікальними ідентифікаторами IMSI. При реєстрації мобільного телефону в мережі дані передаються на базову станцію, а саме до центру ідентифікації. Далі цей центр передає на телефон якесь секретне число, яке є своєрідним кодом і потрібне для обчислень за особливим алгоритмом. Такі обчислення проводяться одночасно на мобільному телефоні та в центрі ідентифікації, якщо дані збігаються, то телефон приєднується до мережі.

IMEI зберігається у пам'яті мобільного апарата. Варто знати, що в застарілих моделях мобільних телефонів цей номер неважко змінити за допомогою спеціальної програми, в сучасних смартфонах ці дані дублюються.Один примірник зберігається в пам'яті, яку можна змінювати, а ось дублікат знаходиться в пам'яті ОТР, яку неможливо перепрограмувати.

По IMEI будь-який мобільний пристрій легко відстежити в мережі. Це дуже корисна функція, тому що при крадіжці мобільного пристрою його можна відстежити та вилучити у зловмисника. Якщо ж номер змінили, то шанси знайти мобільник майже дорівнюють нулю.

Варто знати, що IMEI може бути пошкоджений у разі збою програмного забезпечення або неправильного оновлення програми. У цьому випадку пристрій стає непридатним для роботи. Ось тут потрібна допомога фахівців, щоб відновити всю інформацію та повернути працездатність мобільного телефону.

Щоб стільниковий телефон працював, у нього слід вставити сім-карту. Після цього телефон починає перевіряти доступність частот, яких близько 160. З них вибирається 6 найбільш потужних сигналів, і дані записуються на сім-карту.

Схематичне виконання мобільних телефонів

Схема кожного мобільного телефону дуже складна. Так простому обивателеві навіть важко уявити, як можна на одному міліметрі процесора розмістити мільйони транзисторів, хай і мініатюрного розміру. Так мало того, всі ці деталі повинні забезпечити злагоджену роботу мобільного пристрою.

Розглянемо основні складові мобільних пристроїв та їх призначення.

1. Процесор. На схемах він позначений абревіатурою CPU чи RAPIDO. Саме ця деталь і є мозковим центром будь-якого мобільного телефону.
2. Флешка. Це не що інше, як картка пам'яті. У схемах позначається словом flash, але може бути позначення mem, memory. Найчастіше вона прямокутної форми, залежно від моделі мобільного пристрою може мати різні габарити та об'єм пам'яті.
3. Контролер живлення. Він може бути відзначений на схемі як betty, retu, tahvo або UEM. Це мініатюрні мікросхеми квадратної форми.
4. Передавач та приймач сигналу. Позначається на схемі RF chip & GSM FEM. Такі передавачі можуть бути схожими між собою, але в них відрізняються останні цифри в маркуванні.
5. У деяких мобільників передбачено терморезистор і запобіжник.

Большая частина сучасних мобільних телефонів може працювати у різних стандартах. Це дозволяє без проблем користуватися послугами роумінгу в мережах різних мобільних операторів.

Що таке базова станція і як вона працює

Базовою станцією називається комплекс спеціальної радіопередаючої апаратури, до якої належать передавачі, приймачі та ретранслятори, які здійснюють зв'язок з мобільним пристроєм абонента.Кожна базова станція стандарту GSM розрахована на 12 передавачів, кожен з яких може підтримувати зв'язок між 8 абонентами. Комплекс таких станцій, розташованих поруч, утворює так звану соту.

Базові станції з'єднуються зі спеціальним комутатором за допомогою контролера базових станцій. Комутатор та контролер встановлюються в одному приміщенні та з'єднуються прямою оптичною лінією. Підключення проводиться через транспортну мережу, яка працює на базі радіорелейних, мідних та волоконно-оптичних ліній.

Зона покриття кожної окремо взятої базової станції безпосередньо залежить від висоти встановлення антени, рельєфу населеного пункту та різних перешкод на шляху до мобільного пристрою абонента. В результаті поступового зростання абонентської бази максимальної пропускної спроможності базової станції може не вистачати, у такому разі при спробі зателефонувати абонент бачить на екрані повідомлення, що мережа зайнята.якщо такі випадки виникають часто, то оператор може прийняти рішення встановити додаткові мобільні вишки в місцях підвищеного навантаження.

У міських умовах іноді зустрічаються такі ділянки, де телекомунікаційної компанії потрібно локально підключити певний об'єкт з великою кількістю трафіку. Сюди відносяться станції метро, ​​великі міські вулиці та великі торгові комплекси. У такому випадку використовується обладнання малої потужності, таке як мікростільники та пікосоти. Це обладнання можна розміщувати навіть на невеликій висоті, наприклад, на житлових будинках або ліхтарях освітлення.

Як відбувається сама розмова

Сам телефонна розмова – це досить складний процес. При розмові голос абонента розбивається на невеликі відрізки тривалістю 20 мілісекунд, та був перетворюється на спеціальний цифровий сигнал. Після цього дані кодуються за допомогою спеціальної системи. Після цього зашифровані сигнали обробляються повторно, це необхідно для усунення стороннього шуму.

У багатьох стільникових операторів є обмеження щодо тривалості розмов. Найчастіше спілкуватися можна не більше 30 хвилин, після чого розмова автоматично переривається і потрібно передзвонювати.

Сучасні мобільні телефони служать не тільки для спілкування абонентів між собою. У цьому невеликому пристрої є вбудований годинник, калькулятор, будильник, календар і ліхтарик. Крім цього смартфони мають фотоапарат, з високою роздільною здатністю камери, вихід в інтернет, а також музичний плеєр. За допомогою сучасного смартфону можна не лише спілкуватися, а й листуватись в електронній пошті, дивитися улюблені фільми та слухати музику.