A telefon sokat változott feltalálása óta. Ma már nem is az a készülék, amely egyszerűen csak nagy távolságra továbbítja egyik ember hangját a másiknak. A modern világban ez egy olyan komplex, mesterséges intelligenciával rendelkező technikai eszköz, amely nem csak hívásokat és üzeneteket tud lejátszani, hanem videót és hangot is lejátszani, internetezni, nagy mennyiségű információt feldolgozni, és egyidejűleg számos műveletet és feladatot is végrehajtani. Mit tudunk a telefon működéséről és működéséről? Ennek a cikknek a keretében megpróbáljuk megérteni ezt a kérdést.
A telefon születése és fejlődése
Az információ távolsági továbbítására szolgáló első berendezés alapítója Samuel Morse volt, aki feltalálta a távírót és a Morse-kódot.
Nehéz ezt a készüléket teljes értékű telefonnak nevezni, mivel az információ továbbítása kontaktlezárással és speciálisanMorse kód, ahogyan gyakran röviden nevezik, erre lett kifejlesztve.
Egyes történészek Antonio Meuccinak tulajdonítják az első telefon feltalálását, amelyet ő telefotofonnak nevezett. A rajzokat ő fejlesztette, de alkotásait ismeretlen okból nem regisztrálta. Ezért a szabadalom Alexander Bell tulajdona. Eszköze hívás nélkül működött, és külsőleg semmi köze a modern eszközökhöz.
A telefonkészülék terjedelmes volt, és a tárgyalásokhoz kényelmetlen volt, súlya körülbelül nyolc kilogramm. Ez azonban nem akadályozta meg népszerűsítését és széles körű elterjedését minden országban. A huszadik század elején már több mint tízezer állomás volt a világon. Minden alkalommal változtatások és fejlesztések történtek a kialakításában, így külön mikrofon és hangszóró jelent meg a kialakításában.
Az automata telefonközpontok globális kiépítése az eszközök modernizálásához vezetett. Kaptak egy kézibeszélőt és egy lemezt az előfizetői szám tárcsázásához. A számlap számokat és betűket tartalmazott, kivéve a "З" betűt, mivel az egy hármasra hasonlít. A nyomógombos fix telefonokon ez a számozás a mai napig megmaradt. Ez egyáltalán nem történik meg üzenetek küldésére, könnyebb megjegyezni a számot. Az első készülékek Szovjet-Oroszországban két céghez tartoztak: az Ericssonhoz és a Siemenshez. Ezek töltő nélküli telefonok voltak, amelyek egyszerű elektromos impulzusok továbbításának és vételének elvén működtek.
A vezeték nélküli telefonok a huszadik század 70-es éveiben jelentek meg hazánkbanszázad. Rádiójelet továbbítottak a bázisra, amely viszont kapcsolókon keresztül kommunikált egy másik előfizetővel a vonal mentén. Kereskedelmi nevük "Altai", a mobilkommunikáció prototípusa volt. Egy ilyen telepítés hét kilogrammot nyomott. Szállításra nem volt alkalmas, ezért az üzemi szolgálatok járműveivel szerelték fel. Csak 2011-ben szűnt meg.
Oroszországban az első cellás kommunikáció 1991-ben jelent meg, és az NMT szabvány szerint működött. A mobiltelefonok első beszállítói a Nokia és a Motorola voltak. A készülékek ára kozmikus volt, és csak a nagyon gazdagok engedhették meg maguknak. A GSM szabvány 1993-ban jelent meg, és versenytársait legyőzve sok országban gyökeret vert. Lehetővé teszi számos funkció megvalósítását, beleértve a rövid üzenetek küldését. Kezdetben szolgáltatási értesítésként kellett volna küldeni, de a felhasználóknak annyira megtetszett ez a lehetőség, hogy a mobilszolgáltatók külön szolgáltatásává vált.
A hordozható készülékek korszakának beköszöntével a mobiltelefonok eszközei egyre összetettebbek lettek, a mérete és súlya - kevesebb, a lehetőségek pedig - bővültek. A három kilós óriásokból olyan miniatűr kommunikációs berendezések lettek, amelyek könnyedén elférnek akár egy gyerek kezében is. Idővel az igazi nyomógombos billentyűzetet egy virtuális váltotta fel az érintőképernyőn. Fényképezőgépek, ujjlenyomat-leolvasók és sok más eszköz jelent meg a panelen.
Az analóg telefonok működése
Rotációs és érintéses telefonkészülék hasonló elérhetőségbenkompozit blokkok, de a működési elvben különbözik. Az egységek a következő modulokat tartalmazzák:
- Készülék mikrofonnal és hangszóróval.
- Telefon.
- Hívó.
- Hívóegység.
- Transformer.
- Karos kapcsoló.
- Elválasztó kondenzátor.
- RF modul (hordozható állomások).
A kar kapcsoló felelős a készülék előfizetői vonalra történő csatlakoztatásáért. A vezeték nélküli telefonkészülékben a csatlakozás feltétele, hogy a kézibeszélő be legyen kapcsolva.
A mikrofon a hanghullámokat elektromos jelekké alakítja. Az eszközök elektrodinamikus, kondenzátoros, szén, elektromágneses és piezoelektromos eszközökre oszthatók. Aktívra és passzívra is fel vannak osztva. Az aktívak a hangból elektromágneses impulzust képeznek, a passzívak a többi csomópont paramétereit változtatják meg, főleg a kapacitást és az ellenállást. Ez utóbbiak további tápegységet igényelnek.
A telefon az elektromos impulzusokat hanggá alakítja. A tekercseken átfolyó elektromos áram váltakozó mágneses teret képez, ami a hangszóró membránjának rezgését idézi elő. Az elektrodinamikus és elektromágneses eszközök differenciálmágneses rendszert használnak, a piezoelektromos eszközök deformálják a hozzá kapcsolódó hangfrekvenciás források membránjának elemeit.
A hívó egység lehet indukciós és elektronikus. Bejövő hívásról értesíteni kell az előfizetőt. Az első a tekercsekben folyó áram segítségével rezgésbe hozza a csatárt, és megüti a csengő csészéket. Az elektronikus egység feldolgozzainformációt a bejövő jelről, és adott frekvenciájú impulzusok formájában egy közös hangszóróra irányítja, amelyet csengőhangnak neveznek.
Az RF modul csak a vezeték nélküli telefonegységben található. Úgy tervezték, hogy információt cseréljen a telefon és a vevő között rádiójeleken keresztül.
A transzformátor összeköti az egyes beszélő csomópontokat egymással. Ezenkívül kiküszöböli a helyi visszhang hatását a kézibeszélőben, és felelős a vonali impedanciához való illeszkedésért.
Leválasztó kondenzátor szükséges ahhoz, hogy a telefont a vonalra csatlakoztassa a bejövő jel fogadásának és a kimenő jel várakozásának módjában. Támogatja a nagy bemeneti feszültséggel szembeni nagy ellenállást és a kis bemeneti feszültséggel szembeni alacsony ellenállást.
A tárcsázó impulzusos (lemez) és elektronikus (gomb). Az első változatnál a mechanikus kerék forogva zárja az érintkezőket és jeleket küld az automatikus telefonközpontnak. Számuk az előfizető számának egy meghatározott számának felel meg. Az elektronikusak integrált áramkörökön keresztül működnek, amelyek mesterségesen impulzusokat generálnak szilárdtestrelék segítségével, és elküldik azokat az állomás vevőegységébe. A modern alközpontok továbbra is megtartják ezt a módszert az előfizetők hívására, de gyakrabban használnak hangos tárcsázást. A modern eszközök az IP-telefóniát is támogatják. A hangfrekvenciás tárcsázás működési elve az, hogy rövid távú, előre beállított frekvenciájú jeleket generál, amelyek minden értéke egy adott számnak felel meg. A telefon IP-protokollon keresztüli csatlakoztatására szolgáló eszköz magában foglalja a szolgáltató szerverének használatát egy dedikált internetes csatornán keresztül, amelyről hívást kezdeményeznek. A mobil eszközök adott frekvenciájú rádiójeleket küldenek a sejttornyok kommunikációs rendszerébe.
Az eszközök működési elve vezetékes hálózatokban
A mobiltelefon teljes megértéséhez ismernie kell az analóg alközponti rendszer működését. Bár a mobiltelefonok összetett digitális struktúrák integrált áramkörökkel, a hagyományos vezetékes telefonok alapelve alapján működnek.
Minden szolgáltató egyedi azonosító számokat rendel ügyfeleihez, amelyekkel megkülönbözteti őket egymástól. Ebben az esetben ezt annak az előfizetőnek vagy csatlakozási pontnak hívják, amelyhez a vezetékek illeszkednek. Amikor az alközpont jelet küld, a telefon kikapcsolt állapotban van, vagyis a kézibeszélő a gépen, a horogkapcsoló pedig nyitott helyzetben van. Amikor hívás érkezik a vonalról, az áram áthalad a primer tekercsen, amitől a bütyök vibrál, és veri a csészéket. Elektronikus rendszerekben ez másként történik, a jelet egy külső hangszóróra vezetik, a kimeneten pedig például dallamot vagy madárd alt hallunk. Miután az előfizető felveszi a telefont, a hívómodul és a tárcsázókör bezárul, és a vétel a relé segítségével megnyílik.
A másik felhasználó hívása fordított sorrendben történik. Egy személy felveszi a telefont, amely bezárja az egyik áramkört, és leválaszt egy másikat. A hívás a tárcsázó modulban impulzusok vagy jelek küldésével történik az állomás kapcsolókészülékei felé. Ő viszont felismeri a számokat, egyetlen számmá egyesíti őket, és átirányít idekívánt pont.
A hangátvitel az analóg rendszerekben a mikrofon membránjának vibrációja miatt következik be. A szénben tömítést hoz létre, ami megzavarja a tekercs mágneses mezőjét. Ez az oszcilláció impulzust generál, amely egy másik vevőhöz küld.
A mobiltelefonok sematikus kialakítása
A mobiltelefon készüléket külön kategóriában kell kiemelni, mivel a kivitelezésében egy DECT rendszerre hasonlít, de számos eltéréssel. Rádiójelet is továbbít a vevő felé, de előbb azt titkosítják. Saját frekvenciákat és csatornákat használ a munkához. De egy mobil kütyü telefonként való bemutatása nem teljesen helyes. Régóta többfunkciós eszköz.
Ha külső teljesítményről beszélünk, akkor a következőket kell megjegyezni:
- Forma tényező. Lehet összecsukható vagy csúszó test.
- Kamera.
- Mikrofon.
- Hangszóró.
- Képernyő.
- Billentyűzet.
- USB-csatlakozó.
- Akkumulátor.
- Töltők mobiltelefonokhoz.
- Sim-kártya.
Sok kütyüt különféle kiegészítőkkel egészítenek ki, ami kiterjeszti a hatókörüket. A belső eszköz sematikus diagramja az alábbi ábrán látható.
Ennek ellenére a készülék kizárólag analóg rádiójelekkel működik, minden folyamata teljesen digitalizált benne. A chipje analóg és digitális blokkokat tartalmaz.
Analóg modul
Tartalmaz egy eszközt a jelek fogadására és továbbítására. Általábana digitális csomóponttól elkülönítve található. Teljesítménye szerint rádiótelefonra hasonlít, de a GSM szabvány szerint működik. A vevő és az adó nem működik szinkronban, a jel 1/8-os késleltetéssel érkezik. Ez lehetővé teszi az akkumulátor megtakarítását és az erősítő keverővel való integrálását. Mivel az eszköz soha nem működik egyszerre vételre és adásra, ez egyfajta kapcsoló, amely az antennát egyik módból a másikba kapcsolja.
A vétel során, miután áthaladt a csatornaszűrőn, a jelet az LNA felerősíti és továbbítja a keverőbe. Ezután demodulálják és egy analóg-digitális átalakítóhoz küldik, amely a CPU táplálásához szükséges digitális jellé alakítja át.
Adáskor egy logikai generátor modulálja a digitális adatokat jellé. Továbbá a keverőn keresztül belép a frekvenciaszintetizátorba, majd átjut a csatornaszűrőhöz és egy erősítetthez. Csak megfelelő erősségű jel kerül az antennába, ahonnan az űrbe kerül.
Digitális modul
Az egész rendszer fő eleme és agya a központi processzor, amely minden bejövő információt feldolgoz. A mikroáramkör chipkészletét a számítógéphez hasonlóan használják, de teljesítményben és teljesítményben nem versenyezhet vele. A CPU-n kívül ez az egység a következőket tartalmazza:
- Analóg-digitális átalakító, amely az analóg mikrofonjeleket digitális adatokká alakítja.
- Beszéd- és csatornakódoló és dekódoló.
- Digitális-analóg konverter.
- Dekóder éskódoló.
- Beszédaktivitás-érzékelő. Csak akkor engedélyezi a csomópontok működését, ha a hívó beszéde jelen van.
- Terminál alapok. Kommunikációs interfészt képez külső eszközökkel, például számítógéppel vagy telefontöltővel.
- Vezeték nélküli modulok.
- Billentyűzet.
- Kijelző.
- Hangszóró.
- Mikrofon.
- Kamera modul.
- Cserélhető tárhely.
- Sim-kártya.
Egyes cégek két mikrofont használnak. Egy a külső zaj elnyomására van szükség. Ezenkívül néha két hangszórót használnak: az egyiket telefonbeszélgetésekhez, a másikat zenelejátszáshoz.
A mobileszközök működési elve a mobilhálózatban
A mobiltelefonok négy frekvencián működnek a GSM hálózaton:
- 850 MHz.
- 900 MHz.
- 1800 MHz.
- 1900 MHz.
A rendszerszabvány három fő összetevőt tartalmaz:
- Bázisállomás alrendszer (BSS).
- Switching Switching Subsystem (NSS).
- Szolgáltatási és Kezelőközpont (OMC).
Az eszköz kölcsönhatásba lép a bázisállomásokkal (tornyokkal). Bekapcsolás után elkezdi keresni a szabványának megfelelő hálózatokat, amelyeket a szórási azonosító alapján ismer fel. Ha elérhető, a telefon azt az állomást választja ki, amelyiknél nagyobb a térerő. Ezután jön a hitelesítés. Az azonosítók egyedi SIM-kártyaszámok, IMSI és Ki. Ezután a hitelesítési központ (AuC) véletlen számot küld az eszköznek, amely egy speciális algoritmus kulcsa.számítástechnika. Ugyanakkor a rendszer önállóan végez ilyen számítást. Ha az alap és az eszköz eredményei megegyeznek, akkor a telefon regisztrálva van a hálózaton.
Az eszköz egyedi azonosítója az IMEI, amely a nem felejtő memóriában van tárolva. Ezt a számot a gyártó állítja be, és ez az útlevele. Az IMEI első nyolc számjegye az eszköz leírását tartalmazza, a többi a sorozatszám egy ellenőrző számjellel.
A sikeres regisztráció után a telefon készen áll a bázisállomásokkal való jelcserére. Mint korábban említettük, a mobilszolgáltatók telefonjainak elrendezése hasonló a DECT-eszközök rendszeréhez, de megvannak a maga különbségei. Az adás előtt a mobiljelet titkosítják és 20 ms-os szegmensekre osztják. A kódolás az EFR szabvány algoritmusa szerint történik nyilvános kulcs használatával. Az antennát pedig egy beszédaktivitás-érzékelő (VAD) aktiválja, vagyis amikor az ember beszélni kezd. A beszéd folytonossági zavarát a kodek kezeli a DTX algoritmus segítségével. A vevő oldalon a jel feldolgozása ugyanúgy, de fordított sorrendben történik.
Töltők
A mobiltelefonok töltői fontos alkatrészei, mivel biztosítják a készülék működését. Közvetlen céljuk az, hogy a hálózati feszültséget és áramerősséget a szükséges értékekre csökkentsék és az akkumulátorra táplálják. Alapvetően a kimeneti feszültség 5V, az áramerősség az akkumulátor típusától és kapacitásától függ. Az akkumulátor töltési ideje az erősségétől is függ.
Töltők megosztása:
- Betranszformátor.
- Pulse.
Az elsők nem félnek a feszültségesésektől, és mindig nagy az áramtartalékuk. Koncepciójuk nagyon egyszerű. A leléptető tekercset hálózati feszültséggel látják el, ami a kívánt értékekre csökkenti. A második tekercs árama átmegy a diódahídra, ahol a kondenzátor fel van szerelve. Szűrőként működik a túlfeszültség ellen, és átveszi a felesleget. Ezután az ellenállás csökkenti az áramerősséget, és átadja az akkumulátornak.
Az impulzusos memória áramkör bonyolultabb, és diódákból és tranzisztorokból készül.
Vezeték nélküli adatátviteli rendszerek támogatása
Jelenleg három módja van az adatok átvitelének:
- Infravörös.
- Bluetooth.
- Wi-Fi.
Az első hatástalannak bizonyult, ezért nem használják. Az utolsó kettőt szinte minden eszközön megvalósítják. A Bluetooth rövid hatótávolságú, és főként a telefon hordozható eszközökkel való kommunikációs interfészének kialakítására szolgál.
A Wi-Fi fejlettebb formátumnak számít, és az internet elérésére szolgál. Meg kell jegyezni, hogy vannak speciális szoftverek, amelyek lehetővé teszik az interneten keresztüli hívások kezdeményezését mobilkapcsolat használata nélkül. Ezen túlmenően ezzel a technológiával olyan helyi hálózatot szervezhet, amelyhez egyszerre több eszköz is csatlakozhat, és adatot cserélhet.
Opcionális tartozékok
A gyártó cégek minden lehetséges módon igyekeznek vásárlókat vonzani termékeikhez,ezért folyamatosan bővíteni kell a kínált nómenklatúra körét. Ez magában foglalja:
- Tokok.
- Üvegvédelem.
- Hordozható eszközök a telefonhoz, például fejhallgató.
- Cserélhető meghajtók.
- Multimédia.
- Intelligens eszközök.
- USB-eszközök a telefonhoz, például kábelek, adapterek vagy töltők.
Az ilyen segédprogramok nagymértékben kibővítik a modulok képességeit, és megkönnyítik tulajdonosaik életét.
A modern telefonmodellek összehasonlító jellemzői
Ahhoz, hogy megértsük, mi a modern telefon, tisztán kell látnia paramétereiket. De egy márkát figyelembe venni igazságtalan. Az egyik minta áttekintése nem ad teljes képet, ezért összehasonlítás és elemzés céljából a Samsung márkák három zászlóshajója készült okostelefon (a márka telefonjainak eszköze nem különbözik túlságosan a többitől), az Apple és a Xiaomi. Árkategória szerint a következő sorrendben sorakoztak:
- Apple.
- Samsung.
- Xiaomi.
Az ára alapján az iPhone fejlett technológiákat használ, amelyek a legmagasabb paraméterekkel rendelkeznek. A Samsung azonban 1938 óta van a piacon, és rengeteg tapasztalatot halmozott fel. Általánosságban elmondható, hogy az összehasonlítás célja nem a győztes azonosítása és a kérdés megválaszolása, hogy melyik a jobb - az "Android" vagy az iOS platformon lévő telefonok eszköze. A kihívás az, hogy megmutassuk, milyen magasra jutott a technológia.
| Paraméternevek | Apple | Sumsung | Xiaomi |
| Méretek, mm | 77, 4×157, 5×7, 7 | 76, 4×161, 9×8, 8 | 74, 9×150, 9×8, 1 |
| Súly, g | 208 | 201 | 189 |
| Hálózati támogatás | A Samsung, Apple és Xiaomi telefonok támogatják a 2G, 3G, 4G hálózatokat | ||
| Sim-kártyák | 1 nem méretezett | 2 nanoméretû | |
| Átlós kijelző mérete, hüvelyk | 6, 5 | 6, 4 | 5, 99 |
| Képernyőfelbontás | 2688×1242 | 2960×1440 | 2160×1080 |
| DPI-sűrűség | 458 | 516 | 403 |
| Gyártástechnológia | OLED | Szuper AMOLED | IPS |
| Színek száma a képernyőn | 16 millió | 17 millió | 16,7 millió |
| Rendszer | iOS | Android | |
| CPU gyártó | Apple | Samsung | Qualcomm |
| CPU-modell | A12 Bionic | Exynos 9810 | Snapdragon 845 |
| Magok száma | 6 | A Xiaomi és a Samsung telefonok készülékében az általános konfigurációban 8 db van, mindegyikhez 4 | |
| Frekvencia, GHz | 2, 5 | 1, 9; 2, 9 | 1, 8; 2, 8 |
| Technológia, nm | 7 | 10 | |
| RAM, GB | 4 | 6 | |
| Belső memória, GB | 256 | 128 | |
| Beépített érzékelők |
|
|
|
| Hátsó kamera felbontása, MP |
Fő: 12 MP Kiegészítő: 12 MP |
||
| Rekesznyílás érzékenysége |
Fő: ƒ/2.4 Kiegészítő: ƒ/1.8 |
Fő: ƒ/2.4 Kiegészítő: ƒ/1,5 |
Fő: ƒ/2.4 Kiegészítő: ƒ/1.8 |
| Elülső kamera felbontása, MP | 7 | 8 | 5 |
| Rekesznyílás érzékenysége | ƒ/2,2 | ƒ/1,7 | ƒ/1,7 |
| Támogatja a vezeték nélküli technológiát | Bluetooth, Wi-Fi | ||
| Műhold helymeghatározás | GPS, GLONASS, A-GPS | ||
| Akkumulátorkapacitás, mAh | 3174 | 4000 | 3400 |
| Védelmi rendszerek |
|
A Samsung telefon csak arcszkennerrel rendelkezik | A Xiaomi ujjlenyomat-szkennerrel rendelkezik |
Ahogy a táblázatból is látszik, a Samsung, Xiaomi és Apple telefonok specifikációi és készülékei szinte megegyeznek. Ez csak az egészséges versenyről és a vágyról beszél, hogy termékét jobbá tegye a felhasználók számára. Minden gyártó bevezeti a legújabb technológiákat, amelyek nem állnak meg, és gyorsan fejlődnek.
Következtetés
Nem sok idő telt el az első telefon megjelenése óta. Ebben az időszakban az egyszerű alkatrészkészletből okoseszközökké fejlődtek. Számos olyan funkciót egyesítenek, amelyeket korábban más eszközökhöz rendeltek. És ez a fejlődés folytatódni fog.
