Jak funguje mobilní komunikace? Blokové schéma mobilního telefonu GSM

Komunikace mezi mobilními telefony nebo mobilními telefony, jak se jim také říká, se neprovádí pomocí drátů, jako v běžném telefonním systému, ale prostřednictvím rádiových vln. Chcete-li zavolat na mobilní telefon, musíte vytočit číslo jako obvykle. Rádiová zpráva tak dorazí na základnovou stanici řízenou mobilní telefonní společností.

Na stanici, která obsluhuje všechna volání v daném okruhu nebo zóně, řídicí zařízení detekuje volání na otevřeném rádiovém kanálu. Kromě toho vysílá signál do automatické telefonní ústředny celulární sítě. Čtením speciálních kódů přenášených telefonem,

Automatická telefonní ústředna sleduje pohyb vozidla v prostoru první stanice. Pokud během hovoru auto projede zónou a skončí v další, hovor je automaticky předán základnové stanici, která v této zóně pracuje. Při volání na mobilní telefon se volající připojí k automatické ústředně mobilního telefonu, která lokalizuje mobilní telefon, požádá o otevřený rádiový kanál z řídicí jednotky a komunikuje - prostřednictvím základnové stanice - s požadovaným číslem. Pak zazvoní mobil. Když řidič zvedne telefon, okruh je dokončen.

Provoz základnové stanice

Každá základnová stanice přijímá signály vysílané v okruhu tří až šesti mil. Aby se zabránilo šumu, musí základnové stanice se shodnými hranicemi pracovat na různých frekvenčních kanálech. Ale i ve stejném městě mohou stanice, které jsou od sebe poměrně vzdálené, snadno fungovat na stejném kanálu.

Místní telefonní systém, který slouží domácnostem i firmám, je založen na drátech vedených pod zemí i nad zemí a připojených k automatické ústředně.

Umístění a kanál

Automatická telefonní ústředna detekuje polohu pohybujícího se vozidla, zatímco obvodový kontrolér směruje hovor na komunikační kanál.

Oblast hovoru

Když se vozidlo pohybuje mimo dosah nejvzdálenější základnové stanice, řidič již nemůže používat mobilní komunikaci. Pokud je hovor uskutečněn na cestě k okraji zóny, signál je stále slabší a nakonec úplně zmizí.

Na cestě z nádraží na nádraží

Automatická telefonní ústředna pro mobilní komunikaci po celou dobu mobilního hovoru zaznamenává polohu jedoucího vozu na základě síly rádiových signálů, které z něj vycházejí. Když signál zeslábne, automatická telefonní ústředna upozorní základnovou stanici, která obratem přepojí hovor na blízkou stanici pro servis.

Víte, co se stane poté, co vytočíte číslo přítele na svém mobilním telefonu? Jak ho mobilní síť najde v horách Andalusie nebo na pobřeží vzdáleného Velikonočního ostrova? Proč se konverzace někdy náhle zastaví? Minulý týden jsem navštívil společnost Beeline a pokusil jsem se zjistit, jak funguje mobilní komunikace...

Velkou oblast obydlené části naší země pokrývají základnové stanice (BS). V terénu vypadají jako červenobílé věže a ve městě se skrývají na střechách nebytových budov. Každá stanice zachycuje signály z mobilních telefonů na vzdálenost až 35 kilometrů a komunikuje s mobilním telefonem prostřednictvím služebních nebo hlasových kanálů.

Poté, co vytočíte číslo přítele, telefon kontaktuje nejbližší základní stanici (BS) prostřednictvím servisního kanálu a požádá o přidělení hlasového kanálu. Základní stanice odešle požadavek řadiči (BSC), který jej předá přepínači (MSC). Pokud je váš přítel účastníkem stejné mobilní sítě, pak přepínač zkontroluje Home Location Register (HLR), zjistí, kde se volaný účastník aktuálně nachází (doma, v Turecku nebo na Aljašce) a přepojí hovor na příslušný přepínač, odkud byl odeslán, bude odeslán do ovladače a poté do základní stanice. Základní stanice bude kontaktovat váš mobilní telefon a spojí vás s vaším přítelem. Pokud je váš přítel v jiné síti nebo voláte na pevnou linku, váš přepínač se spojí s odpovídajícím přepínačem v jiné síti. Obtížný? Pojďme se na to blíže podívat. Základní stanice je pár železných skříní zamčených v dobře klimatizované místnosti. Vzhledem k tomu, že v Moskvě bylo venku +40, chtěl jsem v této místnosti chvíli bydlet. Základní stanice je obvykle umístěna buď v podkroví budovy nebo v kontejneru na střeše:

2.

Anténa základní stanice je rozdělena do několika sektorů, z nichž každý „svítí“ svým vlastním směrem. Vertikální anténa komunikuje s telefony, kulatá anténa spojuje základní stanici s ovladačem:

3.

Každý sektor dokáže zpracovat až 72 hovorů současně, v závislosti na nastavení a konfiguraci. Základní stanice se může skládat ze 6 sektorů, takže jedna základní stanice může obsloužit až 432 hovorů, nicméně stanice má obvykle nainstalovaných méně vysílačů a sektorů. Mobilní operátoři raději instalují více BS, aby zlepšili kvalitu komunikace. Základnová stanice může pracovat ve třech pásmech: 900 MHz - signál na této frekvenci postupuje dále a lépe proniká dovnitř budov 1800 MHz - signál se pohybuje na kratší vzdálenosti, ale umožňuje instalovat větší počet vysílačů v 1 sektoru 2100 MHz - 3G síť Takto vypadá skříň s 3G zařízením:

4.

Vysílače 900 MHz jsou instalovány na základnových stanicích na polích a vesnicích a ve městě, kde jsou základnové stanice zaseknuté jako jehličky, se komunikace provádí hlavně na frekvenci 1800 MHz, i když jakákoliv základnová stanice může mít vysílače všech tří rozsahů zároveň.

5.

6.

Signál s frekvencí 900 MHz může dosáhnout až 35 kilometrů, ačkoli „dosah“ některých základnových stanic umístěných podél dálnic může dosáhnout až 70 kilometrů, a to kvůli snížení počtu současně obsluhovaných účastníků na stanici o polovinu . V souladu s tím může náš telefon s malou vestavěnou anténou přenášet signál na vzdálenost až 70 kilometrů... Všechny základnové stanice jsou navrženy tak, aby poskytovaly optimální rádiové pokrytí na úrovni země. Proto i přes dosah 35 kilometrů není rádiový signál jednoduše vyslán do výšky letu letadla. Některé letecké společnosti však již začaly do svých letadel instalovat základnové stanice s nízkým výkonem, které poskytují pokrytí v rámci letadla. Taková BS je připojena k pozemní celulární síti pomocí satelitního kanálu. Systém doplňuje ovládací panel, který posádce umožňuje zapínání a vypínání systému a také určité typy služeb, například vypnutí hlasu při nočních letech. Telefon dokáže měřit sílu signálu z 32 základnových stanic současně. Odesílá informace o 6 nejlepších (z hlediska síly signálu) přes servisní kanál a kontrolér (BSC) rozhodne, která BS převede aktuální hovor (Handover), pokud jste na cestách. Někdy se může stát, že telefon udělá chybu a přepojí vás na BS s horším signálem, v takovém případě může být hovor přerušen. Může se také ukázat, že na základní stanici, kterou váš telefon zvolil, jsou všechny hlasové linky obsazené. V tomto případě bude konverzace také přerušena. Řekli mi také o takzvaném „problému v horním patře“. Pokud žijete v penthouse, může se někdy při přesunu z jedné místnosti do druhé konverzace přerušit. To se děje proto, že v jedné místnosti může telefon „vidět“ jednu BS a ve druhé další, pokud je otočena na druhou stranu domu, a zároveň jsou tyto 2 základní stanice umístěny ve velké vzdálenosti od navzájem a nejsou registrovány jako „sousední“ od mobilního operátora. V tomto případě nebude hovor přepojen z jedné BS do druhé:

Komunikace v metru je zajištěna stejně jako na ulici: Base Station - controller - switch, jen s tím rozdílem, že se tam používají malé Base Station a v tunelu je pokrytí ne obyčejnou anténou, ale speciálním vyzařovacím kabelem. Jak jsem psal výše, jedna BS dokáže uskutečnit až 432 hovorů současně. Obvykle je tento výkon dostačující, ale například během některých svátků nemusí BS zvládat množství lidí, kteří chtějí volat. To se obvykle stává na Nový rok, kdy si všichni začnou gratulovat. SMS jsou přenášeny prostřednictvím servisních kanálů. 8. března a 23. února si lidé raději navzájem gratulují pomocí SMS, posílají vtipné básničky a telefony se často nemohou dohodnout s BS na přidělení hlasového kanálu. Byl mi sdělen zajímavý případ. V jedné oblasti Moskvy začali předplatitelé dostávat stížnosti, že se s nikým nemohli dostat. Techničtí specialisté to začali zjišťovat. Většina hlasových kanálů byla zdarma, ale všechny servisní kanály byly obsazené. Ukázalo se, že vedle této BS byl ústav, kde probíhaly zkoušky a studenti si neustále vyměňovali textové zprávy. Telefon rozdělí dlouhé SMS na několik krátkých a odešle každou zvlášť. Pracovníci technických služeb doporučují posílat takovéto blahopřání prostřednictvím MMS. Bude to rychlejší a levnější. Ze základní stanice jde hovor do ovladače. Vypadá to stejně nudně jako samotný BS - je to jen sada skříní:

7.

V závislosti na vybavení může ovladač obsluhovat až 60 základnových stanic. Komunikace mezi BS a kontrolérem (BSC) může být prováděna prostřednictvím rádiového reléového kanálu nebo prostřednictvím optiky. Ovladač řídí provoz rádiových kanálů, vč. řídí pohyb účastníka a přenos signálu z jedné BS do druhé. Přepínač vypadá mnohem zajímavěji:

8.

9.

Každý přepínač obsluhuje 2 až 30 ovladačů. Zabírá velkou halu, plnou různých skříní s vybavením:

10.

11.

12.

Přepínač řídí provoz. Pamatujete si na staré filmy, kde lidé nejprve vytočili „dívku“ a ta je pak přepnutím vodičů připojila k jinému předplatiteli? Moderní přepínače dělají totéž:

13.

K ovládání sítě má Beeline několik aut, kterým láskyplně říkají „ježci“. Pohybují se po městě a měří úroveň signálu vlastní sítě a také úroveň sítě svých kolegů z Velké trojky:

14.

Celá střecha takového vozu je pokryta anténami:

15.

Uvnitř je zařízení, které provádí stovky hovorů a přijímá informace:

16.

24hodinové monitorování přepínačů a ovladačů se provádí z Mission Control Center v Network Control Center (NCC):

17.

Existují 3 hlavní oblasti pro monitorování mobilní sítě: četnost nehod, statistiky a zpětná vazba od účastníků. Stejně jako v letadlech má všechna zařízení mobilní sítě senzory, které vysílají signál do centrálního řídicího systému a předávají informace do počítačů dispečerů. Pokud některé zařízení selže, kontrolka na monitoru začne „blikat“. CCS také sleduje statistiky pro všechny přepínače a ovladače. Analyzuje ji a porovnává s předchozími obdobími (hodina, den, týden atd.). Pokud se statistika některého z uzlů začala výrazně lišit od předchozích indikátorů, světlo na monitoru znovu začne „blikat“. Operátoři zákaznických služeb obdrží zpětnou vazbu. Pokud se jim nepodaří problém vyřešit, je hovor předán technikovi. Pokud se ukáže, že je bezmocný, vytvoří se ve společnosti „incident“, který řeší inženýři podílející se na provozu příslušného zařízení. Přepínače jsou monitorovány 24/7 2 inženýry:

18.

Graf ukazuje aktivitu moskevských spínačů. Je jasně vidět, že v noci téměř nikdo nevolá:

19.

Kontrola nad ovladači (promiňte tautologii) se provádí z druhého patra Network Control Center:

22.

21.

Je trochu smutné, že naprostá většina lidí na otázku: „Jak funguje mobilní komunikace“ odpovídá „vzduchem“ nebo dokonce „nevím“.

V pokračování tohoto tématu jsem měl vtipný rozhovor s kamarádem na téma mobilní komunikace. Stalo se to přesně pár dní před tím, co oslavovali všichni signalisté a pracovníci telekomunikací Svátek "Radio Day". Stalo se, že díky své horlivé životní pozici tomu můj přítel uvěřil mobilní komunikace funguje zcela bez drátů přes satelit. Výhradně kvůli rádiovým vlnám. Zpočátku jsem ho nedokázal přesvědčit. Ale po krátkém rozhovoru vše do sebe zapadlo.

Po této přátelské „přednášce“ vznikl nápad napsat jednoduchým jazykem o tom, jak funguje mobilní komunikace. Všechno je tak, jak je.

Když vytočíte číslo a začnete volat, nebo vám někdo zavolá, pak vaše mobilní telefon komunikuje prostřednictvím rádiového kanálu z jedné z antén nejbližší základnové stanice. Kde jsou umístěny tyto základnové stanice, ptáte se?

Dávejte pozor na průmyslové budovy, městské výškové budovy a speciální věže. Na nich jsou umístěny velké šedé obdélníkové bloky s vyčnívajícími anténami různých tvarů. Ale tyto antény nejsou televizní nebo satelitní, ale vysílač mobilní operátoři. Jsou nasměrovány různými směry, aby poskytovaly komunikaci účastníkům ze všech směrů. Koneckonců, nevíme, odkud přijde signál a kam nás ten nešťastný účastník se sluchátkem vezme? V odborném žargonu se anténám také říká „sektory“. Zpravidla se nastavují od jedné do dvanácti.

Z antény je signál přenášen kabelem přímo do řídicí jednotky stanice. Společně tvoří základnovou stanici [antény a řídící jednotku]. Několik základnových stanic, jejichž antény obsluhují samostatnou oblast, například městskou část nebo malé město, je připojeno ke speciální jednotce - ovladač. K jednomu ovladači je obvykle připojeno až 15 základnových stanic.

Na druhé straně jsou ovladače, kterých může být také několik, připojeny kabely k „myšlenkové nádrži“ - přepínač. Přepínač poskytuje výstup a vstup signálů do městských telefonních linek, jiným mobilním operátorům, stejně jako operátorům dálkové a mezinárodní komunikace.

V malých sítích se používá pouze jeden přepínač, ve větších, obsluhujících více než milion účastníků najednou, lze použít dva, tři i více přepínačů, opět propojené dráty.

Proč taková složitost? Čtenáři se budou ptát. Zdálo by se, můžete jednoduše připojit antény k přepínači a vše bude fungovat. A tady jsou základnové stanice, přepínače, hromada kabelů... Ale není to tak jednoduché.

Když se člověk pohybuje po ulici pěšky nebo autem, vlakem atd. a zároveň telefonovat, je důležité zajistit kontinuita komunikace. Signalisté pojmem nazývají proces předání služby v mobilních sítích "předat". Je nutné včas přepnout telefon účastníka z jedné základnové stanice na druhou, z jednoho ovladače na druhý a tak dále.

Pokud byly základnové stanice připojeny přímo k přepínači, pak všechny tyto přepínání by muselo být řízeno přepínačem. A ten „chudák“ už má co dělat. Víceúrovňový návrh sítě umožňuje rovnoměrné rozložení zátěže na technická zařízení. To snižuje pravděpodobnost selhání zařízení a následné ztráty komunikace. Koneckonců jsme všichni zájem v nepřetržité komunikaci, že?

Takže když jsme dosáhli spínače, náš hovor je přesměrován na dále - do sítě jiného mobilního operátora, městských dálkových a mezinárodních komunikací. To se samozřejmě děje prostřednictvím vysokorychlostních kabelových komunikačních kanálů. Hovor dorazí na ústřednu jiného operátora. Ten zároveň „ví“, na kterém území [v oblasti pokrytí, který kontrolor] se požadovaný účastník aktuálně nachází. Přepínač přenáší telefonní hovor do konkrétního ovladače, který obsahuje informace v oblasti pokrytí, na které základnové stanici se příjemce hovoru nachází. Ovladač vysílá signál této jediné základnové stanici a ta se zase „dotazuje“, to znamená volá na mobilní telefon. Trubice začne podivně zvonit.

Celý tento dlouhý a složitý proces ve skutečnosti trvá 2-3 sekundy!

Stejným způsobem dochází k telefonování do různých měst v Rusku, Evropě a ve světě. Pro kontakt přepínače různých telekomunikačních operátorů využívají vysokorychlostní komunikační kanály z optických vláken. Telefonní signál díky nim urazí stovky tisíc kilometrů během pár sekund.

Díky skvělému Alexandru Popovovi za to, že dal světu rádio! Kdyby nebylo jeho, možná bychom byli nyní připraveni o mnoho výhod civilizace.

V teoretické části se nebudu pouštět do historie vzniku celulárních komunikací, jejich zakladatelů, chronologie standardů atp. Pro zájemce je dostatek materiálu jak v tištěných publikacích, tak na internetu.

Podívejme se, co je to mobilní (mobilní) telefon.

Obrázek ukazuje princip činnosti velmi zjednodušeným způsobem:

Obr.1 Jak funguje mobilní telefon

Mobilní telefon je transceiver pracující na jedné z frekvencí v rozsahu 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz. Příjem a vysílání jsou navíc odděleny frekvencí.

Systém GSM se skládá ze 3 hlavních součástí, jako jsou:

Subsystém základnové stanice (BSS – Base Station Subsystem);

Spínací/spínací subsystém (NSS – NetworkSwitchingSubsystem);

Centrum provozu a údržby (OMC);

Ve zkratce to funguje takto:

Mobilní (mobilní) telefon spolupracuje se sítí základnových stanic (BS). Stožáry BS se obvykle instalují buď na jejich pozemní stožáry, nebo na střechy domů či jiných staveb, nebo na pronajaté stávající stožáry všech druhů rozhlasových/TV opakovačů apod., dále na výškové komíny kotelen a kotelen. jiné průmyslové stavby.

Po zapnutí telefonu a zbytku času sleduje (poslouchá, skenuje) éter na přítomnost GSM signálu ze své základnové stanice. Telefon identifikuje svůj síťový signál pomocí speciálního identifikátoru. Pokud existuje (telefon je v oblasti pokrytí sítě), pak telefon vybere nejlepší frekvenci z hlediska síly signálu a na této frekvenci odešle do BS požadavek na registraci do sítě.

Proces registrace je v podstatě procesem autentizace (autorizace). Jeho podstata spočívá v tom, že každá SIM karta vložená do telefonu má své unikátní identifikátory IMSI (International Mobile Subscriber Identity) a Ki (Key for Identification). Tyto stejné IMSI a Ki jsou vloženy do databáze autentizačního centra (AuC), když jsou vyrobené SIM karty přijaty telekomunikačním operátorem. Při registraci telefonu v síti jsou identifikátory přenášeny do BS, konkrétně AuC. Dále AuC (identifikační centrum) přenese do telefonu náhodné číslo, které je klíčem k provádění výpočtů pomocí speciálního algoritmu. Tento výpočet probíhá současně v mobilním telefonu a AuC, poté jsou oba výsledky porovnány. Pokud se shodují, je SIM karta rozpoznána jako pravá a telefon je zaregistrován v síti.

U telefonu je identifikátorem v síti jeho jedinečné číslo IMEI (International Mobile Equipment Identity). Toto číslo se obvykle skládá z 15 číslic v desítkové soustavě. Například 35366300/758647/0. Prvních osm číslic popisuje model telefonu a jeho původ. Zbytek tvoří sériové číslo telefonu a kontrolní číslo.

Toto číslo je uloženo v energeticky nezávislé paměti telefonu. U zastaralých modelů lze toto číslo změnit pomocí speciálního softwaru a příslušného programátoru (někdy datového kabelu), u moderních telefonů je duplikováno. Jedna kopie čísla je uložena v paměťové oblasti, kterou lze naprogramovat, a duplikát je uložen v paměťové oblasti OTP (One Time Programming), která je jednou naprogramována výrobcem a nelze ji přeprogramovat.

I když tedy změníte číslo v první paměťové oblasti, telefon po zapnutí porovná data v obou paměťových oblastech, a pokud jsou detekována různá čísla IMEI, telefon se zablokuje. Proč to všechno měnit, ptáte se? Ve skutečnosti to legislativa většiny zemí zakazuje. Číslo IMEI telefonu je sledováno online. Pokud je tedy telefon odcizen, lze jej sledovat a zabavit. A pokud se vám podaří toto číslo změnit na jakékoli jiné (pracovní), pak se šance na nalezení telefonu sníží na nulu. Tyto záležitosti řeší zpravodajské služby s patřičnou pomocí provozovatele sítě atd. Proto se tomuto tématu nebudu hlouběji věnovat. Zajímá nás čistě technický aspekt změny čísla IMEI.

Faktem je, že za určitých okolností může dojít k poškození tohoto čísla v důsledku selhání softwaru nebo nesprávné aktualizace a pak je telefon absolutně nevhodný k použití. Zde přicházejí na pomoc všechny prostředky k obnovení IMEI a funkčnosti zařízení. Tento bod bude podrobněji probrán v části opravy softwarového telefonu.

Nyní krátce o přenosu hlasu od účastníka k účastníkovi ve standardu GSM. Ve skutečnosti se jedná o technicky velmi složitý proces, který je zcela odlišný od běžného přenosu hlasu přes analogové sítě, jako je například domácí drátový/rádiový telefon. Digitální radiotelefony DECT jsou poněkud podobné, ale provedení je stále odlišné.

Faktem je, že hlas předplatitele prochází před vysíláním mnoha transformací. Analogový signál je rozdělen do segmentů o délce 20 ms, poté je převeden na digitální, poté je zakódován pomocí šifrovacích algoritmů s tzv. veřejný klíč - systém EFR (Enhanced Full Rate - pokročilý systém kódování řeči vyvinutý finskou společností Nokia).

Všechny signály kodeků jsou zpracovávány velmi užitečným algoritmem založeným na principu DTX (Discontinuous Transmission) - přerušovaný přenos řeči. Jeho užitečnost spočívá v tom, že ovládá telefonní vysílač, zapíná jej pouze při zahájení řeči a vypíná při pauzách mezi hovory. Toho všeho je dosaženo pomocí VAD (Voice Activated Detector) obsaženého v kodeku – detektoru řečové aktivity.

U přijímajícího účastníka probíhají všechny transformace v opačném pořadí.

Zařízení mobilního telefonu a jeho hlavní funkční jednotky (moduly).

Každý mobilní telefon je složité technické zařízení, skládající se z mnoha funkčně ucelených modulů, které jsou vzájemně propojeny a obecně zajišťují běžný provoz zařízení. Porucha alespoň jednoho modulu znamená minimálně částečnou nefunkčnost zařízení a maximálně je telefon zcela nefunkční.

Schematicky vypadá mobilní telefon takto:

Obr.2 Zařízení mobilního telefonu

Účel a činnost jednotlivých uzlů.

1. Dobíjecí baterie (AB)– hlavní (primární) zdroj napájení telefonu. Při provozu má jednu nepříjemnou vlastnost - stárnutí, tzn. ztráta kapacity, zvýšení vnitřního odporu. Jedná se o nevratný proces a rychlost stárnutí baterie závisí na mnoha faktorech, z nichž klíčový je správný provoz a skladování.

Dříve se většina telefonních baterií vyráběla pomocí technologií NiCd (na bázi niklu a kadmia) a NiMH (nikl-metalhydrid). V současné době se tyto baterie již nevyrábějí. S rozšířením baterií na bázi Li-Ion (lithium-iontové) technologie vykazovaly tyto baterie nejlepší poměr ceny a kvality a měly také řadu výhod, zejména absenci tzv. „paměťový efekt“. Životnost je cca 3-4 roky. Není to tak dávno, co se na trhu objevily Li-Pol (lithium-polymerové) baterie. Jsou levnější než lithium-iontové, ale i jejich životnost je kratší - cca 2 roky.

Moderní baterie jsou považovány za funkční, pokud si udrží alespoň 80 % své jmenovité kapacity. V praxi existují baterie s 50 % i méně. To znamená, že mnoho uživatelů se snaží z baterie „vymáčknout“ poslední miliampéry, a proto pak trpí oni sami, protože často opotřebovaná baterie začne bobtnat, což může vést k poruchám pouzdra telefonu a někdy dokonce k poruše síťové nabíječky a obvodů nabíječky telefonu, regulátoru výkonu. Šetřit za baterie se tedy nevyplatí. Telefon také potřebuje dobré napájení

Baterie nevyžadují zvláštní péči. Hlavní je vyvarovat se podchlazení v zimě (do -10°C), protože výtok a stárnutí se zrychlují. Stejně tak ohřev na 50-60°C a vyšší. To je nebezpečné – baterie může jednoduše nabobtnat a dokonce explodovat (to je u lithiových baterií kritické)!!!

Baterie mobilního telefonu se skládá ze 2 částí: samotné baterie a malé elektroniky-automatizační desky.

Obr.3 Struktura baterie

Na obrázku jsem pro názornost ukázal již poškozenou oteklou baterii. Nejčastěji k tomu dochází v důsledku použití levných nabíječek, poruch v nabíjecím okruhu telefonu a také vysokých nabíjecích proudů vybraných výrobcem (pro zkrácení doby nabíjení baterie). A samozřejmě levné neoriginální baterie velmi rychle „tloustnou“.

Pokud jde o desku elektroniky, plní ochrannou funkci a zabraňuje jak samotné baterii, tak telefonu v nouzových situacích, jako jsou:

Zkrat (SC) napájecích svorek baterie;

Přehřátí baterie během nabíjení a provozu;

Vybití baterie je pod stanovenou minimální přípustnou normou;

nabíjení baterie;

Když dojde k některému z nich, tzv elektronické relé a výstupní svorky baterie jsou bez napětí.

Moderní baterie má zpravidla minimálně 3 piny pro připojení ke konektoru baterie mobilního telefonu. Jedná se o „+“, „-“ a „TEMP“ (teplotní senzor, pomocí kterého ovladač baterie spolu s regulátorem výkonu telefonu řídí proces nabíjení baterie, snižuje nebo zvyšuje nabíjecí proud, a v případě přehřátí nebo zkratu odpojte baterii od svorek desky úplně elektroniku).

Obr.4 Umístění kontaktů baterie

Nutno podotknout, že umístění kontaktů se může u různých výrobců lišit!!!

Hlavní vlastnosti baterie jsou:

Jmenovité napětí je obvykle 3,6 - 3,7 V. Pro plně nabitou baterii 4,2 - 4,3 V.

- kapacita - pro moderní telefony od přibližně 700mA do 2000mA nebo více.

Vnitřní odpor – čím nižší, tím lepší (až přibližně 200 miliOhmů)

2. Regulátor výkonu– slouží k přeměně napětí baterie na několik typů napětí pro napájení jednotlivých komponent a zařízení telefonu, jako je CPU (centrální procesorová jednotka), RAM a ROM (paměťové čipy), různé zesilovače, někdy i podsvícení klávesnice a displeje atd. a také řídí proces nabíjení baterie. Spolu s procesorem aktivuje vestavěné nebo externí zvukové zesilovače reproduktoru, mikrofonu, bzučáku (polyfonní reproduktor). Navíc poskytuje výměnu dat se SIM kartou.

Strukturálně je vyroben ve formě samostatného čipu. Někdy lze kombinovat s procesorem (čínské padělky známých značek jako Nokia N95 atd.)

Při běžném provozu telefonu málokdy selže ovladač napájení. Nejčastěji se tak děje při nabíjení z důvodu přehřátí nebo při použití neoriginální či vadné nabíječky. Méně často – pokud byl telefon vystaven vlhkosti nebo byl silně zasažen.

Vzhled je na obr. 2 a může se lišit (v závislosti na konkrétním modelu telefonu a jeho výrobci).

3. SIM-holder (sim – konektor) – držák SIM karty. Podle názvu slouží k připojení SIM karty k telefonu. Design je téměř stejný pro všechny telefony, protože moderní SIM karty jsou přivedeny na stejný standard. Má 6 (výjimečně 8) odpružených kontaktů, pomocí kterých probíhá elektrická komunikace mezi SIM kartou a regulátorem výkonu nebo procesorem. Liší se pouze provedením uchycení (držení) SIM karty. Mezi poruchy patří odlomení kontaktů při časté výměně SIM karet nebo jejich nešikovném (nesprávném) vyjímání, kdy uživatel začne používat improvizované prostředky k vyzvednutí SIM karty pro další uchopení prsty a vyjmutí z držáku. Naše krásné dámy se k tomu často uchylují pomocí svých dlouhých, nákladně upravených nehtů. Tím trpí jak telefon, tak manikúra

Konektor nevyžaduje zvláštní péči. Existují však případy (opět v závislosti na uživateli), kdy kontakty oxidují, ucpávají se a ztrácejí své pružné vlastnosti. V tomto případě je dovolena VELKÁ OPATRNOST!!! otřete je gumou (gumou) a VELMI OPATRNĚ!!!, kontakty mírně ohněte jehlou nebo dřevěným párátkem směrem nahoru.

Pokud dojde k poruše držáku (držáku) SIM, jak je popsáno výše, telefon vaši SIM kartu „neuvidí“ a na displeji bude neustále zobrazovat zprávu jako: „Vložte SIM kartu“. Rozbité držáky nelze opravit a je nutné je vyměnit za nové.

4. Mikrofon– slouží k převodu hlasu uživatele na slabé elektrické signály za účelem jejich dalšího zesílení, převodu a vysílání do vzduchu. Existují dva typy mobilních telefonů: analogové a digitální. Ty mají složitější konstrukci a vyžadují více práce při demontáži a výměně.

Mikrofony ztrácejí své výkonnostní charakteristiky nebo selhávají zejména tehdy, když jsou znečištěné, vystavené vodě nebo nárazu telefonu (to platí zejména pro digitální mikrofony, protože samy jsou velmi křehké).

Pokud dojde k poruše mikrofonu, telefon může mít následující závady:

Druhý účastník neslyší uživatele vůbec;

Druhý účastník slyší uživatele velmi špatně;

V posluchovém (konverzačním) reproduktoru je slyšet praskání (tzv. rušení GSM signálu). Stejný hluk lze slyšet, když přivedete mobilní telefon do konverzačního režimu nebo pošlete SMS na fungující rádio, zesilovač, reproduktory počítače atd. Mikrofony zpravidla nelze opravit a je nutné je vyměnit (kromě případů ucpání otvorů a zvukovodů pouzdra mobilního telefonu. Stačí je očistit od prachu, nečistot apod.)

5. Mluvčí (mluvčí řečník)– slouží k přeměně elektrických signálů na zvukové vibrace. To znamená, že funguje v opačném pořadí než mikrofon. Jeden účastník mluví do mikrofonu, který převádí hlas na e-mail. signály, pak jsou tyto signály převedeny (viz popis výše) a vysílány do vzduchu. Druhý účastník přijímá tyto signály telefonem a slyší je v reproduktoru telefonu.

Většina telefonů má nainstalovaných několik reproduktorů – samostatně konverzačních a samostatně polyfonních. Polyfonní reproduktor hraje melodii pro příchozí hovor, SMS atd. Existují ale telefony (většinou od Samsungu), kde roli konverzačního a polyfonního plní stejný reproduktor. Přídavný zesilovač zvuku se aktivuje pouze při přehrávání melodie nebo jiných signálů. Poruchy reproduktorů zahrnují částečné a úplné poruchy. Částečná je reprodukce řeči nebo hudby velmi tiše, se sípáním a nepříjemným zvoněním. To lze eliminovat, ale pouze v případech, kdy je po externím vyšetření zřejmé, že je reproduktor ucpaný cizími předměty. Například jako velmi malé kovové hobliny, které rády pronikají speciálně určenými otvory pro zvukový výstup reproduktoru. Je to dáno tím, že reproduktor ve své konstrukci obsahuje permanentní magnet. Magnetizuje tedy na sebe malé kovové předměty. Osobně jsem zastáncem výměny takových reproduktorů za nové. Jednak vám to ušetří čas, který strávíte úklidem a budete ho potřebovat hodně. Za druhé, málokdy se stane, že po vyčištění reproduktor funguje tak čistě, bez zkreslení a tak hlasitě. Takže na to nemyslete - okamžitě to změňte na nové. Zvláště pokud tento telefon není váš, ale přišel do opravy.

Kompletní – žádný zvuk. Důvodem je přerušení vodiče kmitací cívky reproduktoru. Jediným řešením je výměna reproduktoru. O tom, jak zkontrolovat provozuschopnost (integritu) reproduktoru, napíšu níže.

6. Reproduktor (bzučák, zvonek, polyfonní reproduktor - je to totéž)– stejný reproduktor, pouze je ve většině případů určen pro přehrávání vyzvánění, SMS, MP3 atp. Ale, jak již bylo zmíněno výše, lze jej použít i pro konverzaci. Poruchy a způsoby odstraňování problémů jsou stejné jako u reproduktoru sluchátka.

7. Centrální procesorová jednotka (CPU)– je hlavním zařízením mobilního telefonu. Jedná se o stejný procesor, který je přítomen v jakémkoli osobním počítači, notebooku atd., jen o něco menší a primitivnější. Navrženo pro provádění strojových příkazů, instrukcí a operací poskytovaných softwarem (firmwarem) telefonu, stejně jako jasnou interakci s ostatními moduly a zařízeními a jejich následnou správu. Jedním slovem, procesor je „mozek“, který zcela řídí provoz mobilního telefonu. Strukturálně je vyroben ve formě samostatného čipu. Zodpovědný za mnoho procesů, ke kterým dochází při běžném provozu telefonu. Mezi hlavní patří: zobrazování obrázků na displeji, příjem a zpracování signálů mobilní sítě, příjem a zpracování signálů modulu klávesnice, ovládání provozu kamery, zařízení pro příjem/vysílání informací, proces nabíjení baterie (spolu s regulátorem výkonu) a mnohem více.

Při běžném používání telefonu procesor téměř nikdy neselže a nevyžaduje žádnou údržbu.

V moderních telefonech, a zejména chytrých telefonech (v překladu z angličtiny, smartphone je chytrý telefon. Stejný telefon, jen je podobný počítači díky přítomnosti operačního systému a různých nainstalovaných programů pro provádění určitých úkolů), Často jsou instalovány 2 procesory. Jeden z nich plní stejné funkce jako v běžném telefonu a druhý je určen k ovládání operačního systému a spouštění jeho programů.

Pokud dojde k poruše centrálního procesoru, telefon je zcela nefunkční.

8. Flash – paměť. Samostatný čip (mikroobvod), který je určen k ukládání softwaru telefonu (firmwaru) a také uživatelských dat (kontakty, melodie, fotografie atd.). Software (firmware) je program vyvinutý výrobcem telefonu, který zpracovává a spouští procesor. Pro uživatele je to to, co vidí na obrazovce mobilního telefonu a funkce, které jsou mu dostupné v konkrétním modelu telefonu.

Flash paměť také zřídka selže při běžném používání. Je však třeba mít na paměti, že tyto čipy mají velký, ale stále omezený počet informačních cyklů čtení/zápisu.

Flash paměť je energeticky nezávislá a uchovává veškerá data zapsaná do ní i po vypnutí zdroje napájení (například baterie).

9. RAM – paměť (RAM). Slouží k dočasnému uložení dat. Provádějí se v něm všechny procesorové výpočty programového kódu a ukládají se také výsledky výpočtů a zpracování informací v konkrétním aktuálním okamžiku (například poslech hudby, přehrávání videa, spouštění aplikací, her atd.). , paměť se vyčistí od některých dat a načítá nová a tak pořád dokola.

Je třeba pamatovat na to, že paměť RAM (paměť s náhodným přístupem) je energeticky ZÁVISLÁ a pokud dojde k vypnutí zdroje napájení, všechna data uložená v RAM budou ztracena!!!

10. Modul klávesnice– standardní numerická klávesnice pro vytáčení účastnického čísla, textové SMS zprávy + sada doplňkových tlačítek, která provádějí funkce definované softwarem telefonu, jako je nastavení úrovně hlasitosti, spouštění programů, kamer, diktafonů atd. Pro normální provoz modulu klávesnice je hlavním úkolem uživatele udržovat klávesnici v čistotě a zabránit vniknutí vlhkosti, nečistot a jiných předmětů. Jinak se tlačítka musí mačkat velkou silou, případně telefon na stisk vůbec nereaguje. Činnost modulu klávesnice můžete obnovit vyčištěním od nečistot. Pokud byly kontaktní plošky a vodiče, které je spojují, vystaveny vlhkosti nebo jiným kapalinám a byly poškozeny, je nutné takový klíčový modul vyměnit za nový.

11. LCD displej– aktuální displej (obrazovka) telefonu. Účel je všem jasný, takže to nebudu rozebírat do hloubky. Hlavní charakteristiky jsou následující parametry:

Rozlišení, tedy počet reprodukovaných pixelů (bodů). Čím vyšší je tento parametr, tím jasnější a kvalitnější bude obraz. Pro více či méně moderní telefony jsou typická následující rozlišení obrazovky: 220X176 pixelů, 320X240. Pro telefony s velkými dotykovými obrazovkami: 400X240, 640X360, 800X400.

Počet reprodukovaných (zobrazených) barev. Totéž, čím více, tím lépe. U starších telefonů s barevnými displeji je tato hodnota většinou 4096 barev. Jak se zlepšoval, zvýšil se tento parametr na 65 tisíc, poté dosáhl 262 tisíc Nyní jsou všechny moderní drahé telefony vybaveny displeji s barevnou hloubkou 16 milionů.

Při správném používání telefonu displej nevyžaduje žádnou údržbu. V některých případech, kdy je telefon používán v prašném prostředí nebo se prostě časem v pouzdře nahromadilo velké množství prachu a nečistot, je třeba displej PEČLIVĚ otřít mikrovláknem (speciální utěrka, která se dobře čistí a nezanechává stopy nebo pruhy Lze jej zakoupit v prodejních prodejnách optika Některé typy brýlí jsou vybaveny takovým čistícím mikrovláknem.) Při používání telefonu nedovolte fyzickým nárazům na displej (nárazy, mačkání, silné ohyby), ani jej nevystavujte. na přímé sluneční světlo a zvýšené teploty. To povede k jeho selhání.

12. Transceiver– používá se pro příjem a přenos mobilních signálů GSM. Obsahuje mnoho funkčních prvků (generátory řízené napětím přijímače a vysílače, pásmové filtry, oddělovací kondenzátory, tlumivky atd.). Řízeno procesorem a 26 MHz quartzovým rezonátorem.

Pokud dojde k poruše transceiveru, telefon se nebude moci zaregistrovat do mobilní sítě a na displeji nebude indikátor síly GSM signálu.

13. Výkonový zesilovač– navržený pro zesílení signálu generovaného transceiverem na výkonovou úroveň požadovanou pro vyzařování antény do vzduchu.

Pokud dojde k poruše výkonového zesilovače, telefon přijme signál z mobilní sítě, ale nebude se moci do ní zaregistrovat, protože nebude schopen přenášet signál GSM.

14. Anténní spínač (vypínač)– určený pro spárování (propojení) přijímací a vysílací cesty GSM modulu k anténě telefonu. Tím je zajištěno, že telefon má jednu společnou anténu pro příjem a vysílání, a také eliminuje vliv výkonového zesilovače na přijímací cestu.

Buněčná komunikace je považována za jeden z nejužitečnějších vynálezů lidstva – spolu s kolem, elektřinou, internetem a počítačem. A za pouhých pár desetiletí prošla tato technologie řadou revolucí. Kde začala bezdrátová komunikace, jak fungují buňky a jaké možnosti nový mobilní standard otevře? 5G?

První použití rádia mobilního telefonu se datuje do roku 1921 – tehdy ve Spojených státech detroitská policie používala jednosměrnou dispečerskou komunikaci v pásmu 2 MHz pro přenos informací z centrálního vysílače do přijímačů v policejních autech.

Jak vznikla mobilní komunikace?

Myšlenka mobilní komunikace byla poprvé předložena v roce 1947 inženýry Bell Labs Douglasem Ringem a Ray Youngem. Reálné vyhlídky na jeho implementaci se však začaly objevovat až na počátku 70. let, kdy zaměstnanci společnosti vyvinuli funkční architekturu pro celulární hardwarovou platformu.

Američtí inženýři tedy navrhli umístit vysílací stanice nikoli do středu, ale do rohů „buněk“ a o něco později byla vynalezena technologie, která umožnila účastníkům pohybovat se mezi těmito „buňkami“ bez přerušení komunikace. Poté zbývá vyvinout provozní zařízení pro takovou technologii.

Problém úspěšně vyřešila Motorola – její inženýr Martin Cooper předvedl 3. dubna 1973 první funkční prototyp mobilního telefonu. Přímo z ulice zavolal vedoucímu výzkumného oddělení konkurenční firmy a vyprávěl mu o svých vlastních úspěších.

Vedení Motoroly do slibného projektu okamžitě investovalo 100 milionů dolarů, na komerční trh však tato technologie vstoupila až o deset let později. Toto zpoždění je způsobeno tím, že bylo nejprve nutné vytvořit globální infrastrukturu celulárních základnových stanic.

První mobilní telefon se začal prodávat 6. března 1983. Vážil téměř 800 gramů, na jedno nabití dokázal fungovat 30 minut hovoru a nabíjet se dal asi 10 hodin. Zařízení navíc stálo 3 995 $ – na tehdejší dobu báječná suma. Navzdory tomu se mobilní telefon okamžitě stal populárním.

Proč se spojení nazývá mobilní?

Princip mobilní komunikace je jednoduchý - území, na kterém jsou účastníci připojeni, je rozděleno na samostatné buňky nebo „buňky“, z nichž každá je obsluhována základnovou stanicí. V každé „buňce“ přitom účastník dostává stejné služby, takže on sám překračování těchto virtuálních hranic nepociťuje.

Obvykle je základnová stanice v podobě dvojice železných skříní s vybavením a anténami umístěna na speciálně postavené věži, ale ve městě jsou často umístěny na střechách výškových budov. V průměru každá stanice zachytí signály z mobilních telefonů na vzdálenost až 35 kilometrů.

Pro zlepšení kvality služeb operátoři instalují také femtobuňky – nízkovýkonové a miniaturní celulární stanice určené pro obsluhu malého území. Mohou dramaticky zlepšit pokrytí v místech, kde je to potřeba Mobilní komunikace v Rusku bude kombinována s vesmírem

Mobilní telefon umístěný v síti poslouchá vzduch a nachází signál ze základnové stanice. Kromě procesoru a paměti RAM obsahuje moderní SIM karta jedinečný klíč, který vám umožní přihlásit se do mobilní sítě. Komunikace mezi telefonem a stanicí může probíhat pomocí různých protokolů - například digitální DAMPS, CDMA, GSM, UMTS.

Mobilní sítě různých operátorů jsou vzájemně propojeny, stejně jako s pevnou telefonní sítí. Pokud telefon opustí dosah základnové stanice, zařízení naváže komunikaci s ostatními - spojení navázané účastníkem je tiše přenášeno do dalších „buňek“, což zajišťuje nepřetržitou komunikaci při pohybu.

V Rusku jsou pro vysílání certifikována tři pásma – 800 MHz, 1800 MHz a 2600 MHz. Pásmo 1800 MHz je považováno za nejoblíbenější na světě, protože kombinuje vysokou kapacitu, dlouhý dosah a vysokou penetraci. Zde nyní funguje většina mobilních sítí.

Jaké existují standardy mobilní komunikace?

První mobilní telefony pracovaly s technologiemi 1G - jedná se o vůbec první generaci celulární komunikace, která byla založena na analogových telekomunikačních standardech, z nichž hlavním byl NMT - Nordic Mobile Telephone. Byl určen výhradně pro přenos hlasového provozu.

Zrod 2G se datuje do roku 1991 – GSM (Global System for Mobile Communications) se stal hlavním standardem nové generace. Tento standard je podporován dodnes. Komunikace v tomto standardu se stala digitální a bylo možné šifrovat hlasový provoz a odesílat SMS.

Rychlost přenosu dat v rámci GSM nepřesáhla 9,6 kbit/s, což znemožňovalo přenos videa nebo kvalitního zvuku. K vyřešení problému byl navržen standard GPRS, známý jako 2,5G. Poprvé umožnil majitelům mobilních telefonů používat internet.

Dalším rozdílem 3G bylo přidělení IP adresy každému účastníkovi, což umožnilo proměnit mobilní telefony v malé počítače připojené k internetu. První komerční 3G síť byla spuštěna 1. října 2001 v Japonsku. Následně byla propustnost standardu opakovaně navyšována.

Nejmodernějším standardem je 4G komunikace čtvrté generace, která je určena pouze pro vysokorychlostní datové služby. Propustnost 4G sítě může dosáhnout 300 Mbit/s, což uživateli dává téměř neomezené možnosti surfování na internetu.

Buněčné komunikace budoucnosti

Standard 4G je určen pro nepřetržitý přenos gigabajtů informací, nemá ani kanál pro přenos hlasu. Díky extrémně účinným schématům multiplexování zabere stažení filmu ve vysokém rozlišení v takové síti uživateli 10–15 minut. I jeho schopnosti jsou však již považovány za omezené.

V roce 2020 se očekává oficiální spuštění nové generace 5G komunikace, která umožní přenos velkého množství dat ultravysokými rychlostmi až 10 Gbit/s. Standard navíc umožní připojení až 100 miliard zařízení k vysokorychlostnímu internetu.

Právě 5G umožní vznik skutečného internetu věcí – miliardy zařízení si budou vyměňovat informace v reálném čase. Podle odborníků se síťový provoz brzy zvýší o 400 %. Například auta začnou být neustále na globálním internetu a přijímat data o situaci na silnici.

Nízká latence umožní komunikaci mezi vozidly a infrastrukturou v reálném čase. Očekává se, že spolehlivá a vždy zapnutá konektivita poprvé otevře dveře plně autonomním vozidlům na silnici.

Ruští operátoři už experimentují s novými specifikacemi – tímto směrem pracuje například Rostelecom. Společnost podepsala smlouvu o výstavbě 5G sítí v inovačním centru Skolkovo. Realizace projektu je součástí státního programu „Digitální ekonomika“, nedávno schváleného vládou.