Il telefono cellulare è parte integrante di una società moderna e tecnologicamente avanzata. Nonostante la comunanza e l'apparente semplicità di questo dispositivo, pochissime persone sanno come funziona un telefono cellulare.

Dispositivo di telefonia mobile

Le moderne tecnologie e il progresso in costante progresso consentono di creare telefoni con Una quantità enorme funzioni e capacità. Con ogni nuovo modello i telefoni stanno diventando più sottili, più belli e più convenienti. Nonostante l'enorme varietà di modelli e produttori, tutti questi dispositivi sono progettati secondo lo stesso principio.

Essenzialmente, un telefono cellulare è un dispositivo ricevente e trasmittente che ha nel suo corpo un ricevitore, un trasmettitore e un'antenna radio. Il ricevitore riceve un segnale radio, lo converte in impulsi elettrici e lo invia all'altoparlante del telefono sotto forma di onde elettriche. L'altoparlante converte questi impulsi elettrici nel suono che sentiamo quando parliamo con l'altra persona.

Il microfono capta il tuo discorso, lo converte in segnali elettrici e lo invia al trasmettitore integrato. Il compito del trasmettitore è convertire gli impulsi elettrici in onde radio e trasmetterli alla stazione più vicina tramite un'antenna. L'antenna serve per migliorare la ricezione e la trasmissione delle onde radio dal telefono alla stazione più vicina comunicazione cellulare.

Come funziona un telefono fisso?

Il design di un telefono fisso non è molto diverso da un telefono cellulare. In un telefono fisso non è necessario convertire gli impulsi elettrici in onde radio, poiché il contatto con l'abbonato avviene tramite cavo telefonico attraverso un Centralino Telefonico Automatico (ATS). La stazione non ha bisogno di cercare un dispositivo nella sua area di copertura e quando componi un numero ti connette automaticamente al telefono su cui è registrato questo numero.

Come funziona la comunicazione mobile?

Ognuno di noi ha l'opportunità di osservare visivamente un gran numero di torri radio situate in parti differenti città. Queste torri, di regola, sono installate nei luoghi più alti possibili, sui tetti dei grattacieli, su strutture di altre comunicazioni o sulle proprie torri fisse. Queste torri radio sono chiamate stazioni base (BS). Potresti notare che nelle città tali stazioni sono installate molto più spesso che nelle aree interurbane. Ciò è dovuto al fatto che negli ambienti urbani sono presenti numerose interferenze naturali sotto forma di edifici in cemento e varie strutture metalliche, che degradano significativamente la qualità del segnale. Allo stesso tempo, le città si concentrano grande quantità abbonati che creano carico pesante SU rete cellulare e per mantenere una buona qualità della comunicazione, è necessario il miglioramento dell'area di copertura.

Il tuo telefono ha la propria identificazione nel modulo numero di cellulare il tuo Carte SIM. Quando è acceso, il telefono cellulare scansiona costantemente l'area alla ricerca di una rete e seleziona automaticamente la stazione base che fornisce la migliore qualità del segnale. Allo stesso tempo, informa la stazione della sua posizione e delle sue condizioni calcolatore centrale l'operatore mobile sa sempre quale si trova nell'area di copertura stazione base il telefono si trova ed è pronto a ricevere un segnale di chiamata. Non appena un'altra persona chiama il tuo numero, il computer rileva la tua posizione e invia un segnale di chiamata al tuo telefono. Se il telefono è spento o non si trova nel raggio d'azione della stazione base più vicina, il computer comunica che l'abbonato è fuori copertura e non può ricevere chiamate.

Parte apparecchi telefonici, destinati al funzionamento nelle reti telefoniche, includono quanto segue elementi richiesti: microfono e telefono abbinati in cornetta, suoneria, trasformatore, condensatore di isolamento, combinatore telefonico, interruttore a leva. Su fondamentale schemi elettrici L'apparecchio telefonico è indicato con la lettera E.

Diamo un'occhiata brevemente allo scopo degli elementi principali di un telefono.

Il microfono viene utilizzato per convertire le vibrazioni sonore del parlato e dei segnali elettrici frequenza audio. I microfoni possono essere a carbone, a condensatore, elettrodinamici, elettromagnetici, piezoelettrici. Possono essere classificati in attivi e passivi. I microfoni attivi convertono direttamente l'energia sonora in energia elettrica. Nei microfoni passivi, l'energia sonora viene convertita in una modifica di alcuni parametri (molto spesso capacità e resistenza). Per far funzionare un microfono di questo tipo è necessaria una fonte di alimentazione ausiliaria.

Negli apparecchi telefonici prodotti in serie vengono solitamente utilizzati microfoni a carbone nei quali, sotto l'influenza delle onde sonore, il resistenza elettrica polvere di carbonio situata sotto la membrana. Le capsule microfoniche più utilizzate sono i tipi MK-10, MK-16, che hanno una sensibilità piuttosto elevata (i dispositivi descritti utilizzano principalmente microfoni a carbone). SU schemi elettrici il microfono rappresenta con lettere latine VM.

Va notato che nell' Ultimamente Alcuni apparecchi telefonici sono dotati anche di microfoni a condensatore del tipo MKE-3, KM-4, KM-7.

Un telefono è un dispositivo progettato per convertire segnali elettrici nel suono e progettato per funzionare in condizioni di stress per l'orecchio umano. Dipende da caratteristiche del progetto i telefoni si dividono in elettromagnetici, elettrodinamici, con sistema magnetico differenziale e piezoelettrici. Negli apparecchi telefonici sono più diffusi i telefoni di tipo elettromagnetico. In tali telefoni, le bobine sono fisse. Sotto l'influenza della corrente che scorre nelle bobine, si forma un campo magnetico alternato che muove una membrana mobile che emette vibrazioni sonore. Nei moderni apparecchi telefonici vengono utilizzati

principalmente capsule telefoniche del tipo TK-67 e in dispositivi di design obsoleto - anche TK-47 e TA-4.

La banda di frequenza operativa per i microfoni e i telefoni utilizzati negli apparecchi telefonici è di circa 300...3500 Hz. Negli schemi elettrici il telefono è indicato con le lettere latine BF.

Per facilità d'uso, il microfono e il telefono sono combinati in un unico ricevitore.

Il dispositivo di chiamata viene utilizzato per convertire il segnale di chiamata corrente alternata in un segnale sonoro. Vengono utilizzati dispositivi di suoneria elettromagnetici o elettronici. Il primo di questi è una campana a bobina singola o doppia. Segnale sonoro si forma in seguito al colpo del percussore sulle coppe. La corrente che scorre nelle bobine con una frequenza di 16...50 Hz crea un campo magnetico alternato che mette in movimento l'armatura con il percussore. Di norma, le chiamate telefoniche utilizzano magneti permanenti che creano una certa polarità del circuito magnetico, motivo per cui tali chiamate sono chiamate polarizzate. La resistenza degli avvolgimenti della campana alla corrente continua è di 1,5...3 kOhm, la tensione operativa è di 30...50 V. Negli schemi elettrici la campana è contrassegnata dalle lettere latine HA.

Un dispositivo di suoneria elettronico converte il segnale della suoneria in un tono audio che può imitare, ad esempio, il canto di un uccello. Come emettitore acustico viene utilizzato un telefono o un dispositivo di suoneria piezoelettrico VP-1. Tali dispositivi di suoneria vengono utilizzati, ad esempio, nei moderni apparecchi telefonici TA-1131 “Lana”, TA-1165 “Stella”, ecc. I dispositivi di suoneria elettronici sono realizzati utilizzando transistor.

Il trasformatore telefonico è progettato per la comunicazione singoli elementi parte conversazionale e con cui coordinare le proprie resistenze impedenza di ingresso linea dell'abbonato. Inoltre, consente di eliminare il cosiddetto effetto locale, di cui parleremo di seguito. I trasformatori sono realizzati con avvolgimenti separati o sotto forma di autotrasformatori.

Il condensatore di separazione funge da elemento per collegare il dispositivo chiamante alla linea dell'utente in modalità standby e ricezione chiamata. Allo stesso tempo, è assicurato quasi all'infinito alta resistenza apparecchio telefonico a corrente continua e bassa resistenza alla corrente alternata. Negli apparecchi telefonici, i condensatori di separazione del tipo MBM, K73-P con una capacità di 0,25...1 μF e Tensione nominale 160...250 V.

Il combinatore fornisce impulsi di composizione a linea dell'abbonato per stabilire la connessione richiesta. Gli impulsi vengono utilizzati per chiudere e aprire periodicamente la linea. I telefoni moderni utilizzano combinatori meccanici ed elettronici. Un combinatore meccanico rotativo ha un disco con dieci fori. Quando il disco viene ruotato in senso orario, la molla del meccanismo del combinatore viene caricata. Dopo aver rilasciato il disco, questo ruota all'interno rovescio sotto l'azione di una molla, in questo caso avviene l'apertura periodica dei contatti che commutano la linea d'utente. La velocità richiesta e l'uniformità di rotazione del disco si ottengono grazie alla presenza di un regolatore centrifugo o di un meccanismo di attrito. La formazione di impulsi con movimento libero del disco garantisce la loro frequenza stabile e l'intervallo richiesto tra i pacchi di impulsi corrispondenti a due cifre adiacenti del numero composto. L'intervallo richiesto è garantito dal fatto che il numero di aperture dei contatti a impulsi è sempre selezionato uno o due in più rispetto al numero di impulsi necessari da fornire alla linea. Ciò garantisce una pausa garantita tra i burst di impulsi (0,2...0,8 s). In questo caso questi impulsi aggiuntivi non entrano nella linea, poiché in questo momento i contatti degli impulsi vengono deviati da uno dei gruppi di contatti del comunicatore. Esistono anche contatti che chiudono il telefono quando si compone un numero per eliminare clic spiacevoli. La frequenza degli impulsi generati dal combinatore deve essere (10±1) impulsi/s. Il numero di fili che collegano il combinatore agli altri elementi del telefono può essere da 3 a 5.

I combinatori elettronici, dotati di molti apparecchi telefonici moderni (ad esempio TA-5, TA-7, TA-101), sono realizzati su circuiti integrati e transistor. Il numero viene composto premendo i pulsanti della tastiera, la cosiddetta tastiera. Poiché la velocità di pressione dei pulsanti può essere elevata a piacere, in media si risparmiano 0,5 secondi quando si compone una cifra di un numero. Inoltre, i combinatori a tastiera offrono agli utenti varie comodità che fanno risparmiare tempo:

ricordare l'ultimo numero composto, la capacità di ricordare diverse dozzine di numeri, ecc. I combinatori elettronici sono alimentati sia dalla linea dell'abbonato che da una rete a 220 V tramite un alimentatore.

L'interruttore a leva fornisce il collegamento alla linea dell'utente di un dispositivo che squilla in uno stato non operativo (il ricevitore è acceso) e circuiti di conversazione o un combinatore in uno stato di lavoro (il ricevitore è sganciato). Un interruttore a leva è un gruppo di più contatti di commutazione che vengono attivati ​​quando si solleva il telefono.

Oltre agli elementi elencati, l'apparecchio telefonico comprende anche resistori, condensatori, diodi e transistor che formano il circuito parlante del dispositivo.

Consideriamo il dispositivo dell'apparecchio telefonico (TA) nel suo insieme.

Quando il telefono funziona in modalità conversazione si verifica un effetto locale, cioè ascoltando il tuo discorso sul telefono. L'effetto locale è spiegato dal fatto che la corrente che scorre attraverso il microfono non scorre solo nella linea dell'abbonato, ma anche in proprio telefono. Per eliminare questo fenomeno indesiderato, nei moderni apparecchi telefonici vengono utilizzati dispositivi anti-locali.

Esistere Vari tipi dispositivi simili. Consideriamo uno di questi: un dispositivo anti-locale a ponte (Fig. 1).

Il microfono VM1, il telefono BF1, il circuito bilanciato Zb e la linea Zl sono interconnessi dagli avvolgimenti del trasformatore T1: lineare I, bilanciato II e telefonico III. Durante una conversazione, quando cambia la resistenza del microfono, le correnti della frequenza audio conversazionale fluiscono attraverso due circuiti: lineare e bilanciato. È chiaro dal diagramma che le correnti che fluiscono attraverso gli avvolgimenti I e II sono sommate con segni opposti, quindi non ci sarà corrente nell'avvolgimento 111 se le correnti negli avvolgimenti lineari e bilanciati sono di uguale entità. Ciò si ottiene selezionando opportunamente gli elementi del circuito di bilanciamento Zb, i cui parametri dipendono dai parametri della linea Zl. La resistenza di linea contiene componenti attivi e capacitivi, quindi il circuito bilanciato è costituito da resistori e condensatori.

L'eliminazione completa dell'effetto locale si ottiene solo con una frequenza specifica e determinati parametri di linea, che in condizioni reali impossibile perché segnale vocale contiene vasta gamma le frequenze e i parametri della linea variano ampiamente (a seconda della distanza dell'abbonato dalla centrale telefonica, delle resistenze di transizione e delle capacità nei cavi, ecc.), quindi in pratica l'effetto locale non viene completamente distrutto, ma solo indebolito.

Consideriamo lo schema del telefono TA-72M-5 (Fig. 2), progettato per il funzionamento nelle reti urbane. La sua parte di commutazione e chiamata è composta da un interruttore a leva SA1, un campanello HA1, un condensatore di separazione C1 e un combinatore SA2. La parte parlante del telefono è composta dal telefono BF1, microfono VM 1, trasformatore T 1, circuito bilanciato (condensatori C1 e C2, resistori R1-R3) e diodi limitatori VD1, VD2. La parte parlante è realizzata secondo uno schema tipo controponte.

Nello stato iniziale dei contatti dell'interruttore a leva SA1 e del combinatore SA2, mostrato nello schema, il campanello HA1 e il condensatore C1 collegati in serie sono collegati alla linea e la parte parlante è spenta. Quando ai terminali 1 e 4 del telefono appare la tensione di squillo, la corrente scorre attraverso il circuito: terminale 1 - ponticello - terminale 3 - avvolgimento campanello - normale contatti chiusi SA1.2 dell'interruttore a leva - condensatore C1 - terminale 4. (La direzione della corrente viene scelta in modo condizionale - potrebbe anche essere considerata fluire dal terminale 4 al terminale 1.) Dopo aver ascoltato la chiamata, l'abbonato risponde telefono. In questo caso i contatti SA1.1 e SA1.2 commutano in un'altra posizione, spegnendo il circuito di chiamata e collegando il circuito fonico alla linea. La resistenza continua tra i terminali 1 e 4 varia da molto elevata (centinaia di kiloohm - megaohm) a relativamente piccola (centinaia di ohm), questa viene registrata dai dispositivi della centrale telefonica e passano alla modalità conversazionale.

Quando si compone un numero, i contatti SA2.1 del combinatore si trovano in uno stato chiuso durante la rotazione avanti e indietro del disco, il che fornisce il bypass del circuito conversazionale ed elimina la possibilità di ascoltare i clic sul telefono. Quando il combinatore ruota indietro, i contatti SA2.2 si rompono circuito lineare ed i dispositivi di stazione registrano il numero dell'utente chiamato in base al numero di tali aperture.

I diodi VD1 e VD2 limitano i picchi di tensione sugli avvolgimenti del telefono ed eliminano i suoni acuti sgradevoli all'orecchio.

Per operare nelle reti di centralini manuali, vengono utilizzati apparecchi telefonici senza combinatore. Lo schema di uno di questi dispositivi (tipo TA-68CB-2) è mostrato in Fig. 3. La sua principale differenza rispetto al dispositivo precedente è l'assenza dei contatti del combinatore e di un gruppo di contatti dell'interruttore a leva, grazie ai quali il campanello e il condensatore C1 rimangono collegati alla linea in modalità conversazione. In questa modalità però non hanno praticamente alcun effetto sul funzionamento del telefono.

Nei dispositivi comunicazione telefonica descritti in questo libro, è possibile utilizzare gli apparecchi telefonici di produzione industriale sia con combinatore telefonico (TA-68, TA-72M-5, TA-1146, ecc.) che senza di esso (TA-68CB-2 e altri simili). Ma gli apparecchi telefonici senza combinatore sono adatti solo per commutatori telefonici con controllo manuale. Se un radioamatore ha a disposizione un apparecchio telefonico, in cui funzionano solo il ricevitore e il campanello, può anche essere utilizzato. In questo caso gli elementi sono collegati secondo lo schema mostrato in Fig. 4. Condensatore C1: tipo K73-17, MBM, MBGO. Va notato che in un tale apparecchio telefonico l'effetto locale sarà pienamente manifestato, ma per ragioni di semplicità è possibile sacrificare una certa comodità.

Consideriamo brevemente come viene effettuato il passaggio linee telefoniche nei PBX cittadini. Dal 1876, quando lo scozzese A.G. Bell inventò il primo telefono a due fili al mondo, il principio della comunicazione telefonica non ha subito cambiamenti significativi.

Lo schema per organizzare la comunicazione telefonica tra due abbonati è mostrato in Fig. 5. Corrente di alimentazione per apparecchi telefonici El, E2 pro-

passa attraverso le strozzature L1 e L2. Le induttanze sono necessarie per evitare che la corrente conversazionale (alternata) vada in cortocircuito attraverso la fonte di alimentazione corrente continua Upit, la cui resistenza interna è molto piccola e ammonta a frazioni di ohm. La fonte di corrente continua è solitamente chiamata batteria centrale (CB). Le induttanze L1 e L2 hanno una resistenza CC relativamente bassa (solitamente non superiore a 1 kOhm). L'induttanza delle induttanze è piuttosto grande e nell'intervallo di frequenza delle correnti di conversazione (300...3500 Hz) creerà una resistenza così significativa alla corrente di conversazione (alternata) che praticamente non si dirama nella banca centrale e scorre dentro il circuito tra i dispositivi E1 ed E2. Sulle centrali telefoniche automatiche, gli avvolgimenti dei relè a due avvolgimenti vengono solitamente utilizzati come induttanze e questi relè servono contemporaneamente per ricevere un segnale sulla chiamata alla stazione da parte dell'abbonato e un segnale per terminare la chiamata (riagganciare).

L'induttore genera una tensione alternata di chiamata con una frequenza di 16...50 Hz, che attiva il dispositivo di chiamata dell'apparecchio telefonico desiderato.

Inizialmente il cambio di abbonato veniva effettuato manualmente sul PBX, poi hanno cominciato ad essere utilizzati i rilevatori di passi e attualmente il cambio viene effettuato tramite mezzi quasi elettronici o elettronicamente. Dispositivi di commutazione PBX controllati da impulso

segnali in corrente continua, che vengono creati dal combinatore telefonico quando l’utente compone le cifre del numero dell’utente chiamato.

La Figura 6 illustra principio più semplice stabilire una connessione al PBX. L'apparecchio telefonico del primo abbonato E1 è collegato alla banca centrale (Upit) attraverso gli avvolgimenti del relè a due avvolgimenti K1. Quando il primo abbonato solleva il microtelefono del dispositivo E1, il relè K1 viene attivato e i contatti K 1.2 forniscono alimentazione all'avvolgimento del relè K2. Questo relè è progettato in modo tale che l'armatura non venga rilasciata immediatamente dopo che la tensione viene rimossa dal suo avvolgimento, ma con un certo ritardo (in questo caso, questo ritardo è di circa 0,1 s). I contatti relè K2.2 preparano il circuito di alimentazione per il rilevatore di cortocircuito dello stepper. Quando l'utente E1 compone il numero dell'utente chiamato, il circuito di alimentazione degli avvolgimenti del relè K1 verrà interrotto dai contatti del combinatore telefonico E1 (questo avviene quando il combinatore si sposta indietro). I contatti K1.1 forniscono impulsi di potenza all'avvolgimento del rilevatore di cortocircuito passo-passo in base al numero dell'utente chiamato. Al termine della rotazione del combinatore telefonico E1, i contatti del cercapassi collegheranno la linea chiamante con la linea del chiamato, dopodiché gli utenti potranno continuare la conversazione.

Quando, alla fine della conversazione, l'abbonato appoggia il ricevitore sul dispositivo E1, il relè K1 si rilascerà, i suoi contatti K 1.2 apriranno il circuito di alimentazione del relè K2, che si rilascerà anche dopo 0,1 s. In questo caso, attraverso i contatti K2.1, KZ.4 e KZ.3, verrà fornita alimentazione all'avvolgimento del rilevatore di cortocircuito dello stepper. Il contatto KZ.4 scorre lungo la solida lamella del tastatore e si apre solo quando il tastatore entra lo stato iniziale. Il contatto KZ.3 è un contatto autointerrotto del cercatore passo-passo, che interrompe il circuito di alimentazione dell'avvolgimento del cercatore passo-passo quando l'armatura viene attratta dal nucleo.

nick. Grazie a questo contatto, sull'avvolgimento di cortocircuito si formano una serie di impulsi che riportano successivamente i contatti di cortocircuito.1 e cortocircuito.2 nella loro posizione originale.

La precisione del funzionamento dei relè dell'abbonato e del rilevatore di passi dipende dal tempo di apertura dei contatti del comunicatore, che non deve superare 0,1 s. Altrimenti, quando i contatti K 1.2 si aprono, il relè K2 non sarà in grado di trattenere l'armatura e la connessione non avrà luogo. Pertanto i parametri dei combinatori telefonici devono rispondere ai seguenti requisiti:

1) frequenza impulsi comunicatore 10±1 impulso/s;

2) periodo di ripetizione impulso 0,95...0,105 s;

3) una pausa tra serie di impulsi di almeno 0,64 s;

4) il rapporto tra il tempo di apertura e il tempo di chiusura del contatto ad impulsi del combinatore, detto coefficiente di impulsi, a seconda del tipo di centrale telefonica 1.3...1.9.

La batteria centrale della centrale telefonica fornisce alimentazione alle linee degli abbonati tensione costante Up = 60 V. Quando si stacca il ricevitore telefonico, la linea PBX viene caricata sulla resistenza interna del telefono, di conseguenza la tensione ai morsetti della linea scende a 10...20 V (a seconda della distanza dei terminali l'utente del PBX e il tipo di apparecchio utilizzato). La resistenza interna di un apparecchio telefonico quando il ricevitore è sganciato può essere di 200...800 Ohm e la corrente operativa (conversazionale) attraverso il dispositivo può essere di 20...40 mA. La resistenza della centrale telefonica ridotta alle prese dell'abbonato, che comprende la resistenza della linea, gli avvolgimenti del relè K1 (vedi Fig. 5) e la resistenza interna della batteria centrale, può variare da 600 Ohm a 2 kOhm.

Per un telefono con combinatore rotativo, la composizione del numero di un abbonato viene effettuata come segue: ruotando

comporre in senso orario fino alla battuta del dito, i contatti del combinatore chiudono la linea e durante la rotazione inversa la linea si apre il numero di volte che corrisponde alla cifra composta. Nella fig. La Figura 7 mostra un diagramma temporale del funzionamento del telefono.

Viene utilizzato come segnale di chiamata sul PBX. Tensione CA 80...120 V con una frequenza di 16...30 Hz.

Nei dispositivi di comunicazione telefonica descritti nel libro vengono utilizzati due metodi per collegare le linee telefoniche: parallela e seriale (Fig. 8).

Il circuito con collegamento in parallelo degli apparecchi telefonici è stato discusso sopra (Fig. 5). La differenza tra lo schema mostrato in Fig. 8a, è che invece di due induttori viene acceso uno stabilizzatore di corrente CT, cioè una rete a due terminali, la corrente attraverso la quale rimane invariata quando i parametri del circuito esterno cambiano entro certi limiti.

In ogni caso vale la relazione L1 + L2 = L= cost. pertanto, una variazione di corrente nel circuito del primo abbonato provoca esattamente la stessa variazione di corrente nel circuito del secondo abbonato, ma di segno opposto. Ciò garantisce il volume di conversazione più elevato possibile. In pratica, nei citofoni, al posto dello stabilizzatore di corrente, è possibile utilizzare un resistore con una resistenza di 1...5 kOhm, tuttavia è necessario tenere presente che il volume della conversazione diminuirà leggermente.

Nella fig. 8.6 mostra il diagramma connessione seriale apparecchi telefonici. Con questo collegamento la corrente di conversazione di un apparecchio scorre completamente attraverso il secondo apparecchio, garantendo così il massimo volume di conversazione possibile (a determinate condizioni).

Va notato che nei PBX urbani il metodo seriale di collegamento delle linee telefoniche non viene utilizzato a causa della complessità dei dispositivi di commutazione. (Nel libro questo metodo utilizzato nei citofoni e nei centralini manuali.)

Nella parte teorica, non approfondiremo la storia della creazione delle comunicazioni cellulari, i suoi fondatori, la cronologia degli standard, ecc. Per coloro che sono interessati, il materiale è abbondante sia nelle pubblicazioni stampate che su Internet.

Diamo un'occhiata a cos'è un telefono cellulare (cellulare).

La figura mostra il principio di funzionamento in modo molto semplificato:

Fig.1 Principio di funzionamento cellulare

Un telefono cellulare è un ricetrasmettitore che funziona su una delle frequenze comprese nella gamma 850 MHz, 900 MHz, 1800 MHz, 1900 MHz. Inoltre, la ricezione e la trasmissione sono separate dalla frequenza.

Il sistema GSM è composto da 3 componenti principali quali:

Sottosistema stazione base (BSS – Base Station Subsystem);

Sottosistema di commutazione/switching (NSS – NetworkSwitchingSubsystem);

Centro Operativo e Manutenzione (OMC);

In poche parole funziona così:

Un telefono cellulare (mobile) interagisce con una rete di stazioni base (BS). Le torri BS vengono solitamente installate sui pali di terra, sui tetti delle case o di altre strutture, oppure su torri esistenti noleggiate di tutti i tipi di ripetitori radio/TV, ecc., nonché sui camini più alti delle caldaie e delle caldaie. altre strutture industriali.

Dopo aver acceso il telefono e per il resto del tempo, monitora (ascolta, scansiona) le onde radio per la presenza di un segnale GSM dalla sua stazione base. Il telefono identifica il segnale di rete utilizzando un identificatore speciale. Se ce n'è uno (il telefono si trova nell'area di copertura della rete), il telefono seleziona la frequenza migliore in termini di potenza del segnale e a questa frequenza invia una richiesta alla BS per registrarsi nella rete.

Il processo di registrazione è essenzialmente un processo di autenticazione (autorizzazione). La sua essenza sta nel fatto che ogni carta SIM inserita nel telefono ha i propri identificatori univoci IMSI (International Mobile Subscriber Identity) e Ki (Key for Identification). Questi stessi IMSI e Ki vengono inseriti nel database del centro di autenticazione (AuC) quando le carte SIM prodotte vengono ricevute dall'operatore di telecomunicazioni. Quando si registra un telefono sulla rete, gli identificatori vengono trasmessi al BS, ovvero all'AuC. Successivamente, l'AuC (centro di identificazione) ne trasmette alcuni al telefono numero casuale, che è la chiave per eseguire calcoli utilizzando uno speciale algoritmo. Questo calcolo avviene contemporaneamente nel telefono cellulare e nell'AuC, dopodiché vengono confrontati entrambi i risultati. Se corrispondono, la carta SIM viene riconosciuta come autentica e il telefono viene registrato sulla rete.

Per un telefono, l'identificatore sulla rete è il suo numero IMEI (International Mobile Equipment Identity) univoco. Questo numero è solitamente composto da 15 cifre in notazione decimale. Ad esempio 35366300/758647/0. Le prime otto cifre descrivono il modello del telefono e la sua origine. Residuo - numero di serie numero di telefono e numero di controllo.

Questo numero viene archiviato nella memoria non volatile del telefono. Nei modelli obsoleti, questo numero può essere modificato utilizzando uno speciale Software(software) e il programmatore corrispondente (a volte anche un cavo dati), e in telefoni moderniè duplicato. Una copia del numero viene archiviata in un'area di memoria che può essere programmata e un duplicato viene archiviato in un'area di memoria OTP (One Time Programming), che viene programmata una volta dal produttore e non può essere riprogrammata.

Quindi, anche se si modifica il numero nella prima area di memoria, il telefono, all'accensione, confronta i dati di entrambe le aree di memoria e, se trovati numeri diversi IMEI: il telefono è bloccato. Perché cambiare tutto questo, chiedi? In effetti, la legislazione della maggior parte dei paesi lo vieta. Telefonare a Numero IMEI tracciato on-line. Di conseguenza, se un telefono viene rubato, può essere rintracciato e confiscato. E se riesci a cambiare questo numero con qualsiasi altro numero (di lavoro), le possibilità di trovare il telefono si riducono a zero. Questi problemi vengono affrontati dai servizi segreti con l'assistenza adeguata del gestore della rete, ecc. Pertanto, non approfondirò questo argomento. Siamo interessati puramente punto tecnico cambiare il numero IMEI.

Il punto è che in determinate circostanze questo numero potrebbe danneggiarsi a causa di un guasto del software o di un aggiornamento errato e quindi il telefono sarà assolutamente inadatto all'uso. È qui che vengono in soccorso tutti i mezzi per ripristinare l'IMEI e la funzionalità del dispositivo. Questo punto sarà discusso più in dettaglio nella sezione riparazione del software telefono.

Ora brevemente sul trasferimento vocale da un abbonato all'altro Norma GSM. Si tratta infatti di un processo tecnicamente molto complesso, completamente diverso dalla normale trasmissione vocale su reti analogiche come, ad esempio, un telefono cablato/radio domestico. I radiotelefoni digitali DECT sono in qualche modo simili, ma l'implementazione è ancora diversa.

Il fatto è che la voce dell'abbonato subisce molte trasformazioni prima di essere trasmessa. Segnale analogicoè diviso in segmenti della durata di 20 ms, dopodiché viene convertito in digitale, dopodiché viene codificato utilizzando algoritmi di crittografia con i cosiddetti. chiave pubblica– Sistema EFR (Enhanced Full Rate - un sistema avanzato di codifica vocale sviluppato dalla società finlandese Nokia).

Tutti i segnali del codec vengono elaborati molto algoritmo utile basato sul principio DTX (Discontinuous Transmission) – trasmissione vocale intermittente. La sua utilità sta nel fatto che controlla il trasmettitore telefonico, accendendolo solo quando inizia la conversazione e spegnendolo durante le pause tra una conversazione e l'altra. Tutto ciò si ottiene utilizzando il VAD (Voice Activated Detector) incluso nel codec, un rilevatore di attività vocale.

Per l'abbonato ricevente, tutte le trasformazioni avvengono nell'ordine inverso.

Anche se la maggior parte di noi pensa telefono fisso Inutile dire che il telefono di casa è uno dei dispositivi più sorprendenti mai creati. Se vuoi parlare con qualcuno, tutto quello che devi fare è prendere il telefono e comporre alcuni numeri. Puoi contattare questa persona in qualsiasi momento e comunicare con lui.

La rete telefonica si estende in tutto il mondo, quindi puoi raggiungere quasi tutti gli abitanti del pianeta. Se lo ricordiamo solo 100 anni fa o anche meno, la premessa messaggio scritto per qualcuno potrebbero volerci diverse settimane...

Sorprendentemente, il telefono è uno dei più dispositivi semplici a casa tua. I principi della comunicazione telefonica non sono cambiati da quasi un secolo. se hai telefono d'epoca, conservato degli anni '30, puoi collegarlo al tuo presa telefonica e funzionerà bene!

Interni del telefono

Il telefono più semplice è composto da tre parti:

1. Interruttore, collegare e scollegare il telefono dalla rete. Questo interruttore viene solitamente chiamato interruttore a leva. Collega il telefono alla rete quando sollevi il ricevitore.

2. Dinamik. Questo è l'altoparlante più comune delle dimensioni di una moneta da 50 centesimi e una resistenza di 8 ohm.

3. Microfono. Nel passato, microfoni telefonici erano estremamente semplici e consistevano in granuli di carbone attivo inseriti tra due sottili piastre metalliche. Le onde sonore della tua voce comprimono e aprono i granuli, modificandone la resistenza e regolando la corrente che scorre attraverso il microfono.

E funzionerà! Puoi comporre un numero su questo telefono premendo rapidamente l'interruttore a leva: tutti gli interruttori del telefono riconoscono ancora " composizione a impulsi" Se prendi il telefono e tocchi rapidamente l'interruttore quattro volte, il centralino della compagnia telefonica saprà che hai composto "4".

L'unico problema con un telefono del genere è che durante una chiamata sentirai la tua voce attraverso l'altoparlante.

Fili e cavi

La rete telefonica inizia a casa tua. P ara fili di rame va dal telefono a un cavo spesso contenente molte di queste coppie di rame. A seconda di dove ti trovi, questo grosso cavo andrà direttamente alla centrale telefonica della tua zona, oppure sarà collegato a una scatola delle dimensioni di un frigorifero che funge da centro di riferimento digitale.

Digitalizzazione e trasmissione vocale

L'hub digitalizza la tua voce a 8.000 campioni al secondo e con una risoluzione di 8 bit. Quindi raccoglie la tua voce e dozzine di altre e le invia tutte su un unico cavo (di solito Cavo coassiale o cavo in fibra ottica) che porta alla centrale telefonica. In ogni caso, la linea si connette alla linea disconnessa e quando si solleva il ricevitore si sente un lungo segnale di linea libera.

Se chiami qualcuno associato alla stessa stazione, lo switch crea semplicemente circuito chiuso tra il tuo telefono e quello della persona che hai chiamato. Se questo chiamata a lunga distanza, la tua voce viene digitalizzata e combinata con milioni di altre voci. La tua voce solitamente viaggia lungo una linea in fibra ottica fino alla centrale telefonica del destinatario, ma può anche essere trasmessa tramite satellite o torri di comunicazione.

Creazione della propria rete telefonica

Il telefono non è solo un semplice dispositivo. La connessione tra te e centrale telefonica ancora più semplice. Infatti, puoi facilmente creare la tua rete telefonica utilizzando due telefoni, una batteria da 9 volt e una resistenza da 300 ohm, acquistabili presso il mercatino delle radio. Puoi assemblare tutta questa attrezzatura come segue: un filo collega direttamente entrambi i telefoni e un alimentatore e un resistore sono collegati in serie al secondo filo che collega i telefoni. Se entrambe le persone prendono in mano il telefono contemporaneamente, potranno parlare normalmente anche a distanza di diversi chilometri.

L'unica cosa che il tuo piccolo citofono non potrà fare è chiamare un altro telefono e chiedere alla persona dall'altra parte di rispondere. Il segnale del campanello è fornito da corrente alternata da 90 volt con una frequenza di 20 hertz.

Il collegamento alla centrale telefonica è costituito da due fili di rame. Uno di essi trasmette da 6 a 12 volt CC, circa 30 mA. Il microfono modula le onde sonore, l'altoparlante all'altra estremità riproduce questo segnale modulato. È tutto.

Se torni ai tempi del centralino manuale, è facile capire come funzionava un tempo quello più grande. rete telefonica. A quei tempi c'erano molte coppie di fili di rame che correvano da ogni casa alla centrale telefonica del centro città. Il centralinista sedeva davanti a un grande tabellone con uno slot per ogni abbonato. C'era una piccola luce sopra ciascun connettore. Una grande batteria era collegata tramite un resistore per ciascuna coppia di fili. Quando qualcuno sollevava il ricevitore del telefono, un interruttore a leva completava un circuito e inviava corrente attraverso i cavi tra la casa e la centrale telefonica. Questo ha acceso la lampadina sopra quella presa sul centralino. L'operatore collegherebbe le sue cuffie a questo jack e chiederebbe con chi la persona vorrebbe parlare. L'operatore invierà quindi un segnale di chiamata alla parte ricevente e aspetterà che qualcuno prenda il telefono. Una volta sollevata la cornetta, l'operatore ha collegato le due persone tra loro, proprio come un semplice collegamento interfonico. È molto semplice!

Composizione a toni

Sui telefoni sistema moderno, gli operatori sono stati sostituiti da interruttore elettronico. Quando si solleva il ricevitore, l'interruttore rileva il circuito e riproduce un suono segnale acustico lungo. In questo modo sai che l'interruttore e il tuo telefono funzionano. Il segnale acustico lungo è una combinazione di un tono da 350 Hertz e un tono da 440 Hertz. Anche la composizione delle cifre del numero è accompagnata da suoni di toni diversi. Se il numero è occupato, si sente un segnale di occupato intermittente, composto da toni da 480 Hertz e 620 Hertz.

Larghezza di banda

Per garantire le chiamate a lunga distanza, le frequenze trasmesse sono limitate larghezza di banda circa 3000 Hertz. Sono escluse tutte le frequenze della tua voce inferiori a 400 Hertz e superiori a 3400 Hertz. Ciò fa sì che la voce su un telefono a lunga distanza abbia un suono caratteristico.

Meglio quindi non organizzare spettacoli musicali al telefono, per non diventare l'eroe di uno scherzo:

Petka e Vasily Ivanovich si incontrano. Vasily Ivanovich dice: “Cosa trovano le persone in questi Beatles?! Cantano in modo monotono!” Petka chiede: "Vasily Ivanovich, dove hai ascoltato i Beatles?!" Vasily Ivanovich: “Come dove? Ieri Furmanov mi ha cantato al telefono un paio di loro canzoni...”

Diagramma del dispositivo mobile. Non riesco ancora a capire e immaginare come sia possibile inserire diversi milioni di transistor in un millimetro quadrato di un processore. Non solo per collocarli, ma anche per farli funzionare e produrre processori su scala industriale, un milione di unità alla volta. E i produttori di telefoni promettono di rilasciare processori ancora più piccoli e telefoni più potenti.

Per scoprire il dispositivo telefonico, scoprilo principio Lavoro GSM comunicazioni mobili questa recensione è stata scritta.

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