Mobilní telefon je elektronické zařízení používané pro mobilní telekomunikaci prostřednictvím buňkové sítě specializovaných základnových stanic, tzv. cell sites. Mobilní telefon nabízí plně duplexní komunikaci a přenos spojení při přechodu uživatele z jedné buňky do druhé. Když se uživatel telefonu přesune z jedné oblasti buňky do druhé, systém automaticky přikáže mobilnímu telefonu a buňce se silnějším signálem, aby se přepnuly na novou frekvenci, aby bylo spojení zachováno.
Mobilní telefon je primárně určen pro hlasovou komunikaci. Kromě standardní hlasové funkce podporují mobilní telefony nové generace mnoho dalších služeb a příslušenství, jako jsou SMS pro zasílání textových zpráv, e-mail, přepínání paketů pro přístup k internetu, hraní her, Bluetooth, fotoaparát s videorekordérem a MMS pro odesílání a příjem fotografií a videa, přehrávač MP3, rádio a GPS.
Související produkty:
Mobilní telefony pro komunikaci s okolím: To umožňuje rozsáhlé opakované použití frekvence v celé oblasti, takže mobilní telefony může používat mnoho lidí současně. Mobilní sítě mají řadu výhod, jako je vyšší kapacita, nižší spotřeba energie, větší oblast pokrytí, menší rušení jinými signály atd.
Systémy FDMA a CDMA
Systémy FDMA (Frequency Division Multiple Access) a CDMA (Code Division Multiple Access) byly vyvinuty za účelem rozlišení signálů z několika různých vysílačů. V systému FDMA se vysílací a přijímací frekvence používané v každé buňce liší od frekvencí používaných v sousedních buňkách. Princip CDMA je složitější a distribuované vysílače mohou vybrat jednu buňku a poslouchat ji. Mezi další metody patří vícenásobný přístup s polarizačním dělením (PDMA) a vícenásobný přístup s časovým dělením (TDMA). Vícenásobný přístup s časovým dělením se používá v kombinaci s FDMA nebo CDMA a poskytuje více kanálů v oblasti pokrytí jedné buňky.
Kódy v mobilním telefonu
Mobilní telefony mají přiřazeny speciální kódy. Patří mezi ně:
- Elektronické sériové číslo (ESN) – jedinečné 32bitové číslo naprogramované v telefonu
- Identifikační číslo mobilního telefonu (MIN) – desetimístné číslo odvozené od čísla telefonu.
- Systémový identifikační kód (SID) – jedinečné pětimístné číslo, které každému operátorovi přiděluje FCC.
Související produkty:
ESN je trvalou součástí telefonu, zatímco kódy MIN a SID jsou v telefonu naprogramovány při výběru a aktivaci plánu služeb.
Mobilní telefon je duplexní zařízení. Když používáme jednu frekvenci pro hovor, druhá samostatná frekvence se používá pro poslech. Oba účastníci hovoru tak mohou hovořit najednou. Mobilní telefon může komunikovat na 1 664 nebo více kanálech. Mobilní telefony fungují v rámci buněk, takže je snadné přepínat na různé buňky, když se pohybují po okolí. Člověk používající mobilní telefon může ujet stovky kilometrů a po celou dobu může díky buněčnému přístupu udržovat hovor.
Aktivace karty SIM
Karta SIM (Subscriber Identification Module – SIM) je typ inteligentní karty používané v mobilním telefonu. SIM karta je odnímatelná čipová karta obsahující informace o předplatném a telefonní seznam uživatele. Díky tomu si uživatel může uchovat své informace i po vypnutí telefonu. Uživatel může také změnit poskytovatele služeb a zároveň si ponechat telefon jednoduše tím, že vymění kartu SIM. Karta SIM bezpečně uchovává klíč účastníka služby, který má 15 číslic.
Číslice klíče jsou :
- První 3 číslice – kód země mobilního operátora
- Druhé 2 číslice – kód mobilní sítě
- Třetí 10 číslic – identifikační číslo mobilní stanice
Související produkty:
Při prvním použití mobilní telefon odešle číslo zvané International Mobile Subscriber Identity – IMSI přítomné na kartě SIM do sítě, která jej vyhledá v databázi, aby zajistila registraci karty. Pokud je IMSI rozpoznáno, síť vytvoří další číslo zvané Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI), které je zašifrováno a odesláno zpět do telefonu. Při všech následujících hovorech se telefon identifikuje vysíláním TMSI.
Co se stane, když voláme?
- Při zapnutí mobilního telefonu se telefon pokusí vyhledat identifikátor SID na řídicím kanálu. Řídicí kanál je speciální frekvence, kterou telefon a základnová stanice používají ke vzájemné komunikaci. Pokud mobilní telefon zjistí, že je obtížné získat spojení s řídicím kanálem, zobrazí zprávu „no service“.
- Pokud mobilní telefon získá SID, porovná jej se SID naprogramovaným v telefonu. Pokud se oba SID shodují, telefon identifikuje, že buňka, se kterou komunikuje, je součástí jeho domovského systému.
- Telefon také vysílá žádost o registraci spolu s SID a MTSO sleduje polohu telefonu v databázi. MTSO ví, ve které buňce se nacházíte, když chce telefon prozvonit.
- MTSO pak dostane signál, pokusí se telefon najít. MTSO vyhledá ve své databázi buňku, ve které se telefon nachází. Poté MTSO vybere pár frekvencí pro přijetí hovoru.
- MTSO komunikuje s mobilním telefonem přes řídicí kanál, aby mu sdělil, jaké frekvence má použít. Jakmile se mobilní telefon a věž přepnou na tyto frekvence, hovor je spojen.
- Pokud se mobilní telefon přesune k okraji buňky, základnová stanice buňky zaznamená, že síla signálu klesá. Zároveň základnová stanice v buňce, ve které se telefon pohybuje, zaznamená, že síla signálu telefonu se zvyšuje.
- Dvě základnové stanice se koordinují prostřednictvím MTSO. V určitém okamžiku získá mobilní telefon signál na řídicím kanálu a nařídí mu změnu frekvence. Tím se telefon přepne na novou buňku.
Mobilní síť
Systém GSM
Globální systém pro mobilní komunikace je standardem pro systémy mobilních telefonů na světě. V systému GSM jsou signalizační a hovorové kanály digitální, proto je GSM považován za systém 2G (druhé generace). To napomáhá širokému rozšíření aplikací datové komunikace. V síti GSM existuje pět různých velikostí buněk: makro, mikro, piko, femto a deštníkové buňky.
Makro buňky jsou buňky, kde je anténa základnové stanice instalována na stožáru nad úrovní průměrné střechy. Mikrobuňky jsou buňky, jejichž výška antény je pod průměrnou úrovní střechy. Pico buňky jsou malé buňky, jejichž průměr pokrytí je několik desítek metrů. Používají se hlavně v interiérech. Femto buňky jsou buňky určené pro použití v obytném prostředí nebo v malých firmách a připojují se k síti poskytovatele služeb prostřednictvím širokopásmového připojení k internetu.
Umbrella buňky se používají k pokrytí zastíněných oblastí menších buněk a k vyplnění mezer v pokrytí mezi těmito buňkami. horizontální poloměr buňky se liší v závislosti na výšce antény, zisku antény a podmínkách šíření. Maximální vzdálenost, kterou GSM podporuje, je 35 kilometrů. Většina sítí 2G GSM pracuje v pásmech 900 MHz nebo 1800 MHz, zatímco 3G GSM ve frekvenčním pásmu 2100 MHz.
Sdílení času
Technika multiplexování s časovým dělením se používá ke sdílení osmi hovorových kanálů s plnou rychlostí nebo šestnácti kanálů s poloviční rychlostí na jeden radiofrekvenční kanál. Do rámce TDMA je seskupeno osm rádiových časových slotů.
Mobilní síť
Mobilní telefon převádí hlas, textové a multimediální zprávy nebo datová volání na rádiové frekvence (RF). Základnové stanice mobilních telefonů vysílají a přijímají tyto RF signály a spojují volající s jinými telefony a dalšími sítěmi. Síť mobilních telefonů je rozdělena do tisíců překrývajících se jednotlivých geografických oblastí neboli „buněk“, z nichž každá má svou základnovou stanici. Velikost buňky závisí na oblasti pokrytí a počtu hovorů, které se v této oblasti uskuteční. Nejmenší buňky jsou v přeplněných městských oblastech s velkými budovami a velkou hustotou obyvatelstva, zatímco největší buňky jsou ve venkovských oblastech, kde jsou lidé rozptýleni.
V systému GSM se používají dva typy kanálů . Jsou to řídicí kanály a dopravní kanály.
Řídicí kanály
Ty jsou zodpovědné za domácí úkoly, například informují mobilní telefon o příchozím hovoru a o tom, jakou frekvenci má použít. Aby toto předávání fungovalo, telefon neustále sleduje vysílání řídicího kanálu až 16 sousedních buněk. Při běžném provozu telefony neustále upravují výkon vysílaných rádiových vln tak, aby byl minimální potřebný k tomu, aby základnová stanice přijímala čistý signál. Pokud se telefon vzdálí od své základnové stanice a pokud je signál slabý, síť konzultuje seznam a spustí předání do sousední buňky s nejlepším signálem.
Přenosové kanály
Slouží k přenosu hovorů nebo jiných dat z mobilního telefonu do základnové stanice a naopak. V provozním kanálu se hlasová nebo textová data přenášejí v dávkách. Každá dávka se skládá ze dvou po sobě jdoucích řetězců bitů (série signálů představujících jedničky a nuly), z nichž každý má délku 57 bitů.
Rozsah
Rozsah, ve kterém se mohou mobilní zařízení připojit, není pevně stanovený údaj. Závisí na řadě faktorů, jako je frekvence používaného signálu, jmenovitý výkon vysílače, velikost vysílače atd.
Uvnitř mobilního telefonu
Mobilní telefon je sofistikované zařízení využívající součástky SMD, mikroprocesor, paměť Flash atd. Kromě desky plošných spojů má mobilní telefon také anténu, displej z tekutých krystalů (LCD) , klávesnici, mikrofon, reproduktor a baterii. Níže je blokové schéma mobilního telefonu
Deska s plošnými spoji je srdcem mobilního telefonu. Obsahuje čipy jako analogově-digitální a digitálně-analogové převodní čipy, které převádějí odchozí zvukový signál z analogového na digitální a příchozí signál z digitálního zpět na analogový.
- Digitální signálový procesor
Obvykle se uvádí, že má 40 MIPS (miliony instrukcí za sekundu), aby mohl provádět výpočty manipulace se signálem vysokou rychlostí. Tento čip se zabývá kompresí i dekompresí signálů.
2. Mikroprocesor
Zpracovává všechny úkoly spojené s údržbou klávesnice a displeje. Zabývá se také příkazovou a řídicí signalizací se základnovou stanicí a koordinuje ostatní funkce na desce.
Mikroprocesor a paměť Flash
3. Paměť Flash a čipy ROM mobilního telefonu slouží jako úložné místo telefonu. V těchto čipech jsou uloženy přizpůsobitelné možnosti mobilního telefonu a také celý operační systém. Pomocí tohoto čipu jsou řízeny sekce napájení a rádiové frekvence telefonu, dobíjení telefonu a správa napájení atd. Řídí také několik set FM kanálů. RF zesilovače se zaměřují na signály, které vstupují a vystupují z antén telefonu.
Údržba mobilního telefonu
Mobilní telefon je choulostivé zařízení a pro svou správnou funkci potřebuje péči. Zde jsou uvedena běžná opatření pro udržení mobilního telefonu v dobrém stavu.
- Nechovejte mobilní telefon ve vlhkém prostředí a nepoužívejte jej mokrýma rukama. Vlhkost může způsobit neopravitelnou vnitřní korozi součástí.
- Neupouštějte telefon a nepoškozujte přípojná místa.
- Nepřetěžujte telefon. Mohlo by dojít k poškození displeje.
- Neuchovávejte telefon v blízkosti zařízení vytvářejících teplo. Vysoká teplota v autě může poškodit jeho elektroniku.
- Nebíjejte baterii nadměrně. Nabíjejte baterii pouze tehdy, když její stav nabití klesne pod 50 procent.
- Předcházejte klonování.
Telefon je „naklonován“, když někdo ukradne jeho identifikační číslo a je schopen podvodně volat na účet majitele. Když telefon uskutečňuje hovor, přenáší na začátku hovoru do sítě číslo ESN a MIN – jedinečnou značku telefonu. Když telefon vysílá dvojici MIN/ESN, je možné dvojici ESN-MIN zachytit. Pomocí zařízení Scanner lze snadno upravit jiný telefon tak, aby obsahoval vaše značky MIN-ESN. To dané osobě umožní volat na váš účet. Ke klonování může dojít také při opravě telefonu v neautorizovaném servisním středisku. Je možné zkopírovat data včetně obrázků a videí přítomných v telefonu.