A mobiltelefon egy olyan elektronikus eszköz, amelyet mobil távközlésre használnak speciális bázisállomások, úgynevezett cellahelyek cellás hálózatán keresztül. A mobiltelefon teljes duplex kommunikációt kínál, és átadja a kapcsolatot, amikor a felhasználó egyik cellából a másikba lép. Amikor a telefonhasználó az egyik cellaterületről a másikra mozog, a rendszer automatikusan utasítja a mobiltelefont és az erősebb jelű cellahelyet, hogy kapcsoljon át egy új frekvenciára a kapcsolat fenntartása érdekében.
A mobiltelefont elsősorban hangkommunikációra tervezték. Az új generációs mobiltelefonok a standard hangfunkción kívül számos további szolgáltatást és kiegészítőt támogatnak, mint például SMS a szöveges üzenetküldéshez, e-mail, csomagkapcsolás az internet-hozzáféréshez, játék, Bluetooth, kamera videorögzítővel és MMS a fényképek és videók küldéséhez és fogadásához, MP3-lejátszó, rádió és GPS.
Kapcsolódó termékek:
Szignálfrekvencia a mobiltelefonban
A cellás rendszer egy területet kis cellákra oszt fel.
Ez lehetővé teszi a frekvencia széleskörű újrafelhasználását az adott területen, így sok ember használhatja egyszerre a mobiltelefonokat. A cellás hálózatoknak számos előnye van, mint például a megnövekedett kapacitás, a csökkentett energiafelhasználás, a nagyobb lefedettségi terület, a más jelekből származó interferencia csökkentése stb.
FDMA és CDMA rendszerek
A frekvenciaosztásos többszörös hozzáférés (FDMA) és a kódosztásos többszörös hozzáférés (CDMA) a több különböző adóból származó jelek megkülönböztetésére lett kifejlesztve. Az FDMA-ban az egyes cellákban használt adó- és vételi frekvenciák eltérnek a szomszédos cellákban használt frekvenciáktól. A CDMA elve összetettebb, és az elosztott adó-vevőkészülékek képesek kiválasztani egy cellát, és azt hallgatni. Más módszerek közé tartozik a polarizációs osztott többszörös hozzáférés (PDMA) és az időosztásos többszörös hozzáférés (TDMA). Az időosztásos többszörös hozzáférést az FDMA-val vagy a CDMA-val kombinálva használják, hogy egyetlen cella lefedettségi területén belül több csatornát adjanak.
Kódok a mobiltelefonban
A mobiltelefonokhoz speciális kódok kapcsolódnak. Ezek a következők:
- Elektronikus sorozatszám (ESN) – a telefonba programozott egyedi 32 bites szám
- Mobil azonosító szám (MIN) – a telefonszámból származó 10 jegyű szám.
- Rendszerazonosító kód (SID) – az FCC által az egyes szolgáltatókhoz rendelt egyedi 5 jegyű szám.
Kapcsolódó termékek:
Az ESN a telefon állandó része, míg a MIN és SID kódok a szolgáltatási terv kiválasztásakor és aktiválásakor kerülnek beprogramozásra a telefonba.
A mobiltelefon egy duplex készülék. Amikor egy frekvenciát beszélgetésre használunk, egy másik, külön frekvenciát használunk a hallgatásra. Így a hívásban részt vevő mindkét személy egyszerre tud beszélni. A mobiltelefon legalább 1664 csatornán képes kommunikálni. A Mobiltelefonok a cellákon belül működnek, így könnyen át lehet kapcsolni a különböző cellákra, amikor mozognak. A mobiltelefont használó személy akár több száz kilométert is vezethet, és a cellás megközelítésnek köszönhetően végig fenn tudja tartani a beszélgetést.
A SIM kártya aktiválása
A SIM kártya (Subscriber Identification Module (SIM)) a mobiltelefonban használt intelligens kártya egy típusa. A SIM egy kivehető intelligens kártya, amely a felhasználó előfizetési adatait és telefonkönyvét tartalmazza. Ez lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy a mobiltelefon kikapcsolása után is megőrizze adatait. Alternatívaként a felhasználó a SIM-kártya egyszerű cseréjével a kézibeszélő megtartása mellett szolgáltatót is válthat. A SIM-kártya biztonságosan tárolja a 15 számjegyből álló szolgáltatás előfizetői kulcsot.
A kulcs számjegyei:
- Az első 3 számjegy – Mobil országkód
- A második 2 számjegy – Mobilhálózat kódja
- A harmadik 10 számjegy – Mobilállomás azonosító száma
Kapcsolódó termékek:
Subscriber Identification Module SIM
A mobiltelefon első használatakor elküldi a SIM-kártyán található International Mobile Subscriber Identity – IMSI nevű számot a hálózatnak, amely egy adatbázisban keresi azt, hogy a kártya regisztrálva legyen. Ha az IMSI-t felismerik, a hálózat létrehoz egy másik számot, az úgynevezett ideiglenes mobil előfizetői azonosítót (Temporary Mobile Subscriber Identity – TMSI), amelyet titkosítva visszaküld a telefonhoz. Minden további híváskor a telefon a TMSI sugárzásával azonosítja magát.
Mi történik, amikor hívást kezdeményezünk?
- Amikor bekapcsoljuk a mobiltelefont, az SID-t keres a vezérlőcsatornán. A Vezérlőcsatorna egy speciális frekvencia, amelyet a telefon és a bázisállomás használ egymással való beszélgetésre. Ha a mobiltelefon nehezen talál kapcsolatot a vezérlőcsatornával, akkor “nincs szolgáltatás” üzenetet jelenít meg.
- Ha a mobiltelefon megkapja a SID-t, akkor összehasonlítja a SID-t a telefonba programozott SID-vel. Ha a két SID megegyezik, a telefon azonosítja, hogy az a cella, amellyel kommunikál, az otthoni rendszerének része.
- A telefon a SID-del együtt egy regisztrációs kérelmet is továbbít, és az MTSO egy adatbázisban nyomon követi a telefon helyzetét. Az MTSO tudja, hogy melyik cellában vagy, amikor csörögni akar a telefonon.
- Az MTSO ezután megkapja a jelet, megpróbálja megtalálni a telefont. Az MTSO megnézi az adatbázisában, hogy melyik cellában van a telefon. Az MTSO ezután kiválaszt egy frekvenciapárt a hívás fogadásához.
- Az MTSO a vezérlőcsatornán keresztül kommunikál a mobiltelefonnal, hogy megmondja neki, milyen frekvenciákat használjon. Amint a Mobiltelefon és a torony átvált ezekre a frekvenciákra, a hívás létrejön.
- Amikor a Mobiltelefon a cella széle felé halad, a cella bázisállomása észreveszi, hogy a jelerősség csökken. Ugyanakkor annak a cellának a bázisállomása, amelyben a telefon mozog, észleli, hogy a telefon jelerőssége növekszik.
- A két bázisállomás az MTSO-n keresztül koordinálja egymást. Egy bizonyos ponton a mobiltelefon jelet kap egy vezérlőcsatornán, és frekvenciaváltásra utasítja. Ezáltal a telefon átvált az új cellára.
Mobilhálózat
A GSM-rendszer
A Globális Mobilkommunikációs Rendszer a mobiltelefon-rendszerek szabványa a világon. A GSM-ben a jelző- és beszédcsatornák digitálisak, ezért a GSM 2G (második generációs) rendszernek számít. Ez segíti az adatkommunikációs alkalmazások széles körű megvalósítását. A GSM-hálózatban öt különböző cellaméret létezik. Ezek a makro-, mikro-, pico, femto és esernyőcellák.
A makrocellák olyan cellák, ahol a bázisállomás antennája egy átlagos tetőszint feletti árbocra van felszerelve. A mikrocellák olyan cellák, amelyek antennájának magassága az átlagos tetőtéri szint alatt van. A pico cellák olyan kis cellák, amelyek lefedettségi átmérője néhány tucat méter. Ezeket elsősorban beltéri alkalmazásokban használják. A femto cellák olyan cellák, amelyeket lakossági vagy kisvállalati környezetben való használatra terveztek, és szélessávú internetkapcsolaton keresztül csatlakoznak a szolgáltató hálózatához.
A kisebb cellák árnyékos területeinek lefedésére és a cellák közötti lefedettségi hézagok kitöltésére szolgálnak.A cella vízszintes sugara az antennamagasságtól, az antennaerősítéstől és a terjedési körülményektől függően változik. A GSM által támogatott maximális távolság 35 kilométer. A legtöbb 2G GSM-hálózat a 900 MHz-es vagy 1800 MHz-es sávban működik, míg a 3G GSM a 2100 MHz-es frekvenciasávban.
Az időmegosztás
Az időosztásos multiplexelési technikát használják a rádiófrekvenciás csatornánként nyolc teljes sebességű vagy tizenhat félsebességű beszédcsatorna megosztására. Egy TDMA-keretbe nyolc rádiós idősávot csoportosítanak.
Mobilhálózat
A mobiltelefon a hang-, szöveges-, multimédiás üzeneteket vagy adathívásokat rádiófrekvenciává (RF) alakítja. A mobiltelefon-bázisállomások továbbítják és fogadják ezeket az RF-jeleket, és összekapcsolják a hívókat más telefonokkal és más hálózatokkal. A mobiltelefon-hálózat több ezer egymást átfedő, egyedi földrajzi területre vagy “cellára” van felosztva, amelyek mindegyike egy-egy bázisállomással rendelkezik. Egy cella mérete a lefedettségi területtől és az adott területen indított hívások számától függ. A legkisebb cellák a zsúfolt, nagy épületekkel és nagy népsűrűséggel rendelkező városi területeken találhatók, míg a legnagyobb cellák a vidéki területeken vannak, ahol az emberek szétszórtan élnek.
A GSM-ben kétféle csatornát használnak. Ezek a vezérlőcsatornák és a forgalmi csatornák.
Vezérlőcsatornák
Ezek a háztartási feladatokért felelősek, például megmondják a mobilnak, hogy mikor érkezik hívás, és melyik frekvenciát kell használni. Annak érdekében, hogy ez az átadás-átvétel működjön, a telefon folyamatosan figyeli az akár 16 szomszédos cella sugárzott vezérlőcsatornáját. Normál üzemmódban a telefonok folyamatosan úgy állítják be az általuk kibocsátott rádióhullámok teljesítményét, hogy az a minimálisan szükséges legyen ahhoz, hogy a bázisállomás tiszta jelet kapjon. Ha egy telefon távolodik a bázisállomástól, és a jel gyenge, a hálózat konzultál a listával, és átadást indít a legjobb jellel rendelkező szomszédos cellába.
Távközlési csatornák
A hívások vagy egyéb adatok továbbítására szolgál a mobiltelefonról a bázisállomásra és fordítva. A forgalmi csatornán a hang- vagy szöveges adatok burstokban kerülnek továbbításra. Minden egyes burst két egymást követő, 57 bit hosszúságú bitsorozatból (1 és 0 jelekből álló jelsorozat) áll.
Tartomány
A tartomány, amelyen belül a mobilkészülékek csatlakozni tudnak, nem rögzített szám. Számos tényezőtől függ, például a használt jel frekvenciájától, az adó névleges teljesítményétől, az adó méretétől stb.
A mobiltelefon belsejében
A mobiltelefon egy kifinomult eszköz, amely SMD alkatrészeket, mikroprocesszort, Flash memóriát stb. használ. Az áramköri lapon kívül a mobiltelefonban antenna, folyadékkristályos kijelző (LCD) , billentyűzet, mikrofon, hangszóró és akkumulátor is található. Az alábbiakban a mobiltelefon blokkdiagramja
A mobiltelefon szíve az áramköri lap. Olyan chipeket tartalmaz, mint az analóg-digitális és digitális-analóg átalakító chipek, amelyek a kimenő hangjelet analógról digitálisra, a bejövő jelet pedig digitálisról vissza analógra fordítják.A mobiltelefonban található chipek a következők.
- Digitális jelfeldolgozó processzor
Általában 40 MIPS (millió utasítás másodpercenként) értékkel rendelkezik, hogy nagy sebességgel végezze a jelkezeléssel kapcsolatos számításokat. Ez a chip foglalkozik a jelek tömörítésével és dekompressziójával is.
2. Mikroprocesszor
Ez végzi a billentyűzet és a kijelző összes háztartási feladatát. Emellett a bázisállomással való parancs- és vezérlőjelekkel is foglalkozik, és koordinálja a többi funkciót a lapkán.
Mobil mikroprocesszor és flashmemória
3. A mobiltelefon flashmemóriája és ROM chipje a telefon tárolóhelyeként szolgál. Ezek a chipek tárolják a mobiltelefon testreszabható opcióit, valamint a teljes operációs rendszert. A telefon energia- és rádiófrekvenciás szakaszait, a telefon feltöltését és energiagazdálkodását stb. ez a chip vezérli. Emellett több száz FM-csatornát is vezérel. Az RF-erősítők a telefon antennáin be- és kijövő jelekre összpontosítanak.
A mobiltelefon karbantartása
A mobiltelefon kényes eszköz, és megfelelő működéséhez gondozásra van szüksége. Íme a mobiltelefon jó állapotban tartásához szükséges általános intézkedések.
- Ne tartsa a mobiltelefont nedves helyen, és ne használja nedves kézzel. A nedvesség az alkatrészek javíthatatlan belső korrózióját okozhatja.
- Ne ejtse le a mobilt, és ne sértse meg a csatlakozási pontokat.
- Ne terhelje túl a mobilt. Ez károsíthatja a kijelzőt.
- Ne tartsa a telefont hőtermelő eszközök közelében. A magas hőmérséklet az autóban károsíthatja az elektronikát.
- Ne töltse túl az akkumulátort. Csak akkor töltse az akkumulátort, ha töltöttségi állapota 50 százalék alá csökken.
- Megakadályozza a klónozást.
A telefont akkor “klónozzák”, ha valaki ellopja az azonosítószámát, és csalárd hívásokat tud kezdeményezni a tulajdonos számláján. Amikor a telefon hívást kezdeményez, a hívás elején továbbítja a hálózatnak az ESN-t és a MIN-t – a telefon egyedi azonosítóját -. Amikor a telefon továbbítja a MIN/ESN párost, lehetőség van az ESN-MIN páros rögzítésére. Egy Scanner eszközzel könnyen módosítható egy másik telefon úgy, hogy az tartalmazza az Ön MIN-ESN címkéit. Ez lehetővé teszi, hogy az illető az Ön számláján hívásokat kezdeményezzen. A klónozás akkor is előfordulhat, ha a telefont egy illetéktelen szervizközpontban javítják. Lehetőség van a telefonban lévő adatok, köztük képek és videók másolására.