Telefon komórkowy jest urządzeniem elektronicznym używanym do mobilnej telekomunikacji przez sieć komórkową wyspecjalizowanych stacji bazowych znanych jako miejsca komórkowe. Telefon komórkowy oferuje komunikację w pełnym dupleksie i przenosi łącze, gdy użytkownik przemieszcza się z jednej komórki do drugiej. Jak użytkownik telefonu porusza się z jednego obszaru komórki do innego, system automatycznie nakazuje telefon komórkowy i witryny komórkowej z silniejszym sygnałem, aby włączyć się do nowej częstotliwości w celu utrzymania połączenia.
Telefon komórkowy jest przede wszystkim przeznaczony do komunikacji głosowej. Oprócz standardowej funkcji głosowej, telefony komórkowe nowej generacji obsługują wiele dodatkowych usług i akcesoriów, takich jak SMS do przesyłania wiadomości tekstowych, e-mail, przełączanie pakietów w celu uzyskania dostępu do Internetu, gry, Bluetooth, aparat fotograficzny z rejestratorem wideo i MMS do wysyłania i odbierania zdjęć i wideo, odtwarzacz MP3, radio i GPS.
Powiązane produkty: Caller ID | Speech Network | Telephone Circuits
Signal Frequency in Cell Phone
System komórkowy polega na podziale danego obszaru na małe komórki.
To pozwala na szerokie ponowne wykorzystanie częstotliwości na tym obszarze, dzięki czemu wiele osób może korzystać z telefonów komórkowych jednocześnie. Sieci komórkowe ma wiele zalet, takich jak zwiększona pojemność, zmniejszone zużycie energii, większy obszar pokrycia, zmniejszone zakłócenia od innych sygnałów itp.
FFDMA i CDMA Systems
Frequency Division Multiple Access (FDMA) i Code Division Multiple Access (CDMA) zostały opracowane w celu rozróżnienia sygnałów z kilku różnych nadajników. W FDMA, częstotliwości nadawania i odbioru używane w każdej komórce są różne od częstotliwości używanych w sąsiednich komórkach. Zasada działania CDMA jest bardziej złożona, a rozproszone nadajniki mogą wybrać jedną komórkę i słuchać jej. Inne metody obejmują dostęp wielokrotny z podziałem polaryzacyjnym (PDMA) i dostęp wielokrotny z podziałem czasowym (TDMA). Dostęp wielokrotny z podziałem czasu jest używany w połączeniu z FDMA lub CDMA, aby zapewnić wiele kanałów w obszarze pokrycia pojedynczej komórki.
Kody w telefonie komórkowym
Telefony komórkowe mają specjalne kody z nimi związane. Należą do nich:
- Elektroniczny Numer Seryjny (ESN) – unikalny 32-bitowy numer zaprogramowany w telefonie
- Numer Identyfikacji Komórki (MIN) – 10-cyfrowy numer pochodzący od numeru telefonu.
- Kod Identyfikacji Systemu (SID) – unikalny 5-cyfrowy numer przypisany każdemu operatorowi przez FCC.
Produkty powiązane: CODEC | Communication Misc | Cellular Module
ESN jest stałą częścią telefonu, podczas gdy kody MIN i SID są programowane w telefonie, gdy plan usług jest wybierany i aktywowany.
Telefon komórkowy jest urządzeniem typu Duplex. Kiedy używamy jednej częstotliwości do rozmowy, druga oddzielna częstotliwość jest używana do słuchania. Dzięki temu obie osoby biorące udział w rozmowie mogą rozmawiać jednocześnie. Telefon komórkowy może komunikować się na 1,664 kanałach lub więcej. Telefony komórkowe działają w obrębie komórek, dzięki czemu łatwo jest się przełączać do różnych komórek w trakcie przemieszczania się. Osoba korzystająca z telefonu komórkowego może przejechać setki kilometrów i może prowadzić rozmowę przez cały ten czas dzięki podejściu komórkowemu.
Aktywacja karty SIM
Karta SIM (Subscriber Identification Module (SIM)) jest rodzajem karty Smart używanej w telefonie komórkowym. SIM jest odłączalną kartą inteligentną zawierającą informacje o abonamencie użytkownika oraz książkę telefoniczną. Dzięki temu użytkownik może zachować swoje informacje nawet po wyłączeniu słuchawki. Alternatywnie, użytkownik może również zmienić dostawcę usług przy zachowaniu słuchawki, po prostu zmieniając SIM. Karta SIM Bezpiecznie przechowuje klucz abonenta usługi składający się z 15 cyfr.
Cyfry klucza są następujące:
- Pierwsze 3 cyfry – Kod kraju sieci komórkowej
- Drugie 2 cyfry – Kod sieci komórkowej
- Trzecie 10 cyfr – Numer identyfikacyjny stacji komórkowej
Produkty powiązane: ATM UNI | Audio CODEC
Moduł Identyfikacji Abonenta SIM
Kiedy telefon komórkowy jest używany po raz pierwszy, wysyła numer zwany International Mobile Subscriber Identity – IMSI obecny w karcie SIM do sieci, która szuka go w bazie danych, aby upewnić się, że karta jest zarejestrowana. Jeśli IMSI zostanie rozpoznany, sieć tworzy kolejny numer zwany tymczasowym numerem abonenta mobilnego (Temporary Mobile Subscriber Identity – TMSI), który zostaje zaszyfrowany i odesłany do telefonu. We wszystkich kolejnych połączeniach telefon identyfikuje się, rozgłaszając TMSI.
Co się dzieje, gdy wykonujemy połączenie?
- Gdy włączamy telefon komórkowy, próbuje on wyszukać SID na kanale Control. Kanał sterujący to specjalna częstotliwość, której telefon i stacja bazowa używają, aby rozmawiać ze sobą. Jeśli telefon komórkowy ma trudności z uzyskaniem połączenia z kanałem kontrolnym, wyświetla komunikat „no service”.
- Jeśli telefon komórkowy uzyska SID, porównuje go z SID zaprogramowanym w telefonie. Jeśli oba SID się zgadzają, telefon identyfikuje, że komórka, z którą się komunikuje, jest częścią jego systemu macierzystego.
- Telefon przesyła również żądanie rejestracji wraz z SID, a MTSO śledzi lokalizację telefonu w bazie danych. MTSO wie, w której komórce jesteś, gdy chce zadzwonić na telefon.
- MTSO następnie dostaje sygnał, próbuje znaleźć telefon. MTSO szuka w swojej bazie danych, aby znaleźć komórkę, w której telefon jest obecny. MTSO następnie wybiera parę częstotliwości, aby odebrać połączenie.
- MTSO komunikuje się z telefonem komórkowym przez kanał kontrolny, aby powiedzieć mu, jakie częstotliwości ma używać. Gdy telefon komórkowy i wieża włączyć te częstotliwości, połączenie jest podłączony.
- Gdy telefon komórkowy przenieść w kierunku krawędzi komórki, komórka stacja bazowa zauważy, że siła sygnału maleje. W tym samym czasie, stacja bazowa w komórce, w której telefon porusza się będzie w stanie zobaczyć telefonu siła sygnału rośnie.
- Dwie stacje bazowe koordynować się przez MTSO. W pewnym momencie, telefon komórkowy dostaje sygnał na kanale kontrolnym i kieruje go do zmiany częstotliwości. To spowoduje przełączenie telefonu do nowej komórki.
Sieć komórkowa
System GSM
Global System for Mobile Communications jest standardem dla systemów telefonii komórkowej na świecie. W GSM kanały sygnalizacji i mowy są cyfrowe, dlatego GSM jest uważany za system 2G (Drugiej Generacji). Pomaga to w powszechnym wdrażaniu aplikacji do transmisji danych. Istnieje pięć różnych rozmiarów komórek w sieci GSM Są to komórki makro, mikro, pico, femto i parasolowe.
Komórki makro są komórkami, w których antena stacji bazowej jest zainstalowana na maszcie powyżej średniego poziomu szczytu dachu. Komórki mikro to komórki, których wysokość anteny znajduje się poniżej średniego poziomu dachu. Komórki typu pico to małe komórki, których średnica zasięgu wynosi kilkadziesiąt metrów. Znajdują one zastosowanie głównie w aplikacjach wewnątrz budynków. Komórki Femto są komórkami przeznaczonymi do użytku w środowiskach mieszkalnych lub małych firmach i łączą się z siecią dostawcy usług za pośrednictwem szerokopasmowego łącza internetowego.
Komórki parasolowe służą do pokrycia obszarów zacienionych mniejszych komórek oraz wypełnienia luk w pokryciu pomiędzy tymi komórkami.Poziomy promień komórki zmienia się w zależności od wysokości anteny, zysku anteny oraz warunków propagacji. Maksymalna odległość GSM obsługuje jest 35 kilometrów. Większość sieci 2G GSM działa w pasmach 900 MHz lub 1800 MHz, podczas gdy 3G GSM w paśmie częstotliwości 2100 MHz.
Współdzielenie czasu
Technika multipleksacji z podziałem czasu jest używana do współdzielenia ośmiu pełnych lub szesnastu półpełnych kanałów mowy na kanał częstotliwości radiowej. W ramce TDMA zgrupowanych jest osiem radiowych szczelin czasowych.
Sieć komórkowa
Telefon komórkowy przetwarza głos, tekst, wiadomości multimedialne lub połączenia danych na częstotliwości radiowe (RF). Stacje bazowe telefonii komórkowej nadają i odbierają te sygnały RF i łączą rozmówców z innymi telefonami i innymi sieciami. Sieć telefonii komórkowej jest podzielona na tysiące nakładających się na siebie, pojedynczych obszarów geograficznych lub „komórek”, z których każdy posiada stację bazową. Wielkość komórki zależy od obszaru pokrycia i liczby połączeń, które są wykonywane w tym obszarze. Najmniejsze komórki znajdują się w zatłoczonych obszarach miejskich z dużymi budynkami i dużą gęstością zaludnienia, natomiast największe komórki znajdują się na obszarach wiejskich, gdzie ludzie są rozproszeni.
Istnieją dwa rodzaje kanałów używanych w GSM . Są to kanały kontrolne i kanały ruchu.
Kanały kontrolne
Odpowiadają one za zadania porządkowe, takie jak informowanie telefonu komórkowego o nadchodzącym połączeniu i o częstotliwości, z której ma korzystać. Aby zapewnić, że przekazanie działa, telefon stale monitoruje nadawany kanał kontrolny w maksymalnie 16 sąsiednich komórkach. W normalnych warunkach pracy telefony stale dostosowują moc wysyłanych fal radiowych do minimum potrzebnego stacji bazowej do odebrania czystego sygnału. Jeśli telefon oddali się od swojej stacji bazowej i jeśli sygnał jest słaby, sieć sprawdza listę i uruchamia przekazanie do sąsiedniej komórki o najlepszym sygnale.
Kanały Traffic
Służy do przenoszenia rozmów lub innych danych z telefonu komórkowego do stacji bazowej i odwrotnie. W kanale Traffic dane głosowe lub tekstowe są przenoszone w burstach. Każdy burst składa się z dwóch kolejnych ciągów bitów (serii sygnałów reprezentujących 1 i 0), każdy o długości 57 bitów.
Zasięg
Zasięg, w ramach którego urządzenia mobilne mogą się łączyć, nie jest wielkością stałą. Zależy on od wielu czynników, takich jak częstotliwość sygnału w użyciu, moc znamionowa nadajnika, rozmiar nadajnika itp.
Wewnątrz telefonu komórkowego
Telefon komórkowy jest skomplikowanym urządzeniem wykorzystującym komponenty SMD, Mikroprocesor, pamięć Flash itp. Oprócz obwodu drukowanego, telefon komórkowy posiada również antenę, wyświetlacz ciekłokrystaliczny (LCD), klawiaturę, mikrofon, głośnik i baterię. Poniżej znajduje się schemat blokowy telefonu komórkowego
Płytka drukowana jest sercem telefonu komórkowego. Posiada układy takie jak analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe układy konwersji, które tłumaczą wychodzący sygnał audio z analogowego na cyfrowy i przychodzący sygnał z cyfrowego z powrotem na analogowy.Poniżej przedstawiono układy obecne w telefonie komórkowym.
- Cyfrowy procesor sygnału
Jest on ogólnie oceniany jako posiadający 40 MIPS (milionów instrukcji na sekundę) do przeprowadzania obliczeń manipulacji sygnałem z dużą prędkością. Układ ten zajmuje się zarówno kompresją, jak i dekompresją sygnałów.
2. Mikroprocesor
Obsługuje wszystkie zadania związane z obsługą klawiatury i wyświetlacza. Zajmuje się również sygnalizacją poleceń i kontroli ze stacją bazową, oraz koordynuje pozostałe funkcje na pokładzie.
Mikroprocesor mobilny i pamięć flash
3.Pamięć flash i ROM Chipy telefonu komórkowego działają jako miejsce przechowywania danych dla telefonu. Te chipy przechowują konfigurowalne opcje telefonu komórkowego, jak również cały system operacyjny. Moc i sekcje częstotliwości radiowych telefonu, ładowanie telefonu i zarządzanie energią itp. są kontrolowane przez ten układ. Kontroluje on również kilkaset kanałów FM. Wzmacniacze RF koncentrują się na sygnałach, które wchodzą i wychodzą z anteny telefonu.
Konserwacja telefonu komórkowego
Telefon komórkowy jest delikatnym urządzeniem i wymaga opieki dla jego prawidłowego funkcjonowania. Oto typowe środki pozwalające utrzymać telefon komórkowy w dobrym stanie.
- Nie trzymaj telefonu komórkowego w mokrym miejscu ani nie używaj go mokrymi rękami. Wilgoć może powodować nienaprawialną korozję wewnętrzną części.
- Nie upuszczaj telefonu ani nie uszkadzaj punktów połączeniowych.
- Nie obciążaj nadmiernie telefonu. Może to spowodować uszkodzenie wyświetlacza.
- Nie trzymaj telefonu w pobliżu urządzeń wytwarzających ciepło. Wysoka temperatura w samochodzie może uszkodzić jego elektronikę.
- Nie przeładowuj baterii. Ładuj baterię tylko wtedy, gdy jej stan naładowania spadnie poniżej 50 procent.
- Zapobiegaj klonowaniu.
Telefon jest „klonowany”, gdy ktoś kradnie jego numer identyfikacyjny i jest w stanie wykonywać oszukańcze połączenia na konto właściciela. Gdy telefon wykonuje połączenie, na początku połączenia przesyła do sieci numer ESN i MIN – unikalny znacznik telefonu. Kiedy telefon przesyła swoją parę MIN/ESN, możliwe jest przechwycenie pary ESN-MIN. Za pomocą urządzenia Scanner można łatwo zmodyfikować inny telefon tak, aby zawierał Twoje znaczniki MIN-ESN. Dzięki temu dana osoba może wykonywać połączenia na Twoje konto. Klonowanie może mieć miejsce również wtedy, gdy telefon jest naprawiany w nieautoryzowanym centrum serwisowym. Możliwe jest skopiowanie danych, w tym zdjęć i filmów znajdujących się w telefonie.