En mobiltelefon är en elektronisk enhet som används för mobil telekommunikation via ett cellulärt nätverk av specialiserade basstationer som kallas cellplatser. En mobiltelefon erbjuder full duplexkommunikation och överför länken när användaren flyttar från en cell till en annan. När telefonanvändaren flyttar från ett cellområde till ett annat beordrar systemet automatiskt mobiltelefonen och en cellplats med en starkare signal att växla över till en ny frekvens för att behålla länken.
Mobiltelefonen är i första hand utformad för röstkommunikation. Förutom den vanliga röstfunktionen stöder den nya generationens mobiltelefoner många ytterligare tjänster och tillbehör, t.ex. SMS för textmeddelanden, e-post, paketväxling för tillgång till Internet, spel, Bluetooth, kamera med videobandspelare och MMS för att skicka och ta emot foton och video, MP3-spelare, radio och GPS.
Relaterade produkter:
Signalfrekvens i mobiltelefon
Cellulärt system innebär att ett område delas upp i små celler.
Detta möjliggör en omfattande återanvändning av frekvenser över hela området, så att många människor kan använda mobiltelefoner samtidigt. Cellulära nätverk har ett antal fördelar som ökad kapacitet, minskad strömförbrukning, större täckningsområde, minskad störning från andra signaler etc.
FDMA- och CDMA-system
Frequency Division Multiple Access (FDMA) och Code Division Multiple Access (CDMA) utvecklades för att särskilja signaler från flera olika sändare. I FDMA är de sändnings- och mottagningsfrekvenser som används i varje cell olika från de frekvenser som används i de angränsande cellerna. Principen för CDMA är mer komplex och de distribuerade sändarna kan välja en cell och lyssna på den. Andra metoder är Polarization Division Multiple Access (PDMA) och Time Division Multiple Access (TDMA). Time Division Multiple Access används i kombination med antingen FDMA eller CDMA för att ge flera kanaler inom täckningsområdet för en enda cell.
Koder i mobiltelefonen
Mobiltelefoner har speciella koder som är kopplade till dem. Dessa inkluderar:
- Elektroniskt serienummer (ESN) – unikt 32-bitars nummer som programmerats in i telefonen
- Mobil-identifieringsnummer (MIN) – 10-siffrigt nummer som härleds från telefonens nummer.
- Systemidentifieringskod (SID) – unikt 5-siffrigt nummer som tilldelas varje operatör av FCC.
Relaterade produkter: CODEC | Communication Misc | Cellular Module
ESN är en permanent del av telefonen medan MIN- och SID-koder programmeras in i telefonen när en tjänsteplan väljs och aktiveras.
Mobiltelefon är en duplexenhet. När vi använder en frekvens för att prata används en andra separat frekvens för att lyssna. Så att båda personerna i samtalet kan prata samtidigt. Mobiltelefonen kan kommunicera på 1 664 kanaler eller mer. Mobiltelefonerna fungerar inom cellerna, så det är lätt att koppla upp sig på olika celler när man rör sig runt. En person som använder en mobiltelefon kan köra hundratals kilometer och kan hålla ett samtal under hela tiden tack vare det cellulära tillvägagångssättet.
Aktivering av SIM-kortet
SIM-kort (Subscriber Identification Module (SIM)) är en typ av smartkort som används i mobiltelefoner. SIM-kortet är ett löstagbart smartkort som innehåller användarens abonnemangsinformation och telefonbok. Detta gör det möjligt för användaren att behålla sin information även när han eller hon stänger av luren. Alternativt kan användaren också byta tjänsteleverantör samtidigt som han eller hon behåller luren genom att byta SIM-kortet. SIM-kortet lagrar på ett säkert sätt tjänsteleverantörsnyckeln med 15 siffror.
Nyckelns siffror är :
- De första 3 siffrorna – Landskod för mobiltelefonen
- De andra 2 siffrorna – Nätverkskod för mobiltelefonen
- Den tredje 10 siffrorna – Identifikationsnummer för mobiltelefonen
Relaterade produkter: ATM UNI | Audio CODEC
Subscriber Identification Module SIM
När mobiltelefonen används för första gången skickar den ett nummer som kallas International Mobile Subscriber Identity (IMSI) och som finns i SIM-kortet till nätverket, som slår upp det i en databas för att säkerställa att kortet är registrerat. Om IMSI-numret känns igen skapar nätet ett annat nummer som kallas Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI), som krypteras och skickas tillbaka till telefonen. I alla efterföljande samtal identifierar sig telefonen genom att sända TMSI.
Vad händer när vi ringer ett samtal?
- När vi slår på mobiltelefonen försöker den söka efter ett SID på kontrollkanalen. Kontrollkanalen är en särskild frekvens som telefonen och basstationen använder för att prata med varandra. Om mobiltelefonen har svårt att få kontakt med kontrollkanalen visar den ett ”no service”-meddelande.
- Om mobiltelefonen får SID jämför den SID:n med den SID som är programmerad i telefonen. Om båda SID:erna stämmer överens identifierar telefonen att cellen som den kommunicerar med är en del av dess hemsystem.
- Telefonen sänder också en registreringsbegäran tillsammans med SID:n och MTSO håller reda på din telefons position i en databas. MTSO vet i vilken cell du befinner dig när den vill ringa telefonen.
- MTSO får då signalen, den försöker hitta telefonen. MTSO tittar i sin databas för att hitta den cell där telefonen finns. MTSO väljer sedan ett frekvenspar för att ta emot samtalet.
- MTSO kommunicerar med mobiltelefonen via kontrollkanalen för att tala om för den vilka frekvenser den ska använda. När mobiltelefonen och masten växlar på dessa frekvenser är samtalet uppkopplat.
- När mobiltelefonen rör sig mot cellens utkant kommer cellens basstation att notera att signalstyrkan minskar. Samtidigt kommer basstationen i den cell där mobilen rör sig att kunna se att mobilens signalstyrka ökar.
- De två basstationerna samordnar sig genom MTSO. Vid någon tidpunkt får mobiltelefonen en signal på en kontrollkanal och beordrar den att byta frekvens. Detta gör att telefonen byter till den nya cellen.
Mobilnät
GSM-systemet
Global System for Mobile Communications är standarden för mobiltelefonsystem i världen. I GSM är signal- och talkanaler digitala, varför GSM anses vara ett 2G-system (andra generationen). Detta underlättar ett omfattande genomförande av datakommunikationstillämpningar. Det finns fem olika cellstorlekar i ett GSM-nät Dessa är makro-, mikro-, piko-, femto- och paraplyceller.
Makroceller är celler där basstationsantennen är installerad på en mast ovanför genomsnittlig taknivå. Mikroceller är celler vars antennhöjd ligger under genomsnittlig taknivå. Pico-celler är små celler vars täckningsdiameter är några dussin meter. De används främst för inomhustillämpningar. Femtoceller är celler som är utformade för användning i bostads- eller småföretagsmiljöer och ansluts till tjänsteleverantörens nät via en bredbandsinternetanslutning.
Umbrellaceller används för att täcka skuggade områden av mindre celler och fylla ut luckor i täckningen mellan dessa celler.Cellens horisontella radie varierar beroende på antennhöjd, antennförstärkning och utbredningsförhållanden. Det maximala avståndet som GSM stöder är 35 kilometer. De flesta 2G GSM-nät fungerar i 900 MHz- eller 1800 MHz-banden medan 3G GSM fungerar i 2100 MHz-frekvensbandet.
Time Sharing
Time Division Multiplexing-tekniken används för att dela åtta talkanaler med full hastighet eller sexton talkanaler med halv hastighet per radiofrekvenskanal. Det finns åtta radiotidslägen som grupperas i en TDMA-ram.
Mobilnät
Mobiltelefoner omvandlar röst, text, multimediemeddelanden eller datasamtal till radiofrekvenser (RF). Mobiltelefonens basstationer sänder och tar emot dessa RF-signaler och kopplar upp den som ringer till andra telefoner och andra nät. Mobiltelefonnätet är uppdelat i tusentals överlappande, enskilda geografiska områden eller ”celler”, var och en med en basstation. Storleken på en cell beror på täckningsområdet och antalet samtal som görs i det området. De minsta cellerna finns i trånga stadsområden med stora byggnader och hög befolkningstäthet, medan de största cellerna finns på landsbygden, där människorna är utspridda.
Det finns två typer av kanaler som används i GSM . Dessa är kontrollkanaler och trafikkanaler.
Kontrollkanaler
Dessa ansvarar för hushållsuppgifter som att tala om för mobilen när ett samtal kommer in och vilken frekvens den ska använda. För att säkerställa att denna överlämning fungerar övervakar telefonen hela tiden den sända kontrollkanalen för upp till 16 angränsande celler. Vid normal drift justerar telefonerna kontinuerligt effekten på de radiovågor de sänder ut så att den är så liten som möjligt för att basstationen ska kunna ta emot en tydlig signal. Om en telefon rör sig långt bort från sin basstation och om signalen är svag, konsulterar nätverket listan och utlöser en överlämning till en angränsande cell med bästa signal.
Trafikkanaler
Den används för att överföra samtal eller andra data från mobiltelefonen till basstationen och vice versa. I trafikkanalen överförs röst- eller textdata i bursts. Varje burst består av två på varandra följande strängar av bitar (en serie signaler som representerar 1:or och 0:or), var och en 57 bitar lång.
Räckvidd
Räckvidden inom vilken mobila enheter kan ansluta är inte en fast siffra. Det beror på ett antal faktorer som frekvensen för den använda signalen, sändarens nominella effekt, sändarens storlek etc.
Inuti mobiltelefonen
Mobiltelefonen är en sofistikerad enhet som använder SMD-komponenter, mikroprocessor, flashminne etc. Förutom kretskortet har mobiltelefonen även antenn, LCD-skärm, tangentbord, mikrofon, högtalare och batteri. Nedan följer ett blockdiagram för mobiltelefon
Kretskortet är mobiltelefonens hjärta. Den har chip som analog-till-digital- och digital-till-analog-omvandlingschips som omvandlar den utgående ljudsignalen från analogt till digitalt och den inkommande signalen från digitalt tillbaka till analogt.
- Digital signalprocessor
Den har i allmänhet 40 MIPS (miljontals instruktioner per sekund) för att kunna utföra beräkningar av signalmanipulation med hög hastighet. Detta chip hanterar både komprimering och dekomprimering av signalerna.
2. Mikroprocessor
Den hanterar alla hushållsuppgifter för tangentbordet och skärmen. Det hanterar också kommando- och kontrollsignalering med basstationen och samordnar resten av funktionerna på kortet.
Mobiltelefonens mikroprocessor och flashminne
3. Mobiltelefonens flashminnes- och ROM-chip fungerar som en lagringsplats för telefonen. Dessa chip lagrar mobiltelefonens anpassningsbara alternativ samt hela operativsystemet. Telefonens ström- och radiofrekvensdelar, telefonens uppladdning och strömhantering etc. styrs av detta chip. Det styr också flera hundra FM-kanaler. RF-förstärkarna fokuserar på signaler som går in och ut ur telefonens antenner.
Mobiltelefonunderhåll
Mobiltelefonen är en ömtålig apparat och behöver vård för att fungera korrekt. Här är de vanliga åtgärderna för att hålla mobiltelefonen i gott skick.
- Förvara inte mobiltelefonen i ett vått område eller använd den med våta händer. Fukt kan orsaka icke reparerbar intern korrosion av delar.
- Tappa inte telefonen eller skada anslutningspunkterna.
- Spänn inte telefonen för mycket. Det kan skada displayen.
- Förvara inte telefonen i närheten av värmealstrande apparater. Hög temperatur i en bil kan skada dess elektronik.
- Ladd inte batteriet för mycket. Ladda batteriet endast om dess laddningsstatus understiger 50 procent.
- Förhindra kloning.
En telefon ”klonas” när någon stjäl dess ID-nummer och kan ringa bedrägliga samtal på ägarens konto. När telefonen ringer ett samtal överför den ESN och MIN – en unik tagg – för din telefon till nätet i början av samtalet. När telefonen sänder sitt MIN/ESN-par är det möjligt att fånga ESN-MIN-paret. Med hjälp av en skanneranordning är det lätt att modifiera en annan telefon så att den innehåller dina MIN-ESN-taggar. Detta gör det möjligt för personen att ringa samtal på ditt konto. Kloning kan också förekomma när telefonen repareras på ett obehörigt servicecenter. Det är möjligt att kopiera data, inklusive bilder och video, som finns i telefonen.